一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法

文档序号:9661059阅读:456来源:国知局
一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质能源技术领域,具体涉及一种热解菊苣残渣制备生物质气的方 法。
【背景技术】
[0002] 随着世界经济的快速发展,能源资源的消耗速度也迅速增长,而煤、石油、天然气 等传统化石能源资源日益枯竭,人类迫切需要开发可再生的能源资源以补充和替代现有的 化石能源。生物质能作为重要的环境友好的可再生能源,受到国内外的重视,被视为继煤 炭、石油和天然气之后的第四大能源。
[0003]生物质热解气化可将生物质原料转化为以⑶和Η为主的气体燃料,可直接转换实 现燃气、热能和电能的供给。同时燃气可以通过甲烷化,进而制备高品质生物质合成天然气 (Bio-SNG),是生物质能开发的重要技术途径。我国生物质能资源储量巨大,仅农作物秸杆 约7亿t/a,折合标准煤约为3亿t/a;全国每年可提供3.3亿t林木生物,相当于2亿t的标准 煤。如能将这些生物质资源通过热解气化转化为气体燃,可以取代大量的化石能源,缓解我 国对常规能源的依存度。同时,生物质能利用是自然界的碳循环的一部分,过程中实现C0的 零排放,属于可再生清洁燃料。
[0004] 20世纪70年代开始,生物质能的开发利用研究已成为世界性的热门研究课题,国 外尤其是发达国家的科研人员在相关领域做了大量的工作。美国有生物质发电站350多座, 分布在纸浆、纸产品加工厂和其他林产品加工厂,主要研究采用生物质联合循环发电(B/ IGCC),生物质能发电的总装机容量已超过10000M,单机容量达10~25MW,发电总量已达到 美国可再生能源发电装机的40%以上、一次能源消耗量的4%。德国目前拥有140多个区域 热电联产的生物质,此外有近80个处于规划设计或建设阶,茵贝尔特能源公司(ImbertE nergietechnikGMBΗ)设计制造的下吸式气化炉一内燃机发电机组系统,气化效率可达 60%-90%,燃气热值为1.7万~2.5万Kj/m。芬兰是世界上利用林业废料、造纸废弃物等生 物质发电最成功的国家之一,福斯特威勒公司是芬兰最大的能源公司,主要利用木材加工 业、造纸业的废弃物为燃料,废弃物的最高含水量可达60%,机组的热效率可达88%,所制 造的燃烧生物质的循环流化床锅炉技术先,可提供的生物质发电机组功率为3 - 47M。瑞典 和丹麦正在实行利用其丰富的生物质进行热电联产的规划,使生物质能在提供高品位电能 的同时,满足供热的要求,瑞典地区供热和热电联产所消耗的能源中,生物质能比例已经超 过 26%E5J。
[0005]由于菊芋、菊苣残渣的主要成分为生物质,通过热解或气化的方法将其转化为可 燃气体将使有效成分得到利用,同时也能有效解决腐烂造所成的环境污染。但菊芋、菊苣残 渣含水率较高,以传统热解工艺对其进行深度干燥,能耗过大。为此,需要提供一种新热解 工艺有效处理掉菊芋、菊苣生物质残渣实现节能环保。

【发明内容】

[0006]本发明要解决的技术问题是,提供一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法,包括如下步骤:
[0009] (1)对菊苣渣干燥处理;
[0010] (2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂混合,得到反应混合物,所述的热解催化剂为 氧化铁与碳酸钠的混合物;
[0011] (3)将反应混合物置于反应釜中,以20~50°C/min的升温至400~700°C,热解0.1 ~3h;
[0012] (4)从固相产物中分离生物质炭,从气相产物中分离生物质气。
[0013]步骤(1)中,所述的菊苣渣为利用菊苣提取菊粉后所剩的富含生物质的工业废料。
[0014] 步骤(1)中,所述的干燥处理分为两个阶段,第一阶段先对菊苣渣进行挤压,使菊 苣渣水分减少至70 %以下,第二阶段利用过热蒸汽干燥,使菊苣渣的水分将至50 %以下。
[0015] 步骤(2)中,菊苣渣与热解催化剂的混合比例为10 :0.1~2,菊苣渣与热解催化剂 的混合比例优选10:0.5~1,最优选10:0.5。
[0016]步骤(2)中,所述氧化铁与碳酸钠的混合物中氧化铁与碳酸钠的比例为3:1。
[0017] 步骤(3)中,反应釜中的压力为1.5~2MPa。
[0018] 步骤(3)中,以35°C/min升温至450°C,热解30min。
[0019] 将步骤(3)反应釜中产生的中温烟气用作步骤(1)中对菊苣渣的干燥处理的热源。 [0020] 有益效果:
[0021] (1)本发明中通过对菊粉生产过程中所剩的菊苣渣进行热解处理,有效减少了废 物排放,保护了自然环境。
[0022] (2)本发明通过两步干燥法有效降低了菊苣渣干燥过程中能源消耗。
[0023] (3)本发明在菊苣渣热解过程中加入了氧化铁与碳酸钠两种催化剂,有效提高了 菊苣渣的热解效率。
[0024] (4)本发明还提出将反应釜中的中温烟气循环利用,进一步降低热解过程中的能 源消耗,有利于节能减排。
【具体实施方式】
[0025]根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实 施例所描述的内容仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本 发明。
[0026]由于菊芋、菊苣残渣的主要成分为生物质,通过热解或气化的方法将其转化为可 燃气体将使有效成分得到利用,同时也能有效解决腐烂造所成的环境污染。
[0027]实施例1:热解催化剂对热解效率的影响。
[0028] (1)利用菊苣提取菊粉,得到的菊苣渣,先利用板框压滤机对其挤压,使菊苣渣的 水分含量减少到70%以下,然后利用过热蒸汽干燥,时菊苣渣的水分将至50%以下。
[0029] (2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂混合,热解催化剂为氧化铁与碳酸钠的混合 物按1:3混合,菊苣渣与热解催化剂的混合比例如表1所示。
[0030] (3)在反应釜中,以35°C/min升温至450°C,热解0.5h,反应釜中的压力为1.5MPa, 得到的生物质炭与生物质气的性能检测如下表所示:
[0031 ]表1热解催化剂对热解效率的影响
[0032]
[0033] 实施例2:热解温度对热解效率的影响。
[0034] (1)利用菊苣提取菊粉,得到的菊苣渣,先利用板框压滤机对其挤压,使菊苣渣的 水分含量减少到70%以下,然后利用过热蒸汽干燥,时菊苣渣的水分将至50%以下。
[0035] (2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂按10:0.5混合,热解催化剂为氧化铁与碳酸 钠的按1:3,。
[0036] (3)在反应釜中,以35°C/min升温至400~700°C,热解0.5h,反应釜中的压力为 1.5MPa得到的生物质炭与生物质气的性能检测如下表所示:
[0037]表2热解温度对热解效率的影响
[0038]
[0039] 实施例3:热解时间对热解效率的影响。
[0040] (1)利用菊苣提取菊粉,得到的菊苣渣,先利用板框压滤机对其挤压,使菊苣渣的 水分含量减少到70%以下,然后利用过热蒸汽干燥,时菊苣渣的水分将至50%以下。
[0041] (2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂按10:0.5混合,热解催化剂为氧化铁与碳酸 钠的按1:3,。
[0042] (3)在反应釜中,以35°C/min升温至450°C,热解0.5~3h,反应釜中的压力为 1.5MPa得到的生物质炭与生物质气的性能检测如下表所示:
[0043]表3热解温度对热解效率的影响 [0044]
[0045] 实施例4:热解压力对热解效率的影响。
[0046] (1)利用菊苣提取菊粉,得到的菊苣渣,先利用板框压滤机对其挤压,使菊苣渣的 水分含量减少到70%以下,然后利用过热蒸汽干燥,时菊苣渣的水分将至50%以下。
[0047] (2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂按10:0.5混合,热解催化剂为氧化铁与碳酸 钠的按1:3,。
[0048] (3)在反应釜中,以35°C/min升温至450°C,热解0.5~3h,反应釜中的压力为1.5~ 2MPa得到的生物质炭与生物质气的性能检测如下表所示:
[0049]表4热解压力对热解效率的影响
[0050]
【主权项】
1. 一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,包括如下步骤: (1) 对菊苣渣干燥处理; (2) 将干燥后的菊苣渣与热解催化剂混合,得到反应混合物,所述的热解催化剂为氧化 铁与碳酸钠的混合物; (3) 将反应混合物置于反应釜中,以20~50°C/min的升温至400~700°C,热解0.1~3h; (4) 从固相产物中分离生物质炭,从气相产物中分离生物质气。2. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(1)中, 所述的菊苣渣为利用菊苣提取菊粉后所剩的富含生物质的工业废料。3. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(1)中, 所述的干燥处理分为两个阶段,第一阶段先对菊苣渣进行挤压,使菊苣渣水分减少至70 % 以下,第二阶段利用过热蒸汽干燥,使菊苣渣的水分降至50%以下。4. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(2)中, 菊苣渣与热解催化剂的混合比例为10:0.1~2。5. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(2)中, 所述氧化铁与碳酸钠的混合物中氧化铁与碳酸钠的比例为3:1。6. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(3)中, 反应釜中的压力为1.5~2MPa。7. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,步骤(3)中, 以 35°C/min升温至450°C,热解 30min。8. 根据权利要求1所述的热解菊苣残渣制备生物质气的方法,其特征在于,将步骤(3) 反应釜中产生的中温烟气用作步骤(1)中对菊苣渣的干燥处理的热源。
【专利摘要】本发明提供了一种热解菊苣残渣制备生物质气的方法,包括如下步骤:(1)对菊苣渣干燥处理;(2)将干燥后的菊苣渣与热解催化剂混合,得到反应混合物,所述的热解催化剂为氧化铁与碳酸钠的混合物;(3)将反应混合物置于反应釜中,以20~50℃/min的升温至400~700℃,热解0.1~3h;(4)从固相产物中分离生物质炭,从气相产物中分离生物质气。本发明有效减少了菊粉生产过程中的废物排放,保护了自然环境,降低了菊苣渣热解的能耗,生产的生物质气热值高,适合推广应用。
【IPC分类】C10B57/10, C10B57/06, C10B53/02
【公开号】CN105419829
【申请号】CN201510648232
【发明人】杨云, 付杰轩, 黄振华
【申请人】青海威德生物技术有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月9日
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