專利名稱：固體燃料催化氣化制富氫氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬能源化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種由生物質(zhì)、褐煤、不粘煤和長焰煤等固體燃料或它們的混合物通過水蒸氣催化氣化制取富氫氣體的方法，尤其是一種固體燃料催化氣化制富氫氣體的方法背景技術(shù)本項(xiàng)發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)ZL03133799.6的改進(jìn)。ZL03133799.6提供了一種固體熱載體加熱法由生物質(zhì)通過水蒸氣催化氣化制取富氫氣體和高熱值燃?xì)獾姆椒?。其不足之處是生物質(zhì)的熱解、氣化以及生物質(zhì)熱解焦油的水蒸氣催化分解在同一個(gè)下行床和并流移動(dòng)床反應(yīng)器中進(jìn)行，對(duì)各個(gè)不同性質(zhì)的反應(yīng)過程分別進(jìn)行優(yōu)化控制存在困難，特別是采用含鎳活性組分的催化劑即鎳基催化劑時(shí)其應(yīng)用條件受到一定的限制。
ZL00813240.2是一種與本方法接近的現(xiàn)有技術(shù)。在這種技術(shù)中，固體熱載體依次經(jīng)過3個(gè)移動(dòng)床反應(yīng)器，即固體熱載體加熱反應(yīng)器、重整反應(yīng)器和熱解反應(yīng)器。在熱解反應(yīng)器中，固體有機(jī)物料被固體熱載體加熱發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入重整反應(yīng)器，在固體熱載體提供的高溫下發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)，得到高熱值的富氫氣體。離開熱解反應(yīng)器的固體熱載體與熱解固體產(chǎn)物半焦分離后，通過機(jī)械提升方式回到熱載體加熱區(qū)。半焦進(jìn)入燃燒器，在此通空氣燃燒，產(chǎn)生的熱廢氣進(jìn)入固體熱載體加熱器將固體熱載體加熱。這種技術(shù)的局限是重整反應(yīng)器的溫度高達(dá)950℃以上，因此，必須提供足夠數(shù)量和具有較高熱值的熱解固體產(chǎn)物半焦，才能滿足加熱固體熱載體的能量需求。在特定情況下可能需要富氧空氣，因此會(huì)帶來額外的制氧投資。通過將部分產(chǎn)氣返回燃燒的方式也可補(bǔ)充熱載體加熱所需熱量的不足，但會(huì)減少產(chǎn)氣的產(chǎn)率。ZL00813240.2提供的方法不宜采用含鎳活性組分催化劑，因?yàn)閼?yīng)用鎳基催化劑的適宜溫度在750-850℃。此外，鎳基催化劑在氣化過程中原位應(yīng)用易積炭失活，因此必須具備催化劑燒炭再生的條件，而ZL00813240.2不具備此條件。當(dāng)產(chǎn)氣中甲烷含量較高時(shí)，為使產(chǎn)氣可作為合成氣應(yīng)用，必需增加甲烷重整反應(yīng)器，而已知的最適宜的甲烷重整催化劑是鎳基催化劑。由于采用950℃以上高溫和常壓反應(yīng)條件，這種方法也不宜循環(huán)利用含CaO活性組分的催化劑，因?yàn)樵诔悍磻?yīng)條件下，CaO吸收CO2的適宜溫度必須低于800℃。因此，產(chǎn)氣中CO2的含量難以降低，進(jìn)一步提高H2的含量有困難。此外，固體熱載體和熱解半焦的分離以及機(jī)械提升固體熱載體的方式都造成設(shè)備的復(fù)雜化，裝置處理能力擴(kuò)大也受到限制。
快速內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器FICFBFast Internal Circulating Fluidized-Bed Gasifier生物質(zhì)氣化技術(shù)Hofbauer，H.，et al.，Tremmel，H.；Six Years Experience with theFICFB-Gasification Process.12th European Conference and Technology Exhibition onBiomass for Energy，Industry and Climate Protection；Amsterdam，June 2002是另一種與本方法接近的現(xiàn)有技術(shù)，適用于細(xì)顆粒生物質(zhì)氣化制富氫氣體。該反應(yīng)系統(tǒng)由生物質(zhì)水蒸氣氣化和氣化半焦燃燒兩個(gè)氣氛相互分開的流化床反應(yīng)區(qū)間構(gòu)成，通過有催化活性的固體流化介質(zhì)的循環(huán)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)體系熱量的循環(huán)再利用，同時(shí)促進(jìn)了生物質(zhì)熱解焦油的催化水蒸氣分解轉(zhuǎn)化反應(yīng)，特別是采用鎳基催化劑時(shí)，可顯著降低產(chǎn)氣中的焦油含量。由于采用水蒸氣氣化，產(chǎn)氣熱值高，幾乎不含氮?dú)?。FICFB技術(shù)的不足是循環(huán)流化床反應(yīng)器中床料有強(qiáng)烈的返混，催化劑的磨損大，產(chǎn)氣中帶出粉塵多。不宜采用機(jī)械強(qiáng)度較低的熱載體床料或催化劑如白云石、石灰石等。當(dāng)采用鎳基催化劑時(shí)，由于鎳基催化劑直接經(jīng)歷生物質(zhì)熱解區(qū)，因此，要求其具有較高的抗積炭能力，以保持較長的活性壽命。由于采用內(nèi)循環(huán)模式，失活催化劑的還原再生難以控制。即使采用鎳基催化劑，由于熱解焦油在流化床反應(yīng)器中的停留時(shí)間短，進(jìn)一步降低產(chǎn)氣中焦油的含量仍受到限制，所產(chǎn)生的富氫氣體仍含有較高的焦油含量，不宜直接用作合成氣。此外，內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單實(shí)用的生物質(zhì)、褐煤、不粘煤、長焰煤等固體燃料催化氣化制富氫氣體的方法，特別是通過在溫和條件下有效利用鎳基催化劑，以實(shí)現(xiàn)最大限度地降低產(chǎn)氣中的焦油和甲烷含量，獲得富氫高熱值燃?xì)饣蚝铣蓺狻?br> 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是固體燃料催化氣化制富氫氣體的方法，該方法由如下步驟完成采用固體熱載體循環(huán)加熱方式，反應(yīng)系統(tǒng)由提升管燃燒反應(yīng)器1、固體熱載體儲(chǔ)槽2、催化重整反應(yīng)器3和熱解反應(yīng)器5等構(gòu)成。其中作為固體熱載體的是一種具有催化活性的細(xì)顆粒耐高溫固體催化劑，固體熱載體依次經(jīng)過提升管燃燒反應(yīng)器1、固體熱載體儲(chǔ)槽2、催化重整反應(yīng)器3、熱解反應(yīng)器5，再回到提升管燃燒反應(yīng)器1，如此往復(fù)；在熱解反應(yīng)器5中，來自進(jìn)料機(jī)構(gòu)的固體燃料B與來自催化重整反應(yīng)器3的固體熱載體混合，并流下行，同時(shí)發(fā)生快速熱解反應(yīng)；熱解揮發(fā)性產(chǎn)物與從熱解反應(yīng)器5底部通入的水蒸氣S一起上行經(jīng)熱解氣態(tài)產(chǎn)物和水蒸氣通道4進(jìn)入催化重整反應(yīng)器3，在此，下行的固體熱載體催化劑與上行的固體燃料熱解氣態(tài)產(chǎn)物逆流接觸，發(fā)生焦油水蒸氣催化分解反應(yīng)，生成富氫氣體產(chǎn)物P，從催化重整反應(yīng)器3上部引出；熱解反應(yīng)器5中的熱解固體產(chǎn)物半焦與固體熱載體一起下行，然后進(jìn)入提升管燃燒反應(yīng)器1中，在此，半焦及固體熱載體表面的積炭和從提升管燃燒反應(yīng)器1底部通入的空氣A發(fā)生燃燒反應(yīng)，使半焦及固體熱載體表面積炭完全燒掉，釋放出熱量，使固體熱載體積蓄了足夠用于支持焦油水蒸氣催化分解反應(yīng)及固體燃料熱解反應(yīng)所需的熱量。同時(shí)，固體熱載體被熱空氣和燃燒煙氣快速流化提升輸送到固體熱載體儲(chǔ)槽2，在此，熱煙氣F和固體熱載體分離，離開固體熱載體儲(chǔ)槽2，經(jīng)進(jìn)一步除塵和熱量回收后放空。固體熱載體隨后進(jìn)入催化重整反應(yīng)器3；上述熱解反應(yīng)器的溫度為500-700℃，催化重整反應(yīng)器溫度為750-850℃，提升管燃燒反應(yīng)器溫度為850-1000℃，固體熱載體與固體燃料B的質(zhì)量比為5-35，水蒸氣S與固體燃料B的質(zhì)量比為0.2-1.0，固體熱載體的粒度＜6mm。固體燃料為經(jīng)過破碎烘干或自然風(fēng)干處理的粒度＜10mm的農(nóng)作物秸稈、林產(chǎn)廢棄物、褐煤、不粘煤、長焰煤，或它們的混合物。熱解反應(yīng)器5、催化重整反應(yīng)器3為常壓氣固逆流移動(dòng)床或鼓泡流化床，提升管燃燒反應(yīng)器1為常壓快速流化床。固體熱載體為橄欖石負(fù)載Ni基催化劑、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Ni基催化劑、工業(yè)負(fù)載型Ni基催化劑等，或上述鎳基催化劑與橄欖石、菱鎂礦等的混合物。作為輔助催化劑的可以是白云石、石灰石，其作用是催化分解焦油、脫硫和增加產(chǎn)氣中氫含量等。
本發(fā)明的機(jī)理是，由熱解反應(yīng)器來的焦油和甲烷等組分在上行過程中，在固體熱載體催化劑作用下，發(fā)生水蒸氣催化分解和重整反應(yīng)，生成富氫產(chǎn)品氣體。固體熱載體催化劑在下行過程中依次發(fā)生自還原(對(duì)鎳基催化劑而言)、參與催化水蒸氣重整反應(yīng)、積炭失活等過程。失活或部分失活后的固體熱載體催化劑離開催化重整反應(yīng)器3后下行進(jìn)入熱解反應(yīng)器5。由于采用逆流移動(dòng)床或鼓泡床形式，提供了鎳基催化劑的自還原條件，保證了焦油和甲烷的充分催化分解和重整，從而可獲得幾乎不含焦油和甲烷的富氫氣體或合成氣。
在生物質(zhì)氣化體系中引入一個(gè)單獨(dú)控制的催化重整反應(yīng)器3作為固體熱載體循環(huán)體系的一個(gè)環(huán)節(jié)，這是本發(fā)明最重要的特征之一。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)氣的要求以及所采用的固體熱載體催化劑的種類，催化重整反應(yīng)器3的反應(yīng)條件可以靈活地調(diào)整。例如，當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)氣為合成氣時(shí)，宜采用鎳基催化劑熱載體，反應(yīng)溫度控制在800℃左右，以保證產(chǎn)氣中焦油和甲烷含量降到最低。由于固體熱載體催化劑循環(huán)過程中包含了催化劑的連續(xù)燒炭再生過程，因此，大大緩解了對(duì)鎳基催化劑的活性壽命要求；當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)氣為氫氣時(shí)，宜添加輔助催化劑即含CaO活性組分的固體熱載體催化劑如白云石、石灰石等，反應(yīng)溫度控制在650-800℃，利用CaO吸收反應(yīng)過程產(chǎn)生的CO2，促進(jìn)水煤氣變換反應(yīng)平衡向生成氫氣的方向移動(dòng)。在以鎳基催化劑為主體的反應(yīng)體系中添加含CaO活性組分的輔助催化劑的另一個(gè)十分重要的作用是減緩原料中帶入的硫?qū)︽嚮呋瘎┑闹卸咀饔?，因?yàn)榱蚩赏ㄟ^與CaO反應(yīng)而被脫除。實(shí)際上，由于采用固體熱載體催化劑循環(huán)技術(shù)，即使有鎳基催化劑因硫中毒失活，也可通過燒炭過程脫除硫而再生；當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)氣為高熱值燃?xì)鈺r(shí)，宜采用相對(duì)廉價(jià)的白云石和機(jī)械強(qiáng)度較高的橄欖石類固體熱載體催化劑，反應(yīng)溫度控制在800-850℃，以最大限度的分解焦油，同時(shí)保證產(chǎn)氣有較高的熱值。此外，通過上述各種催化劑的組合利用，可獲得最佳的目標(biāo)產(chǎn)氣產(chǎn)率和組成。
引入催化重整反應(yīng)器3的另一重要作用是將在常規(guī)流化床氣化技術(shù)中不加區(qū)分的固體燃料熱解和氣化過程從空間上分離開來，水蒸氣催化分解的對(duì)象僅限于熱解的揮發(fā)物，而固體半焦的產(chǎn)率完全由原料種類和熱解反應(yīng)器條件控制，從而有利于優(yōu)化各單元的操作條件和整個(gè)反應(yīng)體系的能量平衡，同時(shí)大大提高了反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)不同生物質(zhì)原料和煤的適應(yīng)性。
提升管燃燒反應(yīng)器1采用快速流化提升方式，溫度一般控制在850-1000℃，溫度上限低于半焦的灰分熔融溫度。在此，來自熱解反應(yīng)器5的半焦和表面積炭的固體熱載體催化劑通過空氣燒炭，固體熱載體積蓄反應(yīng)所需熱量，同時(shí)作為固體熱載體的催化劑通過燒炭或分解如CaCO3分解為CaO再生。提升管燃燒反應(yīng)器1的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作控制簡單，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)了固體熱載體蓄熱提升和催化劑燒炭再生。和一般流化床不同，提升管燃燒反應(yīng)器1中固體物料返混小，固體熱載體催化劑的磨損少。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和顯著進(jìn)步(1)、在循環(huán)體系中采用獨(dú)立控制的重整反應(yīng)器，優(yōu)化了催化劑的應(yīng)用條件，特別是優(yōu)化了鎳基催化劑的應(yīng)用條件，實(shí)現(xiàn)了鎳基催化劑的連續(xù)循環(huán)再生，具備了氣化產(chǎn)氣無焦油和直接用作合成氣的條件，大大縮短了生物質(zhì)或年輕煤經(jīng)合成氣路線制油/甲醇/二甲醚/烯烴等的流程。(2)、反應(yīng)循環(huán)體系常壓或微正壓操作，各單元反應(yīng)器溫度分布合理，具備了組合應(yīng)用鎳基催化劑、含MgO/Fe活性組分催化劑如橄欖石和含CaO活性組分催化劑如白云石、石灰石等的條件，從而可方便地通過催化劑的組合應(yīng)用和操作條件優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可控定向生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)氣。(3)、采用移動(dòng)床或鼓泡流化床主反應(yīng)器結(jié)合提升管反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，傳質(zhì)傳熱效率高，固體燃料處理能力可調(diào)范圍寬。固體熱載體催化劑磨損少，環(huán)境友好。(4)、催化重整反應(yīng)器溫度較低，反應(yīng)系統(tǒng)能量平衡易于實(shí)現(xiàn)。(5)、原料適應(yīng)性強(qiáng)，可應(yīng)用外在水分含量低的各種生物質(zhì)和褐煤、不粘煤、長焰煤等，包括含內(nèi)在水分、礦物質(zhì)和硫分較高的劣質(zhì)褐煤。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明的裝置流程示意圖。
圖中1、提升管燃燒反應(yīng)器，2、固體熱載體催化劑儲(chǔ)槽，3、催化重整反應(yīng)器，4、熱解氣態(tài)產(chǎn)物和水蒸氣通道，5、熱解反應(yīng)器，A、空氣，B、固體燃料，S、水蒸氣，P、富氫氣體產(chǎn)物，F(xiàn)、熱煙氣。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
原料生物質(zhì)或煤從原料儲(chǔ)槽經(jīng)由加料器加入熱解反應(yīng)器5，與從催化重整反應(yīng)器3循環(huán)回來的固體熱載體催化劑混合，發(fā)生快速熱解反應(yīng)。固體熱載體催化劑與固體燃料的質(zhì)量比控制在5-35之間。熱解反應(yīng)器采用固-固并流/氣固逆流移動(dòng)床或鼓泡流化床形式，溫度控制在500-700℃。在反應(yīng)器的底部通入水蒸氣，水蒸氣和原料同體燃料的質(zhì)量比控制在0.2-1.0。
熱解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物和水蒸氣一起通過專門設(shè)置的通道4上行進(jìn)入催化重整反應(yīng)器3。催化重整反應(yīng)器3采用氣固逆流移動(dòng)床或鼓泡流化床形式，溫度控制在750-850℃。氣態(tài)產(chǎn)物中的焦油和甲烷等組分在上升過程中在固體熱載體催化劑的作用下發(fā)生水蒸氣分解和重整反應(yīng)，在適宜的反應(yīng)條件包括催化劑種類、催化活性、反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、水/碳比等下可得到幾乎不含焦油、甲烷和硫的富氫氣體或合成氣。產(chǎn)氣經(jīng)除塵后輸出。產(chǎn)氣可用作合成油/甲醇/二甲醚/烯烴等的原料氣、變壓吸附制高純氫氣的原料氣、或高熱值燃?xì)獾?。適宜的固體熱載體催化劑材料應(yīng)耐高溫、具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、具有符合目標(biāo)產(chǎn)氣要求的催化性能如較高的焦油分解和甲烷重整活性、以及較低廉的價(jià)格等，符合這一要求的催化劑首選鎳系催化劑，包括浸漬法和沉淀法制備的負(fù)載鎳系催化劑如橄欖石負(fù)載鎳催化劑和工業(yè)鎳系催化劑如Z409等。其它可作為固體熱載體催化劑的材料還有橄欖石、菱鎂礦、鐵礦石、白云石、石灰石等，其中石灰石、白云石等宜作為脫除焦油、脫硫和增加產(chǎn)氣中氫含量的輔助熱載體催化劑，由于它們的耐磨強(qiáng)度較差，系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)根據(jù)其磨損情況通過專門設(shè)置的進(jìn)料機(jī)構(gòu)及時(shí)補(bǔ)充。
熱解產(chǎn)生的固體半焦與固體熱載體一起經(jīng)固體物料控制閥進(jìn)入提升管燃燒反應(yīng)器1。物料通過空氣快速流化輸送的方式被提升到固體熱載體催化劑儲(chǔ)槽2，提升過程中半焦及催化劑表面積炭與空氣發(fā)生完全燃燒反應(yīng)被全部燒掉，反應(yīng)器溫度控制在850-1000℃，溫度的下限要求控制熱載體所攜熱量能夠滿足催化重整反應(yīng)器3中焦油水蒸氣分解和甲烷重整所需的熱量，溫度的上限不能超出生物質(zhì)灰分的熔點(diǎn)和避免熱載體催化劑活性組分的聚集狀態(tài)發(fā)生變化。在固體熱載體催化劑儲(chǔ)槽上部，燃燒煙氣與固體熱載體催化劑分離，帶出的細(xì)粉塵進(jìn)一步通過旋風(fēng)除塵分離，熱煙氣所帶出的熱量通過間接傳熱的方式傳遞給冷空氣和水而被回收，冷卻和凈化后的煙氣外排。根據(jù)需要可在煙氣排放系統(tǒng)增設(shè)二氧化碳回收裝置。
固體熱載體催化劑槽中的物料在重力作用下，通過控制閥循環(huán)回到重整反應(yīng)器3。催化重整反應(yīng)器3的條件應(yīng)保證鎳基催化劑熱載體在下行過程中，催化劑中的鎳的形態(tài)在逆流上行的富氫氣體的還原環(huán)境中由氧化鎳被還原為具有催化活性的金屬鎳。為減少硫?qū)︽嚮呋瘎┑闹卸臼Щ钣绊?，在采用含硫高的原料和采用鎳基催化劑時(shí)，宜同時(shí)應(yīng)用含CaO活性組分的輔助催化劑。
實(shí)施例1圖1所示生物質(zhì)處理量為1kg/h的常壓實(shí)驗(yàn)裝置中，所用生物質(zhì)原料為白松木屑，粒度1-3mm，其干燥無灰基的元素質(zhì)量組成為C 50.3％，H 6.7％，O 42.7％，N 0.1％，S 0.2％。所用的固體熱載體催化劑為900℃下煅燒4h后的天然橄欖石，粒度為1-2mm?？刂茻峤夥磻?yīng)器的溫度為600-650℃，提升管燃燒反應(yīng)器1的溫度為900-950℃，催化重整反應(yīng)器3的溫度為750-800℃。生物質(zhì)進(jìn)料速率為0.24-0.30kg/h，固體熱載體催化劑循環(huán)速率為6-8kg/h，水蒸汽/生物質(zhì)質(zhì)量比的值為0.3-0.6，空氣量8.0-9.0Nm3/h。產(chǎn)氣組成及產(chǎn)率的數(shù)據(jù)見表1。
實(shí)施例2所用原料為褐煤，其干燥無灰基的元素質(zhì)量組成為C 72.2％，H 5.6％，O 21.1％，N 1.0％，S 0.1％。，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3所用固體熱載體催化劑為石灰石，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4所用固體熱載體催化劑為商品Z409鎳基催化劑，其余同實(shí)施例1。
表1 實(shí)施例
權(quán)利要求
1.固體燃料催化氣化制富氫氣體的方法，其特征在于，該方法采用固體熱載體循環(huán)加熱方式，其中作為固體熱載體的是一種具有催化活性的細(xì)顆粒耐高溫固體催化劑，固體熱載體依次經(jīng)過提升管燃燒反應(yīng)器(1)、固體熱載體儲(chǔ)槽(2)、催化重整反應(yīng)器(3)、熱解反應(yīng)器(5)，再回到提升管燃燒反應(yīng)器(1)，如此往復(fù)；在熱解反應(yīng)器(5)中固體燃料(B)與來自催化重整反應(yīng)器(3)的固體熱載體混合，并流下行，同時(shí)發(fā)生快速熱解反應(yīng)；熱解揮發(fā)性產(chǎn)物與從熱解反應(yīng)器(5)底部通入的水蒸氣(S)一起上行經(jīng)熱解氣態(tài)產(chǎn)物和水蒸氣通道(4)進(jìn)入催化重整反應(yīng)器(3)，在此，下行的固體熱載體催化劑與上行的固體燃料熱解氣態(tài)產(chǎn)物逆流接觸，發(fā)生焦油水蒸氣催化分解反應(yīng)，生成富氫氣體產(chǎn)物(P)，從催化重整反應(yīng)器(3)上部引出；熱解反應(yīng)器(5)中的熱解固體產(chǎn)物半焦與固體熱載體一起下行，然后進(jìn)入提升管燃燒反應(yīng)器(1)中，在此，半焦及固體熱載體表面的積炭和從提升管燃燒反應(yīng)器(1)底部通入的空氣(A)發(fā)生燃燒反應(yīng)，使半焦及固體熱載體表面積炭完全燒掉，釋放出熱量，使固體熱載體積蓄了足夠用于支持焦油水蒸氣催化分解反應(yīng)及固體燃料熱解反應(yīng)所需的熱量，同時(shí)，固體熱載體被熱空氣和燃燒煙氣快速流化提升輸送到固體熱載體儲(chǔ)槽(2)，在此，熱煙氣(F)和固體熱載體分離，離開固體熱載體儲(chǔ)槽(2)，經(jīng)進(jìn)一步除塵和熱量回收后放空。固體熱載體隨后進(jìn)入催化重整反應(yīng)器(3)；熱解反應(yīng)器的溫度為500-700℃，催化重整反應(yīng)器溫度為750-850℃，提升管燃燒反應(yīng)器溫度為850-1000℃，固體熱載體與固體燃料(B)的質(zhì)量比為5-35，水蒸氣(S)與固體燃料(B)的質(zhì)量比為0.2-1.0，固體熱載體的粒度＜6mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體燃料催化水蒸氣氣化制取富氫氣體的方法，其特征在于，所述的固體燃料(B)為經(jīng)過破碎烘干或自然風(fēng)干處理的粒度＜10mm的農(nóng)作物秸稈、林產(chǎn)廢棄物、褐煤、不粘煤、長焰煤，或它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體燃料催化水蒸氣氣化制取富氫氣體的方法，其特征在于，所述的熱解反應(yīng)器(5)、催化重整反應(yīng)器(3)為常壓氣固逆流移動(dòng)床或鼓泡流化床，提升管燃燒反應(yīng)器(1)為常壓快速流化床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體燃料催化水蒸氣氣化制取富氫氣體的方法，其特征在于，所述的固體熱載體為橄欖石、橄欖石負(fù)載Ni基催化劑、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)Ni基催化劑、工業(yè)負(fù)載型Ni基催化劑等，或上述鎳基催化劑與橄欖石、菱鎂礦等的混合物。作為輔助催化劑的可以是白云石、石灰石。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體燃料催化水蒸氣氣化制取富氫氣體的方法固體催化劑同時(shí)作為熱載體，依次經(jīng)過提升管燃燒反應(yīng)器、固體熱載體催化劑儲(chǔ)槽、催化重整反應(yīng)器、熱解反應(yīng)器，再回到提升管燃燒反應(yīng)器，完成循環(huán)過程。在熱解反應(yīng)器中生物質(zhì)或煤與來自重整反應(yīng)器的固體熱載體催化劑混合，發(fā)生快速熱解反應(yīng)。熱解揮發(fā)性產(chǎn)物與從熱解反應(yīng)器底部通入的水蒸氣一起進(jìn)入催化重整反應(yīng)器，在固體熱載體催化劑作用下發(fā)生焦油水蒸氣催化分解和重整反應(yīng)，生成富氫氣體或合成氣。本發(fā)明縮短了生物質(zhì)或煤經(jīng)合成氣路線制油/甲醇/二甲醚/烯烴等的流程，原料適應(yīng)性強(qiáng)，反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，傳質(zhì)傳熱效率高，生物質(zhì)處理能力可調(diào)范圍寬，催化劑磨損少，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C10B49/18GK101045524SQ20071001121
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月4日
發(fā)明者徐紹平, 穆家華, 于建華, 揚(yáng)小芹, 廣家旭, 劉淑琴, 劉長厚 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)