[发明专利]一种连续式微波吸收剂辅助吸波快速气化稻壳制备燃气的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源转化技术领域，涉及稻壳制备燃气的方法。

背景技术

生物质能具有分布广、可再生、洁净性（硫、氮含量低）、温室气体排放量少等优点，是地球上最具发展前景的化石燃料替代能源。我国是世界上最大的稻谷种植国家，可开发利用量极为可观，但国内生物质主要用来直接燃烧，不仅能源系统的总效率十分低下，而且引起严重的环境污染。且生物质能中的高附加值物质被破坏，造成了资源的浪费。因此，研究如何高效、清洁利用生物质能资源具有十分重要的现实意义，且符合我国大力开发可再生能源、优化能源结构的战略发展规划。

生物质气化技术的研发已有上百年的历史，世界各国都有相应的研发团队和产业化队伍从事生物质气化制备生物质合成气技术的研发和推广应用工作。常规生物质气化使用氧气通过内部燃烧提供反应所需要的热量，或在小型应用或示范中采用电热或高温介质加热方式。热量必须经历从物料颗粒表面传入颗粒内部，挥发性产物则从内向外扩散，其传热传质方向相反；且存在加热速率小，均匀性差等问题。与传统加热方式相比，微波加热具有以下特性：透射性强，加热速度快；均匀渗透，加热均匀；电磁波只能由加热物体吸收，热效率高，节能高效；可以对混合物料中各组分进行选择性加热；微波功率便于控制，并安全可靠。且微波的“热点效应”对生物质焦油可能有独特的催化裂解作用。微波吸收剂是一种能吸收微波、电磁能而反射与散射较小的材料，能在短时间内吸收微波并极速升温促进生物质裂解气化。国内外已有不少相关研究工作验证了微波和等离子体对提高燃料气化效率、抑制生物质气化过程中焦油生成的显著效果。因此，开发微波吸收剂辅助吸波快速气化制备燃气技术很有必要，对探索生物质高效、洁净利用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种连续式微波吸收剂辅助吸波快速气化稻壳制备燃气的方法。该方法稻壳原料廉价易得，微波气化效率高且快速，所得燃气中氢气、一氧化碳、甲烷含量高，焦油含量低，可实现稻壳高效、洁净利用。

本发明的技术方案为：一种连续式微波吸收剂辅助吸波快速气化稻壳制备燃气的方法，包括以下步骤。

（1）按微波吸收剂：催化剂=50:1～50:10的质量比，称取微波吸收剂、催化剂混合均匀加入反应釜中。

（2）反应釜置于微波裂解仪器中，加热至800～1100℃，稻壳粉末进料，同时通入高热水蒸汽，冷凝去除焦油、水和灰，可连续获得燃气。

本发明所述的微波吸收剂为非金属吸波材料，优选铁氧体、碳化硅或炭黑。

本发明所述的催化剂为负载型催化剂，优选Ni/ Al₂O₃、Fe/ Al₂O₃或Co/ Al₂O₃。

本发明比较已有的气化技术，具有以下优点。

1、微波的“热点效应”对焦油有独特的催化裂解作用，可减少燃气中焦油的含量。

2、采用微波吸收剂与高效的负载催化剂混合的方法，微波条件下形成高热催化气化床层，气化时间极短，反应迅速，气化效率高。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

将50 g碳化硅、1 g Fe/ Al₂O₃加入带有进料口，水蒸汽管、冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至800 ℃，稻壳粉末进料200 g，同时通入高热水蒸汽，5 min进料反应完毕，气化效率82% ，气体中氢气、一氧化碳、甲烷含量为79%。

实施例2。

将50 g碳化硅、5 g Ni/ Al₂O₃加入带有进料口，水蒸汽管、冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至1000 ℃，稻壳粉末进料200 g，同时通入高热水蒸汽，5 min进料反应完毕，气化效率85% ，气体中氢气、一氧化碳、甲烷含量为83%。

实施例3。

将50 g碳化硅、10 g Co/ Al₂O₃加入带有进料口，水蒸汽管、冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至900 ℃，稻壳粉末进料200 g，同时通入高热水蒸汽，5 min进料反应完毕，气化效率78%，气体中氢气、一氧化碳、甲烷含量为76%。

实施例4。

将50 g炭黑、7 g Ni/ Al₂O₃加入带有进料口，水蒸汽管、冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至1100 ℃，稻壳粉末进料200 g，同时通入高热水蒸汽，5 min进料反应完毕，气化效率81% ，气体中氢气、一氧化碳、甲烷含量为82%。