[发明专利]一种利用生物质制氨的装置及工艺

说明书

本发明涉及制氨技术领域，特别是一种利用生物质制氨的装置及工艺，该装置包括热解反应器，连接有太阳能集热器；气固分离器，与热解反应器连通；化学链气化单元，包括气化器与空气反应器，气化器与气固分离器连通，气化器与空气反应器之间通过循环管道相连通；气柜，与气化器相连通；制氨单元，包括连通的碳热反应器与蒸汽反应器，碳热反应器分别与空气反应器、气固分离器及气柜、热解反应器相连通；及燃烧器，分别与气柜及热解反应器连通。利用该装置制氨时，在白天利用太阳能和可燃气体燃烧提供热解所需热量，在夜晚采用部分焦炭燃烧放热和可燃气体燃烧生成热烟气输送到热解反应器中提供热解供热所需热量。

技术领域

本发明涉及制氨技术领域，特别是一种利用生物质制氨的装置及工艺。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭及其使用带来的环境问题，各种替代能源接踵而至，生物质是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。生物质能具有绿色、低碳、清洁、可再生等特点，具有分布广、供应稳定的优势，发展生物质能是全面实现乡村振兴的必然要求，也是落实我国减排承诺的重要措施。

氨在2.0～2.5MPa压力下即可液化，不需冷冻保温系统，具有能量密度高、安全等优点，是一种优良的储氢材料，可解决氢储存和运输中安全性差的难题。

目前合成氨技术的原料以煤和天然气为主，原料先制得氢气，氢气、氮气在催化剂作用下生成氨气。但现有的合成氨技术需要消耗化石燃料，反应制备过程需要较高的温度、压力，反应过程中生成的氢气不易存储，只能进行定量生产。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种利用生物质制氨的装置，包括：

热解反应器，连接有太阳能集热器；

气固分离器，与所述热解反应器连通；

化学链气化单元，包括气化器与空气反应器，所述气化器与所述气固分离器连通，所述气化器与所述空气反应器之间通过循环管道相连通；

气柜，与所述气化器相连通；

制氨单元，包括碳热反应器与蒸汽反应器，所述碳热反应器与所述蒸汽反应器通过循环管道相连通，所述碳热反应器分别与所述空气反应器、所述气固分离器、所述气柜及所述热解反应器相连通；及

燃烧器，分别与所述气柜及所述热解反应器连通。

优选地，所述碳热反应器与所述气固分离器、所述热解反应器通过三通管道连接，且所述三通管道靠近所述热解反应器的端口处设有控制阀门。

优选地，所述气柜分别与所述燃烧器、所述碳热反应器通过连通管道连接，且所述气柜与所述燃烧器之间的连通管道上设有阀门。

优选地，用化学链燃烧装置代替所述燃烧器，且所述化学链燃烧装置与所述碳热反应器连通。

优选地，还包括干燥器，与所述热解反应器分别通过输料管道及烟气管道连接。

优选地，还包括换热单元，所述换热单元由换热器一、换热器二及换热三组成，所述换热器一连接在所述气化器与所述气柜之间，且所述换热器一与所述空气反应器连接；所述换热器二连接在所述碳热反应器与所述蒸汽反应器之间，且所述换热器二分别与所述燃烧器及所述热解反应器连接；所述换热器三连接在所述蒸汽反应器上。

本发明还提供一种利用上述生物质制氨的装置制备氨气的工艺，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中进行热解反应，热解产物经所述气固分离器分离得到焦炭、焦油及可燃气；

其中，所述热解反应器热解用热量来源于所述太阳能集热器换热和所述燃烧器燃烧供热；或