[发明专利]一种生产天然气的方法

说明书

本申请公开了一种生产天然气的方法，该方法至少包括以下步骤：(1)对农林废弃物进行粉碎；(2)将粉碎后的农林废弃物与水、催化剂混合，在具有还原性气氛的密闭的压力容器中反应；所述催化剂为雷尼型催化剂。其中天然气的碳产率可达95％。本发明提供了一种利用木屑和秸秆等农林废弃物生产天然气的方法，该过程环境友好、工艺简便、易于操作、处理效率高，得到了高纯度的生物质天然气。

技术领域

本申请涉及一种生产天然气的方法，属于天然气生产的领域。

背景技术

随着化石资源的不断减少及环境污染问题的日益严重，天然气作为一种优质高效的清洁、绿色能源，可为工业生产和居民生活提供相应的燃料而逐渐受到重视。而生物质作为自然界内可再生资源的最主要组成部分，在现代能源结构中占有重要地位。针对我国的能源紧缺现状，中国作为一个农业大国，每年都会产生大量的秸秆等农业废弃物，但其利用率极低，直接焚烧现象屡禁不止。发展以木屑和秸秆等农林废弃物为原料制备天然气技术不仅能够缓解天然气供应紧张问题，而且能够有效解决农业废弃物高效利用的三农问题。

目前，关于生物质转化制备天然气的研究报道，主要有发酵法、裂解气化法和亚或超临界水气化法。发酵法需要对生物质原料进行预处理，提高其中纤维素与筛选菌群的接触面积，产生的沼气中甲烷的含量约为50～75％。该方法的优势在于原料来源广泛、反应条件温和，但其反应周期较长、效率低，且发酵过程中CO₂气体的排放量大(25～50％)。裂解气化法通常是在600～1000℃的高温条件下，直接裂解生物质气化得到CO、CO₂、H₂和CH₄混合气体，其中CH₄的含量低于10％，且该过程中还会产生大量的焦油和焦炭。而亚或超临界水气化法是生物质转化制备天然气的另一种方法，是在300～600℃的温度条件下，直接催化原生生物质转化制备CH₄，但得到的气体产物中CO₂的含量与CH₄的含量相当或者更高。综上所述，通过目前报道的天然气制备方法得到的气体混合物不能满足城市天然气管道的输送要求，且反应后剩余的固体残渣需要分离而进一步增加了相应的能量消耗以及生产成本。

针对目前关于生物质催化转化制备天然气过程中反应温度高或气体产物中CH₄含量低等问题，亟需开发高效的反应体系，降低生物质转化制备天然气的反应温度，并提高气体产物中CH₄含量，使其能够满足城市天然气管道的输送要求具有重要意义。

发明内容

本发明开发了一种生产天然气的方法，实现了木屑和秸秆等农林废弃物在温和条件下制备天然气的变革性技术，为我国经济的可持续发展提供重要的能源保障。

为了实现上述目的，所述方法至少包括以下步骤：

(1)对农林废弃物进行粉碎；

(2)将粉碎后的农林废弃物与水、催化剂混合，在具有还原性气氛的密闭的压力容器中反应。

具体地，步骤(2)中将粉碎后的农林废弃物直接加入到反应釜中，然后依次加入反应溶剂水和催化剂，并在反应装置中充入还原性气体；反应结束后，分离出未参与反应的还原性气体，进行循环使用，剩余气体即为天然气，可直接进入天然气管道进行输送。

可选地，所述催化剂为雷尼型催化剂。

可选地，所述方法还包括催化剂的分离和再利用、还原气的分离和再利用步骤。

可选地，所述催化剂的分离和再利用是使用磁铁直接吸引反应后的催化剂，并进一步循环使用。