[发明专利]一种利用生物质制备合成气的方法和系统

权利要求书

1.一种利用生物质制备合成气的方法，所述方法包括如下内容：

（1）生物质原料在微波热解段进行热解反应，反应后得到气态热解产物和生物焦；

（2）步骤（1）中热解反应得到的气态热解产物和生物焦直接送入微波气化段进行气态热解产物的裂解和重整反应，得到生物质粗合成气和固态残渣；

（3）步骤（2）中得到的生物质粗合成气进入合成气净化段，与催化剂接触反应脱除残留的焦油、低碳烃杂质以及固体颗粒灰尘，获得净化生物质合成气，得到的净化生物质合成气分两路，一路直接作为生物质合成气产品使用，另一路作为还原气体用于催化剂的还原处理，而还原再生过程产生的富CO₂气体又回送至微波气化段进行CO₂脱除和重整反应；

步骤（1）中所述的生物质原料先进行预处理，所述预处理包括如下内容：

（1.1）生物质原料首先进行干燥处理，将含水量降至20%以下；

（1.2）将步骤（1.1）得到的物料与生物焦混合，混合均匀后粉碎至0.1～2mm，进一步经成型后得到预处理后生物质原料，所述生物焦是来自于微波气化段产生的固态残渣，所述生物焦的用量为步骤（1.1）中经过干燥处理后得到的生物质原料用量的2～10wt%；

步骤（3）中的合成气净化段的反应温度为400～600℃；

步骤（3）中所述的催化剂包括活性金属组分和载体，所述活性金属组分为过渡金属元素，所述载体为橄榄石、白云石、菱镁矿、方解石、石英砂、凹凸棒石中一种或几种；以催化剂重量为基准，活性金属含量为1%～10%，载体的含量为90%～99%；

步骤（3）中所述的催化剂由下述方法制备，包括：

（3.1）将活性金属组分前驱体、添加剂A和添加剂B混合均匀，然后在60～80℃条件下加热处理后得到凝胶状态物质，进一步经干燥、焙烧后得到活性金属组分前体，所述活性金属组分前驱体为活性金属组分盐；

（3.2）将步骤（3.1）得到的活性金属组分前体、载体、粘结剂和水混合，混合均匀后进行成型，然后经干燥、焙烧后得到催化剂；

其中，所述添加剂A为柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸、抗坏血酸、水杨酸、丁二酸、戊二酸、乙醇酸、羟基丙酸中的一种或几种；所述的添加剂B为乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、新戊二醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇、三羟甲基乙烷、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种；

当步骤（3）中所述的催化剂失去活性后，失活催化剂依次经氧化处理、还原处理后循环使用，所述氧化处理在含氧气体存在下对失活催化剂进行处理，所述氧化处理温度为600～800℃，时间为2～20秒，所述含氧气体的流速为0.5～5m/s；所述还原处理在还原气体下进行，还原处理温度为500～700℃，压力为0.1～0.5MPa，时间为1～5分钟，还原气体流量为0.1～0.5m³/h。

2.按照权利要求1所述利用生物质制备合成气的方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述成型为在1～10MPa条件下物理挤压成型。

3.按照权利要求1所述利用生物质制备合成气的方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述预处理后生物质原料的最大方向尺寸不超过20mm。

4.按照权利要求3所述利用生物质制备合成气的方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述预处理后生物质原料的最大方向尺寸为6~12mm。

5.按照权利要求1所述利用生物质制备合成气的方法，其特征在于：步骤（1）中所述微波热解段的反应温度为400～600℃，微波功率密度0.5×10⁵～2×10⁵W/m³，热解时间为5～10分钟。

6.按照权利要求1所述利用生物质制备合成气的方法，其特征在于：步骤（2）中所述微波气化段的反应温度为600～800℃，反应时间5～20分钟，微波功率密度1×10⁵～5×10⁵W/m³。