[发明专利]一种以甘蔗渣为原料大规模制取高纯氢的方法

说明书

本发明涉及一种以甘蔗渣为原料大规模制取高纯氢的方法，该工艺流程是：甘蔗渣先经绝氧辐射炉高温辐射被烘干并发生热裂解变成热解气、水、油、炭，热解炭经破碎后与热解油水一起进入磨机，同时加入添加剂共磨制浆，料浆和氧气经工艺烧嘴喷入气化炉内，生成粗合成气，粗合成气再经水冷却、洗涤得到干净的合成气，并与热解气一同进入一氧化碳变换炉，将一氧化碳与水蒸汽反应生成为二氧化碳和氢气。所得变换气经变压吸附装置将甲烷及其它烃类气体、二氧化碳、氢气分别提取出来，可获得纯度较高的二氧化碳和氢气，氢气进一步提纯至5N～7N，满足氢燃料电池及电子行业所需氢气的标准。本发明以甘蔗渣为原料制取氢气，易于规模化，品质较高。

技术领域

本发明涉及一种制备高纯氢的方法，特别涉及一种以甘蔗渣为原料大规模制取高纯氢的方法。

背景技术

能源和环境问题已成为全球关注的焦点，随着我国能源消耗的迅速增长，化石燃料的大量使用带来了严重的环境污染和生态破坏。从20世纪80年代开始，世界石油燃料的消耗随着汽车总量的大幅增加而不断攀升，目前中国汽车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例已经达到55%以上，每年新增石油消费量的70%以上被新增汽车所消耗。如果照此速度继续发展下去，不用多久人类必将会为此付出沉痛代价：要么是石油资源枯竭，要么是地球由于大量温室气体的排放而出现严重的环境灾难。汽车是人类物质文明的一个重要标志，要想通过限制人们对汽车的需求来解决问题几乎是不可能的，因此必须开发出可以替代石油的其它燃料，而且生产这种替代燃料的原料还必须是可再生的，即替代燃料是一种与环境友好的绿色燃料。

氢能是一种洁净、高品质的新型能源，氢气在进行能量转化时的产物是水，可实现真正意义上的污染零排放，因此以氢燃料电池为动力的新能源汽车日益受到关注。由于氢能是一种二次能源，必须经过一次能源的转化获得。目前氢气主要是通过天然气、煤、石油等化石燃料的热化学转化制取，虽然技术成熟，但是转化过程能量消耗大，转换过程伴随着大量二氧化碳排放。随着化石能源的紧缺，生态环境的日益严峻，利用可再生的生物质，寻求清洁、经济、可持续发展的制氢新技术已引起世界的广泛关注。

生物质是一种能够大规模生产这种绿色燃料的理想原料，是地球上唯一能够储存和可运输的清洁能源，因为它不仅可以再生，而且总量非常巨大，与环境也十分友好，开发潜力巨大。但是目前在开发利用方面仍存在一定的障碍，主要是资源过于分散，收集困难等问题。因为中国绝大部分农村都是以农户为生产单位，资源分散，收集和运输困难，如规模化应用将导致生物质收集半径的加大与运输成本提高，可能失去经济性。

甘蔗渣是制糖工业的主要副产品，是甘蔗机械压制后所剩的主要部分，属于农业固体废弃物中的一种，其成分以纤维素、半纤维素以及木质素为主，蛋白、淀粉和可溶性糖含量较少。甘蔗渣经压榨已成碎片或丝、粉状，可节约预处理设备及动力，而且贮存与运输都较为方便，因而它是一种产量大、价格低廉、来源集中的可再生资源，蕴含丰富的生物质能。与当前发展非粮生物质能源产业所关注的农林废弃物（林业加工废料、农作物秸秆）等木质生物质原料相比，甘蔗渣来源集中、产量大、收集简单、运输半径小，且甘蔗渣成分相对稳定，性质均一，将其用于高附加值产品的生产，可满足产业化所需的原料集中性、连续性和均一性要求，因此甘蔗渣是生物炼制的优质原料。我国是仅次于巴西和印度的第三甘蔗种植大国，海南、广东、广西、福建、云南都是重要的产糖省份。在制糖生产工艺中，工厂每产生一吨的白砂糖大概就能产生一吨的甘蔗渣。据统计，每个榨季全国甘蔗渣产量近千万吨，由此可见，全国每年能产出甘蔗渣的数量甚多，每个糖厂都库存着大量的甘蔗渣。甘蔗渣传统的处理方法主要是作为锅炉燃料燃烧以利用其热值，或者是出售给制浆造纸企业生产纸或纸板。长期以来，每年都有大批量的蔗渣作为锅炉燃料烧掉，虽然能解决糖厂的能源问题。但是这种利用比较单一，经济效益低，造成资源浪费。所以寻找高值化利用的途径甘蔗渣成为制糖工业的一项重大举措。