質(zhì)量百分含量。
[0035]實施例中所使用的催化劑的制備
按照硝酸鎳、硝酸鎂和硝酸鑭摩爾比1:10:0.1的比例，稱取0.Smol的硝酸鎳、Smol硝酸鎂和0.0Smol硝酸鑭配制成8L溶液，將混合溶液與2kg碳化硅粉末混合均勻，然后將等體積的尿素溶液(35.52mol)通過滴加方式進(jìn)行混合并攪拌，同時保持反應(yīng)體系恒溫在90°C。在這個過程中，沉淀物逐漸形成，反應(yīng)完全后，離心分離，并將沉淀過濾、用去離子水洗滌至中性，沉淀在90 0C干燥6h，而后在950 0C灼燒20h。自然降溫后擠出成條，尺寸為10mm，干燥備用。所得催化劑定義為NiasMgsLaQ.QS08.S5/SiC，其中金屬氧化物含量為
14.4%ο實施例
[0036]生物質(zhì)原料與微波催化劑NiasMgsLausOsVSiC按照1:1比例通過螺旋加料器Al送入料倉A內(nèi)，然后開啟星型閥門A4，原料通過重力作用下落到微波熱解反應(yīng)器B，先將微波熱解反應(yīng)器充滿原料后開啟微波發(fā)生器BI，設(shè)置預(yù)熱區(qū)、熱解區(qū)、氣化區(qū)和重整區(qū)的溫度分別為 160。。、550。。、700。。和 1000°C，對應(yīng)的微波功率分別為 IXlO5 W/m3、4X105 W/m3、6X 15 W/m3、8X105 W/m3。當(dāng)反應(yīng)器達(dá)到設(shè)置溫度后，調(diào)整進(jìn)料速率0.5kg/h，首先原料在預(yù)熱區(qū)處理5min進(jìn)行脫水和活化，然后進(jìn)入熱解區(qū)反應(yīng)5min，形成的氣液固產(chǎn)物中半焦為15%，熱解揮發(fā)分為85%，熱解揮發(fā)分中包括約20%可冷凝性組分。接著氣液固產(chǎn)物以及微波催化劑在氣化區(qū)開始?xì)饣?，同時控制水蒸氣(從氣體進(jìn)口 B2通入)流量0.3m3/h，在水蒸氣作用下部分固體(半焦)發(fā)生氣化反應(yīng)，部分焦油發(fā)生裂解反應(yīng)，此時產(chǎn)物中熱解揮發(fā)分為90%，其中可冷凝性組分5%，而半焦10%，氣化過程持續(xù)5min。將上述產(chǎn)物、微波催化劑以及水蒸氣送入重整區(qū)進(jìn)行重整反應(yīng)，處理2min，重點對氣體中的CxHy和CO2進(jìn)行合成氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，同時通過水煤氣變換反應(yīng)和焦油裂解反應(yīng)進(jìn)一步降低固液含量，提高生物碳轉(zhuǎn)化率。經(jīng)過重整處理后的熱解揮發(fā)分占95%，其中可冷凝性組分0.04%，而半焦5%。重整氣體與部分焦炭、灰分以及少量微波催化劑通過爐篦Dl送入排灰罐，而大部分的微波催化劑以及少量焦炭被螺旋排渣器B3排出反應(yīng)器且可重復(fù)使用。排灰罐內(nèi)D的氣體通過入口 El進(jìn)入內(nèi)嵌的旋風(fēng)分離器E脫除掉大部分的焦炭和灰分后進(jìn)入氣體提升管C，氣體提升管的內(nèi)徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的1/13，氣體攜帶的少量焦油和焦炭在提升管內(nèi)再次發(fā)生裂解反應(yīng)，氣體提升管從微波反應(yīng)器進(jìn)入料倉時單管變?yōu)椤癥”型雙管，Y型雙管的夾角為80，Y型雙管的內(nèi)徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的1/21，從Y型雙管放出的氣體通過氣體分布板A3進(jìn)入料倉A，并與料倉A內(nèi)新鮮生物質(zhì)熱交換和吸附作用后得到高品質(zhì)的合成氣產(chǎn)品，其中H2/C0為1.9，而焦油含量為0.0008% (約8mg/m3)，整個過程生物碳的有效轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%，并通過氣體出口 A2釋放。由旋風(fēng)分離器星型閥門E2排出的焦炭和灰分以及排灰罐內(nèi)D的焦炭和灰分通過螺旋器D2排出。
【主權(quán)項】
1.一種生物質(zhì)微波熱解氣化制合成氣的方法，其特征在于包括如下內(nèi)容:(I)送入料倉的生物質(zhì)原料和催化劑進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器的預(yù)熱區(qū)，進(jìn)行脫水及活化處理；(2)活化后的物料進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器的熱解區(qū)進(jìn)行催化熱裂解反應(yīng)，得到氣、液、固混合物；其中氣相、液相為熱解揮發(fā)性產(chǎn)物，固相為半焦；(3)氣、液、固混合物進(jìn)入到微波熱解反應(yīng)器的氣化區(qū)，在水蒸氣的作用下氣化，部分固體發(fā)生氣化反應(yīng)，部分焦油發(fā)生裂解反應(yīng)；(4)步驟(3)中的產(chǎn)物進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器的重整區(qū)，在焦炭/水蒸氣的聯(lián)合作用下進(jìn)行重整反應(yīng)；(5)經(jīng)過重整后的氣體、少量催化劑、大部分焦炭和灰分進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，其余大部分催化劑由排渣器排出；(6)步驟(5)中氣固分離得到的氣體以及其中攜帶的少量焦油和焦炭在氣體提升管內(nèi)再次發(fā)生裂解反應(yīng)，從氣體提升管放出的氣體與料倉內(nèi)新鮮生物質(zhì)熱交換和吸附作用后得到高品質(zhì)的合成氣產(chǎn)品，并通過氣體出口釋放，氣固分離得到的焦炭和灰分排出反應(yīng)器。2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的生物質(zhì)原料和催化劑通過重力作用自由下落至預(yù)熱區(qū)，預(yù)熱區(qū)的處理溫度120~260°C，處理時間1~10分鐘，功率密度0.1X 15?2X 105W/m3，進(jìn)料速率 0.1-1.0kg/h。3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的生物質(zhì)原料為含有木質(zhì)纖維素的生物質(zhì)，選自玉米秸桿、稻殼、麥桿、木塊、樹葉或樹枝中的一種或幾種；原料最大方向尺寸不超過20mm。4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的催化劑由微波吸收劑和金屬氧化物兩部分組成，微波吸收劑作為載體，金屬氧化物作為活性組分，其中金屬氧化物占催化劑質(zhì)量的109^30% ;微波吸收劑選自活性炭、生物焦、石墨、碳化硅或四氧化三鐵中一種或幾種；金屬氧化物是具有堿性的金屬氧化物，選自氧化鎳、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈦、氧化鋯、氧化鑭、氧化砸或氧化鈣中的一種或幾種組合。5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的催化劑中的金屬氧化物選自氧化鎳、氧化鎂和氧化鑭中的一種或幾種組合。6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的催化劑與生物質(zhì)原料投料質(zhì)量比為1:1~1:9。7.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于:步驟(I)所述的催化劑采用均勻共沉淀方法制備，具體過程如下:將金屬鹽溶液與微波吸收劑粉末混合均勻，然后將過量的尿素溶液通過滴加方式進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)體系恒溫在60-90°C，反應(yīng)完全后，離心分離，并將沉淀過濾，用去離子水洗滌至中性，沉淀在60~150°C干燥4~12小時，然后在800~1000°C灼燒6~20小時，自然降溫后擠出成條，尺寸為<i>6~20mmX6~20mm，干燥備用。8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的熱解區(qū)溫度為260~600°C，反應(yīng)時間 5~10 分鐘，功率密度 2X 105~6X 105W/m3。9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的催化裂解產(chǎn)物中，以質(zhì)量百分比計，半焦占10%~30%，熱解揮發(fā)分占70%~90%。10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的氣化區(qū)的溫度600~800°C，處理時間5~10分鐘，功率密度4X 105~8X 105W/m3，水蒸氣流量0.1-0.5m3/h。11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)所述的重整區(qū)的溫度800~1200°C，反應(yīng)時間 2~10 分鐘，功率密度 6X 105~10X 105W/m3。12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(5)所述的氣固分離通過爐篦的分隔作用進(jìn)行氣體產(chǎn)物與生物焦、微波催化劑以及灰分的粗分離，爐篦的篩分范圍為2 ?6mm X 2 ?6mm ο13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(6)所述的氣體提升管貫穿料倉、微波反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器，氣體提升管從微波反應(yīng)器進(jìn)入料倉時單管變?yōu)椤癥”型雙管，Y型雙管的夾角為15~165° ο
【專利摘要】本發(fā)明公開一種生物質(zhì)微波熱解氣化制合成氣的方法，包括如下內(nèi)容：送入料倉的生物質(zhì)原料和催化劑進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、熱解區(qū)、氣化區(qū)和重整區(qū)，進(jìn)行脫水、裂解、氣化和重整反應(yīng)，經(jīng)過重整后的產(chǎn)物經(jīng)氣固分離，其中氣體以及其中攜帶的少量焦油和焦炭在氣體提升管內(nèi)再次發(fā)生裂解反應(yīng)，合成氣由出口釋放，氣固分離得到的焦炭和灰分排出反應(yīng)器。該方法生物質(zhì)氣化率高，碳轉(zhuǎn)化率高，得到合成氣產(chǎn)品品質(zhì)高，能夠滿足合成液體燃料的要求，具有良好應(yīng)用前景。
【IPC分類】C10J3/84, C10J3/66, C10J3/06
【公開號】CN105524662
【申請?zhí)枴緾N201410563462
【發(fā)明人】王鑫, 張慶軍, 劉繼華, 張忠清
【申請人】中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院, 中國石油化工股份有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年10月22日