一种生物炭浆料及利用其生产可持续燃料甲醇的系统

本发明涉及甲醇合成工艺，更具体地，涉及一种生物炭浆料及利用其生产可持续燃料甲醇的系统。

背景技术：

1、随着我国及世界经济的快速发展，对能源的需求也日益增加，然而随着化石燃料的开发利用，环境问题也日益突出，传统的煤炭、天然气和石油等化石燃料资源终究是有限的，资源短缺也逐渐成为世界各国面临的普遍问题，寻找可再生的清洁能源成为迫切需求。生物质能源是一种理想的可再生能源，同时我国生物质资源相当丰富，主要生物质资源年产量达34.94亿吨，能源利用开发潜力约为4.6亿吨标煤。因此，高效开发利用生物质资源，对于缓解我国资源环境约束，推动能源低碳发展具有重要的科学、经济和社会意义。

2、甲醇是一种重要的有机化工原料，同时还是最简单的可以大规模工业合成的液体燃料。目前，全球约三分之一的甲醇来源于煤制甲醇工艺，该工艺以非可再生资源煤炭为原料，而且工艺过程导致大量的co2排放，每生产一吨甲醇co2排放量为3.4吨～5.4吨。

3、但生物质具有能量密度低和挥发性高等缺点，存在利用效率不高的问题，进而严重影响甲醇生产效率，成为制约生物质制甲醇技术走向大规模工业化应用的重大难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种生物炭浆料及利用其生产可持续燃料甲醇的系统，以绿色生物质慢速热裂解所得生物炭、焦油和木醋液与成浆添加剂以一定比例调配生物炭浆料，充分利用生物质慢速热裂解产物，并通过结合空分单元、生物炭浆料气化单元、冷却净化单元、变换单元、酸性气体脱除单元和合成气制甲醇单元，能够有效的将生物炭浆料高效、稳定和经济的转化为可持续燃料甲醇。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种用于生产可持续燃料甲醇的生物炭浆料，包括以下重量百分比的组分：40％～55％的生物炭、0％～10％的焦油、20％～45％的木醋液和0.1％～1％的添加剂，其余为水；所述添加剂包括30％～50％的分散剂、30％～50％的稳定剂和0％～10％的ph调节剂。

4、本发明还公开了一种利用如上述的生物炭浆料生产可持续燃料甲醇的系统，所述系统包括依次连接的空分单元、生物炭浆料气化单元、冷却净化单元、水煤气变换单元、甲烷干重整单元、酸性气体脱除单元和合成气制甲醇单元；所述空分单元设置有空气入口和氧气出口，所述氧气出口与所述生物炭浆料气化单元连接；将生物炭浆料送入所述生物炭浆料气化单元中和所述空分单元生成的氧气混合进行气化反应，得到粗合成气；所述粗合成气包括co、co2、h2和ch4中的两种或两种以上；将所述粗合成气通入所述冷却净化单元中进行冷却降温，以去除灰分和炭黑杂质，得到净化粗合成气；将所述净化粗合成气依次通入所述水煤气变换单元和所述甲烷干重整单元中以调整氢碳比，得到变换后的粗合成气；将所述变换后的粗合成气通入所述酸性气体分离单元中以脱除硫化物，得到净化合成气；所述净化合成气中h2s含量小于0.1ppm；将所述净化合成气通入所述合成气制甲醇单元进行甲醇合成，得到可持续燃料甲醇；所述可持续燃料甲醇中碳原子来自生物炭、焦油和木醋液中的一种或两种以上，氢原子来自焦油、木醋液和水中的一种或两种以上。

5、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

6、1.“由生物炭浆料制备可持续燃料甲醇”是一条可行性较高的创新型可持续燃料绿色生产工艺路线，本发明从生物质资源升级利用和可持续燃料甲醇需求出发，首次提出充分利用生物质慢速热裂解液相和固相产物，并通过结合空分、生物炭浆料气化、冷却净化、粗合成气变换、酸性气体脱除和合成气制甲醇单元，能够有效的将生物炭浆料高效、稳定和经济的转化为可持续燃料甲醇。

7、2.从环保的角度上，以绿色生物质慢速热裂解产物生物炭、焦油和木醋液并辅以添加剂以特定比例调配制备的生物炭浆料替代传统水煤浆以制备燃料甲醇，从源头上采用绿碳和绿氢，结合过程绿色能源生产，本发明方法碳排放强度明显降低，相较于煤制甲醇该工艺路线具有显著的低碳减排效应，可缓解能源危机，减少大气污染，保护环境。

8、3.从经济上，相比于传统水煤浆制甲醇方法，由于生物炭、焦油和木醋液相较于煤焦化所产生的焦炭成分较为简单，其中焦炭中s元素含量是生物炭s含量的10倍～20倍，因此以生物炭浆料为原料所产生的合成气中s元素含量大大降低，使得酸性气体分离单元能耗较低，脱除试剂损耗较少，大大节约工艺成本。

9、4.从实施难度上，以绿色生物炭浆料替代传统水煤浆，可充分利用煤基甲醇厂现已有装置结合原料进料和碳氢比调变单元改进生产可持续燃料甲醇，可大大降低投资费用，项目实施难度小，工艺可行性高。

技术特征：

1.一种用于生产可持续燃料甲醇的生物炭浆料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的用于生产可持续燃料甲醇的生物炭浆料，其特征在于，所述生物炭浆料包括以下重量百分比的组分：40％～50％的生物炭、1％～10％的焦油、20％～45％的木醋液和0.1％～1％的添加剂，其余为水。

3.根据权利要求1所述的用于生产可持续燃料甲醇的生物炭浆料，其特征在于，所述生物炭浆料的含炭粉量为40％～55％；

4.根据权利要求1所述的用于生产可持续燃料甲醇的生物炭浆料，其特征在于，所述分散剂包括萘磺酸盐、木质素磺酸盐和磺化腐殖酸盐中的一种或两种以上；

5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述的生物炭浆料生产可持续燃料甲醇的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的空分单元、生物炭浆料气化单元、冷却净化单元、水煤气变换单元、甲烷干重整单元、酸性气体脱除单元和合成气制甲醇单元；

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述净化粗合成气依次通入所述水煤气变换单元和所述甲烷干重整单元中以调整氢碳比为2.05～3.10；

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述生物炭浆料气化的气化压力为1.0mpa～9.0mpa，气化温度800℃～1600℃。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述水煤气变换单元的温度为220℃～350℃；

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述合成气制甲醇单元的操作压力为2.5mpa～10mpa，温度为200℃～300℃，保持空速为500ml/(g cat·h)～20000ml/(g cat·h)，甲醇选择性＞80％。

10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统采用的能源均为绿色能源。

技术总结本发明公开了一种生物炭浆料及利用其生产可持续燃料甲醇的系统，生物炭浆料包括以下重量百分比的组分：40％～55％的生物炭、0％～10％的焦油、20％～45％的木醋液和0.1％～1％的添加剂，其余为水；添加剂包括30％～50％的分散剂、30％～50％的稳定剂和0％～10％的pH调节剂。本发明从生物质资源升级利用和可持续燃料甲醇需求出发，充分利用生物质慢速热裂解产物，并结合空分单元、生物炭浆料气化单元、冷却净化单元、水煤气变换单元、甲烷干重整单元、酸性气体脱除和合成气制甲醇单元，能够有效的将生物炭浆料高效、稳定和经济的转化为可持续燃料甲醇。技术研发人员：李清波,张艳飞,朱振丰受保护的技术使用者：大连海事大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26