一种超临界水中生物质气化制氢的CO2脱除工艺，属于生物质能的开发、应用技术领域。该工艺首先配制催化剂溶液和生物质浆料，分别注入各自的料桶中；开启高压反应器，装入CO2脱除剂；利用双柱塞高压泵，将体积比为1：10~20的催化剂溶液和生物质浆料送入各自的换热器进行预热，再送入混合器充分混合；混合之后的流体，被压入高压反应器中进行反应，温度控制在350~600℃、压力控制在20~50MPa、反应时间控制在1~60min；气液混合产物进入气液分离器分离。利用该发明专利技术工艺制备氢气，气体组分中CO2可完全被吸收，氢气含量可达60.8%，是不添加CO2脱除剂时气体组分中氢气含量(12.1%)的5倍，此时气体组分中一氧化碳含量为23.7%、甲烷含量为12.2%、二氧化碳含量为0。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超临界水中生物质气化制氢的C02脱除工艺，属于生物 质能的开发、应用的
技术介绍
生物质能是仅次于石油、煤炭和天然气的第4大能源，其在替代石油方面 的作用日益显露出来。我国对生物质能的研究开发十分重视，制定了《可再生能源中长期 发展规划》，确立了中长期发展目标。而氢能因其能流密度大，转化、利用率高，储运性能好 等一系列突出优点，成为公认的新一代替代能源。从矿物燃料制氢，是目前制氢的主要途 径。但矿物燃料利用带来的环境污染几乎无法逆转，而且资源有限，作为化工主要原料已经 被大量消耗。生物质作为氢的另一主要来源，具有很大的发展潜力。生物质可再生，其生长 中吸收水和CO2，与制氢中产生的CO2在总量上实现了零增长，消除了产生“温室效应”的根 源。氢与氧燃烧的唯一产物是水，水可循环使用，与大自然实现完全无害的良性循环。美国 夏威夷自然能源研究所(HNEDhaij博士的研究表明，在考虑制氢带来的社会经济效益 (环境治理费用)后，生物质气化制氢是最有竞争力的制氢方式之一。而利用超临界水作为反应介质，对生物质气化进行制氢，是近年来发展起来的制 氢新工艺。初步的研究结果表明，超临界气化制氢具有如下特点①收率高，在连续流动反 应条件下，生物质的气化率可达100%，气体产物中氢气的体积分数甚至可超过50% ；②无污 染，反应中不生成焦油、木碳等副产品，不会造成二次污染；③能耗小，对于含水量高的湿生 物质可直接气化，不需要高能耗的干燥过程，反应温度维持在650°C左右中温区即可，反应 过程中所需能量输入很少。特别是，超临界水气化制氢还可以用其他有机废料(水)作为原 料。实验表明，在超临界水中包括二恶英、多氯联苯、硝基苯、尿素、氰化物、酚类、醋酸、氨等 化学物质均可被氧化分解成无毒的气体、水和其他无毒固体无机物。因此，超临界气化制氢 可能成为有机污染物(水)治理和资源化利用的一条有效途径。20世纪80年代，美国夏威夷大学的夏威夷天然能源研究所首先提出了在超临界 水中生物质气化制氢的方法，随后的90年代，美国、日本、德国等一些工业发达国家研究者 以极大的兴趣，对该法进行实验研究，取得了一系列有价值的研究成果。其中最有代表性的 工作，还有美国的太平洋西北实验室、日本的国家资源与环境研究所以及德国的卡尔斯鲁 厄研究中心等。国内对超临界气化制氢的研究虽然起步较晚，当目前的研究水平已与国外基本相 当。国内研究最有代表性的是西安交通大学郭烈锦教授领导的课题组，他们最早建立了连 续反应式生物质超临界催化气化制氢实验装置，并用模型化合物葡萄糖、纤维素和半纤维 素，以及原生物质锯木屑、花生壳、玉米芯等，对超临界气化制氢过程及影响因素进行了实 验研究。目前，生物质在超临界水中气化制氢工艺存在以下主要问题有待解决 (1)大量碱性溶液催化剂的使用所造成的经济问题和环境问题，难以解决；(2)碱性溶液很难从反应液中分离出来，产品不容易提纯； (3) H2的产率不高，有待于进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超临界水中生物质气化制氢的(X)2脱除工艺，以提高 利用超临界水最为反应介质的生物质气化制氢产品的纯度和产率。本专利技术采用的技术方案是一种超临界水中生物质气化制氢的0)2脱除工艺，包括 以下步骤(1)首先配制质量浓度为广10%的催化剂溶液，并注入催化剂料瓶；称量待反应的生物 质原料，粉碎机粉碎过筛，加入去离子水，配制成质量浓度为广20%的生物质浆料，注入生 物质浆料桶；催化剂溶液与生物质浆料体积比为1:1(Γ20 ；(2)开启高压反应器，装入CO2脱除剂，Ca/C摩尔比为0.Γ0. 6 ；(3)打开催化剂料瓶和生物质浆料桶的高压调节阀，启动双柱塞高压泵，将2股流体 分别送入各自的换热器进行预热，流体经过双柱塞高压泵时计量流量，然后送入混合器进 行充分混合；(4)经过充分混合的含有催化剂和生物质的流体，从混合器进入已经升温到实验反 应温度的高压反应器中，温度控制为35(T600°C、压力控制为2(T50MPa，反应时间控制为 1 60min ；(5)高压反应器中，处于超临界水中的生物质发生气化，生成氢气产品及其它副 产品，其中的CO2与脱除剂发生反应生成沉淀；脱除剂的加入非常有利于反应向提高氢气产 率方向移动，同时大幅度提高了产品纯度；(6)从高压反应器出来的气液混合产物进入气液分离器，在分离器中进行气液相分 离，气相得到的混合气中氢气含量在30 60% ；(7)连续反应广60min时间之后，开启高压反应器，取出与CO2反应所生成的沉淀产 物，重新装入Ca/C摩尔比为0. Γ0. 6的CO2脱除剂。所述生物质选自木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料作物、城市 及工业有机废弃物、动物粪便。所述催化剂选自过氧化氢。所述(X)2脱除剂选自氧化钙、氢氧化钙。本专利技术的有益效果是这种超临界水中生物质气化制氢的(X)2脱除工艺工艺首先 配制催化剂溶液和生物质浆料，分别注入各自的料桶中；开启高压反应器，装入(X)2脱除 剂；利用双柱塞高压泵，将催化剂溶液和生物质浆料2股流体同时送入各自的换热器进行 预热，然后送入混合器进行充分混合；经过充分混合的含有催化剂和生物质的流体，被压 入高压反应器中进行反应，温度控制在35(T600°C、压力控制在2(T50MPa、反应时间控制在 reOmin ；反应得到的气液混合产物进入气液分离器，经过分离后得到H2。利用生物质超临 界水中气化制氢过程，气体组分中的ω2可以完全被吸收，可极大提高氢产率。附图说明图1是一种超临界水中生物质气化制氢的(X)2脱除工艺的流程示意图。图中1、催化剂料瓶，2、生物质浆料桶，3、双柱塞高压泵，4、生物质浆料换热器，5、 催化剂换热器，6、混合器，7、高压反应器，8、气液分离器，9、催化剂料瓶高压调节阀，10、生 物质浆料桶高压调节阀，11、催化剂进料管路高压调节阀，12、生物质浆料进料管路高压调 节阀，13、催化剂管路压力表，14、生物质浆料管路压力表，15、催化剂管路温度表，16、生物 质浆料管路温度表，17、高压反应器温度表。具体实施例方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案及其达到的效果做进一步描述。下面是常料的原料配比方案权利要求1.一种超临界水中生物质气化制氢的(X)2脱除工艺，其特征在于，包括以下步骤(1)首先配制质量浓度为广10%的催化剂溶液，并注入催化剂料瓶(1);称量待反应的 生物质原料，粉碎机粉碎过筛，加入去离子水，配制成质量浓度为广20%的生物质浆料，注 入生物质浆料桶(2)；催化剂溶液与生物质浆料体积比为1:1(Γ20 ；(2)开启高压反应器(7)，装入CO2脱除剂，Ca/C摩尔比为0.Γθ. 6 ；(3)启动双柱塞高压泵(3)，将催化剂溶液和生物质浆料分别送入生物质浆料换热器 (4)和催化剂换热器(5)中进行预热，流体经过双柱塞高压泵(3)时计量流量，预热之后送 入混合器(6)进行充分混合；(4)经过充分混合的含有催化剂和生物质的流体，从混合器(6)进入高压反应器(7) 中，温度控制在35(T600°C、压力控制2(T50MPa，反应时间控制广60min ；(5)从高压反应器(7)出来的气液混合产物进入气液分离器(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超临界水中生物质气化制氢的ＣＯ↓［２］脱除工艺，其特征在于，包括以下步骤： （１） 首先配制质量浓度为１～１０％的催化剂溶液，并注入催化剂料瓶（１）；称量待反应的生物质原料，粉碎机粉碎过筛，加入去离子水，配制成质量浓度为１～２０％的生物质浆料，注入生物质浆料桶（２）；催化剂溶液与生物质浆料体积比为１：１０～２０； （２） 开启高压反应器（７），装入ＣＯ↓［２］脱除剂，Ｃａ／Ｃ摩尔比为０．１～０．６； （３） 启动双柱塞高压泵（３），将催化剂溶液和生物质浆料分别送入生物质浆料换热器（４）和催化剂换热器（５）中进行预热，流体经过双柱塞高压泵（３）时计量流量，预热之后送入混合器（６）进行充分混合； （４） 经过充分混合的含有催化剂和生物质的流体，从混合器（６）进入高压反应器（７）中，温度控制在３５０～６００℃、压力控制２０～５０ＭＰａ，反应时间控制１～６０ｍｉｎ； （５） 从高压反应器（７）出来的气液混合产物进入气液分离器（８），在分离器中进行气液相分离，气相得到的混合气中氢气含量在３０～６０％； （６） 连续反应１～６０ｍｉｎ时间之后，开启高压反应器（７），取出与ＣＯ↓［２］反应所生成的沉淀产物，重新装入Ｃａ／Ｃ摩尔比为０．１～０．６的ＣＯ↓［２］脱除剂。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学武，李卫宏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91
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