[发明专利]基于生物质气化与甲烷化的燃气-蒸汽高效联产工艺及系统

摘要

本发明提供一种基于生物质气化与甲烷化的燃气-蒸汽高效联产工艺及系统，包括生物质气化单元、变换单元、净化单元、甲烷化单元、甲烷浓缩单元，气化单元采用的局部外置恒定高温热源气流床，会使CO和H2的有效气成分得到显著提升，生物质气化效率得到提高；本气化单元高温可以使焦油的产生量大大降低，提高了碳转化率，也省去了去除焦油的装置投资，甲烷化过程CO转化率达100％，H2转化率为99％；同时副产大量中压过热蒸汽，并减小了传统甲烷化工艺中循环压缩机功耗；本发明最大的优势在于，既能将生物质能源转化为干净、高热值、方便利用的天然气，并且能高效的通过产生高品位过热蒸汽的方式回收生物质气化与甲烷化反应中放出的大量热量。

主权项

一种基于生物质气化与甲烷化的燃气‑蒸汽高效联产工艺，包括如下步骤：1)生物质气化：空分设备生产的氧气和水蒸气混合生物质经喷嘴在高温高压生物质气化在炉内压力1～3MPa，气化炉内温度控制在1500～1800℃，制得粗气化气，经过显热回收产生5～6MPa的中压过热蒸汽送蒸汽轮机；2)变换与净化：根据甲烷化反应需求将步骤1)产生的粗气化气经过变换反应调整气化气氢碳比为3∶1，之后通过低温甲醇洗脱硫脱碳得到净化合成气；3)甲烷化：步骤2)调整了氢碳比的净化合成气进入甲烷化单元，合成气甲烷化过程分大量甲烷化阶段及补充甲烷化阶段，大量甲烷化阶段为串联两级反应器，每级有两个并联反应器，在第二级大量甲烷化后，有部分的工艺气循环回到第一级大量甲烷化反应器入口，与新鲜原料气混合后进入第一大量甲烷化反应器，以降低大量甲烷化入口反应物浓度，另一方面循环工艺气作为惰性介质取热以控制催化剂床层温度，绝大多数甲烷化反应在大量甲烷化阶段完成；大量甲烷化后的合成气进入补充甲烷化反应，补充甲烷化阶段由串联的两个补充甲烷化反应器组成，将少量未反应的CO及大多数的CO2转化为CH4；甲烷化阶段产生中压过热蒸汽送蒸汽轮机；4)甲烷浓缩：步骤3)得到的掺杂微量氮气和水蒸气的高摩尔浓度的合成天然气通过变压吸附浓缩甲烷，甲烷摩尔浓度达到96％，合成天然气热值可达8256kcal/Nm3，符合现阶段国家标准。