本發明屬于固體廢棄物資源處理制備氣體燃料領域，具體涉及一種利用中藥殘渣通過水蒸氣氣化制取可燃氣體的方法。
背景技術：
：中藥殘渣是中藥生產過程中產生的一種典型工業生物質廢棄物，中國作為世界上最大的中藥生產大國，每年產生近0.12億噸的藥渣。中藥殘渣具有產量大、排放比較集中等特點，因此具有集中化、規模化的利用潛力。中藥殘渣大多采用直接填埋的方式進行處理,這不僅消耗大量的資金,而且會造成了資源浪費以及環境污染問題。將中藥殘渣作為燃料、用于生產食用菌、有機肥料等綜合利用技術，不僅可以提高中藥殘渣的利用率，而且可以降低對環境的影響。中藥殘渣中含有大量豐富的蛋白質、纖維素和氨基酸等有機物質，通過熱化學轉化技術可以將中藥渣轉化為清潔的生物質可燃氣。近年來，有學者研究了以兩面針藥渣為原料，對木質中藥渣進行工業分析、元素分析、灰渣特性分析以及TG‐DTA分析，結果驗證了木質中藥渣通過熱解氣化法制備潔凈燃氣體的可行性。還有學者以感冒清熱顆粒中藥渣為原料，在雙回路循環流化床中試設備中進行熱解氣化實驗，研究原料含水率、粒徑以及空氣當量比ER對其氣化特性的影響，得到了中藥渣氣化的理想條件。諸多研究表明中藥殘渣可作為熱解氣化原料進行高效利用，但是如何提高中藥渣氣化產氣品質及氣化效率成為當今研究亟待解決的問題。氣化反應根據氣化劑的不同可以分為空氣氣化、富氧氣化、水蒸氣氣化、富氧水蒸氣氣化等。其中空氣氣化技術所用的氣化劑空氣較為易得，因此在工業中應用較為廣泛，但是空氣氣化產氣熱值(4000‐6000KJ/m3)和氫氣含量(8‐14vol％)都比較低。富氧氣化和富氧水蒸氣氣化技術可以在一定程度上提高產氣熱值，但是需要制氧設備，因此投資比較大，限制了該技術的廣泛應用。水蒸氣氣化技術利用廉價易得的水蒸氣作為氣化劑，產氣中氫氣含量可以達到40％左右。因此該技術比較適用于工業化推廣。很少有學者提出利用水蒸氣作為氣化劑對中藥渣進行再利用研究，因此中藥渣水蒸氣氣化技術的可行性尚未得到驗證。本發明提出對中藥渣進行水蒸氣氣化研究，考察了不同氣化溫度和水蒸氣與生物質之比(S/B)對氣化效果的影響。研究結果表明，中藥殘渣水蒸氣氣化方式可以得到品質較高的可燃氣體(H2和CO的含量分別為41.3％和34.1％)。該發明中，水蒸氣廉價易得，同時該技術可以獲得較高品質的產氣、產氣熱值以及氣化效率，對氣化裝置沒有特殊要求，適合工業化應用，為中藥殘渣的有效利用和氣化技術的推廣奠定基礎。技術實現要素：本發明的目的在于發明一種中藥殘渣高效制備可燃氣體的方法，利用水蒸氣作為氣化劑，不僅可以提高可燃氣體品質及熱值，而且該方法對于氣化裝置沒有特殊要求，操作簡單，氣化劑廉價易得，適合大規模工業化應用。為了提高氣化可燃氣體的品質、產氣熱值和氣化效率，發明了一種利用中藥殘渣制取可燃氣體的方法，包括步驟：(1)將中藥殘渣經過自然晾曬后、粉碎、烘干，篩選出粒徑為0.2‐0.4mm的顆粒作為氣化原料；(2)打開氣化爐進行逐步升溫，向氣化爐內通入供給速率為0.8‐1.2L/min氮氣以排出爐內空氣；同時將作為氣化劑的水蒸氣通入氣化爐內，水蒸氣供給速率為0.4‐2.2g/min；待爐溫度達到氣化溫度600‐800℃時，將制備的中藥殘渣原料加入到爐內；(3)氣化過程中產生的氣體產物通過氣化爐底部出氣孔排出，經過凈化處理，得到氣體產物。其中，步驟1所述的中藥殘渣對藥渣類型無特殊要求。其中，步驟2中氣化劑水蒸氣是通過將蒸餾水加熱汽化制得，水蒸氣溫度恒定為140‐160℃。其中，步驟3通過一系列凈化裝置脫除氣化氣內的焦油、灰分以及水分，將凈化后的產氣收集在集氣袋中，后進行氣相色譜GC測試，可得到產氣中氣體組分數據。水蒸氣是將蒸餾水通過蠕動泵控制蒸餾水的流量，將蒸餾水加壓送到水蒸氣發生器中進行汽化。本發明和現有技術相比，具有明顯的技術特點和有益效果。根據以上技術方案，本發明具有以下優點：1、本發明適用于常見的氣化爐類型，對裝置沒有特殊要求，僅需要在裝置上添加水蒸氣發生器即可，因此適用于大規模推廣應用。2、本發明所用的氣化劑為水蒸氣，廉價易得。相比富氧氣化、富氧/水蒸氣氣化方式需要制氧設備、成本高等特點，該方法更適用于工業化應用。3、在氣化溫度為600‐800℃，通過改變水蒸氣與生物質之比可得，在水蒸氣與生物質之比為0.8‐1.2時氣化效果較好，產氣組分中H2和CO的含量可以達到75％左右，具有良好的產氣品質；氣化效率可達73％左右，產氣熱值接近10000KJ/Nm3，明顯高于空氣氣化產氣熱值(4000‐6000KJ/m3)。該結果進一步驗證了中藥殘渣水蒸氣氣化制取可燃氣體方法的可行性。該方法氣化效果顯著，產氣中H2與CO較高，具有較強的工業實用性，對中藥殘渣的高效循環利用提供技術支持。附圖說明圖1為本發明利用中藥殘渣制取可燃氣體的下吸式固定床水蒸氣氣化系統結構圖；其中：1‐固定床氣化爐；2‐給料器；3‐蒸餾水；4‐蠕動泵；5‐水蒸氣發生器；6‐氮氣瓶；7‐流量計；8‐加熱器；9‐冷凝器；10‐過濾器；11‐流量計；12‐取樣口；13‐集氣袋。具體實施方式現以以下實施例來說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例中使用的手段，如無特別說明，均使用本領域常規手段。實施例1：本發明提出的方法，采用圖1所示的下吸式固定床水蒸氣氣化系統，主要包括五個部分：固定床氣化爐主體、給料器、氮氣供給系統、水蒸氣供給系統以及集氣系統。原料通過給料器加到固定床氣化爐內，與氮氣供給系統和水蒸氣供給系統產生的氮氣和混合在氣化爐內發生水蒸氣氣化反應，產氣經過集氣系統排出收集。其中蒸餾水通過蠕動泵加壓送到水蒸汽發生器中汽化成為水蒸氣，構成了水蒸氣供給系統；氮氣通過流量計控制流量并預熱通入氣化爐內，構成了氮氣供給系統；氣化爐產生的產氣通過氣化爐底部的排氣孔排出，經過泠凝器、過濾器、流量計等一系列凈化裝置收集在集氣袋中，即為集氣系統。其中：1‐固定床氣化爐；2‐給料器；3‐蒸餾水；4‐蠕動泵；5‐水蒸汽發生器；6‐氮氣瓶；7‐流量計；8‐加熱器；9‐冷凝器；10‐過濾器；11‐流量計；12‐取樣口；13‐集氣袋。由于該發明的方法不受中藥殘渣原料類型的限制，故本實例以河南省宛西制藥廠的六味地黃丸中藥殘渣作為原料進行實施例說明。首先將原料經過自然晾曬后進行粉碎，粉碎后的中藥殘渣在烘干機中進行烘干，烘干后的含水率為4.66％，篩選出篩選粒徑0.2‐0.4mm的顆粒作為實施例原料。中藥殘渣的工業分析和元素分析如表1所示：表1中藥殘渣的工業分析與元素分析a由差減法計算，其余為儀器測得干燥基數據。本實施例采用了圖1所示的下吸式固定床氣化系統。本實施中設置氣化溫度為600℃，添加中藥殘渣10g，水蒸氣供給速率為0.4g/min，對應的S/B為0.4。具體實施步驟如下：(1)打開下吸式固定床氣化爐進行逐步升溫；(2)打開氮氣氣瓶，調節氮氣供給速率至0.8L/min；(3)打開水蒸汽發生器，溫度設置為140℃，待溫度升至設定溫度，打開蠕動泵，設定水蒸氣供給速率為0.4g/min；(4)待氣化爐溫度升至600℃，將10g中藥殘渣原料通過給料器加入到氣化爐內；(5)水蒸氣氣化產生的氣體通過冷凝器、流量計等裝置收集在集氣袋中。在該實施方式下，氣化效果如下表2所示：表2實施例1氣化效果產氣組分中H2和CO的含量之和49％碳轉化率57.70％氣化效率30.42％產氣熱值4773KJ/Nm3實施例2：本實施例所用的系統及原料同實施例1，不予贅述。本實施例采用了圖1所示的下吸式固定床氣化系統。本實施中設置氣化溫度為700℃，添加中藥殘渣10g，水蒸氣供給速率為2.2g/min，對應的S/B為2.2。具體實施步驟如下：(1)打開下吸式固定床氣化爐進行逐步升溫；(2)打開氮氣氣瓶，調節氮氣供給速率至1.0L/min；(3)打開水蒸汽發生器，溫度設置為160℃，待溫度升至設定溫度，打開蠕動泵，設定水蒸氣供給速率為2.2g/min；(4)待氣化爐溫度升至700℃，將10g中藥殘渣原料通過給料器加入到氣化爐內；(5)水蒸氣氣化產生的氣體通過冷凝器、流量計等裝置收集在集氣袋中。在該實施方式下，氣化效果如下表3所示：表3實施例2氣化效果產氣組分中H2和CO的含量之和61％碳轉化率70.85％氣化效率58.64％產氣熱值7058KJ/Nm3實施例3：本實施例采用了圖1所示的下吸式固定床氣化系統。本實施中設置氣化溫度為800℃，添加中藥殘渣10g，水蒸氣供給速率為1.0g/min，對應的S/B為1.0。具體實施步驟如下：(1)打開下吸式固定床氣化爐進行逐步升溫；(2)打開氮氣氣瓶，調節氮氣供給速率至1.2L/min；(3)打開水蒸汽發生器，溫度設置為150℃，待溫度升至設定溫度，打開蠕動泵，設定水蒸氣供給速率為1.0g/min；(4)待氣化爐溫度升至800℃，將10g中藥殘渣原料通過給料器加入到氣化爐內；(5)水蒸氣氣化產生的氣體通過冷凝器、流量計等裝置收集在集氣袋中。在該實施方式下，氣化效果如下表4所示：表4實施例3氣化效果本發明公開和提出的一種利用中藥殘渣制取可燃氣體的方法，本領域技術人員可通過借鑒本文內容，適當改變條件路線等環節實現，盡管本發明的方法和制備技術已通過較佳實施例子進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本
發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和技術路線進行改動或重新組合，來實現最終的制備技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中。當前第1頁1 2 3