[发明专利]一种清洁合成气及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种清洁合成气及其制备方法。

背景技术

在各种可再生能源中，生物质能是唯一可再生、可替代化石能源转换成气态、液态和固态燃料以及其他化工原料或产品的碳资源。生物质能的转换利用技术主要包括热化学转换技术和生物化学转换技术，而热化学转换技术中的生物质气化是生物质能高品位利用发展最迅速最实用的技术之一，也是最早实现商业化应用的生物质能转换技术之一。

但生物质单独气化存在一些缺点：①生物质的季节性及其分布的分散性，限制了生物质气化的连续性和规模化；②由于生物质粉碎后形成的颗粒具有不规则性，使得当采用流化床气化时，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层，需要添加一定量的惰性重组分床料如河砂、石英砂等，增加了能耗；③生物质高的挥发分和氧含量，使生物质无论采用固定床或流化床单独气化时易生成较多的焦油，不仅降低了生物质的气化效率和合成气的品质，而且对气化过程的稳定运行也造成不利影响。

煤炭气化工艺中，常用的气化方法有三种：移动床(固定床)、流化床和气流床。开发生物质与煤共气化技术，若采用固定床和流化床的方式，虽然与单纯生物质固定床和流化床气化相比在利用规模、气化效率上有很大提高，但与煤的大规模利用方向相悖。煤气流床气化具有较大的煤种与粒度适应性和更优良的技术性能，是煤基大容量、高效洁净的燃气与合成气制备的首选技术，是煤基多联产技术的核心、龙头和关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的生物质气化方法中由于生物质挥发分含量高、能量密度低，致使气化生成的合成气中焦油含量高而进行脱焦易造成二次污染等缺陷，提供了一种新清洁合成气及其制备方法。该方法能够提高生物质的利用率和煤的转化率，有助于CO₂减排，并可实现生物质的大规模、高效、清洁和经济利用。

本发明的目的之一是提供一种清洁合成气的制备方法，其包括下述步骤：将干燥的生物质颗粒与干燥的煤粉均匀混合得混合颗粒；通过密相气力输送的方式将该混合颗粒给入气流床中，将该混合颗粒与气化剂共气化生成清洁合成气。

其中，所述的生物质为一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。本发明中的生物质较佳的为农林废弃物，更佳地包括秸秆、木屑、薪柴、杂草、谷壳、果壳、蔗渣和玉米芯中的一种或多种。

其中，所述的干燥可采用本领域常规方法实现，本发明中较佳的由150～250℃的热载惰性气体实现。

其中，本发明中对所述生物质颗粒的粒径进行了优选，较佳的为3mm以下。所述干燥的生物质颗粒的含水率可根据本领域常识进行选择，较佳的为10wt％以下，更佳的为4wt％以下。

其中，所述煤粉的平均粒度可选用气流床气化的常规粒度，较佳的为0.1mm以下。所述干燥的煤粉的含水率可根据本领域常识进行选择，较佳的为10wt％以下，更佳的为4wt％以下。

其中，在所述的混合颗粒中，干燥的生物质颗粒的含量优选为0.1～40wt％。

其中，所述干燥的生物质颗粒与干燥的煤粉的均匀混合可通过惰性气体在运输管道中实现。

其中，所述密相气力输送的压力可根据本领域常识进行选择，较佳的为0.05～6.0MPa。所述密相气力输送的载气可选用本领域的常规载气，较佳的为氮气和/或二氧化碳。在所述密相气力输送中，所述混合颗粒与所述载气的比例可根据本领域常规方法选择，本发明优选为2～10kg混合颗粒/kg载气。

其中，所述气化剂优选包括含氧气体，所述含氧气体较佳地以氧气、氧含量在50％以上的富氧空气或空气的形式作为本发明的气化剂。其中，所述混合颗粒与所述含氧气体的比例较佳的为0.002～3.5kg混合颗粒/Nm³含氧气体，更佳的为0.3～3.5kg混合颗粒/Nm³含氧气体。较佳的，所述的气化剂中还可包括水蒸汽，此时，所述水蒸汽与所述混合颗粒的比例较佳的为0.5kg水蒸汽/kg混合颗粒以下，但不包括0kg水蒸汽/kg混合颗粒。

其中，所述共气化的压力可根据本领域常识进行选择，本发明优选0.01～5.0MPa。所述共气化的温度可根据本领域常识进行选择，本发明优选1000～1700℃。所述共气化的时间以使共气化完全为止，较佳的为0.1～100秒，更佳的为2～10秒。

在本发明一较佳的实施方式中，所述的制备方法采用下述具体步骤进行：