[发明专利]一种生物质热解气化耦合制合成气的方法及其所采用的系统

权利要求书

1.一种生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于，按如下步骤实施：

（1）将经过预处理的生物质原料送入微波热解反应器中进行反应，得到热解挥发性组分和热解固相物料；

（2）将步骤（1）所得热解固相物料送入气化反应器与活化剂接触进行气化反应，得到粗合成气和生物炭；

（3）将步骤（1）所得热解挥发性组分与步骤（2）所得粗合成气合流，从一个方向进入气体重整变换器；将步骤（2）所得生物炭从另一个方向送入气体重整变换器，在工作气体作用下，制得目的产物生物质合成气。

2.根据权利要求1所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（1）中预处理过程：经过晾干的生物质在高温气流作用下加热至120～220℃，保温时间1～10分钟，然后冷却并粉碎至5mm以下，再于10～20MPa条件下物理挤压成型，即得生物质原料；所述微波热解反应器的反应温度为300～800℃；反应时间5～30分钟。

3.根据权利要求2所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（3）气化反应中通入碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠、乙酸钾、乙酸钠、甲酸钠或甲酸钾的一种或几种组合。

4.根据权利要求3所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（3）的工作气体为水蒸气、二氧化碳、一氧化碳或氧气中的一种或两种以上的混合物；所述工作气体流量控制在0.2～2m³/h。

5.根据权利要求4所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（2）中活化剂为水蒸气、二氧化碳、一氧化碳或氧气中的一种或两种以上的混合物，流量控制在0.1～1m³/h。

6.根据权利要求5所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（3）气化反应中通入碳酸钾；所述碳酸钾与工作气体的质量比为0.005～0.05:1。

7.根据权利要求6所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（2）气化反应中通入步骤（1）所述预处理产生的预热气体；所述预热气体与活化剂的质量比为0.1～1:1。

8.根据权利要求7所述的生物质热解气化耦合制合成气的方法，其特征在于：所述步骤（2）中气化反应器的反应温度为650～950℃；反应时间10～40分钟；所述步骤（3）中气体重整变换器的反应温度为700～900℃；反应时间0.5～5分钟。

9.根据权利要求1～8任一所述生物质热解气化耦合制合成气方法所采用的系统，其特征在于：包括生物质料仓（1）、微波热解反应器（2）、气化反应器（3）、气体重整变换器（8）及气固分离器（12）；

所述生物质料仓（1）的出料口与微波热解反应器（2）的入料口相通；所述气化反应器（3）的入料口与微波热解反应器（2）的热解固相物料出口相通；

在所述气化反应器（3）的中部区域固定设有活化剂进口（4）；在所述气化反应器（3）的下部，于成型生物炭出料口处横向设有电动炉蓖（6）；在所述电动炉蓖（6）上设有成型生物炭螺旋出料机构（5）；

在所述气化反应器（3）的底部固定设有星型阀门（7）；在所述气体重整变换器（8）的上部固定设有粉状生物炭进料螺旋机构（9）；所述星型阀门（7）的出料口经运输管线与粉状生物炭进料螺旋机构（9）的入料口相通；

在所述气体重整变换器（8）的底部固定设有工作气体进口（10）；所述气体重整变换器（8）顶部的气相物料出口（11）与气固分离器（12）的入口相通。

10.根据权利要求9所述生物质热解气化耦合制合成气方法所采用的系统，其特征在于：所述微波热解反应器（2）采用水平卧式移动床反应器；所述气化反应器采用纵向移动床反应器；所述气体重整变换器（8）包括上级鼓泡流化床及下级鼓泡流化床；所述上级鼓泡流化床由圆柱筒体和向下收口的锥形筒体组合构成；所述下级鼓泡流化床由圆柱筒体构成。