[实用新型]一种废弃生物质碳制氢的装置

说明书

本实用新型涉及一种废弃生物质碳制氢的装置，包括废弃生物质热裂解制碳装置和废弃生物质碳制氢装置，所述废弃生物质热裂解制碳装置包括原料贮罐、原料螺旋推进器、热裂解炉、冷却分离设备、分馏塔、气相产品贮罐、液相产品贮罐和固体碳贮罐，所述生物质碳制氢装置包括：原料罐，贮水罐，磨浆机，水煤浆贮罐，输送泵，气化炉，灰分贮罐，贮氧罐，换热冷却器，气固分离罐，脱硫变换器，冷凝器，气液分离器，氢气压缩机，PSA装置，PSA解析气贮罐，提供了一种废弃生物质碳的有效利用方法，特别是用其进行制氢的方法和装置。实现了废弃生物质的综合开发利用，并可生产高品位的产品。生产过程绿色环保，社会经济效益良好。

技术领域

本实用新型涉及一种用生物质碳制氢的技术，属于生物质制氢的技术领域。具体涉及到一种以废弃生物质如木屑、竹屑等经热裂解分离气体产物和液体产物后生产的碳粉为原料进行制氢的装置及其使用方法。

背景技术

氢气是最重要的工业原料和绿色燃料。在石化行业，80％左右的石油炼制需要用到以氢气为原料的加氢技术；在化工行业,化肥、甲醇、合成氨、尿素的生产需要使用的合成气；在电子、冶金行业使用的氢气；导弹、火箭发射用的高能量液体燃料氢气(同等质量的氢气热值是汽油热值的3倍)；以氢燃料电池为动力的新型汽车正在推广使用，合成天然气等行业被大规模开发应用。各行业对氢气的需要也越来越多。

目前世界上90％左右的工业用氢是通过煤石油和天然气等不可再生的化石原料经过水蒸汽重整而制得的，不仅能耗高，并且需要处理大量的硫化物和氮化物等污染性尾气；水电解方法是目前另一种已经成熟的制氢工艺，虽然制氢效率较高，无污染，但存在耗电量大的缺陷。生物质是一种资源丰富、环境友好、可再生的廉价资源。

生物质资源分布广、储量大。地球上每年生长的生物质总量约1400亿～1800 亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。我国每年仅农作物秸秆和农产品谷壳等就有10亿多吨。生物质自身是氢的载体，其中包含的氢元素的重量组分约为6％，相当于每千克生物质可产生约0.672m3的气态氢，占生物质总能量的40％以上。与其他能源相比，生物质具有挥发分高、炭活性强、硫、氮含量低、灰分小、燃烧时对环境污染小等特点，被喻为绿色煤炭，可被无限的循环利用。我国70％的石油依靠进口，因此，无论从能源需求还是环境保护的角度，发展生物质制氢技术都具有积极和重要的意义。

生物质制氢在国内外已进行了广泛的科学研究，中国科学院广州能源所以高温流化床为反应器，对生物质的空气-水蒸汽气化制取富氢气体的工艺进行了实验研究，最高的氢产率为71gH2/kg生物质，这是在反应温度为900℃的条件下获得的。(吕鹏梅等.生物质流化床气化制取富氢燃气的研究.太阳能学报， 2003，24(6)：758-764).另外，由于生物质气化采用空气作为工作气体而导致尾气中包含较高浓度的N2，且尾气中也包含较高浓度的C0和CH4，导致提纯氢气过程复杂，成本高；生物质气化还存在煤焦油等副产物污染环境和生物质碳未被利用等问题。

专利CN209957715U介绍一种《生物质热解气化制氢系统》，系统分为四个部分：首先，将生物质原料经过预热，由螺旋输送装置送入热解反应器进行热解；热解气再进入气化反应器进行气相燃烧，使热解气中的焦油得到充分裂解。最后高温裂解气进行余热利用。气化燃气中H2的体积分数仅为45％～65％。