[发明专利]一种利用生物质制氨的装置及工艺

权利要求书

1.一种利用生物质制氨的装置，其特征在于，包括：

热解反应器(2)，连接有太阳能集热器(3)；

气固分离器(4)，与所述热解反应器(2)连通；

化学链气化单元(5)，包括气化器(6)与空气反应器(7)，所述气化器(6)与所述气固分离器(4)连通，且所述气化器(6)与所述空气反应器(7)通过循环管道相连通；

气柜(9)，与所述气化器(6)相连通；

制氨单元(12)，包括碳热反应器(13)与蒸汽反应器(15)，所述碳热反应器(13)与所述蒸汽反应器(15)通过循环管道相连通，所述碳热反应器(13)分别与所述空气反应器(7)、所述气固分离器(4)、所述气柜(9)及所述热解反应器(2)相连通；及

燃烧器(11)，分别与所述气柜(9)及所述热解反应器(2)连通；

所述碳热反应器(13)与所述气固分离器(4)、所述热解反应器(2)通过三通管道连接，且所述三通管道靠近所述热解反应器(2)的端口处设有控制阀门(17)；

所述气柜(9)分别与所述燃烧器(11)、所述碳热反应器(13)通过连通管道连接，且所述气柜(9)与所述燃烧器(11)之间的连通管道上设有阀门(10)；

还包括干燥器(1)，所述干燥器(1)与所述热解反应器(2)分别通过输料管道及烟气管道连接；

还包括换热单元，所述换热单元包括：

换热器一(8)，连接在所述气化器(6)与所述气柜(9)之间，且所述换热器一(8)与所述空气反应器(7)相连通；

换热器二(14)，连接在所述碳热反应器(13)与所述蒸汽反应器(15)之间，且所述换热器二(14)分别与所述燃烧器(11)及所述热解反应器(2)连通；及

换热器三(16)，连通设置在所述蒸汽反应器(15)上。

2.一种利用权利要求1所述生物质制氨的装置制备氨气的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将脱除水分的生物质供给至所述热解反应器(2)中进行热解反应，热解产物经所述气固分离器(4)分离得到焦炭、焦油及可燃气；

其中，所述热解反应器(2)热解用热量来源于所述太阳能集热器(3)换热及所述燃烧器(11)燃烧供热；或

来源于部分焦炭重新供给至所述热解反应器(2)中燃烧供热及所述燃烧器(11)燃烧供热；或

来源于所述燃烧器(11)燃烧供热；

S2、向所述空气反应器(7)中加入高价态金属氧化物进行氧化还原反应，得到的低价态金属氧化物与S1中的焦油及可燃气均输送至所述气化器(6)中进行氧化还原反应，得到所述高价态金属氧化物与气体，气体储存至所述气柜(9)中，所述高价态金属氧化物继续输送至所述空气反应器(7)中进行氧化还原反应；

S3、向所述蒸汽反应器(15)中加入AlN与水，反应得到产物Al₂O₃和NH₃，Al₂O₃与所述空气反应器(7)中产生的N₂、S1中的部分或全部焦炭输送至所述碳热反应器(13)中进行碳热反应，得到产物AlN和CO，AlN继续进入至所述蒸汽反应器(15)中参与反应，CO输送至所述气柜(9)中存储以便于调压或输送至所述燃烧器(11)中。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，S1步骤中，

所述脱除水分是在150℃～250℃下使生物质中水分含量降至5％以下；

所述热解反应的温度为400℃～900℃。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，S2步骤中，所述气化器(6)及所述空气反应器(7)中的反应温度均为1000℃～1200℃。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，S3步骤中，所述碳热反应器(13)中的反应温度为900℃～1500℃，所述蒸汽反应器(15)中的反应温度为800℃～1500℃。