[发明专利]生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法及氢气的制备方法

说明书

本发明公开了生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法及氢气的制备方法。在活化炉中二次炭化料与水蒸气反应生成生物质炭和活化炉烟气，生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法包括步骤：对活化炉烟气进行换热处理，输出换热气；对换热气进行干燥处理，输出干燥气；对干燥气进行分离处理，使干燥气中的一氧化碳和氢气分离，输出一氧化碳和氢气。本发明具有以下优点：(1)能够制备纯度达99％以上的氢气；(2)活化炉尾气中的有价资源被充分地回收；(3)充分地利用活化炉烟气的热量，减少高温气体排放；(4)充分地利用一氧化碳，实现无害化排放；(3)工艺和结构简单，自动化程度高，投资成本和运行成本低。

技术领域

本发明涉及生物质炭生产的技术领域，具体而言，涉及生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法及氢气的制备方法。

背景技术

生物质基多孔炭材料(以下简称为生物质炭)，有机材料如作物秸秆、木材、竹材等再缺氧或无氧条件下热解得到的一种富碳、稳定性较高的固体产物，是一种环境友好型钝化材料，具有多孔性、比表面积大、表面活性官能团丰富、具有固碳减排作用，是一种原料易得的环境友好型材料。

目前生物质炭生产过程主要包括步骤：将生物质原料在绝氧条件下被加热到500～700℃进行一次炭化，得到一次炭化料；对一次炭化料进行磨粉、捏合、挤压成型；成型后的一次炭化料转入炭化炉中在500～700℃进行二次绝氧炭化，得到二次炭化料；二次炭化料进入活化炉中，在800～900℃下用水蒸汽进行活化，即得到生物质炭。

在活化炉中，水蒸汽与二次炭化料在高温条件下接触发生氧化还原反应，产生活化炉烟气主要由一氧化碳、氢气和水蒸气构成。目前，活化炉烟气通常直接排放或作为可燃气体进行燃烧。

发明内容

在新能源领域中，氢能源作为一种环境友好型清洁能源，不仅具有能量密度高、热转化效率高等优点，而且其燃烧产物为水，对环境无污染。但是，氢的制取作为氢能利用的重要基础环节，目前的制备方法普遍都存在制取成本太高的问题。

本申请的申请人考虑到现有技术中活化炉烟气中的氢气存在未被充分利用的技术问题，并且氢气含量高，极有回收价值。

因此，一方面，本发明旨在提供一种工艺简单、成本低、能够充分发挥活化炉烟气价值的活化炉烟气的处理方法；另一方面，本发明旨在提供一种成本低、工艺简单的氢气的制备方法；又一方面，本发明旨在提供一种结构简单、设备投资和运行成本低的活化炉烟气的处理系统。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法，技术方案如下：

生物质炭生产中活化炉烟气的处理方法，在活化炉中二次炭化料与水蒸气反应生成生物质炭和活化炉烟气，处理方法包括步骤：对活化炉烟气进行换热处理，输出换热气；对换热气进行干燥处理，输出干燥气；对干燥气进行分离处理，使干燥气中的一氧化碳和氢气分离，输出一氧化碳和氢气。

进一步地是，以冷水为冷源对活化炉烟气进行换热处理，使换热后生成的水蒸气流入活化炉中与二次炭化料反应。

进一步地是，采用吸水性干燥剂进行干燥处理。

进一步地是，所述分离处理为变压吸附处理。

进一步地是，变压吸附处理采用的吸附剂为活性炭、硅胶、沸石、分子筛中的任意一种；变压吸附处理的压力为0.3～3MPa，温度为50～150℃。

进一步地是，炭化炉和活化炉一体化设置为转炉；还包括步骤：对换热气进行冷凝处理，使换热气中的焦油冷凝，输出冷凝气，然后对冷凝气进行干燥处理。

进一步地是，活化炉烟气的温度为600～800℃；换热气的温度为300～450℃；冷凝气的温度为100～250℃。

进一步地是，还包括步骤：对干燥气进行除尘处理，输出含尘量≤30mg/Nm³的无尘气，然后对无尘气进行分离处理。