專利名稱：一種生物質制備合成氣的工藝流程的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物質能源、生物質化工技術領域，具體涉及一種生物質制備合成氣的工藝流程。
背景技術：
生物質氣化的實質是將固態能量載體轉化為氣態能量載體——也就是將固態生物質原料所蘊含的化學能轉化到可燃氣體的化學能。生物質氣化主要分為兩大類方法第一類方法是在厭氧環境中，生物質經微生物發酵、分解作用，生成可燃氣體的方法，此類方法是依賴微生物的化學過程，故稱為“生化法”氣化；第二類方法是利用生物質在受熱條件下發生熱裂解或不完全燃燒反應生產可燃氣體的方法，這類方法被稱為“熱化學法”氣化。 “熱解”氣化是氣化過程中沒有氧化反應發生的“熱化學法”氣化；“不完全燃燒”氣化則是由不完全燃燒反應主導的“熱化學法”氣化。在我國廣大農村被廣泛應用的沼氣生產就是“生化法”氣化的典型代表，該方法產氣速度慢、適用的原料種類(主要適用于禽畜糞便)有限，生產出的燃氣的主要成分是甲烷(CH4體積含量達55% 70% )和二氧化碳(C02體積含量達30% 35% )，其熱值在5000kcal/Nm3 左右。生物質在隔絕氧氣、加熱到一定溫度條件下裂解為燃氣、炭和焦油的氣化方法稱為“熱解”氣化，該過程中全程沒有氧的參與，并且維持反應溫度的能量由外部提供。該方法在我國的主要應用是炭氣(木炭+燃氣)聯產工藝，該工藝在生產燃氣的同時還有生物質炭和焦油兩種副產品，產出燃氣的主要成分是一氧化碳二氧化碳(C02體積含量35% 45%)、(CO體積含量10% 19% )、氫氣(H2體積含量8% 21% )和甲烷(CH4體積含量10% 15% )，微量成分是烷烴、烯烴和氧化氮等氣體，其熱值在3000kcal/Nm3左右。不完全燃燒氣化法是在供給少量空氣(遠小于完全燃燒所需的摩爾當量比)的條件下，使生物質在缺氧燃燒條件下發生氣化反應，生成的氣體產物的主要成分以氮氣(N2體積含量60% 65%，來自于空氣)、一氧化碳(CO體積含量約14% 22%)、氫氣(H2體積含量約10% 20% )、二氧化碳(C02體積含量約8% 18% )和為主，由于空氣中含有79 %的氮氣，所以燃氣中氮氣含量通常也超過60 %，其熱值也僅在1000kcal/Nm3左右。合成氣是合成反應的原料氣，其有效成分是一氧化碳(CO)和氫氣(H2),氮氣(N2)、甲烷(CH4)和其他烷烴、烯烴氣體對于合成反應而言是無效成分，因而必須在進行合成反應之前被脫除。大量無效成分的存在(在被脫除之前)還會消耗更多的壓縮、輸送氣體的電能。—個用生物質來制備合成氣的系統，其設計目標總是期望能夠將原料中的碳(C)氫(H)元素盡可能多地轉化為一氧化碳(CO)和氫氣(H2)，而不是生成甲烷等烴類氣體，“生化法”氣化和“熱解”氣化的生成的氣體產物組分顯然與此目標相矛盾。以空氣為氣化介質的“不完全燃燒”氣化法生產的產品氣中有效氣(C0+H2)含量可達30%以上、烴類氣體含量很低(不超過5%)，基本符合要求。如果將之作為合成氣利用，必須脫除其中的大量氮氣(N2體積含量超過60% )，由于氮氣分子與一氧化碳分子的尺寸非常接近，唯有選擇深冷分離法(其他方法CO損耗過大)，導致生產單位體積有效合成氣的氣體分離功耗相當高。
發明內容
本發明的目的是提供一種生物質制備合成氣的工藝流程，它采用一種新的生物質熱化學氣化工藝制備合成氣，不但提高了從生物質到合成的能量轉化效率，也使產出的合成氣品質能夠直接達到化工合成的原料氣的標準，這種合成氣也適合作為高潔凈的燃氣使用。為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下工藝流程首先利用空分裝置I制備氧氣，然后將氧氣與來自脫碳裝置6分離出的二氧化碳按比例混合，由此可獲得一種或多種濃度的混合氣參與氣化反應，來自給料系統的生物質原料在一定溫度下在氣化裝置2內與氣化介質發生一系列化學反應，生成的粗合成氣經凈化裝置3除塵、脫硫后被壓縮裝置4升壓，來自鍋爐的飽和蒸汽與粗合成氣在變換裝置5內混合，在催化劑的作用下粗合 成氣中的一氧化碳與水蒸汽發生變換反應生成二氧化碳和氫氣，粗合成氣的碳/氫摩爾比達到要求后，進入脫碳裝置6，脫除二氧化碳的合成氣進入后續合成系統，分離出的二氧化碳部分或全部分與氧氣混合送入氣化裝置2。所述的利用空氣分離裝置I制備出的氧氣為純氧。所述的利用空氣分離裝置I制備出的氧氣為富氧。所述的氣化裝置2為任何一種采用“不完全燃燒”氣化法的生物質氣化裝置。所述的來自脫碳裝置6的二氧化碳在進入氣化裝置2前，進行部分預熱。所述的來自脫碳裝置6的二氧化碳在進入氣化裝置2前，進行全部預熱。本發明具有以下有益效果I、有效氣產率比常規方法至少可提高20% ；2、產品氣中的氮氣主要來自于燃料中的氮元素，含量極低，一般不超過I %，幾乎全部被易于脫除的二氧化碳所取代；3、能夠根據生物質原料特性調節氣化介質的氧濃度，產品氣中無效成分或有害成分所占的比例更低；4、氣化反應產物中無效成分或有害成分所帶出的物理顯熱更低，由此獲得更高的氣化效率及能量轉化效率；5、分離有效氣的能耗大幅降低；6、氣化反應的調節手段豐富，原料適應性更強。
圖I為發明的工藝流程圖，圖2為實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式參看圖1，本具體實施方式
采用以下技術方案首先利用空氣分離裝置I制備氧氣，然后將氧氣與來自脫碳裝置6分離出的二氧化碳按比例混合，由此可獲得一種或多種濃度的混合氣參與氣化反應，來自給料系統的生物質原料在一定溫度下在氣化裝置2內與氣化介質發生一系列化學反應，生成的粗合成氣經凈化裝置3除塵、脫硫后被壓縮裝置4升壓，來自鍋爐的飽和蒸汽與粗合成氣在變換裝置5內混合，在催化劑的作用下粗合成氣中的一氧化碳與水蒸汽發生變換反應生成二氧化碳和氫氣，粗合成氣的碳/氫摩爾比達到要求后，進入脫碳裝置6，脫除二氧化碳的合成氣進入后續合成系統，分離出的二氧化碳部分或全部分與氧氣混合送入氣化裝置2。所述的利用空氣分離裝置I制備出的氧氣為純氧。所述的利用空氣分離裝置I制備出的氧氣為富氧。所述的氣化裝置2為任何一種采用“不完全燃燒”氣化法的生物質氣化裝置。所述的來自脫碳裝置6的二氧化碳在進入氣化裝置2前，進行部分預熱。所述的來自脫碳裝置6的二氧化碳在進入氣化裝置2前，進行全部預熱。本具體實施方式
的氣化裝置中，主要發生如下化學反應
權利要求
1.一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于它的工藝流程為首先利用空氣分離裝置(I)制備氧氣，然后將氧氣與來自脫碳裝置(6)分離出的二氧化碳按比例混合，由此可獲得一種或多種濃度的混合氣參與氣化反應，來自給料系統的生物質原料在一定溫度下在氣化裝置(2)內與氣化介質發生一系列化學反應，生成的粗合成氣經凈化裝置(3)除塵、脫硫后被壓縮裝置(4)升壓，來自鍋爐的飽和蒸汽與粗合成氣在變換裝置(5)內混合，在催化劑的作用下粗合成氣中的一氧化碳與水蒸汽發生變換反應生成二氧化碳和氫氣，粗合成氣的碳/氫摩爾比達到要求后，進入脫碳裝置￠)，脫除二氧化碳的合成氣進入后續合成系統，分離出的二氧化碳部分或全部分與氧氣混合送入氣化裝置(2)。
2.根據權利要求I所述的一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于所述的利用空氣分離裝置(I)制備出的氧氣為純氧。
3.根據權利要求I所述的一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于所述的利用空氣分離裝置(I)制備出的氧氣為富氧。
4.根據權利要求I所述的一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于所述的氣化裝置(2)為任何一種采用“不完全燃燒”氣化法的生物質氣化裝置。
5.根據權利要求I所述的一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于所述的來自脫碳裝置出)的二氧化碳在進入氣化裝置(2)前，進行部分預熱。
6.根據權利要求I所述的一種生物質制備合成氣的工藝流程，其特征在于所述的來自脫碳裝置出)的二氧化碳在進入氣化裝置(2)前，進行全部預熱。
全文摘要
一種生物質制備合成氣的工藝流程，它涉及生物質能源、生物質化工技術領域，它的工藝流程為利用空氣分離裝置(1)制備氧氣，然后將氧氣與來自脫碳裝置(6)分離出的二氧化碳按比例混合，生物質原料在氣化裝置(2)內與氣化介質發生化學反應，生成的粗合成氣經凈化裝置(3)除塵、脫硫后被壓縮裝置(4)升壓，飽和蒸汽與粗合成氣在變換裝置(5)內混合，粗合成氣的碳/氫摩爾比達到要求后，進入脫碳裝置(6)，分離出的二氧化碳部分或全部分與氧氣混合送入氣化裝置(2)。它不但提高了從生物質到合成的能量轉化效率，也使產出的合成氣品質能夠直接達到化工合成的原料氣的標準。
文檔編號C10K3/04GK102732317SQ20121019358
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者林沖 申請人:林沖