[发明专利]一种生物质天然气制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质天然气制备方法，属于天然气制备技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展以及城市化进程的推进，具有优质洁净和环保特点的天然气需求急剧攀升，其在能源结构中的比例也迅速增加。天然气是一种高热值易输送的洁净燃料，在各国一次能源消费中比例越来越高，预计到2020年我国对天然气的需求缺口可能达到1000亿立方米。我国虽然先后实施了西气东输、川气东送以及通过与俄罗斯、土库曼斯坦、澳大利亚等签署天然气供给协议的战略举措，但天然气仍面临着严重的供需矛盾。

合成天然气技术是根据甲烷化反应原理，利用相应的设备将含碳资源转化为甲烷的技术。自20世纪30年代出现以来，其发展一度停滞，但在70年代的石油危机以后重新被人们所重视，现阶段已进入高速发展时期。美国、英国、德国等发达国家都在进行合成天然气技术的研究，但他们主要将其作为激素储备。我国从20世纪80年代以来，主要根据城市煤气发展的实际情况，对合成天然气技术进行了研究，开发了许多合成工艺和相关催化剂，这些前期的研究开发工作，为今后进一步加速合成天然气的制备奠定了基础。

我国的能源资源特点是少油、贫气、富煤。煤炭资源相对丰富，充分利用廉价的煤炭资源生产天然气，其能源利用率高、单位热值耗水量低，是解决我国天然气供需矛盾的重要途径。此外利用二氧化碳和生物质资源生产天然气，不仅可以拓宽二氧化碳和生物质的利用方式，同时也将大大减少温室气体的排放。另外，我国焦化企业每年副产大量焦炉气，其中很大部分被燃烧，利用率低下，因此利用甲烷化反应，从炼焦炉等碳氢尾气来制取合成天然气的技术也受到广泛关注。以上合成天然气技术不但可以缓解我国天然气的市场需求，降低进口天然气市场给我国带来的潜在风险，而且对推进我国产业结构调整和能源结构优化、保障国家能源安全也具有重要的战略意义。

但是利用煤制天然气、焦炉气制天然气均存在投资成本高、规模较大等缺点，而由生物质制备的天然气被认为是一种绿色燃气，可以混入现有的天然气管网中运输使用，其应用前景十分可观。

生物质经过气化技术制备得到的天然气被称为生物质合成天然气，也叫做代用天然气，被认为是“第二代生物燃料”技术。该技术对于生物质原料适用范围较大，气化过程中碳转化率高、产气较快，适合大规模利用。

生物质气化合成是一个相对较新的技术，目前仅有奥地利、荷兰等国家进行了实验室与中试规模装置的验证，商业化规模装置正在建设之中。

发明内容

本发明为解决上述问题，本发明提供了一种工艺简单、易于操作、效率高的，利用秸秆等生物原料，进行了天然气制备的方法。

本发明实现上述目的所采用的技术如下：

(1)将秸秆等生物原料加入气化炉，在氧浓度为53.5-98.6％的气氛下，加压至0.5-1.5Mpa，通温度为200-280℃的蒸汽，使得生物原料气化为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷的粗合成气；

(2)粗合成气经离心、过滤，除去气体中的颗粒物，再经负载有ZnO和CuO的固定床，将粗合成气中的H₂S等酸性气体吸收除去；

(3)除酸后的粗合成气预热至280-360℃；

(4)净化后的粗合成气进入甲烷化反应器，温度升至360-400℃，压力为3.0-5.0Mpa，采用三段绝热固定床反应器，在镍系催化剂的作用下进行反应，段间回收的热量用于生产高压蒸汽，通入氢气，调整氢气/一氧化碳比值＝2.5-3，出口温度为320-350℃，反应4-6h后，得到的主要成分为甲烷、二氧化碳、水及杂质成分的变换混合气；

(5)将得到的变换混合气通过冷凝器冷却至0-10℃，并向其喷入甲醇，以避免水蒸气冷凝结冰堵塞管道，经气液分离器除去水份；

(6)将除去水份的变换混合器通入分馏塔，分离即得甲烷浓度为95-99％的合成天然气。

其中所述的镍系催化剂是指以氧化铝和氧化镁为载体的镍催化剂，优选以氧化铝为载体的镍催化剂。

本发明所具有的有益效果是：

(1)本发明生物质天然气的合成方法，具有原料来源广泛、投资低、环保性能好、能源转化效率高等优点；

(2)本发明生物质天然气的合成方法，使用氧化铝和氧化镁为载体的镍催化剂，甲烷化转化率高；

(3)本发明生物质天然气的合成方法，采用三段绝热固定床反应器，得到的主要成分甲烷含量高；

(4)本发明生物质天然气的合成方法，工艺简便，易于操作。

具体实施方式