[发明专利]生物质气化制合成气的方法

说明书

本发明公开了一种生物质气化制合成气的方法，是将生物质原料与气化剂送入气化炉内进行气化反应，生成含有CO、CO₂、H₂、CH₄的合成气，所述气化剂是以CO₂和O₂为主的混合气体，其中，O₂的体积百分数为21％～80％，CO₂的体积百分数为20％～79％，余量为杂质气体。该方法采用CO₂和O₂混合气体作为气化剂，在减少温室气体CO₂排放的同时，补充气化系统碳源，增加CO产量；有效解决了采用水蒸气作为气化剂时易发生汽爆现象的问题；同时通过调整气化剂中二氧化碳与氧气比例，还可有效控制气化反应速率。

技术领域

本发涉及一种生物质气化方法，具体是指一种生物质气化制合成气的方法。

背景技术

生物质能是一种总量大、分布广的可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质气化技术是高效利用生物质能的一种方式。按气化剂种类，生物质气化技术可分为空气气化、纯氧气化、水蒸气气化、氧气/水蒸气气化等。

空气气化简单、经济，但是空气中含有79％的N₂不参与反应，其极大地降低了合成气热值，使后续分离出N₂需要的能耗增高。

纯氧气化可提高气化反应温度和气化反应速率，但气化中心反应温度高，气化炉内易发生偏烧现象，影响气化炉使用寿命。

水蒸气气化有利于提高氢气产率，但需外部提供热量维持反应所需温度。

氧气/水蒸气气化，无需外部提供热量，水蒸气的加入一方面有利于提高H₂产率，另一方面有利于调节气化反应温度，但水蒸气的加入，会导致生物质成型颗粒极易发生汽爆现象，颗粒在炉内会迅速破裂、粉化，从而影响床层稳定。

水蒸气的加入使颗粒迅速破裂、粉化的原因主要为：1)成型颗粒内部的空隙有利于水蒸气向颗粒内部扩散，且成型颗粒产生的半焦比表面积大，水蒸气与炭在高温下反应活性强；2)水蒸气从颗粒外表面进入颗粒内部后，与颗粒内部的炭发生反应(C+H₂O＝CO+H₂)，产生的大量气体迅速从颗粒内部向外扩散，使颗粒由内向外发生破裂、粉化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用CO₂和O₂混合气体作为气化剂的生物质气化制合成气的方法。

为实现上述目的，本发明所提供的生物质气化制合成气的方法是将生物质原料与气化剂送入气化炉内进行气化反应，生成含有CO、CO₂、H₂、CH₄的合成气，所述气化剂是以CO₂和O₂为主要成分(即二者含量之和大于50％)的混合气体，其中，O₂的体积百分数为21％～80％，CO₂的体积百分数为20％～79％，余量为不参与气化反应的杂质气体。杂质气体可以为氮气、氩气等，一般以氮气为主，气化剂中杂质气体的体积百分数最好控制在3％以内。高温下，水蒸气与半焦反应活性约是CO₂与半焦反应活性的4倍，使用CO₂和O₂做气化剂时，能有效避免空气气化和氧气/水蒸气气化的缺点，在减少CO₂排放的同时，提高了能量及原料利用率，且可通过控制CO₂和O₂气化剂中氧气的浓度，调节气化反应速率。

优选地，所述气化剂中，O₂的体积百分数为40％～80％，更优选为79％；CO₂的体积百分数为20％～60％，更优选为20％。本发明通过控制气化剂中富氧的浓度，可有效调节气化炉中气化中心的温度，从而有利于气化炉的温度控制。