[发明专利]一种生物质微波气化利用方法及系统

说明书

本发明公开了一种生物质微波气化利用方法及系统，所述方法为生物质原料进入微波热解反应器进行热解反应，反应后得到热解挥发性组分和热解固相物料，热解挥发性组分经气固分离后得到第一气相物料和固相物料；第一气相物料和热解固相物料进入微波气化反应器，反应后得到的气相产物经气固分离后得到合成气，合成气进入载氧体还原反应器，与反应器中的载氧体反应后得到还原态载氧体和第二气相物料；得到还原态载氧体进入载氧体再生器，与水蒸气接触进行反应，反应后得到氢气和氧化态载氧体。本发明方法得到的合成气能够满足合成液体燃料的要求，解决现有技术中以生物质为原料制备合成气和氢气的工艺存在合成气和氢气品质较差的问题。

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，涉及一种生物质气化利用方法及系统，特别是涉及一种生物质微波利用方法及系统。

背景技术

我国生物质资源丰富但利用方式落后，能量利用效率低下，造成生物质资源的严重浪费。研究开发清洁、高效的生物质利用技术已成为解决当前石油资源短缺、发展生物质能经济以及减少环境污染的重要内容之一。生物质气化技术能够生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷为主的气体小分子化合物，整个过程比较清洁，而且不存在冗繁的分离提纯问题，既可以通过化学转化获得高品质液体燃料油，也可以通过变压吸附得到工业需要的氢气。因此，生物质气化技术得到了日益的关注并极具应用前景。

以生物质气化技术制备中低热值的燃气技术已应用于农村地区，但由于工艺和产品限制，总体经济性不高。研究的重点也转移到生物质制合成气、氢气等高附加值产品的技术开发。目前生物质制合成气主要包括三类：一是生物质直接制备合成气（CN201610450149.9、CN201610457302.0、CN201711008635.6、CN201810097311.2），通常需要加入氧化气化剂来提高气化效率和产品气的氢碳比；二是生物质掺混污泥、煤、塑料等其他有机废弃物通过协同气化制备高品质合成气（CN201610887496.8、CN201510910626.0、CN201610139550.0、CN201710865120.1）；三是利用生物质热解产物（生物焦和焦油）低氧的特征来制备高氢碳比合成气（CN201510830295.X、CN201710380545.3、CN201710843938.3、CN201711086619.9）。

但上述合成气制备技术通常需要高温、富氧和水蒸气的条件，工艺能耗高且操作复杂，合成气中的二氧化碳因为水汽变换反应的平衡限制，很难获得氢气含量大于60%的合成气产品，合成气产品性质总体不高，而且增加了合成气进一步分离获得纯氢产品的能耗，限制了技术的应用领域和范围。

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微波气化利用方法及系统，能够在制备高品质合成气的同时获得高纯度氢气，得到的合成气能够满足合成液体燃料的要求，解决现有技术中以生物质为原料制备合成气和氢气的工艺存在合成气和氢气品质较差的问题，工艺经济性得到显著提高，具有良好应用前景。

本发明第一方面提供一种生物质微波气化利用方法，所述方法包括如下内容：

（1）生物质原料与添加剂进入微波热解反应器进行热解反应，反应后得到热解挥发性组分和热解固相物料；

（2）步骤（1）得到的热解挥发性组分经气固分离后得到第一气相物料和固相物料；

（3）步骤（2）得到的第一气相物料和步骤（1）得到的热解固相物料进入微波气化反应器，在气化气存在条件下进行反应，反应后得到的气相产物经气固分离后得到合成气；

（4）步骤（3）得到的合成气进入载氧体还原反应器，与反应器中的载氧体进行反应后得到还原态载氧体和第二气相物料；

（5）步骤（4）得到还原态载氧体进入载氧体再生器，与水蒸气接触进行反应，反应后得到氢气和氧化态载氧体，其中得到的氧化态载氧体循环回载氧体还原反应器循环使用。