[发明专利]调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法有效

专利信息
申请号: 202010381630.3 申请日: 2020-05-08
公开(公告)号: CN111484877B 公开(公告)日: 2021-09-28
发明(设计)人: 牟子申;张雯;唐博;寇丁桀;胡子涵;刘威;陈雪梅;谯贵川;罗子豪;王茂强;尹月鹏;唐金勇 申请(专利权)人: 成都理工大学
主分类号: C10J3/00 分类号: C10J3/00;B01J19/12;B01J6/00
代理公司: 重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙) 50230 代理人: 陈炳萍
地址: 610059 *** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 调控 合成气 品质 微波 水热炭解耦 化学 气化 方法
【说明书】:

发明提供调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法,操作步骤如下:A、颗粒制造:使用者预先选用生物质原料,接着使用者将生物质原料放入反应器内,并向反应器内注入等比水,接着使用者使用增压泵对反应器内施压,从而生物质原料和水在反应器内进行水热反应,形成水热炭颗粒。本发明通过颗粒制造、载氧体气化反应域、反应动力学、反应器构建、交互影响系统和放大规律的流程配合,可定向调控微波水热炭气化的产品组分,从而实现微波水热耦合化学链气化技术向高附加值HMF和合成气全量转化效果,从而揭示了气化反应中氧、碳、氢定向重构机理,最终提高了水热炭气化反应中氧、碳和氢的调控合成气品质。

技术领域

本发明涉及水热炭领域,尤其涉及调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法。

背景技术

水热炭是一种以生物质或其组分为原料,以水为溶剂和反应介质,在一定温度和自生压力压强环境下,经水热反应得到的以碳为主体,含氧官能团丰富的黑色固体产物。

化学链气化是利用氧载体中的晶格氧来代替常规气化反应中的富氧空气等气化介质,为固体燃料气化提供所需的氧元素,得到以CO和H2为主的合成气,与传统气化方式相比,具有如下优点:省去制备纯氧设备,节省成本;氧载体的氧化是放热反应,可为后续的工艺提供热量,起到热载体的作用。

使用者在研究水热炭气化反应过程中,需要用到微波水热炭解耦化学链气化方法对氧、碳和氢进行定向重构调控,然而现有的微波水热炭解耦化学链气化方法在实施过程中,调控合成气品质较差,不可定向调控微波水热炭气化产品组分,从而实现不了微波水热耦合化学链气化技术向高附加值HMF和合成气全量转化效果,同时也不能将产品高附加值HMF全部转化为CO和H2,从而揭示不了气化反应中氧、碳、氢定向重构机理。

因此,有必要提供调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法,解决了现有微波水热炭解耦化学链气化方法在实施过程中,调控合成气品质较差,实现不了微波水热耦合化学链气化技术向高附加值HMF和合成气全量转化效果的问题。

为解决上述技术问题,本发明提供的调控合成气品质的微波水热炭解耦化学链气化的方法,操作步骤如下:

A、颗粒制造:使用者预先选用生物质原料,接着使用者将生物质原料放入反应器内,并向反应器内注入等比水,接着使用者使用增压泵对反应器内施压,从而生物质原料和水在反应器内进行水热反应,形成水热炭颗粒;

B、载氧体气化反应域:接着使用者将预制完成的水热炭颗粒进行物理实验,且对水热炭颗粒施加温度场、流场、浓度场等物理场,观察水热炭颗粒在不同场域下的变化,研究水热炭气化过程中载氧体颗粒表界面反应规律;

C、反应动力学:使用者根据气流动力学原理,观察并记录水热炭气化过程中合成气分子在载氧体、炭颗粒表界面的吸附与基元反应动力学,揭示气化反应中氧、碳、氢定向重构机理形态;

D、反应器构建:接着使用者再将水热炭颗粒置于低能耗交互式反应器内,进行分子构建处理,则使水热炭颗粒分子反应中氧迁移,炭、氢组分定向重组,并形成高附加值HMF;

E、交互影响系统:使用者将水热炭颗粒中析出的氧、炭和氢分子进一步在交互式反应器内进行气体交互热解反应,使用者记录氧、炭和氢各分子之间的交互数据;

F、放大规律:继而对水热炭化学链气化过程的影响规律,建立理论模型;研究反应器内水热炭颗粒分子的流态化重构特征,反应器内的水热炭颗粒分子浓相颗粒流体动力学以及热态运行条件下的反应器动态响应机制,并对得到数据进行制表记录。

优选的,所述在步骤A颗粒制造中,反应器的反应时间范围介于6-24h,反应温度范围介于150℃-400℃,且反应器内部的气压压强范围介于150-300bar。

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