本发明专利技术涉及一种以富氧气体为气化剂，利用生物质制备合成气的技术。生物质原料在隔绝空气的情况下低温热解，所有产物一起送入气化炉，与高温富氧气体发生强烈的燃烧反应，形成高温氧化区，重质烃类物质发生分解，燃烧后的产物在下部炽热的炭层进行还原反应后完成气化过程。得到的合成气焦油含量小于２０ｍｇ／Ｎｍ↑［３］，Ｈ↓［２］和ＣＯ的体积比为（１－２）∶１，气化炉出口合成气中Ｈ↓［２］和ＣＯ的总含量达７０％，气化效率超过８０％。高质量的合成气可以作为化工合成燃料。气化炉排灰中含有一定量的残炭，本发明专利技术增加燃烧炉，残炭进入燃烧炉燃烧后为低温热解提供热源，炭能够得到有效燃烧，节约了能源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从生物质中制取化工合成气的方法和装置，属于生物质热 化学转化领域。
技术介绍
随着化石燃料的日益减少和环境污染程度的日益加剧，作为可再生、几乎 无污染的生物质能源的充分利用，已引起了人们的广泛重视，其中气化技术是 其研究方向之一，但是目前国内生物质气化技术存在初始燃气焦油含量高、技 术路线和产品单一、产品附加值低等问题。近年来，科研人员通过不断改进新 工艺，比如改变气化剂的种类、选择不同的催化剂等，来提高燃气的品质和系 统的效率，扩大生物质能气化技术的应用领域。针对上述情况，本专利技术通过改变气化剂的种类和气化工艺，提出了一种新 型分步式生物质富氧气化制取高品质合成气的方法和装置，制得的生物质基合 成气经过重整变换、催化合成等反应后可最终转化为甲醇、二甲醚等液体燃料， 从而提高产品的附加值。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用生物质和富氧气体制备高品质的化工合成气，使&和 C0的体积比达到(1-2): 1,极大提高了燃气的热值，降低了燃气中的初始焦油 含量。本专利技术方法的特点是以富氧气体为气化剂，大大提高了合成气中有效气体 成分含量，热解产物在气化炉高温氧化区与富氧气体气化剂发生强烈的燃烧反 应，借助固定床气化炉分步式气化技术，降低了后续重整变换的难度；该方法 所产合成气中初始焦油含量小于20mg/Nm3,且H2和CO的体积比为(1-2 ): 1， 为后续的合成反应奠定了良好的基础。本专利技术所述装置中增加了燃烧炉，气化 炉排灰中的残炭进入燃烧炉充分燃烧，避免了能源的浪费，且燃烧后为热解反 应提供热源，节约了能源，整个系统热利用率很高。本专利技术一种生物质分步式富氧气化制备合成气的方法包括如下步骤(1) 生物质原料在隔绝空气的情况下加热，在350-65(TC之间发生热解反 应，原料的挥发份析出，变成气相产物，剩余产物热解残炭的堆积状态得到明 显改观，避免了架桥、空洞等现象，以利于后续气化反应的顺利进行；(2) 热解产物直接通入气化炉，在气化炉高温氧化区，热解气和残炭与通 入的富氧气体发生强烈的燃烧反应，形成950-130(TC的局部高温区，焦油等重 质烃类物质发生分解，裂解为永久不凝性小分子气体；(3) 未燃尽的残炭落入下方的炉排形成炽热的炭层，燃烧产物经过下部炭 层发生还原反应后完成整个气化过程，得到高品质的合成气，合成气中H2: CO 的体积比为U-2): 1,合成气中焦油含量低于20mg/Nm3，大大降低了后续净化 和重整变换的难度；(4)气化炉排灰中具有一定的含炭量，仍有相当的利用价值，本专利技术所述 装置中增加了燃烧炉，气化炉排灰中的残炭进入燃烧炉充分燃烧，避免了能源 的浪费，且燃烧后为步骤(l)中的热解反应提供热源，节约了能源，降低了成 本，整个系统热利用率很高。为了实现上述方法，本专利技术采用由热解反应器和固定床气化炉相结合的分 步式富氧气化装置，该装置中还设置有燃烧炉。其具体结构是热解反应器的物料出口与固定床气化炉侧壁上的物料进口配合连接，气化 炉底部设置有气化炉出气口和气化炉出灰口 ，气化炉出灰口与燃烧炉的物料进 口配合连接，燃烧炉的烟气出口经管道与热解反应器外热源进口配合连接，气 化炉出气口与换热器配合连接，换热器还与气化炉侧壁上的富氧气体进口配合 连接，换热器上设置合成气出口。热解反应器根据原料处理量的不同采用了两种不同的机械推进方式， 一种 是螺旋推进式热解反应器，另一种是滚筒式热解反应器，螺旋式比滚简式处理 料量要小一些。热解产物一一热解气和残炭一并推入固定床气化炉中。固定床气化炉为下吸式，侧壁上分别设有物料进口和富氧气体进口。气化 炉下部设有炉排装置，在炉排装置附近分别设有出气口和出灰口，合成气自出 气口离开气化炉后具有较高的温度，进入换热器，预热富氧气体，之后高温富 氧气体自气化炉富氧气体进口进入气化炉。而气化炉出灰口的排灰中具有一定的含炭量，仍有很高的利用价值，气化炉排灰自出灰口通过燃烧炉物料进口被 送至燃烧炉中，经燃烧后，其烟气通过燃烧炉烟气出口，经管道与热解反应器 外热源进口相连，为热解反应提供热源。经过各步反应后的高温合成气自气化炉出气口进入换热器，并最终自换热 器合成气出口排出。本专利技术所述的一种生物质分步式富氧气化制备合成气的装置结构简单，搡 作方便，运行稳定，原料适应性广，能源利用率高，其所产合成气中初始焦油含量小于20mg/Nm3, H2和C0的体积比为(1-2): 1,两者体积之和大于70%, 系统气化效率为80%,燃气热值大于9MJ/Nm3,该合成气具有广泛的利用价值。本专利技术将低温热解和高温气化两个过程分开，釆用分步气化的技术，可以 有效地组织热解产物的燃烧，形成均勾稳定的高温环境，焦油等重质烃类物质 在高温区裂解为小分子气体，大大减少了合成气中初始焦油含量；热解反应器釆用机械推力的方式，避免了架桥、空洞、反应不稳定的现象， 原料适应范围广；以富氧气体为气化剂，大大提高了合成气中有效气体成分含量，借助固定 床气化炉分步式气化技术可以使合成气中H2和CO的比例为(1-2): 1，降低了 后续重整变换的难度；本专利技术采用残炭再利用技术，气化炉的排灰燃烧后为热解反应提供热源， 节约了能源、降低了成本，极大提高了整个系统的热利用率。 附图说明图1为采用本专利技术方法的生物质分步式富氧气化制备合成气的装置结构示意图。图2为滚简式热解反应器结构图。图中l一电机一；2—热解反应器物料进口； 3—热解反应器外热源出口 ； 4 一螺旋推进式热解反应器；5—气化炉物料进口； 6—热解反应器外热源进口； 7 一气化炉富氧气体进口； 8—燃烧炉烟气出口； 9一燃烧炉；IO—燃烧炉物料进 口； ll一气化炉出灰口； 12—燃烧炉空气进口； 13—燃烧炉排灰口； 14一气化 炉；15 —气化炉炉排装置；16 —气化炉出气口； 17 —换热器；18 —换热器富氧 气体进口； 19一换热器合成气出口； 20_炒板；21 —齿轮；22—电机二； 23 —滚简式热解反应器物料出口； 24—滚简式热解反应器。热解反应器、气化炉、燃烧炉、换热器之间均有管道相连，形成一个连续 的工艺过程。本专利技术方法的装置中热解反应器根据原料处理量的不同釆用了两 种不同的机械推进方式， 一种是图1所示的螺旋推进式热解反应器，另一种是图2所示的滚简式热解反应器，螺旋式比滚简式处理料量要小一些。具体实施方式 实施例一以玉米芯为原料，无需粉碎。首先启动燃烧炉(9),其烟气预热螺旋式 热解反应器(4)，至450-50(TC左右，启动电机(l),控制加料量为50-55kg/h, 原料经热解反应后其所有产物逐步被推入气化炉(14)中；经换热器(17)预 热的高温富氧气体自气化炉富氧气体进口 (7)进入气化炉(14),热解产物与 高温富氧气体在气化炉(14)中发生强烈的氧化燃烧反应，形成IIOO-120(TC的 高温区，大分子的重质烃类物质发生分解，裂解为小分子气体，燃烧后的产物 经过下部的炭层发生还原反应后完成整个气化过程，合成气自气化炉出气口(16)排出，进入后续的换热器(17)、过滤器、水冷器后由燃气输送机被送出 该系统。气化炉(14)排灰自气化炉出灰口 (ll)排出，自燃烧炉的物料进口(10)进入燃烧炉(9)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生物质分步式富氧气化制备合成气的方法，其特征在于包括以下步骤：（１）生物质原料进入热解反应器，隔绝空气，在３５０－６５０℃发生低温热解反应；（２）热解产物全部进入气化炉（１４），与通入的高温富氧气体发生强烈的燃烧反应，形成９５０－１３００℃的局部高温区；（３）未燃尽的残炭落入热解反应器下方的炉排，形成炽热的炭层，燃烧产物经过下部炭层发生还原反应后完成整个气化过程，得到高品质的合成气；（４）具有一定含炭量的气化炉排灰，进入燃烧炉（９），燃烧后为步骤（１）中的热解反应提供外热源，完成一个循环。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙荣峰，闫桂焕，许敏，孙立，关海滨，张卫杰，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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