[发明专利]一种生物质分级气化工艺及系统

说明书

本发明公开了一种生物质分级气化工艺，包括以下步骤：将生物质热解气化，生成含焦油的可燃气体和生物质炭；通过氧载体对含焦油的可燃气体进行焦油重整，脱除部分焦油；将已进行过焦油重整的可燃气体和生物质炭进行高温裂解反应，完成焦油脱除；对已完成焦油脱除的可燃气体除尘，得到清洁的生物质可燃气体。本发明在常规生物质气化过程中添加了重整过程，根据可燃气体中焦油的不同性质，先对可燃气体进行焦油重整，再将已进行过焦油重整的可燃气体和生物质炭在高温下进行高温裂解反应，实现生物质可燃气体焦油的分步脱除，获得洁净的生物质可燃气体。

技术领域

本发明涉及生物质气化技术领域，具体涉及一种生物质分级气化工艺及系统。

背景技术

生物质气化技术是生物质能源资源化利用的主要方式之一，此技术的主要产品的生物质可燃气体，主要成分是H2、CO、CH4、CO2、C2H4以及C2H6等，可作为燃料使用，也可作为用于合成多种化工产品，应用广泛。但是，在生物质气化技术中，同时会产生生物质焦油，其在300℃开始冷凝成为液体，造成设备、管道腐蚀等问题，焦油含量脱除净化是生物质气化技术在应用推广过程中的一个重点和难点。

目前，焦油脱除的主要方法可划分为物理法和化学法。其中物理法分为干法和湿法，较多的是采用过滤和洗涤的方式，存在二次污染。化学法主要是通过焦油裂解将其转化成为小分子气体，可分为催化裂解和热裂解的方式。催化裂解的主要难点是廉价催化剂如白云石，用量大，催化效果差；贵金属催化剂如镍基催化剂，催化效果良好，易失活，价格昂贵。热裂解是利用高温条件完成焦油的裂解，能耗高。

针对生物质气化过程产生气体中焦油含量过高的问题，本领域技术研究人员已进行了相当多的研究，并在理论上获得相当大的进展，但是目前在工艺和设备上的实际应用创新并不多。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种降低生物质燃气中焦油的含量、提高生物质燃气热值的生物质分级气化工艺，简化生物质燃气在应用过程中净化工艺，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题，扩大生物质可燃气体的应用范围，减少生物质可燃气体项目的设备投资，提高经济效益。

本发明还提供一种生物质分级气化系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物质分级气化工艺，包括以下步骤：

将生物质热解气化，生成含焦油的可燃气体和生物质炭；

通过氧载体对含焦油的可燃气体进行焦油重整，脱除部分焦油；

将已进行过焦油重整的可燃气体和生物质炭进行高温裂解反应，完成焦油脱除；

对已完成焦油脱除的可燃气体除尘，得到清洁的生物质可燃气体。

本发明的作用原理：本发明提供的生物质分级气化工艺中，在常规生物质气化过程干中添加了重整过程，根据可燃气体中焦油的不同性质，先对可燃气体进行焦油重整，在重整过程中，含焦油的可燃气体与氧载体中的晶格氧接触反应，完成气体焦油中的轻质焦油与氧载体的晶格氧的部分重整，生成CO、H₂，达到部分脱除焦油的目的；再将已进行过焦油重整的可燃气体和生物质炭在高温下进行高温裂解反应，生成CO、H₂等小分子气体，最终完成焦油的脱除，实现生物质可燃气体焦油的分步脱除，获得洁净的生物质可燃气体。

进一步地，所述生物质热解气化的温度在450～600℃之间。

作为本发明一种改进，所述已进行过焦油重整的可燃气体和生物质炭进行高温裂解反应的温度维持在1050℃以上。

作为本发明一种改进，将生物质热解气化产生的生物质炭与空气反应放出大量的热量，作为维持高温裂解反应的热源。