[发明专利]一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法

说明书

本发明提供了一种利用生物质燃烧富氢气体制取NH3的方法，即以生物质代替煤，先将其部分炭化，然后在贫氧环境中不完全燃烧制取富氢气体。之后再利用当前成熟的合成氨技术合成NH₃。炭化所得馏分通过催化裂解，得到的裂解气可以一并进行氨合成。

技术领域

本发明涉及一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH₃技术。

背景技术

我国是农业大国，而我国的农业结构决定了我国农业废弃物中生物质占绝大部分。从古至今，生物质的处理方式都是在田间地头直接燃烧肥田。这样，造成能源浪费和大气污染。因而，生物质这种可再生能源的合理利用成为当前能源优化的一个重要方向。目前，生物质的利用，主要有五大方向：一、直接燃烧发电；二、利用热化学转化技术炭化或气化，进而得到生物柴油及进行燃烧发电；三、利用液化技术，转化为甲醇、乙醇及生物柴油；四、致密成型后燃烧发电；五、利用发酵技术，转化为肥料肥田。

目前，我国氮肥的合成，主要还是利用煤炭气化合成氨。但是，煤炭作为矿石燃料具有不可再生且有粉尘污染及大气污染等缺点。我国生物质资源储量庞大，形式繁多，如森林植物、农作物秸秆、禽畜粪便、生活污泥等。而生物质作为生物质能源，具有可再生性，含硫量低，对大气的污染相对较低等优点。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH₃技术。即利用生物质的炭化技术，先将其炭化，之后再利用当前成熟的煤炭气化合成氨技术合成NH₃。炭化所得干馏气通过催化裂解，得到的裂解气含有H₂可以一并进行氨合成。

本发明提供一种结合生物质干馏制富氢气体及合成氨工艺制造NH₃技术。其中，该方法包括以下步骤：

步骤1，生物质在外层燃烧室中燃烧，提供内层生物质炭化所需的热量；同时产生燃烧废气；

步骤2，在内层生物质燃烧室中，生物质先在高温缺氧状态下部分炭化，同时产生干馏气体；

步骤3，干馏气体在催化剂的作用下二次裂解，将木焦油类物质催化裂解为甲烷、乙烷等可燃气体、烃类及H2等；

步骤4，上述气体与N2反应，合成NH3。

根据本发明所述的方法，优选地，外层生物质的含水量控制在10％-20％。

根据本发明所述的方法，优选地，收集步骤(1)产生的废气，主要包括以CO₂、H₂O、N₂、CO、H₂、CH₄和少量O₂，CmHn为主的混合气体，并入水蒸气后，导入内层生物质燃烧室中，作为气化介质，使生物质燃料在贫氧气氛中发生不完全燃烧，从而得到富氢气体，富氢气体与N₂反应，合成NH₃。

根据本发明所述的方法，优选地，内层生物质燃料需事先粉碎挤压成型。

根据本发明所述的方法，优选地，内层生物质燃烧室的温度为500-1000℃。

气化过程的主要反应如下：

CO+H₂O→CO₂+H₂ (1)

CnHm+2nH₂O→(2n+m/2)H₂+nCO₂ (2)

C+CO₂→2CO (3)

C+2H₂O→2H₂+CO₂ (4)