[发明专利]一种利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统

说明书

一种利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统，属于生物油催化重整制备富氢合成气的系统，解决现有铁基催化剂重整生物油制备富氢合成气过程易导致催化剂失活的问题，同时解决目前我国铁矿石品位不高的问题，以同时实现生物油和铁矿石的高值化。本发明包括预热装置、蒸汽发生器、重整反应器、加热炉、净化塔及空气冷却室。本发明构成简单、高效、节能、经济、工程实现性强、原料适用范围广，提高了铁矿石催化重整生物油工艺的产物附加值，适用于基于各类生物质的生物油产品的高值化利用及各种低品位铁矿石的品位提升工艺。

技术领域

本发明属于生物油催化重整制备富氢合成气的系统，具体涉及一种利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统。

背景技术

生物油作为生物质热解液化的主要产物，具有能量密度高、运输储存方便、易于进一步加工及实现大规模集中利用等优点。生物油催化重整制氢是目前生物油高值化利用的一种重要途径。生物油催化重整制氢利用催化剂提高生物油裂解气化活性，从而大大降低裂解气化温度，是当前较为可行的生物油利用手段。目前研究较多的主要有以白云石为代表的碳酸盐类天然矿石催化剂和以镍为代表的过渡金属催化剂。白云石等矿石类催化剂价格低廉，但催化重整效果不是很显著。镍基催化剂的活性高，生物油气化裂解效果好，但使用成本高且有毒，还容易出现积碳和镍粒子长大，导致催化剂失活。近年来铁基催化剂(Fe、Fe₂O₃、Fe₃O₄等)因其廉价、无毒且具有较好的催化生物油裂解气化和重整制氢效果，而受到广泛关注。利用含铁量较高的铁矿石为催化剂，同样能对生物油进行有效转化，但铁矿石在该过程中积碳量可达4％，依然会面临其他催化剂遇到的积碳失活问题，虽然可以通过燃烧方式进行催化剂再生，但这样容易引起催化剂烧结，破坏内部结构，减少表面活性位，从而降低催化剂的催化能力。因此，探寻一条解决或利用铁矿石积碳的途径是当务之急。

我国钢铁产量连续多年居世界第一位，但由于我国超过90％的铁矿石的铁含量都在30％以下，因此每年需要进口大量优质铁矿石，尽可能提高铁矿石的铁含量并降低冶炼过程中焦炭的消耗对提高我国钢铁企业的经济效益具有十分重要的意义。在钢铁行业所使用的天然铁矿石中，脱水后形成的赤铁矿具有中孔结构，比表面积高达70m²/g，孔隙结构比较发达，具备作为生物油裂解气化重整催化剂的潜质。若将铁矿石应用于生物油催化重整气化过程，一方面通过生物油催化裂解和水蒸气重整制取富氢合成气，提高气体产物品质；另一方面，该过程的还原性气氛有利于铁矿石中铁氧化物的还原，提高铁含量；同时生物油重整过程中在铁矿石表面形成的积碳可以保护铁矿石不被氧化，并且减少后续炼铁过程中焦炭的消耗，提高铁矿石的品位，如此可以同时实现生物油和铁矿石的高质化，提高生物油催化重整产物的附加值。

发明内容

本发明提供一种利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统，解决现有铁基催化剂重整生物油制备富氢合成气过程易导致催化剂失活的问题，同时解决目前我国铁矿石品位不高的问题，以同时实现生物油和铁矿石的高值化。

本发明所提供的一种利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统，包括预热装置、蒸汽发生器、重整反应器、加热炉、净化塔及空气冷却室，其特征在于：

生物油经由预热装置预热后送入重整反应器，所述蒸汽发生器将水蒸气送入重整反应器，铁矿石和氧化钙分别经由给料装置送入重整反应器，所述加热炉产生高温烟气为重整反应器提供热量；

生物油与铁矿石、水蒸气、氧化钙在重整反应器中进行催化重整反应，生成粗富氢合成气，同时生成高温镀碳铁矿石；

所述粗富氢合成气送入净化塔，冷凝净化去除水分和其他杂质得到富氢合成气；所述高温镀碳铁矿石进入空气冷却室内冷却至环境温度，得到高品位铁矿石。

所述的利用铁矿石催化重整生物油制备富氢合成气的系统，其特征在于：