一种提高生物质产气过程中氢气产率装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，鼓风机（1）、进料管（2）、温度表（3）、水蒸气喷头（4）、床层（5）、过滤管（6）、流量计（7）、气体收集器（8）和出料口（9）构成；每一层分设了独立的温度表（13），以及在床层（14）中涂有催化剂甲酸-锌铝硅藻土，其受热后，甲酸可分解为氢气，提高氢气的含量，从以往的氢气可提取产率60.3~70.9%提高到了89.0~92.5%，本发明设备占地面积小，安装方便，自动化程度高以及高可靠性和稳定性。
【专利说明】一种提局生物质产气过程中氢气产率装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，属于生物质能开发的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于化石燃料的日益衰竭，由生物质生产氢气、乙醇等清洁燃料备受关注，尤其是氢气，作为清洁可再生能源的载体、重要的化工燃料，热值高、来源广泛、可实现“零排放”，因此，探索先进的制氢技术、提高氢气产率具有重要意义。[0003]目前，制氢方法很多，其中，生物质由于挥发组分含量高、碳活性高、硫、氮的含量低，是气化的良好的原料，不仅保证“生物质产品”的物质性生产，提供氢燃料，改善燃料利用结构，还可以循环利用，减少污染。
[0004]生物质制氢是以生物质作为制氢原料，利用亚临界或超临界水强大的溶解力，将低能量密度的生物质能转化为储运方便的高品质氢能。中国专利CN 101100621A “生物质富氢燃气制备方法及装置”，该方法对生物质热解后的气相产物在8(KT95(TC下，与水蒸气在白云石的催化作用下实现裂解、重整，提高气体中氢含量和产量，制备氢气的体积含量为30%~55%的富氢含量，该反应装置各部分反应条件较为苛刻，系统控制较为复杂；采用固体催化剂虽然能提高生物质的气化率，但气化后甲烷的产率得到提高，而氢气的产生却受到抑制；同时，催化剂的存在增加了反应的成本，回收再利用存在着一定的局限性。中国专利CN 101759148Α “一种熔融碱裂解生物质制备氢气工艺”，该法以熔融碱作为加热、催化、反应介质，通入保护气，生物质在温度为32(T90(TC反应器内解聚。碱熔融温度低，可在低温下操作，制氢工艺条件温和、装置简单、熔融碱回收简单，但获得的氢气的体积分数为70.6~79.0%。中国专利CN 102092681A公开了一种超临界水中生物质气化制氢的CO2脱除工艺，该方法中催化剂和生物质料液经换热器换热后，置于高压反应釜中，温度控制为35(T600°C，压力控制为2(T50Mpa，催化剂为过氧化氢，制备得到的氢气含量为60.8%。该方法超临界水具有极强的腐蚀性，对生物质制氢设备的材质提出了很高的要求；超临界水气化又必须在高温高压的反应条件下进行，对裂解材料的要求严格，能耗大，产气过程中氢气产率依然比较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对已有技术方案的不足，提供了一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，制备工艺简单、能耗小、氢气产率高。
[0006]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种提高生物质产气过程中氢气产率装置由鼓风机(I)、进料管(2)、温度表(3)、水蒸气喷头(4)、床层(5)、过滤管(6)、流量计(7)、气体收集器(8)和出料口(9)构成；所述的整个装置最上方为气体收集器(8)，气体收集器(8 )与整个装置通过过滤管(6 )相连；过滤管(6 )颈部设有流量计(7 );装置底部为出料口(9)，装置共有四层，由下至上分别为一层，二层，三层，四层；其中，一层左下部有进料管(2)并连接着鼓风机(1)，右边设有温度压力表(3);二层底部设有水蒸气喷头(4)和上部设有床层(5)以及温度压力表(3);三层上下部均设有床层(5)以及温度表(3);四层底部设有床层(5),上部为过滤管(6)。
[0007]所述的水蒸气喷头(4)流量为18(T200Kg/h。
[0008]所述的温度表(3)在装置一层的温度为45(T600°C，二层温度表(3)的温度为68(T750°C，三层的温度表(3)的温度为80(T850°C。
[0009]所述的床层(5)呈交叉渔网状，长度为1.5-3m，厚度为0.3-0.6m，涂有催化剂甲酸-锌铝硅藻土，甲酸-锌铝硅藻土催化剂受热后，甲酸可分解为氢气，提高氢气的含量，此装置的发明从以往的氢气可提取产率60.3^70.9%提高到了 89.0-92.5%。
[0010]本发明的工作原理是:将生物质原料由鼓风机通过进料管输送到装置一层，隔绝空气，控制温度为45(T60(TC，生物质在受热下，发生热分解热解产物为气相产品、残碳，从装置底部出料口将残碳移出反应体系；一层的气相产物逐级进入二层，与装置中的中水蒸气喷头相遇，发生水蒸气催化裂解反应，将焦油等重烃类组分裂解为氢、甲烷、合成气等轻烃类组分，水蒸气的流量为18(T200Kg/h，裂解温度为68(T750°C;裂解的粗气及未裂解的气相产物逐级进入三层，在床层催化剂甲酸-锌铝硅藻土作用下，裂解产物继续被裂化，甲烷等轻烃类转化，裂解温度为80(T85(TC ;富含氢气的裂解气到达四层后从过滤管排出过滤，经流量计计量后，进入气体收集器。
[0011]本发明的有益效果是:
(1)裂解过程中以水蒸气作为加热介质和稀释剂，降低反应体系中烃分压，提高烃类及焦油的裂解，减少二次反应，结焦少；
(2)甲酸-锌铝硅藻土催化剂受热后，甲酸可分解为氢气，提高氢气的含量；
(3)集生物质气化、裂解于同一装置中，生物质气化热可供给二三层产气的热量消耗；
(4)反应中隔绝空气，产品气组成简单，焦油含量低，氢气的纯度大，体积占产品 气体的89.0~92.5% ；
(5)设备占地面积小，安装方便，自动化程度高以及高可靠性和稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图。
[0013]其中:鼓风机(I)、进料管(2)、温度表(3)、水蒸气喷头(4)、床层(5)、过滤管(6)、流量计(7)、气体收集器(8)和出料口(9)。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
[0015]如图1所示，本发明提供一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，由鼓风机
(1)、进料管(2)、温度表(3)、水蒸气喷头(4)、床层(5)、过滤管(6)、流量计(7)、气体收集器(8)和出料口(9)构成；其结构构造为，整个装置最上方为气体收集器(8)，气体收集器
(8)与整个装置通过过滤管(6)相连；过滤管(6)颈部设有流量计(7);装置底部为出料口
(9)，装置共有四层，由下至上分别为一层，二层。三层，四层；其中，一层左下部有进料管
(2)并连接着鼓风机(1)，右边设有温度压力表(3);二层底部设有水蒸气喷头(4)和上部设有床层(5)以及温度压力表(3);三层上下部均设有床层(5)以及温度表(3);四层底部设有床层(5)，上部为过滤管(6)，所述的水蒸气喷头(4)流量为200Kg/h，所述的温度表(3)在装置一层的温度为600°C，二层温度表(3)的温度为750°C，三层的温度表(3)的温度为850°C，所述的床层(5)呈交叉渔网状，长度为3m，厚度为0.6m,涂有催化剂甲酸-锌铝硅藻土，甲酸-锌铝硅藻土催化剂在受热后，甲酸可分解为氢气，提高氢气的含量，从以往的氢气可提取产率60.3~70.9%提高到了 89.0~92.5%。
[0016]本发明一种提高生物质产气过程中氢气产率装置使用时，将将生物质原料由鼓风机通过进料管输送到装置一层，隔绝空气，控制温度为600°C，生物质在受热下，发生热分解热解产物为气相产品、残碳，从装置底部出料口将残碳移出反应体系；一层的气相产物逐级进入二层，与装置中的中水蒸气喷头相遇，发生水蒸气催化裂解反应，将焦油等重烃类组分裂解为氢、甲烷、合成气等轻烃类组分，过热蒸气的流量为200Kg/h，裂解温度为750°C;裂解的粗气及未裂解的气相产物逐级进入三层，在床层催化剂甲酸-锌铝硅藻土作用下，裂解产物继续被裂化，甲烷等轻烃类转化，裂解温度为850°C ;富含氢气的裂解气到达四层后从过滤管排出过滤，经流量计计量后，进入气体收集器。
[0017]以上所述的本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发 明的效果和专利的实用性。
【权利要求】
1.一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，其特征在于:所述的装置由鼓风机(I)、进料管(2)、温度表(3)、水蒸气喷头(4)、床层(5)、过滤管(6)、流量计(7)、气体收集器(8)和出料口(9)构成；其结构构造为，整个装 置最上方为气体收集器(8)，气体收集器(8)与整个装置通过过滤管(6 )相连；过滤管(6 )颈部设有流量计(7 );装置底部为出料口( 9 )，装置共有四层，由下至上分别为一层，二层，三层，四层；其中，一层左下部有进料管(2)并连接着鼓风机(1)，右边设有温度压力表(3);二层底部设有水蒸气喷头(4)和上部设有床层(5)以及温度压力表(3);三层上下部均设有床层(5)以及温度表(3);四层底部设有床层(5)，上部为过滤管(6)。
2.根据权利要求1所述一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，其特征在于:所述的水蒸气喷头(4)流量为18(T200Kg/h。
3.根据权利要求1所述一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，其特征在于:所述的温度表(3)在装置一层的温度为45(T600°C，二层温度表(3)的温度为68(T750°C，三层的温度表(3)的温度为80(T850°C。
4.根据权利要求1所述一种提高生物质产气过程中氢气产率装置，其特征在于:所述的床层(5)呈交叉渔网状，长度为1.5-3m，厚度为0.3-0.6m，涂有催化剂甲酸-锌铝硅藻土，甲酸-锌铝硅藻土催化剂在受热后，甲酸可分解为氢气，提高氢气的含量，从以往的氢气可提取产率60.3~70.9%提高到了 89.0~92.5%。
【文档编号】C01B3/26GK103569963SQ201310510031
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】雷春生, 石雅琴 申请人:常州大学