一種生產(chǎn)合成氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)合成氣的方法，該方法是以酒類釀造過程產(chǎn)生的酒糟為原料，包括預(yù)處理、氣化反應(yīng)和凈化三個(gè)步驟。該方法以酒類釀造生產(chǎn)中的副產(chǎn)物為原料，可減少環(huán)境污染，節(jié)約礦物資源。
【專利說明】一種生產(chǎn)合成氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)領(lǐng)域，具體的說涉及一種生產(chǎn)合成氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]合成氣(CCHH2)是以一氧化碳(CO)和氫氣(H2)為主要組分,用作化工原料的一種原料氣。合成氣的原料范圍很廣，可由煤或焦炭等固體燃料氣化產(chǎn)生，也可由天然氣和石腦油等輕質(zhì)烴類制取，還可由重油經(jīng)部分氧化法生產(chǎn)，即由含碳礦物質(zhì)如煤、石油、天然氣以及焦?fàn)t煤氣、煉廠氣、污泥和生物質(zhì)等轉(zhuǎn)化而得。
[0003]合成氣主要的化學(xué)品有:氨，進(jìn)一步加工可以制得的重要化工原料有尿素、各種銨鹽(如氮肥和復(fù)合肥料)、硝酸、烏洛托品、三聚氰胺等；甲醇，是合成氣化學(xué)品中第二大產(chǎn)品，進(jìn)一步加工可以制得醋酸、甲醛、醋酐、低碳烯烴、乙醇、乙二醇等；費(fèi)托合成產(chǎn)品，可發(fā)展為生產(chǎn)汽油和丙酮、醇等低沸點(diǎn)產(chǎn)品；羰基合成的產(chǎn)品等各類重要的化工產(chǎn)品。
[0004]中國作為全球酒類消費(fèi)大國，僅白酒行業(yè)，每年產(chǎn)量就達(dá)數(shù)十億升，整個(gè)白酒釀造行業(yè)消耗糧食達(dá)數(shù)千萬噸。由于釀酒的目的與工藝，除去酒類釀造產(chǎn)生的酒精，作為酒類釀造過程的副產(chǎn)物——酒糟的數(shù)量非常龐大，年產(chǎn)量約等同于釀造過程中糧食的耗量，并隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)量有逐年增長的趨勢。如果不及時(shí)加以處理，就會(huì)腐壞變質(zhì)，而且糟液呈酸性，積存過程中耗氧量巨大，對空氣和地表水會(huì)造成嚴(yán)重的污染。
[0005]充分而有效地對酒糟 加以綜合利用，既可減輕環(huán)境污染，又可以節(jié)約糧食、降低生產(chǎn)成本。目前，國內(nèi)外對酒糟的研究一直不斷，各種有關(guān)酒糟的研究報(bào)告層出不窮。酒糟是酒類釀造過程的殘?jiān)?，有一定的營養(yǎng)成分，經(jīng)處理后可以用作家畜飼料；把適當(dāng)發(fā)酵的糟液施入鹽堿地，可降低土壤的PH值，改良土壤，培肥地力；用于食用菌的培養(yǎng)；作為某些微生物、細(xì)菌的培養(yǎng)基成分；厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣等。但是，在處理酒糟的過程中，很多技術(shù)存在工藝處理效率低、無法轉(zhuǎn)移環(huán)境污染、效果不佳等缺點(diǎn)。
[0006]在中國專利申請CN101992202A中公開了一種酒糟的處理方法，以酒糟作為原料，經(jīng)干燥、炭化等工藝步驟，制備高性能Si/C基功能材料。但其制備的過程中炭化、二次炭化和炭化的時(shí)間各需0.5^5小時(shí)，整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程耗時(shí)長，成本高，產(chǎn)出的Si/C基功能材料規(guī)格差異也很大。
[0007]盡管已經(jīng)有許多酒類釀造過程殘?jiān)奶幚砑夹g(shù)，但由于處理成本、處理效率等原因，仍舊有大量的酒糟以棄置方式處理。可見，一種處理效率高、環(huán)境友好、成本適宜、提升價(jià)值的酒類釀造過程殘?jiān)幚矸椒ㄊ鞘袌龅钠惹行枨蟆?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于提供一種生產(chǎn)合成氣的方法，該方法是利用酒類釀造過程的殘?jiān)a(chǎn)合成氣的方法，該方法能夠有效率地對酒類釀造過程的殘?jiān)M(jìn)行氣化反應(yīng)生產(chǎn)合成氣(CCHH2)，消除了不及時(shí)、低效或高成本處理酒糟帶來的問題。
[0009]本發(fā)明提供的一種生產(chǎn)合成氣的方法，該方法是以酒類釀造過程產(chǎn)生的酒糟為原料。
[0010]本發(fā)明的生產(chǎn)合成氣的方法包括預(yù)處理、氣化反應(yīng)、凈化三個(gè)步驟；
[0011]其中預(yù)處理為:將酒糟制成含水量1%~10%的干酒糟，然后對干酒糟進(jìn)行炭化；
[0012]其中氣化反應(yīng)為:將干酒糟預(yù)處理產(chǎn)物加入流化床氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成粗合成氣；
[0013]其中凈化為:除去粗合成氣中的灰分、固體顆粒、硫化物、二氧化碳等。
[0014]該方法還包括在氣化反應(yīng)生成粗合成氣后進(jìn)行能量交換，使粗合成氣溫度降低，從而可以用來預(yù)熱空氣、富氧空氣或氧氣。
[0015]所述的能量交換在于使粗合成氣的溫度降低到200°C ~750°C，使空氣、富氧空氣或氧氣的溫度升高到100°C ^200 °C, CO2溫度升高到100°C ~200°C，產(chǎn)生溫度為170。。~300。。，壓力2.0~4.0MPa的水蒸汽。
[0016]其中所述的預(yù)處理為:將酒糟經(jīng)過旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)，溫度為170°C ~30(TC，壓力
2.0-4.0MPa的水蒸汽作為熱源的干燥過程，制成含水量1%~10%的干酒糟；然后干酒糟在熱解反應(yīng)器中，在完全隔絕氧氣的條件下，炭化制成酒糟半焦/焦、熱解氣體和焦油，統(tǒng)稱為預(yù)處理產(chǎn)物，得到的預(yù)處理產(chǎn)物大約占原料酒糟總質(zhì)量的30%~85%，熱解反應(yīng)溫度4000C飛50°C。其中所述的氣化反應(yīng)為:將預(yù)處理產(chǎn)物、氣體、環(huán)境氣體和惰性材料，送入酒糟流化床氣化爐，反應(yīng)溫度500°C~1250°C，反應(yīng)壓力0.lMPa^4.0MPa,消耗酒糟的質(zhì)量與氣體的體積比為0.5^4.7kg/INm3 ；
[0017]其中說述的環(huán)境氣體為水蒸汽和CO2 ;酒糟與環(huán)境氣體的質(zhì)量比為8:1-20:1 ;酒糟的質(zhì)量與CO2的體積比為f 5kg/lNm3 ;其中所述的氣體為空氣、富氧空氣或氧氣；所述的惰性材料為砂子或橄欖石，惰性材料是為了確保流化床床料的穩(wěn)定。
[0018]其中所述的凈化為:將粗合成氣通過旋風(fēng)分離器、水洗塔、電捕焦油器、脫硫脫碳塔，脫除雜質(zhì)。
[0019]具體的
【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]酒類釀造過程產(chǎn)生的酒糟，含有大量的水分，必須經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)，包括干燥、炭化等步驟，才能用于合成氣的生產(chǎn)。首先，對酒糟原料進(jìn)行干燥，將含水量8%~25%的酒糟原料，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)，利用熱量交換來，溫度為170°C ~450°C的熱空氣作為熱源的干燥過程，制成含水量1%~10%的干酒糟；然后，制得的干酒糟，在熱解反應(yīng)器中在完全隔絕氧氣的條件下，炭化制成酒糟半焦/焦、熱解氣體和部分焦油，熱解反應(yīng)溫度400°C飛50°C。將酒糟半焦/焦、熱解氣體和焦油、空氣(或富氧空氣、氧氣)、環(huán)境氣體(水蒸汽和CO2)，并摻雜惰性材料(砂子和橄欖石等)作為流化床材料，送入氣化反應(yīng)系統(tǒng)參與反應(yīng)。氣化反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是氣化裝置，采用酒糟流化床氣化爐，反應(yīng)溫度500°C~1250°C，反應(yīng)壓力
0.lMPa^4.0MPa,消耗酒糟的質(zhì)量與空氣(或富氧空氣、氧氣)的體積比為0.5^4.7kg/INm3 ；酒糟與環(huán)境氣體的質(zhì)量比為8:1-20:1 ;酒糟的質(zhì)量與CO2的體積比為I飛kg/lNm3。酒糟經(jīng)反應(yīng)生產(chǎn)粗合成氣，主要成分如下，CO的體積百分比為20%飛2%，H2的體積百分比為169T35%，C02的體積百分比為5%~27%，CH4的體積百分比1%~7%，Η20的體積百分比1%~5%，并含有送入氣化爐空氣中夾帶的N2和O2，酒糟中N、S元素反應(yīng)產(chǎn)生的少量H2S、COS、NOx，未充分燃燒或未完全反應(yīng)的灰分，局部反應(yīng)溫度不均產(chǎn)生的少量焦油氣體和參與反應(yīng)產(chǎn)生的其他微量氣體、雜質(zhì)。[0021]由氣化反應(yīng)系統(tǒng)來的熱合成氣送入能量交換系統(tǒng)，將熱合成氣攜帶的大量熱量，采用余熱鍋爐，轉(zhuǎn)化為蒸汽攜帶的熱量，蒸汽溫度為17(TClO(rC，壓力2.0-4.0MPa，用于對空氣(或富氧空氣、氧氣)和CO2加熱達(dá)到適宜的溫度，約100°C ~200°C，以維持酒糟半焦/焦與空氣(或富氧空氣、氧氣)在氣化反應(yīng)系統(tǒng)中穩(wěn)定地反應(yīng)生產(chǎn)。蒸汽攜帶的熱量也可用于對含水酒糟的干燥和預(yù)熱。熱合成氣經(jīng)冷卻，溫度降低到200Π50?。產(chǎn)生的蒸汽還可以輸出給工藝系統(tǒng)中和工藝系統(tǒng)外需要使用蒸汽或蒸汽加熱的設(shè)備或裝置。
[0022]凈化系統(tǒng)，將由能量交換系統(tǒng)來的粗合成氣通過旋風(fēng)分離器、洗滌塔等設(shè)備，除去粗合成氣中的灰分、固體顆粒和硫化物、二氧化碳等。粗煤氣依次通過旋風(fēng)分離器、水洗塔、電捕焦油器、脫硫脫碳塔等，脫除至少80%以上飛灰，至少80%以上焦油和至少80%以上的硫化物、氯化物及二氧化碳等雜質(zhì)，最優(yōu)工況可以達(dá)到各項(xiàng)脫除效率為99%、95%和90%，得到合成氣(C0+H2)。未反應(yīng)的灰分、固體顆粒、焦油等雜質(zhì)送回氣化系統(tǒng)再反應(yīng)，提高反應(yīng)效率、碳轉(zhuǎn)化率。
[0023]酒類釀造過程殘?jiān)?酒糟)經(jīng)本發(fā)明方法，最終得到合成氣(C0+H2)，占總氣體體積百分比至少大于60%，可以達(dá)到75%，最優(yōu)工況可以達(dá)到大于87% ;氣化效率至少大于65%，可以達(dá)到80%，最優(yōu)工況可以達(dá)到大于90% ;碳轉(zhuǎn)化率至少大于90%，可以達(dá)到95%，最優(yōu)工況可以達(dá)到大于98%。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]本發(fā)明酒類釀造過程殘?jiān)a(chǎn)合成氣的方法，可以連接合成氣下游產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，如甲醇合成系統(tǒng)、氨合成系統(tǒng)、液體燃料合成系統(tǒng)、天然氣合成系統(tǒng)等，以及以上系統(tǒng)下游產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，利用 本發(fā)明方法酒糟生產(chǎn)的合成氣形成豐富的高附加值產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈。
[0026]通過對酒類釀造過程殘?jiān)M(jìn)行高效綜合利用，解決酒糟的去向；挖掘酒糟的潛在附加值的同時(shí)，節(jié)省礦物資源；將副產(chǎn)酒糟的原料糧食在環(huán)境中吸收的二氧化碳進(jìn)行循環(huán)利用，降低大氣二氧化碳的排放；工藝過程中的廢水也相較煤化工、石油化工行業(yè)更容易處理，避免了工業(yè)污染等環(huán)境問題，減少環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)下全球資源緊張，倡導(dǎo)綠色環(huán)境的呼聲下，酒類釀造過程殘?jiān)a(chǎn)合成氣的方法填補(bǔ)了高效、低成本、高附加值酒糟處理市場的空白。
[0027]利用酒類釀造過程殘?jiān)a(chǎn)合成氣的方法，噸合成氣(CCHH2)消耗約12噸干酒糟。以一家每年副產(chǎn)酒糟約60萬噸白酒的酒廠為例，利用本發(fā)明的技術(shù)方法，年生產(chǎn)合成氣可達(dá)50，000萬Nm3，折合成煤生產(chǎn)合成氣的成本，每年相當(dāng)于節(jié)約了近30萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。若將每年全國釀酒行業(yè)副產(chǎn)的1500萬噸酒糟全部集合利用，每年相當(dāng)于節(jié)約了近400萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量的礦物資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明酒類釀造過程殘?jiān)a(chǎn)合成氣的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例一:
[0030]采用圖1所示流程，將含水量為17%的50kg的酒糟原料(酒糟原料來源為:以高粱為原料生產(chǎn)白酒過程中產(chǎn)生的酒糟。)，送入干燥器，在120°C干燥溫度下，獲得干燥后的酒糟，含水量為4%，送入熱解反應(yīng)器，在460°C炭化反應(yīng)溫度下，制成酒糟半焦、熱解氣體和焦油共 32.7kg。
[0031]獲得的酒糟半焦、熱解氣體和焦油與預(yù)熱后的富氧空氣(含氧量40%，170°C)、環(huán)境氣體(3.5MPa下飽和水蒸汽；C02，170°C )送入酒糟流化床氣化爐，氣化爐壓力為3.0MPa，氣化反應(yīng)溫度為940°C~1080°C，獲得粗合成氣，溫度為980°C。
[0032]獲得的980°C粗合成氣與富氧空氣進(jìn)行換熱，富氧空氣、CO2被加熱至170°C，即上段所述預(yù)熱后的富氧空氣(含氧量40%)，粗合成氣冷卻到670°C。
[0033]獲得的670°C粗合成氣經(jīng)旋風(fēng)分離器、洗滌塔等除去粗合成氣中的灰。
[0034]本實(shí)施例的試驗(yàn)參數(shù)和得到的合成氣成分如下表1所示，與傳統(tǒng)煤化工中水煤漿煤氣化工藝的對比如下表2所示:
[0035]表1本實(shí)施例的試驗(yàn)參數(shù)
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)合成氣的方法，其特征在于該方法是以酒類釀造過程產(chǎn)生的酒糟為原料。
2.—種生產(chǎn)合成氣的方法，其特征在于該方法包括預(yù)處理、氣化反應(yīng)、凈化三個(gè)步驟； 其中預(yù)處理為:將酒糟制成含水量1%~10%的干酒糟，然后對干酒糟進(jìn)行炭化； 其中氣化反應(yīng)為:將干酒糟炭化產(chǎn)物加入流化床氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成粗合成氣; 其中凈化為:除去粗合成氣中的灰分、固體顆粒、硫化物、二氧化碳等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)合成氣的方法，其特征在于該方法還包括在氣化反應(yīng)生成粗合成氣后進(jìn)行能量交換，使粗合成氣溫度降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)合成氣的方法，其特征在于所述的能量交換在于使粗合成氣的溫度降低到200°C~750°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)合成氣的方法，其中所述的預(yù)處理為:將酒糟經(jīng)過旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)，溫度為170°C ~300°C，壓力2.0-4.0MPa的水蒸汽作為熱源的干燥過程，制成含水量1%~10%的干酒糟；然后干酒糟在熱解反應(yīng)器中，在完全隔絕氧氣的條件下，炭化制成酒糟半焦/焦、熱解氣體和焦油，熱解反應(yīng)溫度400°C飛50°C。
6.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的生產(chǎn)合成氣的方法，其中所述的氣化反應(yīng)為:將預(yù)處理產(chǎn)物、氣體、環(huán)境氣體和惰性材料，送入酒糟流化床氣化爐，反應(yīng)溫度50(TC~1250°C，反應(yīng)壓力0.1MPa~4.0MPa，其中酒糟的質(zhì)量與氣體的體積比為0.5~4.7kg/INm3 ； 其中說述的環(huán)境氣體為水蒸汽和CO2 ;酒糟與水蒸汽的質(zhì)量比為8:1~20:lkg/lkg ；酒糟的質(zhì)量與CO2的體積比為f 5kg/lNm3 ;其中所述的氣體為空氣、富氧空氣或氧氣；所述的惰性材料為砂子或橄欖石。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)合成氣的方法，其中所述的凈化為:將粗合成氣通過旋風(fēng)分離器、水洗塔、電捕焦油器、脫硫脫碳塔，脫除雜質(zhì)等。
【文檔編號】C10J3/66GK103911180SQ201210592531
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】潘凡峰, 汪雍, 陳玉忠, 陳墨慶, 劉超 申請人:新煤化工設(shè)計(jì)院（上海）有限公司