[发明专利]生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法及设备

权利要求书

1.一种生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，它是仅采用CO₂作为气化剂将生物质燃料气化成合成气、并利用合成气生产化工油品、以实现整体无氧气化循环的工艺过程，包括如下步骤：

1）气化单元：以回收合成气自身所含的CO₂和合成气后续利用生成的CO₂作为气化剂，使其在外部辅助能源的作用下与生物质燃料发生剧烈的气化反应，生成主要成分为CO、CO₂、CH₄、H₂、H₂O、H₂S、COS的高温合成气；

2）冷却单元：对所生成的高温合成气进行两级热交换器降温处理，其中第一级热交换器采用上述气化剂CO₂作为冷却介质，用于预热气化剂CO₂；第二级热交换器采用水作为冷却介质，得到副产品水蒸汽；

3）洗涤单元：对经过两级热交换降温的合成气进行旋风除尘和洗气塔洗涤处理，得到进一步降温的洁净合成气；

4）变换反应单元：使所得洁净合成气与上述副产品水蒸汽进行水煤气反应，将其中部分CO转化为H₂和CO₂，以调节洁净合成气的品质达到催化合成反应所需的H₂/CO比值范围；

5）脱硫单元：对调质后的洁净合成气进行脱硫处理，将其中的H₂S、COS脱除掉；

6）合成气脱碳单元：对脱硫后的洁净合成气进行脱碳处理，将其中的CO₂分离出来；

7）催化合成单元：使脱硫脱碳后的洁净合成气通过催化变换反应合成化工油品，同时生成富含CO₂的尾气；

8）尾气脱碳单元：对所生成的尾气进行脱碳处理，将其中的CO₂分离出来，剩余无温室气体直接或处理后对外排放；

9）气化剂循环单元：将步骤6）和步骤8）所分离出来的CO₂重新作为步骤2）中第一级热交换器的冷却介质，经过对高温合成气换热降温，获得预热的气化剂CO₂，再利用它进行步骤1）中的气化反应，如此循环最终实现整套工艺零温室气体排放。

2.根据权利要求1所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，气化反应的温度为600~1300℃，高温合成气出口温度为700~1100℃。

3.根据权利要求1所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，气化反应的温度为850~1250℃，高温合成气出口温度为850~1100℃。

4.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，外部辅助能源为等离子炬能、微波能、太阳能、激光能或电感应能中的一种或几种的组合，所述外部辅助能源占单位时间入炉原料总能量的10~30%。

5.根据权利要求4所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，外部辅助能源占单位时间入炉原料总能量的15~20%。

6.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，气化剂CO₂的用量与单位标态下产气量的比值为0.36~0.51。

7.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤1）中，生物质燃料的粒径为50mm以下，气化剂CO₂的喷口流速为30~60m/s。

8.根据权利要求1或2或3所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤2）中，通过第一级热交换器将气化剂CO₂预热至350~600℃。

9.根据权利要求1所述的生物质燃料二氧化碳循环无氧气化方法，其特征在于：所述步骤4）中，用以调节洁净合成气成分至H₂/CO为2:1。