[实用新型]一种生物质生产高品位合成气的装置

说明书

本实用新型涉及一种生物质生产高品位合成气的装置，包括多功能气化反应器、流化床热载体升温器、热载体分离器、催化剂再生分级分离系统以及合成气收集器。该装置采用“W”型反应器将生物质热解气化、热解气重整和合成气过滤过程有机耦合，具有设备体积小、反应完全、合成气品位高且不含焦油和粉尘的显著优点。

技术领域

本实用新型属于生物质能源利用领域，具体涉及一种生物质生产高品位合成气的装置。

背景技术

能源问题在世界经济中具有重要的战略意义。煤炭、石油和天然气等化石燃料的长期使用，造成了严重的环境污染和温室效应。此外，化石燃料为不可再生能源，从长远看液体燃料短缺将是困扰人类发展的大问题。

生物质液化技术包括间接转化法和直接液化法，相比直接液化技术，生物质间接液化技术具有两大优势：一是生产的液体燃料完全不含硫，可满足任何标准要求；二是可以根据国家战略需要和市场需求灵活开展化工生产，如甲醇合成、费托合成等。因此，生物质间接液化技术是未来最具有发展潜力技术之一，其中气化技术是间接液化的基础和关键。

生物质气化按是否使用气化剂可分为使用气化剂和不使用气化剂两种。使用气化剂气化可分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、二氧化碳气化和混合气化等。研究发现，使用气化剂的气化反应过程是个复杂的多组分多类型的化学反应体系，包括氧化反应、还原反应以及固体物质的裂解等。由于气化反应总体是一个吸热反应，必须提供足够热量才能维持反应进行，因此，选择气化剂一般包括空气或者氧气。使用空气作气化剂，由于空气中含有大量的氮气，导致产品中合成气热值低，后续分离成本高。不用气化剂气化只有热解气化一种，它是在完全无氧的情况下进行的气化反应，具有产物热值高、反应过程简单的优点，但是如何提供外部热源、提高合成气品位成为了关键问题，因此，气化反应器和反应工艺的设计成为了重点。

此外，目前限制生物质气化技术发展和工业化的主要障碍是副产物焦油的消除问题。焦油的存在容易导致气化系统的堵塞、腐蚀和设备的损坏，引起下游催化剂的失活以及严重的环境污染等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物质生产高品位合成气的装置，该装置采用“W”型反应器将生物质热解气化、热解气重整和合成气过滤过程有机耦合，具有设备体积小、反应完全、合成气品位高且不含焦油和粉尘的显著优点。

本实用新型所提供的技术方案为：

一种生物质生产高品位合成气的装置，包括多功能气化反应器、流化床热载体升温器、热载体分离器、催化剂再生分级分离系统以及合成气收集器；

所述多功能气化反应器包括热解气化反应区、设置在热解气化反应区侧端的重整反应区以及重整过滤区；所述热解气化反应区顶部设有物料进口以及与热载体分离器的灰斗连接的热载体进口，底部设有第一返料阀，所述第一返料阀通过返料器与流化床热载体升温器进口连接；

所述热解气化反应区与重整反应区之间上部通过隔板分离，下部通过格栅分离，所述隔板和格栅相互连接；所述重整反应区顶部分别设有气体产物出口和第一催化剂进口，底部设有第二返料阀，所述第二返料阀与催化剂再生分级分离系统进口连接，所述气体产物出口与合成气收集器连接；所述重整过滤区设置在重整反应区与气体产物出口之间，顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀；

所述流化床热载体升温器出口与热载体分离器进口连接；所述催化剂再生分级分离系统出口分别与第一催化剂进口和第二催化剂进口连接。

上述技术方案中，原料生物质和水蒸气由物料进口进入，热载体由热载体进口进入，在热解气化反应区实现混合升温并反应，热解气化反应区生成的气相产物经过格栅进入重整反应区内，与重整反应区内的催化剂接触继续进行重整反应。重整反应后的气相产物继续经过重整过滤区，同时重整过滤区也起到了过滤气相产物中粉尘的作用。