[发明专利]一种生物质气化制备氢气的方法及系统

说明书

本发明提供一种生物质气化制备氢气的方法及系统，涉及生物质制氢技术领域，采用该系统及方法可显著提高生物质制氢的产率。该方法包括：使生物质与气化剂发生气化反应，得到生物质灰渣和含尘的含氢粗煤气；对所述含尘的含氢粗煤气进行气固分离，得到生物质飞灰和含氢粗煤气；对所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰进行处理，得到催化剂；其中，所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰含有残炭；使所述含氢粗煤气在所述催化剂作用下与水蒸气进行反应，得到气体产物；所述气体产物包括：氢气、水蒸气和酸性气体；对所述气体产物进行分离处理，得到氢气。用于生物质气化制备氢气。

技术领域

本发明涉及生物质制氢技术领域，尤其涉及一种生物质气化制备氢气的方法及系统。

背景技术

每单位质量的氢气释放出的热量是每单位质量汽油的三倍，且氢气燃烧的最终产物只有水，可被认为是一种绝对清洁的燃料，因此，长期以来被认为是一种有潜力取代化石燃料的清洁能源。其中，制氢技术是氢能利用最重要的技术环节。

生物质资源分布广、储量大，地球上每年生长的生物质总量约1400亿～1800亿t(吨)，相当于目前世界总能耗的10倍。生物质自身是氢的载体，其中包含的氢元素的重量组分约为6％，相当于每千克生物质可产生约0.672m³的气态氢，占生物质总能量的40％以上。与其他能源相比，生物质具有挥发分高、炭活性强、硫、氮含量低、灰分小、燃烧时对环境污染小等特点，被喻为绿色煤炭。因此，无论从能源角度还是环境角度，发展生物质制氢技术都具有积极和重要的意义。

如图1所示，现有生物质气化制备氢气技术流程如下，生物质进入气化炉内进行气化反应，得到含氢气的含尘粗煤气；含氢气的含尘粗煤气在气固分离系统中进行分离，排出飞灰；在冷却分离系统中进行冷却分离，分离出粗煤气中的产物之一，即焦油；粗煤气在气体变换系统中进行合成气变化反应，产物依次经过气体净化系统、PSA(Pressure SwingAbsorption，变压吸附法)氢分离系统，最终得到的包括有氢气的产品。

上述制备过程存在产品气中氢气含量较低的问题，产品气中氢气含量仅在50％以下。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种生物质气化制备氢气的方法及系统，采用该系统及方法可显著提高生物质制氢的产率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面、提供一种生物质气化制备氢气的方法，所述方法包括：使生物质与气化剂发生气化反应，得到生物质灰渣和含尘的含氢粗煤气；对所述含尘的含氢粗煤气进行气固分离，得到生物质飞灰和含氢粗煤气；对所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰进行处理，得到催化剂；其中，所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰含有残炭；使所述含氢粗煤气在所述催化剂作用下与水蒸气进行反应，得到气体产物；所述气体产物包括：氢气、水蒸气和酸性气体；对所述气体产物进行分离处理，得到氢气。

可选的，所述对所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰进行处理，得到催化剂的步骤包括：对所述生物质灰渣和/或所述生物质飞灰进行成型处理，得到成型载体；对所述成型载体进行处理，得到催化剂。

可选的，所述对所述成型载体进行处理，得到催化剂的步骤包括：使所述成型载体与催化剂活性组分进行混合，得到预催化剂；对所述预催化剂依次进行干燥处理、焙烧处理，得到催化剂。

可选的，所述使所述成型载体与催化剂活性组分进行混合，得到预催化剂的步骤包括：将催化剂活性组分制备成水溶液负载到所述成型载体上，得到预催化剂；或者，将催化剂活性组分通过共沉淀的制备方法负载到所述成型载体上，得到预催化剂。

可选的，所述催化剂活性组分包括：碱金属氧化物、碱土金属氧化物、可溶性盐、过渡金属氧化物中的至少一种；其中，当所述催化剂活性组分包括多种时，所述催化剂活性组分为多种的混合组分和/或多种的熔融盐。