一种生物质焦油重整制合成气的装置及方法与流程

本发明涉及一种生物质焦油转化的装置及其方法，属于生物质资源利用领域。

背景技术：

生物质气化是生物质热化学转化利用的重要途径之一，制取的合成气既可作为气体燃料，也可作为化工产品的中间产物，因此生物质气化技术具有重要的实际应用价值。但是生物质气化产物中未能消除的焦油，不仅降低生物质气化效率，而且严重影响下游设备的正常运行，制约了生物质气化技术商业化应用，因此长期以来焦油的重整转化成为生物质气化技术研究的焦点。近年来随着co2温室气体大量排放导致的全球气候变化越来越严峻，利用co2以及co2/h2o混合介质进行生物质气化重整焦油，不仅可以调节合成气的成分，而且可将co2资源化利用，减排co2，因此，利用co2进行生物质气化焦油的重整转化，对生物质高效气化技术的发展以及减排co2温室气体具有重要的应用前景。

然而，co2稳定性高，为了克服常规的热化学转化co2重整生物质焦油需要消耗大量不可再生资源的问题，本发明提出了一种新的co2重整生物质焦油制合成气的装置和方法。

技术实现要素：

技术问题：据于现有技术的局限，本发明的目的是提供一种生物质焦油重整制合成气的装置及方法，以解决现有生物质气化过程中焦油转化困难以及温室气体co2资源化利用的问题。

本发明提出一种基于太阳能辐射，利用具有光催化性能和热催化性能的复合催化剂，在温和反应温度下实现co2重整生物质焦油制取合成气。

技术方案：本发明的一种生物质焦油重整制合成气的装置包括：太阳能透射窗，物料进口，物料出口，催化剂装载板，加热管；所述的太阳能透射窗布置在该装置的上部，为拱形结构；在太阳能透射窗的下面设有催化剂装载板，物料进口和物料出口分别位于太阳能透射窗与催化剂装载板之间的两端，所述的催化剂装载板上表面装填有催化剂颗粒，所述的催化剂装载板的下表面布置有加热管；所述的加热管内通有加热介质。

其中：

所述的太阳能透射窗的材料为高硼硅玻璃或者耐高温太阳能透射材料；催化剂装载板为平板结构或者为槽式结构。

所述的催化剂为金属fe、ni、co或cu中的一种或几种金属为活性组分的混合物,并以ceo2、zro2、al2o3或sio2中一种或几种氧化物为基体材料。

本发明的生物质焦油重整制合成气装置进行生物质焦油重整制合成气方法为：在太阳能辐射下，利用具有光催化性能和热催化性能的复合催化剂，通过co2重整生物质焦油制取合成气，该方法包括如下步骤：

步骤1.太阳能通过生物质焦油重整制合成气的装置上的太阳能透射窗投射到催化剂装载板上的催化剂表面；催化剂装载板的下表面布置的加热管内通有加热介质对催化剂装载板上的催化剂加热，并加热生物质焦油与co2混合气体；

步骤2.生物质焦油与co2通过物料进口进入生物质焦油重整制合成气装置的太阳能透射窗与催化剂装载板之间的反应腔，生物质焦油与co2混合气体与催化剂装载板上装载的催化剂表面充分接触；在太阳能辐射下，生物质焦油与co2在催化剂表面发生光催化与热催化反应，生成h2/co/ch4合成气；生成的合成气由物料出口排出生物质焦油重整制合成气装置。

所述的生物质焦油重整制合成气装置的反应腔内的温度在300-600℃；所述的加热管内的加热介质为蒸汽、co2或烟气，加热介质温度高于反应腔内50℃以上。

所述的催化剂既具有光催化性能也具有热催化性能，所述的太阳能透射窗材料的太阳能透过率大于80％。

所述的生物质焦油与co2在所述的生物质焦油重整制合成气装置物料进口的温度为300℃以上。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用太阳能，通过复合功能催化剂的光催化与热催化的协同作用，促进co2重整生物质焦油制取合成气，既提高了生物质气化效率，又可将温室气体co2实现资源化利用，显著降低焦油转化过程中不可再生资源的消耗。

本发明在较温和的条件下实现co2重整生物质焦油，可避免催化剂高温下烧结并抑制积炭，提高催化剂的稳定性。

附图说明

图1为本发明生物质焦油制取合成气装置的结构示意图；

图中有：太阳能透射窗1、物料进口2、物料出口3、催化剂装载板4、加热管5。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

本发明的一种生物质焦油重整制合成气的装置，包括：太阳能透射窗，物料进口，物料出口，催化剂装载板，加热管；所述的太阳能透射窗布置在该装置的上部，为拱形结构；在太阳能透射窗的下面设有催化剂装载板，物料进口和物料出口分别位于太阳能透射窗与催化剂装载板之间的两端，所述的催化剂装载板上表面装填有催化剂颗粒，所述的催化剂装载板的下表面布置有加热管；所述的加热管内通有加热介质。太阳能透射窗材料为高硼硅玻璃，太阳能通过率大于92％；所述的催化剂装载板为槽式结构，所述的催化剂以金属fe、ni、co、cu等中的一种或几种金属为活性组分的混合物，并以al2o3为基体材料，以ceo2为助剂。所述的加热管内通有过热水蒸气介质。

利用上述生物质焦油重整装置进行生物质焦油转化制取合成气的方法，该方法包括如下步骤：

(1)太阳能通过生物质焦油重整制合成气的装置的太阳能透射窗1投射到催化剂装载板4上的催化剂表面；催化剂装载板的下表面布置的加热管5内通有加热介质过热蒸汽，对催化剂装载板4上的催化剂加热，并加热生物质焦油与co2混合气体；

(2)生物质焦油与co2预热到400℃后，通过物料进口2进入生物质焦油重整制合成气装置的太阳能透射窗1与催化剂装载板4之间的反应腔，生物质焦油与co2混合气体与催化剂装载板上装载4的催化剂表面充分接触；在太阳能辐射下，生物质焦油与co2在催化剂表面发生光催化与热催化反应，生成h2/co/ch4等合成气；生成的合成气由物料出口3排出生物质焦油重整制合成气装置；

所述的太阳能透射窗1与催化剂装载板4之间的反应腔内的温度维持在450～500℃，所述的加热管5内的加热介质过热蒸汽温度在450～500℃。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种生物质焦油重整制合成气的装置，该装置的太阳能透射窗(1)布置在该装置的上部，为拱形结构；在太阳能透射窗(1)的下面设有催化剂装载板(4)，物料进口(2)和物料出口(3)分别位于太阳能透射窗(1)与催化剂装载板(4)之间的两端，所述的催化剂装载板(4)上表面装填有催化剂颗粒，所述的催化剂装载板(4)的下表面布置有加热管(5)；所述的加热管(5)内通有加热介质。生物质焦油重整过程的特征是：在太阳能辐射下，利用具有光催化性能和热催化性能的复合催化剂，通过CO2重整生物质焦油制取合成气，既可提高生物质焦油制取合成气的转化效率，又可将温室气体CO2实现资源化利用，显著降低焦油转化过程中不可再生资源的消耗。

技术研发人员：肖军;叶建栋;高阳;朱利
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2019.04.02
技术公布日：2019.07.16