[发明专利]一种利用中药渣制取生物氢的方法

说明书

技术领域

本发明属于气体燃料领域，具体涉及一种用利用含碳生物质通过热解气化制取氢气的方法。

背景技术

随着我国中医药事业的发展以及人民健康意识的增强，中草药和中成药的应用日益广泛，但也随之产生了一个不容忽视的问题—中药渣的处理问题。中药渣主要来源于各类中药生产过程，据统计，我国各大中药制药厂中药渣的年排放量高达3000万吨。中药渣一般含水量较高且含有一定营养成分，极易腐败，通常采用传统的处理方法如焚烧、填埋等进行处理，不仅要投入大量资金，而且也造成资源的浪费和严重的环境污染。

当前，中药渣的资源化利用方法主要分为四类：1.农业利用：以中药渣作为主要原料，制备各类作物栽培基质、生物有机肥、土壤改良剂等；2.禽畜饲料：能增强动物免疫功能的中药和能促进动物生长的中药提取有效成分后的中药渣可直接开发成饲料或饲料添加剂，或者利用生物技术，通过微生物发酵将药渣转化为菌体蛋白饲料。3.废水处理：中药渣含有大量天然高分子物质，这类物质具有良好的絮凝和吸附作用，可用于废水处理。4.热解、气化：中药渣中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等，这类物质可通过热解、气化技术将固体生物质原料转变成液体、气体燃料，使其使用更加方便、清洁、能源转化率更高，实现高附加值转化。热解是在完全无氧或有限供氧条件下进行的生物质降解反应，主要产物有生物质炭、生物质焦油、生物质燃气等。气化则是在热解基础上引入气化剂促使长链挥发性产物向小分子气体烃转变，主要产物为生物质燃气和少量的灰分。

热解、气化是高效、洁净利用生物质的一种有效途径，该技术也被应用于中药渣的处理。中国专利“高含水率中药渣干燥处理及热解气化系统”(CN 201873648 U)公开了一种中药渣的处理方法。该专利采用了单床系统。自然干燥后的中药渣经筛分、粉碎后进入干燥系统，经压滤机挤压干燥后的药渣再在滚筒干燥机中进行干燥，干燥后的药渣通过上料装置送到气化炉，进行高温裂解气化，生成含有少量焦油的混合气，混合气经过除灰系统二级喷淋后，去除焦油及其他固体粉尘，形成初级清洁燃气，初级清洁燃气再经净化系统降温、脱除灰分、脱除焦油等工艺处理后成为清洁的燃气。

中国专利“基于双回路循环流化床的中药渣气化系统及工艺”(CN 103320174 B)公开了一种双回路循环的中药渣气化工艺。该专利与上述专利(CN 201873648 U)相同，也采用了单床系统，但是采用了双回路循环。中药渣进入循环流化床锅炉进行热解气化，产生烟气，一级返料阀开启，二级返料阀关闭，一部分带有残碳的烟气经一级返料单元返回循环流化床，与进入流化床的新原料混合气化，一部分带有残碳的烟气进入二级返料单元，二级返料单元内带有残碳的烟气经一级返料单元返回流化床，剩余的烟气经换热、净化处理后进入储气柜。

目前所公开的专利中，中药渣的热解气化大多采用了单床系统。近年来，新兴起的双床技术也逐渐用于生物质等燃料的燃烧、气化、低温热解，常用的双床系统主要包括了燃烧与热解耦合的双床系统、燃烧与气化耦合的双床系统以及热解与气化耦合的双床系统。

中国专利“一种生物质/生活垃圾双床式热解制取燃气的方法及装置”(CN 100363461 C)公开了一种生物质/生活垃圾双床式热解制取燃气的方法。该专利采用了燃烧和热解耦合，循环固体颗粒作为载热体。首先在燃烧室中加热循环热载体，加热后的热载体与生物质/生活垃圾混合进入热解室，在热解室中，生物质/生活垃圾发生热解反应生成气体和固体产物焦或半焦，气体进入重整器，使焦油二次裂解，重整后的燃气经冷却、净化后通入储气罐保存，热解固体产物进入燃烧时中燃烧释放热量，加热循环载热体。

生物质、煤炭等气化过程中不可避免会产生副产物焦油。焦油的成分复杂，含有成千上百种不同类型、性质的化合物，大部分为苯的衍生物；焦油成分、性质可变，在高温下可以发生裂解、呈气态，但在低于200℃时，开始凝结为液体。气化气中焦油含量过高会导致气化效率低、气化设备腐蚀、输气管路堵塞、危害燃气设备、污染环境。现有技术通过两段气化工艺能够有效降低燃气中的焦油含量，例如丹麦科技大学研发的外热式螺旋热解器耦合下吸式固定床，利用热解半焦对焦油的催化重整作用，可将木屑气化所得燃气中的焦油含量降低至10-40mg/m³。中国科学院过程工程研究所提出的流化床部分氧化热解耦合下吸式固定床半焦气化的新型两段低焦油气化工艺，以褐煤进行试验，使气化燃气中的焦油含量明显降低。