[发明专利]一种生物质制氢方法和系统

说明书

本发明公开了一种生物质制氢方法和系统，所述制氢方法包括如下内容：（1）生物质原料进入炭化反应器进行反应，反应后得到生物焦和挥发分气体；（2）步骤（1）得到的生物焦与气化催化剂混合均匀后进入气化反应器，与水蒸气接触进行反应，反应得到的气化气进一步经水汽变换反应、变压吸附处理后得到氢气产品。所述生物质制氢系统包括炭化反应器，气化反应器，水汽变换反应器和变压吸附装置。本发明生物质制氢方法和系统，通过炭化‑气化组合工艺将生物质转化为氢气产品，具有工艺简单、氢气产率高、能量利用率高的优点。

技术领域

本发明涉及生物质利用技术领域，具体涉及一种生物质炭化-气化组合工艺制取氢气的方法。

背景技术

氢是一种理想的清洁能源，其本身无毒、无臭，与氧气燃烧时产生纯净的水，对环境零污染。当今制取氢气的主要方法是化石燃料制氢，但化石燃料资源有限，对环境的污染几乎不可逆转，因此必须开发新的制氢原料及制氢工艺。具有可再生性且储量丰富的生物质制氢备受青睐。生物质制氢的优势主要体现在以下两方面：生物质是实现二氧化碳零排放的结晶能源，可有效降低温室气体和有害气体的排放量，环节化石燃料的使用对世界环境造成的不可逆的污染。另一方面，生物质储量丰富且可以再生，地球上每年生长的生物质总量为1400～1800亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。发展生物质制氢技术，可以有效地开发利用这个资源宝库，具有可持续发展的战略意义。

目前，生物质制氢的研究主要集中在热化学转化制氢和生物法制氢两个方面，生物法制氢存在光能转化效率低、挥发酸反馈抑制、制氢细菌之间的产物抑制等问题导致制氢效率较低，热化学转化制氢更适合大规模产氢。

公开号为CN1435368A的发明公开了一种生物质催化裂解制取氢气的方法，以空气或/水蒸气为工作气体，采用一定粒度的动植物原料作为生物质原料，流化床反应器包括燃烧区、催化气化区和交友催化裂解区，其中催化裂解催化剂为铁系催化剂，水煤气变换催化剂为碱金属催化剂，焦油裂解催化剂为镍基催化剂，这些催化剂在空气流的作用下悬浮于反应器的不同区域，产生呢个的富氢燃气含氢气70%以上，富氢燃气经旋风分离器除去灰尘后，经固定床焦油裂解器净化后提纯。然而，此工艺存在气化温度高、能耗大，对设备要求高，碱金属催化剂、镍基催化剂价格昂贵，使用条件苛刻等缺陷。

专利CN 105692551 B将生物质与水蒸气连续送入流化床反应器中在600℃下进行快速裂解，生成的裂解气和生物质炭与水蒸气一起进入气流床反应器进行裂解气和生物质炭的同步气化反应，气流床反应器出来的气体在进行催化重整反应生成富氢气体，催化重整采用Co和Cu基改性催化剂，存在生物质水蒸气气化反应条件苛刻、重整催化剂价格昂贵的缺点。

专利CN 104194834 B提供了一种生物质化学链制氢装置，以NiFe₂O₄氧载体进行化学链制氢，存在氧载体价格昂贵、循环使用寿命及反应活性等方面的问题。因此，新型热化学转化制氢工艺、廉价催化剂的开发及制氢工艺的能耗降低仍然是研究的重点和难点。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种生物质制氢方法和系统，通过炭化-气化组合工艺将生物质转化为氢气产品，具有工艺简单、氢气产率高、能量利用率高的优点。

具体技术方案如下：

一种生物质制氢方法，所述制氢方法包括如下内容：

（1）生物质原料进入炭化反应器进行反应，反应后得到生物焦和挥发分气体；

（2）步骤（1）得到的生物焦与气化催化剂混合均匀后进入气化反应器，与水蒸气接触进行反应，反应得到的气化气进一步经水汽变换反应、变压吸附处理后得到氢气产品。