[发明专利]一种利用农林废弃物热裂解产生的生物油气化制备生物油基合成气的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用生物质制备合成气的方法，具体涉及一种利用农林废弃物热裂解产生的生物油气化制备生物油基合成气的方法。

背景技术：

合成气是一种重要的基础化工原料，富含H₂、CO和少量CO₂，它可以作为中间体用于精制或合成各种高品质液体燃料和化学品，如氢气、甲醇、低碳醇、二甲醚和各种费托燃料等。经过多年的发展，目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟，以合成气为原料的合成氨、含氧化合物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。然而，由天然气或煤生产合成气的生产投资和成本通常占产品成本的50～60%，因此廉价合成气生产技术的研究极其重要。目前，天然气（甲烷）水蒸气重整技术最成熟，H₂/CO（摩尔比，下同）高，一般在2.5～3.0，但设备昂贵；甲烷自热重整和催化部分氧化制合成气技术仍在开发中；煤气化技术设备复杂、投资大、污染重，H₂/CO比偏低，约在0.4～0.7。

生物质是唯一含碳可再生的碳源，具有硫含量低、资源广泛、可以永久利用且不增加地表CO₂循环总量等特点。生物质气化制备合成气技术是将低品位的固体生物质原料转化为高品位的洁净气体燃料的热处理手段，可以有效地减少温室气体排放问题，是一种可持续的清洁的能源转化技术，在经济和技术方面都具有潜在的优势和巨大的应用前景。生物质气化制备合成气有两种技术途径：一是直接将生物质在气化炉中气化，然后对产生的燃气进行重整变换制成合成气；二是先对生物质进行中温快速热解得到生物油，然后将生物油气化，经重整变换制成合成气。在生物质的直接气化过程中，会产生较多的焦油（常温下会冷凝成液态的有机化合物，会堵塞、腐蚀管道），其能量占生物质气化总能量的5%～15%，同时产生的小分子可燃气体（H₂、CO）的量较少，从而降低了整体气化效率，限制了生物质气化技术的应用。与生物质直接气化相比，生物油气化制备合成气具有以下优势：（1）生物油具有易收集、易存储、易运输的特点，可将其集中到某一地点进行气化，这解决了生物质原料大规模收集、存储和运输的问题；（2）可以通过油泵实现带压连续进料，降低合成气的后续合成工艺的能耗；（3）可以避免生物质高温气化灰分熔化所带来的排渣问题；（4）生物油气化制备的气体纯净，后续气体变换的技术难度较小。

近年来，关于生物油气化的研究已引起国内外学者的高度重视。按气化方式不同，生物油气化可以分为生物油水蒸气重整、热解气化以及超临界水气化等。在无外部供氧条件下的生物油热解气化所得粗合成气的主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳，体积分数分别为31.5%、37.7%、16.9%和9.4%（朱锡锋，Venderbosch R H，生物质热解油气化实验研究，燃料化学学报，Vol.132，No.14，2004，Pages 510-512），H₂/CO比较低，且CH₄和CO₂含量高，不适宜直接作为低碳醇合成的原料气，一般需要经过后续的重整过程对其组成进行调变，从而获得洁净的高品位生物质合成气。粗合成气重整采用的方法包括设计新型的气化或重整反应器，引入适当的气化剂（如空气、氧气、CO、氢气、水蒸气或其中几种的混合气），选择合适的催化剂和气化反应条件，或提高重整反应温度。