一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置及方法，涉及生物质燃料气化和废弃物能源化利用技术领域，解决了中药渣处置方法效率低、资源浪费严重且二次污染较大的技术问题，其技术方案要点是将化学链技术与中药渣热解结合，以铁基载氧体作为循环物料，利用其传热、传氧特性和催化活性中心，将生物质药渣干燥气化，气化产物与水蒸气、焦油分解产物形成热解气，与还原态载氧体进行蒸汽重整反应，产生高品质合成气。该过程以化学链循环还原

【技术实现步骤摘要】
一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置及方法


[0001]本申请涉及生物质燃料气化和废弃物能源化利用
，尤其涉及一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置及方法。

技术介绍

[0002]我国的中药材资源主要分为三大类：矿物药、植物药以及动物药，其中植物类中药材大约占85％，但是中药生产中，植物类中药材被提取的有效成分平均只占5％，提取后剩下的中药渣含有大量资源性成分如木质素、纤维素和水分等，如果弃之不用必将造成极大资源浪费。
[0003]近年来，我国中医药产业发展迅速，中药种植面积和生产规模大幅上升；同时，中药渣的排放量呈逐年上升的趋势。据统计，中药渣的年排放量到达3000万吨。多数中药渣初始含水率极高，有气味，易腐败霉变，并且存在药渣回流市场风险，需要作为危险固体废物处理，处理费达到0.3
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0.5万元/吨，费用极高，给药企造成巨大的经济负担。虽然一些中药企业将中药渣进行加工实现了资源再利用，但大部分只是将中药渣作为一般废弃物进行处置，大多采用堆放、填埋或者焚烧，不仅造成了严重的资源浪费，也极易对周围环境造成污染，不符合当前国家倡导的“低碳”和“环保”理念。
[0004]中药渣的资源化利用主要有三种途径，包括有效成分的富集提取利用(即通过化学或发酵转化技术，富集再提取中药渣的有效成分)、生态化经济利用(利用中药渣的生物有机质成分，用来开发生产有机肥料，或用于菌菇种植等)和高附加值化利用(包括热解裂化生产柴油、气化制备合成气等)。以中药渣作为原料制备的有机肥料，能够有效改善植物的生长性能。目前，中药渣有机肥料的主要制备手段是发酵法，虽然操作简单，但是发酵周期长，并且发酵过程中会产生大量的甲烷，二氧化碳等温室气体，且产生大量废水废液，彻底的无害化难以得到实现。若将中药渣用于菌菇种植，虽然能够提高中药渣的利用率，但受到各类药渣成分复杂性的限制，能够用于食用菌种植的中药渣种类极为有限。中药渣催化裂解可以生产燃油、焦炭和裂解气。目前，由于技术方面的限制，此方法对环境污染较大，直接裂解得到的燃油存在含氧量高、热值低和后续加工提质成本高的缺点，总体热效率低。针对中药渣的特点，实现中药废渣的资源化、能源化利用新途径已经成为当前的迫切需求。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置及方法，其技术目的是将中药渣就地转化为中药厂自身所需要的高品质合成气和热能，实现中药渣的无害化、减量化和资源化综合利用新途径。
[0006]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置，包括鼓泡床、溢流管、下行移动床、下降管、上升管、气固分离装置、生物质焦固定床、高温风机、送风机、空气预热器和旋风分离器。
[0008]所述下行移动床包括互相连接的下行移动床上端和下行移动床下端，所述下行移动床设有第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口；高含水中药渣自所述下行移动床上端的第一输入口输入，所述下行移动床的第一输出口与所述下降管的输入口连接、第二输出口与所述生物质焦固定床的输入口连接；所述生物质焦固定床的输出口与所述高温风机的输入口连接，所述高温风机的输出口与所述空气预热器的第一输入口连接；所述空气预热器的第一输出口与所述鼓泡床的第二输入口连接、第二输出口与所述上升管的第一输入口连接。
[0009]所述溢流管设在所述鼓泡床内与所述鼓泡床的第一输出口连接，所述下降管的输出口在所述鼓泡床内与所述鼓泡床的第一输入口连接；所述鼓泡床的第一输出口与所述上升管的第二输入口连接，所述鼓泡床的第二输出口与所述旋风分离器的输入口连接。
[0010]所述上升管的输出口与所述气固分离装置的输入口连接，所述气固分离装置的第一输出口与所述下行移动床的第二输入口连接。
[0011]所述送风机与所述空气预热器的第二输入口连接。
[0012]进一步地，所述下行移动床的直径大于所述下降管的直径，以保证载氧体与中药渣混合均匀，提高中药渣转化率，下降管直径较小，平衡压力，使载氧体颗粒和未反应焦炭能够顺利排入鼓泡床，避免引入氮气，提高合成气热值。
[0013]进一步地，所述空气预热器采用间壁式气
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气换热器回收热解气热量，将预热空气加热至650℃
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700℃，降低系统能耗。
[0014]进一步地，所述鼓泡床的第二输入口设有多个进气口，多个进气口使热解气在鼓泡床层分布均匀，以便于床层达到临界流化速度以上，加强蒸汽重整反应。
[0015]一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的方法，高含水中药渣自下行移动床的第一输入口输入，高含水中药渣在下行移动床上端与氧化态载氧体充分接触并干燥，而后在下行移动床下端中氧化态载氧体将高含水中药渣热解并产生焦炭和热解气，焦炭随还原态载氧体通过下降管进入鼓泡床内；下行移动床上端的裂解气体与水蒸气混合形成高含水分热解气，高含水分热解气输入到生物质焦固定床对未反应焦油进行分离，再通过空气预热器降温后进入鼓泡床作为流化介质和重整汽，与还原态载氧体进行蒸汽重整反应和焦炭气化；鼓泡床内温度在700℃下，还原态载氧体催化焦炭气化；鼓泡床内产生合成气，经过旋风分离器分离飞灰，最终产生高品质合成气并输出。
[0016]空气预热器对送风机输入的空气进行加热得到预热空气，预热空气进入上升管；鼓泡床中经过蒸汽重整反应后的部分氧化载氧体通过溢流管排出鼓泡床进入上升管，与预热空气进行强放热反应完全再生，再生后的氧化态载氧体经气固分离装置送入下行移动床开始新的循环。
[0017]进一步地，所述氧化态载氧体为铁基载氧体，所述铁基载氧体的成分包括金属活性组分、助剂和惰性载体；所述金属活性组分为Fe2O3，占总重量比为35wt％
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50wt％；所述助剂为CaO或Na2O，占总重量比为0wt％
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25wt％；所述惰性载体为Al2O3或SiO2或TiO2或由Al2O3、SiO2、TiO2的任意组合而成的复合材料。
[0018]本申请的有益效果在于：
[0019](1)将高含水中药渣的催化热解
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气化与化学链技术耦合，并利用化学链传递晶格氧的特点，避免常规固体燃料气化中高能耗的气体分离过程，提高反应系统效率；
[0020](2)充分利用高含水中药渣中的资源性成分和水分，避免引入N2，提高合成气热值和品位，理论上可实现燃料转化率大于95％，冷煤气效率大于75％；
[0021](3)以廉价天然铁基钛铁矿或红泥基材料作为循环传氧物料，实现传氧、传热和催化气化功能，大幅降低焦油含量和污染物排放，降低运行成本；
[0022](4)双反应器采用多级分步反应的一体化结构，使得药渣废弃物的热转化反应过程与传热传质过程高度耦合集成，易于实现连续化和规模化生产。
附图说明
[0023]图1为本申请所述装置的结构示意图；
[0024]图2为本申请提出的铁基载氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含水中药渣气化制备高品质合成气的装置，其特征在于，包括鼓泡床(1
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2)、溢流管(1
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3)、下行移动床、下降管(1
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6)、上升管(1
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7)、气固分离装置(1
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8)、生物质焦固定床(1
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9)、高温风机(1
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10)、送风机(1
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11)、空气预热器(1
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12)、旋风分离器(1
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13)；所述下行移动床包括互相连接的下行移动床上端(1
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4)和下行移动床下端(1
‑
5)，所述下行移动床设有第一输入口、第二输入口、第一输出口和第二输出口；高含水中药渣(1
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16)自所述下行移动床上端(1
‑
4)的第一输入口输入，所述下行移动床的第一输出口与所述下降管(1
‑
6)的输入口连接、第二输出口与所述生物质焦固定床(1
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9)的输入口连接；所述生物质焦固定床(1
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9)的输出口与所述高温风机(1
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10)的输入口连接，所述高温风机(1
‑
10)的输出口与所述空气预热器(1
‑
12)的第一输入口连接；所述空气预热器(1
‑
12)的第一输出口与所述鼓泡床(1
‑
2)的第二输入口连接、第二输出口与所述上升管(1
‑
7)的第一输入口连接；所述溢流管(1
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3)设在所述鼓泡床(1
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2)内与所述鼓泡床(1
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2)的第一输出口连接，所述下降管(1
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6)的输出口在所述鼓泡床(1
‑
2)内与所述鼓泡床(1
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2)的第一输入口连接；所述鼓泡床(1
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2)的第一输出口与所述上升管(1
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7)的第二输入口连接，所述鼓泡床(1
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2)的第二输出口与所述旋风分离器(1
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13)的输入口连接；所述上升管(1
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7)的输出口与所述气固分离装置(1
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8)的输入口连接，所述气固分离装置(1
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8)的第一输出口与所述下行移动床的第二输入口连接；所述送风机(1
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11)与所述空气预热器(1
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12)的第二输入口连接；所述下行移动床的直径大于所述下降管(1
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6)的直径。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空气预热器(1
‑
12)采用间壁式气
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气换热器回...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良勇，李海旭，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：