基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法

本发明涉及生物质转化，具体涉及一种基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法。

背景技术：

1、传统化石燃料的利用造成了严重的环境污染，且其不可再生，寻找新的能源替代形式至关重要。生物质是一种清洁的可再生能源，且其含量较高，其高效利用可为我国实现双碳目标提供重要抓手。传统的一把火燃烧方式具有严重污染环境，利用效率低的问题，因此亟需寻找一种生物质清洁高效转化的利用形式。

2、现有生物质气化技术可将生物质转化为富氢燃气，但是该技术存在一定的不足，首先由于空气以及氧气的存在，会将生物质中存在的氮硫元素转化为nox和sox，严重污染环境；其次燃气中焦油含量较高，易产生含焦废水，影响设备正常运行。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法，采用超临界二氧化碳转化技术处理生物质废弃物可避免nox和sox的生成，有效地避免了环境污染，且在合适的条件下可将生物质转化为可燃气和生物炭。

2、本发明提供了一种基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法，包括超临界二氧化碳反应器，与超临界二氧化碳供应系统以及生物质浆料供应系统连接，用于在其内部进行超临界二氧化碳转化生物质浆料的反应；所述超临界二氧化碳反应器顶部设有气液混合物出口，超临界二氧化碳反应器底部设有固体产物出口；

3、水介质旋流器，与所述固体产物出口连接，用于去除生物炭表面灰分，并将处理后的生物炭输送至生物炭收集器；

4、冷凝器，与所述气液混合物出口连接，用于对气液混合物冷却降温，冷却降温后的气液混合物进入减压阀泄压，低温低压的气液混合物进入气液分离器中分离为可燃气和废液。

5、较佳地，所述超临界二氧化碳供应系统用于将超临界水气化产物冷却分离后得到的常温常压下的副产物co2经多个压缩机分级压缩后供应至超临界二氧化碳反应器。

6、较佳地，所述气液分离器内部设有液位控制器，用于监测气液分离器内部液位高低；通过调节控制阀大小保持气液分离器内液位稳定；

7、捕雾器，用于分离气液分离器上端气体内混有的小液滴；

8、压力表，用于监测监测气液分离器内部压力；

9、分离器顶端设置泄压阀，当气液分离器内压力超过设定安全范围时，打开泄压阀，降低气液分离器内的压力。

10、较佳地，所述超临界二氧化碳反应器采用电加热的方式，超临界二氧化碳反应器外壁面采用分段方式布置加热带。

11、所述加热带外部设置保温棉对反应器保温。

12、所述超临界二氧化碳反应器外表面和内壁均设置热电偶，超临界二氧化碳反应器还连接有温度控制仪，通过调节电加热功率控制温升速度，超临界二氧化碳反应器内壁的壁面温度达到预设值后进入保温模式。

13、较佳地，所述超临界二氧化碳反应器顶部还设有压力传感器，通过信号采集器将压力信号传输给计算机，实时记录反应器内压力变化。

14、基于超临界二氧化碳转化的生物炭和可燃气多联产方法的步骤具体如下：

15、将生物质浆料送入超临界二氧化碳反应器中；

16、对超临界二氧化碳反应器进行加热，设定预期反应温度；

17、当反应温度达到设定值后，将生物质原料和超临界二氧化碳送入反应器中，并设定所需反应时间；

18、反应完成后的高温气液混合物冷却降温后变为低温气液混合物；降低气液混合物压力，得到低温低压的气液混合物；低温低压气液混合物进入低压分离器中，分离为可燃气和废液；

19、反应完成后的固体生物炭和灰分的混合物流入水介质旋流器中进行分离，分离后的生物炭干燥获得固体生物炭。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用超临界二氧化碳转化技术处理生物质废弃物可避免nox和sox的生成，有效地避免了环境污染，且在合适的条件下可将生物质转化为可燃气和生物炭，液体产物较少。

21、本发明充分综合利用超临界二氧化碳的优良溶解性和反应性联产生物炭和可燃气。提出超临界二氧化碳转化系统，在合适的温度压力条件下实现生物炭和可燃气多联产。且本发明所用的超临界二氧化碳来源于超临界水气化技术副产物，实现了对超临界水气化技术副产物的资源化利用，助力实现双碳目标。

技术特征：

1.一种基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳供应系统用于将超临界水气化产物冷却分离后得到的常温常压下的副产物co2经多个压缩机(2)分级压缩后供应至超临界二氧化碳反应器(5)。

3.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述气液分离器(9)内部设有

4.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳反应器(5)采用电加热的方式，超临界二氧化碳反应器(5)外壁面采用分段方式布置加热带。

5.如权利要求4所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述加热带外部设置保温棉对反应器保温。

6.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳反应器(5)外表面和内壁均设置热电偶，超临界二氧化碳反应器(5)还连接有温度控制仪，通过调节电加热功率控制温升速度，超临界二氧化碳反应器(5)内壁的壁面温度达到预设值后进入保温模式。

7.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳反应器(5)顶部还设有压力传感器，通过信号采集器将压力信号传输给计算机，实时记录反应器内压力变化。

8.如权利要求1所述的基于超临界二氧化碳转化的多联产系统的多联产方法，其特征在于，步骤具体如下：

技术总结本发明公开了一种基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法，属于生物质转化技术领域。该基于超临界二氧化碳转化的多联产系统及方法包括超临界二氧化碳反应器，与超临界二氧化碳供应系统以及生物质浆料供应系统连接，用于在其内部进行超临界二氧化碳转化生物质浆料的反应；水介质旋流器与固体产物出口连接用于去除生物炭表面灰分，并将处理后的生物炭输送至生物炭收集器；冷凝器与气液混合物出口连接，用于对气液混合物冷却降温，冷却降温后的气液混合物进入背压阀泄压，低温低压的气液混合物进入气液分离器中分离为可燃气和废液。本发明采用超临界二氧化碳转化技术处理生物质废弃物可避免NO<subgt;x</subgt;和SO<subgt;x</subgt;的生成，有效地避免了环境污染，且在合适的条件下可将生物质转化为可燃气和生物炭，液体产物教少，可实现二氧化碳资源化利用，助力实现双碳目标。技术研发人员：王翠,邢建宇,耿嘉峰,宗世超,王鹏乾受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2