一种高碳转化率生物质破碎料处理方法与流程

本发明涉及新能源，具体涉及一种高碳转化率生物质破碎料处理方法。

背景技术：

1、能源是人类生存和发展的物质基础，是国家经济和社会发展的重要保障；随着人类社会的发展，能源消耗量不断增加，目前，世界能源消耗主要以煤炭、石油和天然气等不可再生的化石能源为主；根据世界能源组织预测，全球2005年到2030年间的一次能源需求将增加55％，年均增长率为1.8％；能源需求将达到253亿t标准煤。化石燃料仍将是一次能源的主要来源，在2005年到2030年的能源需求增长总量中占到84％。由于经济的持续快速发展，我国的能源需求将继续增长，根据预测，我国的一次能源需求将翻一番多，2005年为25亿t标准煤，而2030年为55亿t标准煤，年均增长率为3.2％。

2、由于化石燃料的大量开采和消耗，释放了大量的多余能量和碳素，破坏了自然界的能量和碳平衡，对生态和环境造成了严重的污染和破坏。化石能源的燃烧利用，导致大气中二氧化碳和其他温室气体的浓度不断增加，是造成全球温度上升和气候变化的原因之一；化石燃料消费量的持续增长将使全球与能源有关的粉尘、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫排放量持增加。据估计，我国的二氧化碳排放量将从2005年的51亿t增加到2030年的114亿t，二氧化硫排放量将从2005年的2600万t增加到2030年的3000万，因此寻求和发展可再生替代能源成为推动社会可持续发展的必然要求。

3、生物质燃气即能解决秸秆焚烧污染空气，又可替代化石能源，利用生物质燃气作为原料气制备合成气近年来逐渐受到重视，生物质的热化学转化主要有一下三种方式：(1)直接燃烧；(2)热裂解；(3)气化；国内外研究者普遍认为气化和热裂解工艺是最为有效的生物质热化学制备燃气、合成气的方法；然而在广大农村地区，当前生物质能的利用仍以直接燃烧为主，不仅热效率低下，环境污染问题也很突出；同时现有技术下气化方式的转化率较低，焦油含量较高。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，包括以下步骤：

4、步骤一、粉碎：将生物质原料放入破碎机中破碎至粒径为3-12mm的粒状物料；

5、步骤二、烘干：通过传送装置将破碎后的粒状物料在烘干炉中烘干；

6、步骤三、制气：将步骤二烘干后的粒状物料倒入流化床气化炉并加入催化剂进行制气；

7、步骤四、净化：将步骤三制得的气体经过旋风分离器除去颗粒物，通过冰盐水冷凝器和棉绒过滤器除去焦油和水；步骤三制得的气体中的颗粒物通过离心、过滤等方式去除，焦油通过热裂解法、催化裂解法或湿式洗涤法去除，酸性气体可通过叔醇吸收法，这些方法均是所属领域常用的方法；

8、步骤五、脱硫：防止甲烷化中毒在脱硫塔内脱硫；

9、步骤六：甲烷化：将步骤五脱硫后的气体甲烷化，获得燃气；

10、步骤七、气体提质：去除甲烷化后的燃气中的饱和水蒸气、co2及未反应的h2和n2。

11、优选地，所述生物质原料为稻壳、花生壳、椰壳、棕榈壳、秸秆、木材中的一种或多种按任意配比的混合物。

12、优选地，所述步骤二中烘干后的粒状物料的水份质量含量为10-20％。

13、优选地，所述步骤三中制气工艺为：待炉内温度到达590-610℃时，吹入水蒸气，保持恒温1-2h并在此之后给炉内升温，当温度到达820-860℃时，加入催化剂后，维持炉内温度1h。

14、优选地，所述水蒸汽和粒状物料的质量比为(0.3-0.6)：1，所述催化剂为白云石和氧化镍。

15、优选地，所述步骤五中脱硫工艺为：加热后的气体通过脱硫塔，脱硫塔内填充tts型干式脱硫剂，在去除硫化氢的同时，脱硫塔也可以过滤一部分焦油和灰尘，脱硫后燃气中硫化氢的含量控制在2.5-3.5mg/m 3，焦油和灰尘的含量降低至7.4-8.6mg/m3。

16、优选地，所述步骤六中甲烷化工艺为：将ni/sio2-cao-fe2o3催化剂放入甲烷化反应器中，将脱硫后的气体通入甲烷化反应器中，在300-600℃的温度下及ni/sio2-cao-fe2o3催化剂的作用下转化成甲烷；向甲烷化反应器中加入水蒸气可延长催化剂的使用寿命，水蒸气加入量受到压力、温度影响，温度越低、压力越高所需水量越多，同时加入一定量水蒸气，在催化剂的作用下，低浓度的碳氧化物(如co、co 2)与过量的氢气反应生成ch4和易被除去h 2o，使气体的成分得到改善。

17、优选地，所述步骤七中气体提质工艺为：甲烷化反应后的气体中含有饱和水蒸气、co2及未反应的h2和少量n2，将步骤六获得的燃气中的水蒸气通过闪蒸、冷凝、吸附或膜分离方式去除，co2通过变压吸附脱碳法(psa)、物理吸附法、气体膜分离法(uop)去除，h2、n2可通过膜分离技术去除。

18、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

19、本发明通过净化步骤和脱硫步骤能够大大去除燃气中的焦油和硫，降低焦油和硫含量，能够大大降低对输送管道和用气设备产生危害，延长了设备的使用寿命，同时在甲烷化过程中加入ni/sio2-cao-fe2o3催化剂和水蒸气，不仅提高燃气转化率，而且能够改善燃气的成分。

技术特征：

1.一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述生物质原料为稻壳、花生壳、椰壳、棕榈壳、秸秆、木材中的一种或多种按任意配比的混合物。

3.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述步骤二中烘干后的粒状物料的水份质量含量为10-20％。

4.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述步骤三中制气工艺为：待炉内温度到达590-610℃时，吹入水蒸气，保持恒温1-2h并在此之后给炉内升温，当温度到达820-860℃时，加入催化剂后，维持炉内温度1h。

5.根据权利要求4所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述水蒸汽和粒状物料的质量比为(0.3-0.6)：1，所述催化剂为白云石和氧化镍。

6.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述步骤五中脱硫工艺为：加热后的气体通过脱硫塔，脱硫塔内填充tts型干式脱硫剂，在去除硫化氢的同时，脱硫塔也可以过滤一部分焦油和灰尘，脱硫后燃气中硫化氢的含量控制在2.5-3.5mg/m3，焦油和灰尘的含量降低至7.4-8.6mg/m 3。

7.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述步骤六中甲烷化工艺为：将ni/sio2-cao-fe2o3催化剂放入甲烷化反应器中，将脱硫后的气体通入甲烷化反应器中，在300-600℃的温度下及ni/sio2-cao-fe2o3催化剂的作用下转化成甲烷。

8.根据权利要求1所述一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，其特征在于，所述步骤七中气体提质工艺为：将步骤六获得的燃气中的水蒸气通过闪蒸、冷凝、吸附或膜分离方式去除，co2通过变压吸附脱碳法(psa)、物理吸附法、气体膜分离法(uop)去除，h2、n2可通过膜分离技术去除。

技术总结本发明公开了一种高碳转化率生物质破碎料处理方法，包括以下步骤：步骤一、粉碎；步骤二、烘干；步骤三、制气；步骤四、净化；步骤五、脱硫；步骤六、甲烷化；步骤七、气体提质。本发明通过净化步骤和脱硫步骤能够大大去除燃气中的焦油和硫，降低焦油和硫含量，能够大大降低对输送管道和用气设备产生危害，延长了设备的使用寿命，同时在甲烷化过程中加入Ni/SiO2‑CaO‑Fe2O3催化剂和水蒸气，不仅提高燃气转化率，而且能够改善燃气的成分。技术研发人员：赵广健,韩政受保护的技术使用者：阳江市健丰科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18