[发明专利]将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质再生利用及其能源燃气制备技术领域，特别是涉及到一种能将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置。

背景技术

城市生活垃圾围城及大量废弃生物质乱丢弃严重制约着人类生存发展的环境空间,特别是现在城市生活垃圾焚烧发电产生二氧化碳及二恶英排放,结焦,能源转換效率低下,以及城市生活垃圾堆肥沼气发电堆场产生恶臭及甲烷排放,及城市生活垃圾中高分子塑料在沼气处理过程中难以降解,作为肥料施于田地造成白色污染等问题,以及生物质低温慢速(300℃-350℃)制炭技术产出的炭市场不好销售，生物质中温快速（550℃-750℃）成油技术，这种技术同时还产生炭及气，三种产物的处理成本只会得不偿失，所以研究开发城市生活垃圾及废弃生物质资源化,减量化,无害化处理工艺技术成为国内外企业及各国政府急待解决的重大课题。在申请号为CN200810042541的中国专利申请中，提出了一种以生物质为原料制备氢气的方法，是将生物质原料进行快速热裂解,然后直接进行水蒸气催化重整，并且，快速热裂解的温度较低,为350-600℃。但是，该方法具有很多缺陷，其一，生物质快速热解的产物主要是二氧化碳，氧化氮等气体,焦油和炭和少量的H₂,CO,与C₂H₄等气体，要产生氢气，必须经水蒸气重整工艺流程,还要有催化剂协同进行，才有氢气产生，能耗高。其二，这种工艺过程的生产成本比目前氢气的生产成本高，因为水蒸气控温,催化剂的输入均布与二氧化碳及高温炭的均匀接触，这些工艺的控制比目前的电解还原法制氢要复杂的多。其三，反应后催化剂的二次污染，带进重整反应器大量的氧化氮(占到总气量的40％)很难去除，只能稀释氢气造成纯度差,而热解产生的焦油气（占到总气量的25％以上）在热解气转输到重整反应器过程中对输送管线会产生腐蚀堵塞,还污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置，其可以将城市生活垃圾中的生物质分离出来，转变成不含氮，硫及二氧化碳高品位热值的燃气能源产品。   

本发明的目的可通过如下技术方案来实现：将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法，该制备方法包括：步骤1，将生物质进行挤压以排出空气；步骤2，将排出空气后的生物质进行干燥；步骤3，将干燥后的生物质进行挥发份反应；步骤4，将得到的生物质挥发份混合物进行一次热裂解反应；以及步骤5，将得到的生物质一次热裂解反应后混合物进行二次热裂解反应，以将生物质中的能量元素转化成燃气。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

将生物质进行预处理，该预处理包括，将生物质粗粉碎后进行烘干，筛选去灰沙，磁选去金属，风选去玻璃和砖石，最后再将生物质细粉碎。

优选的是，将生物质中的水分在250℃温度的作用下释放出来，经高温被气化成水蒸气。

优选的是，在步骤3中，使生物质中大分子纤维索，半纤维素，木质素及塑料在350℃温度的作用下吸热发生热解，使生物质中的能量挥发份释放出来，被热解出来的还有焦油及炭，以得到所述生物质挥发份混合物。

优选的是，在步骤4中，所述生物质挥发后混合物中的二氧化碳同高温碳及水蒸气吸热发生还原反应:

 C＋H₂0＝CO＋H₂

C＋C0₂＝2C0

C＋H₂＝CH₄

生成H₂，C0，CH₄可燃气体，同未参于反应焦油及炭混合在一起，以得到所述生物质一次热裂解反应后混合物。 

优选的是，在步骤5中，在1500℃温度下，反应环境中充满了氢，高温水蒸气，使热解气中的焦油，炭，水蒸气发生还原反应生成C0、H₂、CH₄，同时还拌有焦油及焦炭在高温下发生裂解反应，生成C0、H₂、CH₄，生物质中不能气化的灰份释出。

优选的是，该制备方法还包括，在步骤5之后，将生成的所述燃气，进行快速冷凝和燃气脱硫净化，以得到能使用及销售的燃气。