[发明专利]生物质超临界水部分氧化法制甲烷的系统和方法

权利要求书

1.一种生物质超临界水部分氧化法制甲烷的生产系统，其特征是，该系统包括高压柱塞泵(1)、输送管道(8)、超临界反应器(3)、冷凝器(4)和气液分离器(5)，高压柱塞泵(1)、超临界反应器(3)、冷凝器(4)和气液分离器(5)通过输送管道(8)依次连接；超临界反应器(3)内装有加热器(9)。

2.根据权利要求1所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的生产系统，其特征在于，所述超临界反应器(3)底部设有无机盐分离系统，超临界反应器(3)底部还连接有输送管道(8)和阀门(V)。

3.根据权利要求1所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的生产系统，其特征在于，在所述高压柱塞泵(1)、超临界反应器(3)和冷凝器(4)之间的输送管道(8)上还设有换热器(2)，所述高压柱塞泵(1)的输出口接换热器的第一换热通道，高压柱塞泵(1)输出的水或水和生物质混合物作为冷介质输入换热器(2)，经换热后的水或水和生物质混合物输入超临界反应器(3)；所述超临界反应器(3)顶部的输出口接换热器的第二换热通道，所述超临界反应器(3)顶部输出高温高压状态的汽气混合物作为热介质输入换热器(2)，换热后的热介质输入冷凝器(4)。

4.根据权利要求1所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的生产系统，其特征在于，所述生产系统中还设有氧化剂压力泵(6)和氧化剂加热器(7)，所述氧化剂压力泵(6)的输出口接氧化剂加热器(7)的输入口，氧化剂加热器(7)的输出口接超临界反应器(3)。

5.一种生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1)将生物质和水输入超临界反应器中，用高压柱塞泵对进入超临界反应器的水或生物质和水的混合物进行加压；

(2)反应器中充满一定压力的水后，启动反应器所带的加热器，将其内的水静态加热至设定的温度，使其达到超临界状态；

(3)当反应器的压力至25～50MPa，温度至380～600℃时，启动高压柱塞泵1，调节其流量，使之缓慢上升至额定流量3.2L/h；

(4)超临界水与生物质在反应器3内停留30～150min，使生物质中所含的大分子碳混合物经反应重整出小分子甲烷及CO、H₂，同时产生的无机盐沉积于反应器3的底部；

(5)生物质的重整反应为放热反应，从反应器顶部出来的高温高压状态的汽气混合物经冷凝器冷凝后再进行气液分离，经气液分离后出来的气体即为以甲烷为主的气体，出来的液体即为冷凝水。

6.根据权利要求6所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，上述步骤(4)中进一步包括下列步骤：

(41)间歇启闭反应器底部的两只阀门，采用外加自来水的方法，从反应器的底部将反应过程中产生的无机盐进行分离。

7.根据权利要求6所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，所述步骤(4)中进一步包括下列步骤：

(42)对超临界反应器输入经加压或加热和加热的氧化剂。

8.根据权利要求6所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，上述步骤(5)中进一步包括下列步骤：

(51)将反应器输出的汽气混合物和加压后的水或水和生物质的混合液进行换热，利用其热量对加压后的水或水和生物质的混合液进行预热，换热后的汽气混合物再进行冷凝。

9.根据权利要求6所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，所述步骤(1)中具体包括：11)先将一定量的固态不易粉碎生物质装入超临界反应器内(3)，水经过柱塞泵(1)加压后注入超临界反应器(3)。

10.根据权利要求6所述的生物质超临界水部分氧化法制甲烷的方法，其特征是，所述步骤(1)中具体包括：12)将易粉碎的生物质与水的混合液经过柱塞泵(1)加压后，注入超临界反应器(3)。