一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置及工艺
本发明公开了一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置及工艺，所述工艺过程为：生物质颗粒和水蒸汽一并通入到盛有熔盐的反应器中，生物质在熔盐中热解反应得到初级燃气、焦油和未反应完全的焦炭，焦炭和水蒸汽在熔盐中反应生成初级合成气，反应生成的挥发分（初级燃气、焦油和初级合成气）以及过量的水蒸汽进入到吸收腔室内的吸收剂颗粒床层进行重整反应，重整反应后的产物进行冷凝除去水蒸汽，得到富氢合成气产品。本发明的装置对生物质原料的适应性较好，有效的将熔盐中生物质气化（液固相反应）和吸收剂催化重整（气固相反应）耦合于同一个反应器中，简化了实验装置，既结合了两个过程的优势，又极大提高了气化系统内的能量利用率。
发明专利
CN201910308789.X
2019-04-17
CN109913272A
2019-06-21
C10J3/20(2006.01)
浙江工业大学
姬登祥;金科;计建炳;韦一;解庆龙;聂勇;陈益飞;谢家乐
310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号
杭州浙科专利事务所(普通合伙)
周红芳
1.一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于包括水蒸汽发生装置、生物质进料装置、产品收集装置、外侧套接有电加热炉的反应器（1）以及设置于反应器（1）内部的吸收腔室（2），反应器（1）通过顶部的反应器出口（101）与产品收集装置由管路连接，所述吸收腔室（2）内设置有吸收剂颗粒床层（13），吸收腔室（2）将反应器（1）分隔为上空腔（102）和下空腔（103），吸收腔室（2）上设置有气体孔道，下空腔（103）内的气体可通过吸收腔室（2）上的气体孔道和吸收剂颗粒床层进入上空腔（102）内，下空腔（103）内部盛有熔盐（3），熔盐（3）间隔设于吸收腔室（2）的下方，所述水蒸汽发生装置的出气口和生物质进料装置的出料口均与下空腔（103）的上部空间相连通。 2.根据权利要求1所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于所述产品收集装置包括冷凝器（6）、过滤瓶（7）、储液罐（8）和集气袋（9），冷凝器（6）进气口与反应器（1）顶部的反应器出口（101）由管路连接，冷凝器（6）的液体出口和储液罐（8）由管路连接，冷凝器（6）的气体出口通过过滤瓶（7）与集气袋（9）由管路连接。 3.根据权利要求1所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于所述水蒸汽发生装置包括氮气钢瓶（10）、水储罐（11）、蠕动泵（12）和汽化室（4），水储罐（11）通过蠕动泵（12）与汽化室（4）的液体进口由管路连接，氮气钢瓶（10）的出气口与汽化室（4）的气体进口由管路连接，汽化室（4）的气体出口与下空腔（103）的上部空间相连通，汽化室（4）内得到的水蒸汽被氮气钢瓶（10）排出的氮气携带进入下空腔（103）的上部空间内。 4.根据权利要求1所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于所述生物质进料装置包括顶端、底端均设置开口的进料筒（5），进料筒（5）固定设置在反应器（1）上，所述进料筒（5）上自上而下间隔设置有第一球阀（501）、第二球阀（502）和进气管（503），进气管（503）位于反应器（1）的上方，进料筒（5）上的进气管（503）与水蒸汽发生装置的出气口连接；所述进料筒（5）的下端依次穿过上空腔（102）和吸收腔室（2），并伸入到下空腔（103）的上部空间内，使得水蒸汽发生装置的出气口通过进料筒（5）与下空腔（103）的上部空间相连通。 5.根据权利要求4所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于反应器（1）上还固定设置有热电偶（104），所述反应器（1）顶部设置有第一热电偶插孔（105），吸收腔室（2）上设置有第二热电偶插孔（201）；热电偶（104）下部测温端依次穿过第一热电偶插孔（105）和第二热电偶插孔（201），并伸入到下空腔（103）内的熔盐内部进行测温，热电偶（104）上部接线端与温度显示仪进行连接。 6.根据权利要求5所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于所述吸收腔室（2）为上部开口的空腔腔体结构，所述吸收腔室（2）底面设置有所述第二热电偶插孔（201）、用于穿插进料筒（5）的进料筒插孔（202）以及若干筛孔（203），吸收腔室（2）底面的筛孔（203）构成吸收腔室（2）的气体孔道；吸收腔室（2）内部填充有若干吸收剂颗粒堆积而成的吸收剂颗粒床层，所述吸收剂颗粒的粒径大于筛孔（203）的孔径，以防吸收剂颗粒落入下空腔（103）内。 7.根据权利要求5所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的装置，其特征在于所述吸收腔室（2）包括上部开口的空腔腔室（21）以及配合盖设在空腔腔室（21）上的腔盖（22），空腔腔室（21）内部固定设置有一块竖直的筛板（21a），筛板（21a）上设置有若干筛板通气孔（204），所述筛板（21a）靠近于空腔腔室（21）的侧壁且筛板（21a）顶部与腔盖（22）下表面贴合，筛板（21a）将空腔腔室（21）分隔为一大一小两个分腔室，较小的第一分腔室底面设置有弓形进气孔（205），较大的第二分腔室和腔盖（22）的对应位置上均设置有第二热电偶插孔（201）和进料筒插孔（202），所述第二分腔室内部填充有若干吸收剂颗粒堆积而成的吸收剂颗粒床层，所述吸收剂颗粒的粒径大于筛板通气孔（204）的孔径，所述腔盖（22）远离第一分腔室的一端设置有弓形腔室出气孔（206），第一分腔室底面的弓形进气孔（205）、筛板（21a）上的筛板通气孔（204）以及腔盖（22）上的弓形腔室出气孔（206）构成吸收腔室（2）的气体孔道。 8.一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的工艺，其特征在于生物质由造粒机进行造粒定型后，造粒定型得到的生物质颗粒和水蒸汽一并通入到盛有熔盐的反应器（1）中，生物质颗粒在熔盐中热解反应得到初级燃气、焦油和未反应完全的焦炭，焦炭和水蒸汽在熔盐中反应生成初级合成气，反应生成的初级燃气、焦油、初级合成气以及过量的水蒸汽进入到吸收腔室（2）内的吸收剂颗粒床层进行重整反应，重整反应后的产物进行冷凝除去水蒸汽，得到富氢合成气产品。 9. 根据权利要求8所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的工艺，其特征在于所述生物质为木屑、秸秆、玉米芯、果壳、稻草中的至少一种，造粒定型得到的生物质颗粒的形状为片状、球状或柱状；所述熔盐为碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的共熔体，所述碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的质量比为30~34 : 31~35 : 32~38，优选为32:33:35；所述吸收剂颗粒为球形的氧化钙、白云石和橄榄石中的至少一种。 10.根据权利要求8所述的一种吸收强化熔盐中生物质气化制富氢合成气的工艺，其特征在于热解反应的温度为700～800℃，重整反应的温度为700～800℃。