一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法，即以生物质代替煤，先将其部分炭化，然后在贫氧环境中不完全燃烧制取富氢气体。之后再利用当前成熟的合成氨技术合成NH3。炭化所得馏分通过催化裂解，得到的裂解气可以一并进行氨合成。

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法
本专利技术涉及一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH3技术。
技术介绍
我国是农业大国，而我国的农业结构决定了我国农业废弃物中生物质占绝大部分。从古至今，生物质的处理方式都是在田间地头直接燃烧肥田。这样，造成能源浪费和大气污染。因而，生物质这种可再生能源的合理利用成为当前能源优化的一个重要方向。目前，生物质的利用，主要有五大方向：一、直接燃烧发电；二、利用热化学转化技术炭化或气化，进而得到生物柴油及进行燃烧发电；三、利用液化技术，转化为甲醇、乙醇及生物柴油；四、致密成型后燃烧发电；五、利用发酵技术，转化为肥料肥田。目前，我国氮肥的合成，主要还是利用煤炭气化合成氨。但是，煤炭作为矿石燃料具有不可再生且有粉尘污染及大气污染等缺点。我国生物质资源储量庞大，形式繁多，如森林植物、农作物秸秆、禽畜粪便、生活污泥等。而生物质作为生物质能源，具有可再生性，含硫量低，对大气的污染相对较低等优点。
技术实现思路
为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH3技术。即利用生物质的炭化技术，先将其炭化，之后再利用当前成熟的煤炭气化合成氨技术合成NH3。炭化所得干馏气通过催化裂解，得到的裂解气含有H2可以一并进行氨合成。本专利技术提供一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH3技术。其中，该方法包括以下步骤：步骤1，生物质在外层燃烧室中燃烧，提供内层生物质炭化所需的热量；同时产生燃烧废气；步骤2，在内层生物质燃烧室中，生物质先在高温缺氧状态下部分炭化，同时产生干馏气体；步骤3，干馏气体在催化剂的作用下二次裂解，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等；步骤4，上述气体与N2反应，合成NH3。根据本专利技术所述的方法，优选地，外层生物质的含水量控制在10％-20％。根据本专利技术所述的方法，优选地，收集步骤(1)产生的废气，主要包括以CO2、H2O、N2、CO、H2、CH4和少量O2，CmHn为主的混合气体，并入水蒸气后，导入内层生物质燃烧室中，作为气化介质，使生物质燃料在贫氧气氛中发生不完全燃烧，从而得到富氢气体，富氢气体与N2反应，合成NH3。根据本专利技术所述的方法，优选地，内层生物质燃料需事先粉碎挤压成型。根据本专利技术所述的方法，优选地，内层生物质燃烧室的温度为500-1000℃。气化过程的主要反应如下：CO+H2O→CO2+H2(1)CnHm+2nH2O→(2n+m/2)H2+nCO2(2)C+CO2→2CO(3)C+2H2O→2H2+CO2(4)C+H2O→H2+CO(5)CH4+H2O→CO+3H2(6)CH4+2H2O→CO2+4H2(7)2H2+C→CH4(8)附图说明图1为本专利技术的双层生物质燃烧装置；其中，1.外层燃烧室，101进气口，102加料口，103外层气体出气口，104外层排渣口；2.内层燃烧室，201进气口，202内层气体出气口，203干馏气体出气口，204不完全燃烧气体出气口,205内层排渣口；3.完全燃烧废气收集装置；4.蒸汽发生装置；5.催化裂解装置；6.多步净化装置；7.合成NH3装置；8.鼓风装置具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种双层生物质燃烧装置，该装置包括1.外层燃烧室，101进气口，102加料口，103外层气体出气口，104外层排渣口；2.内层燃烧室，201进气口，202内层气体出气口，203干馏气体出气口，204不完全燃烧气体出气口，205内层排渣口；3.完全燃烧废气收集装置；4.蒸汽发生装置；5.催化裂解装置；6.多步净化装置；7.合成NH3装置；8.鼓风装置；所述外层燃烧室1的进气口101与鼓风装置8相连；所述外层燃烧室1的出气口103与完全燃烧废气收集装置3相连；所述内层燃烧室2的进气口201与完全燃烧废气收集装置3和蒸汽发生装置4并联；所述内层燃烧室2的出气口202分别通过干馏气体出气口203与催化裂解装置相连；不完全燃烧气体出气口204及催化裂解装置5分别与多步净化装置6相连。所述多步净化装置6与合成NH3装置7相连。该装置的示意图如图1所示。实施例2本实施例使用的生物质燃烧室分为内外两层。在外层燃烧室1中加入事先挤压成型的生物质原料。生物质含水量控制在10％。外层生物质燃烧时，空气从下方进气口101鼓风送入，使生物质充分燃烧。燃烧热能用以加热内部待炭化生物质.燃烧产生的贫氧气体主要包括以CO2、H2O、N2、CO、H2、CH4和少量O2，CmHn为主的混合气体，被完全燃烧废气收集装置3收集，该部分气体与蒸汽发生装置4产生的高湿气体合并形成高湿的贫氧气体后通过进气口201通入内层燃烧室2中。内层燃烧室2中待炭化生物质燃料，事先已粉碎挤压成型。内层燃烧室2先行密封，通过外层生物质燃烧，保持高温缺氧状态。当内层燃烧室的温度加热至500度时，生物质在高温缺氧状态下，脱水部分炭化。内层生物质炭化时上层气体物质先行导出，通过干馏气体出气口203进入催化裂解装置5，在有催化剂作用下，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等，催化裂解后的气体进入多步净化装置6经过多步净化后进入合成NH3装置7与N2反应，生产NH3。内层燃烧室2部分炭化后导入高温高湿贫氧气体，使部分炭化的生物质燃料在贫氧气氛中发生不完全燃烧，从而得到富氢气体。富氢气体通过不完全燃烧出气口204进入多步净化装置6经过多步净化后进入合成NH3装置7与N2反应，生产NH3。实施例3本实施例使用的生物质燃烧室分为内外两层。在外层燃烧室1中加入事先挤压成型的生物质原料，生物质含水量控制在20％。外层生物质燃烧时，空气从下方进气口101鼓风送入，使生物质充分燃烧。燃烧热能用以加热内部待炭化生物质.燃烧产生的贫氧气体主要包括以CO2、H2O、N2、CO、H2、CH4和少量O2，CmHn为主的混合气体，被完全燃烧废气收集装置3收集，该部分气体与蒸汽发生装置4产生的高湿气体合并形成高湿的贫氧气体，待内层生物质部分炭化后通过进气口201通入内层燃烧室2中。内层燃烧室2中待炭化生物质燃料，事先已粉碎挤压成型。内层燃烧室2先行密封，通过外层生物质燃烧，保持高温缺氧状态。当内层燃烧室的温度加热至1000度时，生物质在高温缺氧状态下，脱水炭化。内层生物质炭化时上层气体物质先行导出，通过干馏气体出气口203进入催化裂解装置5，在有催化剂作用下，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等，催化裂解后的气体进入多步净化装置6经过多步净化后进入合成NH3装置7与N2反应，生产NH3。内层燃烧室2中导入高温高湿的贫氧气体后，使内层部分炭化后的生物质燃料在贫氧气氛中发生不完全燃烧，从而得到富氢气体。富氢气体通过不完全燃烧出气口204进入多步净化装置6经过多步净化后进入合成NH3装置7与N2反应，生产NH3。实施例4本实施例使用的生物质燃烧室分为内外两层。在外层燃烧室1中加入事先挤压成型的生物质原料，生物质含水量控制在15％。外层生物质燃烧时，空气从下方进气口101鼓风送入，使生物质充分燃烧。燃烧热能用以加热内部待炭化生物质.燃烧产生的贫氧气体主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，生物质在外层燃烧室中燃烧，提供内层生物质炭化所需的热量；同时产生燃烧废气；步骤2，在内层生物质燃烧室中，生物质先在高温缺氧状态下部分炭化，同时产生干馏气体；步骤3，干馏气体在催化剂的作用下二次裂解，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等；步骤4，上述气体与N2反应，合成NH3。

【技术特征摘要】
1.一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，生物质在外层燃烧室中燃烧，提供内层生物质炭化所需的热量；同时产生燃烧废气；步骤2，在内层生物质燃烧室中，生物质先在高温缺氧状态下部分炭化，同时产生干馏气体；步骤3，干馏气体在催化剂的作用下二次裂解，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等；步骤4，上述气体与N2反应，合成NH3。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外层生物质的含水量控制在10％-20％。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵芸，张洪涛，张慧青，
申请(专利权)人：张洪涛，
类型：发明
国别省市：河南,41