[发明专利]生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法

说明书

本发明公开了一种生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法，所述方法包括如下内容：（1）生物质原料、氧载体和催化剂进入生物质热解气化反应器，与水蒸气接触进行热解气化反应；（2）步骤（1）反应流出物经气固分离后得到氢气和固相物料，（3）步骤（2）得到的固相物料进入制一氧化碳反应器进行反应，反应后得到的物料经气固分离后，得到一氧化碳，再生催化剂和氧载体。所述方法中通过催化剂和氧载体的循环催化氧化还原，实现生物质高效气化制取氢气和一氧化碳。

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，涉及一种生物质热解气化处理方法，特别是涉及一种生物质气化制取氢气和一氧化碳的方法。

背景技术

全球能源供应以化石能源为主，有力支撑了经济社会的快速发展。但化石能源是不可再生资源，为了适应未来经济发展，开发可再生能源势在必行。生物质是经直接或间接光合作用形成的有机体，具有分布广、可利用量大等特点，是十分重要的可再生能源。生物质转化利用途径众多，其中生物质热化学转化原料种类适应性广，易于规模化推广应用，收到了越来越多的关注。

生物质热解气化的主要产物是氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等低碳烃类混合气体，目前主要工艺产品路线分为三条：一是生物质气化制上述混合可燃气，生物质制取的可燃气焦油含量较高，且相较于民用燃气，热值偏低，难以并网使用。二是工艺优化制取富含氢气和一氧化碳的合成气，合成气是一种重要的化工原料气，可进一步合成得到各种高附加值产品，但生物质制取的合成气往往氢气/一氧化碳比较低，且调控困难，并不能达到真正意义的合成气标准，不利于后续直接利用。专利CN103484163A公开了一种生物质双模式重整气化制备纯净合成气的方法，首先生物质与氧发生部分氧化热解，热解产物在镍基催化剂的作用下与水蒸气发生重整反应，生成合成气，合成气的基本组成为氢、一氧化碳、甲烷、二氧化碳。三是工艺优化获得富氢气体，氢气是一种清洁高效且环境友好的理想型能源，但生物质制氢浪费了生物质中的碳源，变成了温室气体二氧化碳，没有实现生物质资源的高效利用。专利CN104129754A公开了一种生物质热解及化学链制氢耦合连续反应装置及利用该装置制备氢气的方法，生物质首先热解生成热解气，利用生物质热解气的还原性质，与氧载体膜发生氧化还原反应，氧载体被还原，最后还原的氧载体与水蒸气发生反应生成氢气，氧载体膜得以复原。

因此，如何充分利用生物质资源，提高生物质气化产品气的品质，是需要进一步解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法，所述方法中通过催化剂和氧载体的循环催化氧化还原，实现生物质高效气化制取氢气和一氧化碳。

本发明提供一种生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法，所述方法包括如下内容：

（1）生物质原料、氧载体和催化剂进入生物质热解气化反应器，与水蒸气接触进行热解气化反应；

（2）步骤（1）反应流出物经气固分离后得到氢气和固相物料，

（3）步骤（2）得到的固相物料进入制一氧化碳反应器进行反应，反应后得到的物料经气固分离后，得到一氧化碳，再生催化剂和氧载体。

本发明所述生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法中，步骤（1）中所述生物质原料为秸秆等农业废弃物、或木屑等林业废弃物或它们的混合物，生物质原料使用前优选进行自然风干或烘干，并进行破碎处理，破碎后的生物质原料的粒度为0.5mm～30mm。

本发明所述生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法中，步骤（1）中所述热解气化反应温度为800～1200℃，优选为800～1000℃。

本发明所述生物质热解气化制取氢气和一氧化碳的方法中，步骤（1）中所述热解气化反应中通入的水蒸气与生物质原料的质量比为0.1～5:1。