一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法技术

一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法，1）按Ni/Al2O3催化剂:秸秆与粉煤混合物=1:1～1:10的质量比，将催化剂置于外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的侧边缝隙，球形碳化硅加入外磨口石英杯；2）将连接好的石英装置放于微波热解仪器中，搅拌球形碳化硅，加热至800～1100℃，秸秆与粉煤混合物按1:1～1:10的质量比快速进料至内磨口石英杯，通入高热水蒸气，热解气体经高热球形碳化硅床层，然后通过外磨口底部孔洞，穿过催化剂催化重整，热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，连续获得燃气。本发明专利技术缩短了气化时间，提高了热解气体产率，并显著提高了燃气品质。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法
本专利技术属于能源转化
，主要涉及秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法。
技术介绍
秸秆类生物质由于挥发分含量高且固定碳反应性高，与煤共气化产生协同作用可增加产品的附加值，以保持煤的可持续使用。煤与生物质共气化不但可保持煤的可持续使用，而且可减少硫氧化物、氮氧化物的排放量，极具开发前景。煤气化生成的可燃气体可作为燃气或合成气，是煤清洁利用的重要途径，煤气化技术发展较为成熟。然而，煤的利用面临能源紧缺等问题，利用农林废弃物部分替代煤是行之有效的办法。秸秆是农作物重要副产品，同时也是工、农业生产的重要生产资源，农作物秸秆可用作肥料、饲料、生活燃料及工业生产的原料等多种用途，但是，近年来秸秆产量随着粮食等主产品单位产量的不断提高而迅速增加，而且传统的秸秆利用方式逐渐被弱化和淘汰，大量剩余秸秆的处理成为农业生产凸显的问题，一些农民采取了最简单的处理方式—焚烧和随意堆弃，不仅浪费了宝贵的资源，而其带来的各种危害令人始料不及，造成大气污染、土壤矿化、火灾和交通事故等大量社会经济和生态问题，成为政府关心，社会关注、舆论关切的热点和难点。秸秆资源数量多，开发价值大，大力推广农作物秸秆综合利用技术对于农业和农村发展具有重要意义。随着微波技术的不断发展和成熟，通过微波热解气化生物质制备生物合成气的研究已经受到了广泛的关注。采用微波加热，不仅加热速率快，致使过程效率高，而且通过减少气化系统的O2用量，降低气化过程的CO2生成量，生成的合成气具有更高的有效气浓度，特别是更高的H/C比，低O2消耗也使气体生成效率更高。专利技术内容本专利技术的目的提供了一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法，该方法工艺简单，气化快速，所得燃气焦油含量很低，H2和CO的含量高。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法，包括以下步骤。（1）按Ni/Al2O3催化剂:秸秆与粉煤混合物=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，另称取5～15kg球形碳化硅加入外磨口石英杯作为微波吸收床层。（2）将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，加热至800～1100℃，秸秆与粉煤混合物按1:1～1:10的质量比快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球形碳化硅床层，促进焦油二次热解，然后通过外磨口底部孔洞，进入外磨口石英杯与内磨口石英杯底部缝隙，穿过外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层催化重整，最终热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气，热解残渣在机械搅拌作用下通过底部带有蜂窝孔的外磨口石英杯进出入出渣管连续排出。本专利技术所述的内磨口石英杯底部设有直径为5mm-20mm蜂窝孔。本专利技术所述的球形碳化硅的直径为10mm-30mm。本专利技术比较已有的热解技术，具有以下优点。（1）微波吸收床层的热传递和物料吸波双重加热效果，使反应物快速升到目标温度，大大缩短了气化时间，同时热解气体经过高热球形碳化硅床层，有效促进二次热解，明显减少气体中焦油的含量，提高了热解气体产率和品质。（2）外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层的引入充分发挥了外部催化的优势，延长催化剂使用寿命，对了热解气体进行有效催化重整，显著提高了H2和CO的含量。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例1。将10kg直径为10mm球形碳化硅加入底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯，20gNi/Al2O3催化剂置于底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯与底部连接出渣管的内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，固定功率升温至1000℃，100g秸秆与粉煤混合物（按粉煤:秸秆=1:1质量比）快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球形碳化硅床层，促进焦油二次热解，然后通过外磨口底部孔洞，进入外磨口石英杯与内磨口石英杯底部缝隙，穿过外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层催化重整，最终热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气，热解残渣在机械搅拌作用下通过底部带有蜂窝孔的外磨口石英杯进出入出渣管连续排出。气化效率65%，气体中焦油含量0.6g/m3，氢气、一氧化碳和甲烷含量为94%。实施例2。将10kg直径为10mm球形碳化硅加入底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯，20gNi/Al2O3催化剂置于底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯与底部连接出渣管的内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，固定功率升温至1000℃，100g秸秆与粉煤混合物（按粉煤:秸秆=1:5质量比）快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球形碳化硅床层，促进焦油二次热解，然后通过外磨口底部孔洞，进入外磨口石英杯与内磨口石英杯底部缝隙，穿过外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层催化重整，最终热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气，热解残渣在机械搅拌作用下通过底部带有蜂窝孔的外磨口石英杯进出入出渣管连续排出。气化效率68%，气体中焦油含量0.7g/Nm3，氢气、一氧化碳和甲烷含量为92%。实施例3。将10kg直径为10mm球形碳化硅加入底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯，20gNi/Al2O3催化剂置于底部带有直径为8mm蜂窝孔的外磨口石英杯与底部连接出渣管的内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，固定功率升温至1000℃，100g秸秆与粉煤混合物（按粉煤:秸秆=1:10质量比）快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球形碳化硅床层，促进焦油二次热解，然后通过外磨口底部孔洞，进入外磨口石英杯与内磨口石英杯底部缝隙，穿过外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层催化重整，最终热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气，热解残渣在机械搅拌作用下通过底部带有蜂窝孔的外磨口石英杯进出入出渣管连续排出。气化效率70%，气体中焦油含量0.6g/Nm3，氢气、一氧化碳和甲烷含量为91%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法，其特征是包括以下步骤：（1）按Ni/ Al2O3催化剂: 秸秆与粉煤混合物=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，另称取5～15kg球形碳化硅加入外磨口石英杯作为微波吸收床层；（2）将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，加热至800～1100℃，秸秆与粉煤混合物按1:1～1:10的质量比快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球形碳化硅床层，促进焦油二次热解，然后通过外磨口底部孔洞，进入外磨口石英杯与内磨口石英杯底部缝隙，穿过外磨口石英杯与内磨口石英杯侧边缝隙催化剂床层催化重整，最终热解气体通过冷凝管冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气，热解残渣在机械搅拌作用下通过底部带有蜂窝孔的外磨口石英杯进出入出渣管连续排出。

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法，其特征是包括以下步骤：（1）按Ni/Al2O3催化剂:秸秆与粉煤混合物=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的侧边缝隙，侧边缝隙底部有石英棉，外磨口石英杯与内磨口石英杯形成的底部缝隙无石英棉，另称取5～15kg球形碳化硅加入外磨口石英杯作为微波吸收床层；（2）将整套连接好的石英装置放于微波热解仪器中，机械搅拌球形碳化硅，加热至800～1100℃，秸秆与粉煤混合物按1:1～1:10的质量比快速螺杆进料至内磨口石英杯，同时通入高热水蒸气，产生的热解气体在抽气泵作用下，经过高热球...

【专利技术属性】
技术研发人员：王允圃，刘玉环，吴秋浩，曾子鸿，陈诺，余桢婷，姜林，张辉斌，阳秀华，段邓乐，戴磊磊，周跃，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36