一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法。包括樹葉、熱水在第一催化劑作用下，進行水熱液化處理，制得第一不凝性氣體和第一液態混合物；第一液態混合物在第二催化劑作用下，進行裂解、氣化處理，得到第二不凝性氣體；進行凈化、除雜，即得。本發明制備的生物質燃氣收率高，以碳酸鈉和稀土鑭為水熱液化處理的催化劑，使樹葉物質液化為高沸點烴類液態物，降低了液化處理溫度和液化處理壓力，縮短了液化處理時間，提高了液化效率，通過采用對樹葉進行裂解化合成生物質燃氣，具有工藝簡單，充分利用生物質材料，對樹葉無需進行額外加工即可進行加工，降低生產成本。
【專利說明】
_種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法
技術領域
[0001]本發明屬于生物質技術領域，特別是涉及一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法。
【背景技術】
[0002]生物制備的子葉或葉片老化掉落后進行集中收集處理，特別是在山林，常年積累的樹葉不被利用，而且容易發生森林大火。
[0003]生物質燃氣是一種以生物質為原料，采用催化裂解氣化技術和裝置，生產出穩定、清潔、安全、經濟的生物質燃氣，其中主要含有氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烷等可燃性氣體，是一種較天然氣、煤氣更清潔、熱值更高的燃料氣體，且能作為化工原料氣體，進一步衍生很多化學品。
[0004]利用生物質制備生物質燃氣或生物質燃氣的研究較多，例如:申請號位200610017164.0的發明專利申請公開了一種利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝及裝置，包括原料的準備及送料、原料的氣化、燃氣的凈化及輸送、除炭回收工藝;還包括完成該工藝所需裝置:原料處理并送料系統、干餾爐燃氣發生系統、燃氣凈化并輸送貯存系統、除炭回收系統，該發明制備燃氣主要是利用連續干餾的方法進行，生物質轉化率低，燃氣燃燒熱值低;又如申請號為200710037007.0的發明專利申請公開了一種以生物質為原料氣化制備燃氣的方法和裝置，所述方法包括如下步驟:(I)將生物質原料粗碎，送入低溫熱解爐，生物質在300?500°C、壓力0.3?3.5MPa條件下熱解反應生成熱解主產物生物質半焦，然后研磨至粒徑<300μπι;(2)將粒徑<300μπι的生物質半焦、熱解焦油、溫度為400?500°C的氣化劑通過設置在氣化爐頂部的噴嘴的不同通道，進入氣化爐，在100?1250°C下反應，獲得潔凈燃氣，該方法的氣化溫度高(>1000°C)，生物質在高溫下容易炭化，廢渣多，降低了生物質燃氣的轉化率。又如申請號為201010268659.7(《一種利用植物枝干制備生物質燃氣的方法》)中介紹了利用植物枝干制備生物質燃氣的方法，包括對植物枝干依次進行水熱液化處理、裂解氣化處理。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，通過，解決了現有的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]本發明為一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，包括如下步驟，
[0008]a樹葉、熱水在第一催化劑作用下，進行水熱液化處理，制得第一不凝性氣體和第一液態混合物；
[0009]b第一液態混合物在第二催化劑作用下，進行裂解、氣化處理，得到第二不凝性氣體；
[0010]c將第一、第二不凝性氣體進行凈化、除雜，即得，
[0011]其中，所述第一催化劑為碳酸鈉與氧化鑭的混合物;所述第二催化劑為碳酸鈉、氧化鑭、鎳粉的混合物。
[0012]進一步地，所述步驟a中水熱液化處理的溫度為385-450°C，絕對壓力為12_18MPa，處理時間為5-10min;液化處理后的產物減壓后于相對壓力為-0.53MPa，溫度為180°C下進行蒸發，得到所述的第一不凝性氣體和第一液化混合物。
[0013]進一步地，所述步驟b中裂解、氣化處理的溫度為600-700°C，絕對壓力為26-28MPa，處理時間為10-15min;將裂解、氣化處理后的產物于相對壓力為-0.03MPa，溫度為150°C下進行蒸發，得到所述的第二不凝性氣體。
[0014]進一步地，所述步驟a中熱水的溫度在90_100°C，便于直接進行水熱液化處理，通過熱水初步進行對樹葉進行廢氣的排出，提高水熱液化處理的氣體純度，最大限度的排出雜質。
[0015]本發明具有以下有益效果:
[0016]本發明制備的生物質燃氣收率高，以碳酸鈉和稀土鑭為水熱液化處理的催化劑，使樹葉物質液化為高沸點烴類液態物，降低了液化處理溫度和液化處理壓力，縮短了液化處理時間，提高了液化效率，通過采用對樹葉進行裂解化合成生物質燃氣，具有工藝簡單，充分利用生物質材料，對樹葉無需進行額外加工即可進行加工，降低生產成本。
[0017]當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發明的一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021]本發明為一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，包括。
[0022]原料準備:將樹葉干燥后備用。
[0023]水熱液化處理
[0024]將樹葉與第一催化劑混合，接著加熱水攪拌均勻，制得混合物料，其中，第一催化劑為碳酸鈉與氧化鑭的混合物；
[0025]將混合物料送入立式磨漿機制成漿狀樹葉漿料；
[0026]樹葉通過高壓柱塞栗送至管殼式預熱器進行預熱，得到預熱漿料，其中，預熱漿料的溫度為230 °C ；
[0027]將預熱漿料用高壓柱塞栗送入液化反應器內，同時在液化反應器的底部通入氣化劑氫氣，促使液化反應快速進行，其中通入的氫氣的溫度為230°C，絕對壓力為1MPa，隨著液化反應的進行，液化反應器內溫度逐漸升高；
[0028]待液化反應器內的溫度至260°C之后，降低從液化反應器底部通入的氫氣的溫度為10-25°C，通過自動減壓調節閥調節通入的氫氣的量，調節液化反應器內的溫度、壓力，使液化反應器內的溫度保持為385°C，絕對壓力為lOMPa，進行水熱液化處理，得到液化混合物，其中水熱液化處理的處理時間為5min;
[0029]將液化混合物經自動高壓減壓閥送入高壓緩沖容器內，使液化混合物的相對壓力降低至0.2MPa，溫度降低至200-210°C，然后送入第一閃蒸箱內，閃蒸箱內的相對壓力為-
0.03MPa、溫度為180°C，液化混合物在閃蒸箱內蒸發，形成第一氣態混合物和第一液態混合物，其中:
[0030]第一氣態混合物從閃蒸箱的頂部排出后進入冷凝器，在冷凝器的作用下，氣態混合物中的不凝性氣體從冷凝器頂部排出，形成第一不凝性氣體，進入合成氣管路;第一氣態混合物中的水蒸汽和氣體形態的高沸點小分子有機物冷凝后從冷凝器底部排出、回收，進行循環使用；
[0031 ]第一液態混合物從閃蒸箱中部排出；
[0032]閃蒸箱底部為固體灰份和碳酸鈉-氧化鑭催化劑，經過分離，催化劑可重復使用，灰份可制做農肥。
[0033]裂解、氣化處理
[0034]將第一液態混合物與第二催化劑送入混合罐內，混合均勻，然后用高壓柱塞栗將與第二催化劑混合均勻的第一液態混合物送入導熱油加熱器，加熱至330°C，其中，第二催化劑為碳酸鈉、氧化鑭、鎳粉的混合物；
[0035]將加熱后的第一液態混合物送入高壓反應罐內，同時在高壓反應罐的底部通入氣化劑氫氣，促使裂解、氣化反應快速進行，其中通入的氫氣的溫度為330°C，絕對壓力為1MPa，隨著液化反應的進行，高壓反應罐內溫度逐漸升高；
[0036]待高壓反應罐內的溫度至600°C之后，降低從液化反應器底部通入的氫氣的溫度為10-25°C，調節通入的氫氣的量，調節液化反應器內的溫度、壓力，使高壓反應罐內的溫度保持為6000C，絕對壓力為26MPa，進行裂解、氣化處理，得到裂解氣化混合物，其中裂解氣化處理的處理時間為1min;
[0037]將裂解氣化混合物經自動高壓減壓閥送入高壓緩沖容器內，使氣化混合物的絕對壓力降至0.2MPa，溫度降低至240-250°C，然后送入第二閃蒸箱，進行氣液固分離，閃蒸箱內的相對壓力為-0.03MPa、溫度為150°C，裂解氣化混合物在閃蒸箱內蒸發，形成第二氣態混合物和第二液態混合物，其中:
[0038]第二氣態混合物從閃蒸箱的頂部排出后進入冷凝器，在冷凝器的作用下，第二氣態混合物中的不凝性氣體從冷凝器頂部排出，形成第二不凝性氣體;第二氣態混合物中的水蒸汽和氣體形態的高沸點有機物冷凝后的冷凝物從冷凝器底部排出、回收，進行循環使用；
[0039]第二液態混合物和第二催化劑從閃蒸箱底部排出，經分離后繼續送入高壓反應罐進行裂解氣化處理，第二催化劑循環使用。
[0040]凈化處理
[0041]從冷凝器頂部排出的第二不凝性氣體和第一不凝性氣體混合后，進入水洗凈化塔，從凈化塔頂部噴淋自來水，進行水洗除雜，同時使不凝性氣體的溫度降低至30°C以下，氣體中夾帶的固體灰份及油類被水洗滌后，形成洗滌液而與氣體分離，洗滌液進行油水分離，分離得到的油類物質送入氣化反應器內進行氣化處理；
[0042]經過凈化塔水洗滌后的不凝性氣體進入不銹鋼絲網填料洗滌塔，從塔頂噴淋洗滌水，進一步凈化，除去氣體中夾帶細小塵粒及油滴；
[0043]經過填料洗滌塔凈化后的不凝性氣體進入脫水塔，進行冷凝、吸附，不凝性氣體中含有的水分形成冷凝水，與不凝性氣體分離，得到生物質燃氣，其中，脫水塔內氣體的溫度為 28°C。
[0044]制得的生物質燃氣按照國標GB/T10410-2008(人工煤氣和液化石油氣常量組分氣相色譜分析法)標準或方法進行檢測。
[0045]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料過著特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0046]以上公開的本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權項】
1.一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，其特征在于:包括如下步驟， a樹葉、熱水在第一催化劑作用下，進行水熱液化處理，制得第一不凝性氣體和第一液態混合物； b第一液態混合物在第二催化劑作用下，進行裂解、氣化處理，得到第二不凝性氣體； c將第一、第二不凝性氣體進行凈化、除雜，即得， 其中，所述第一催化劑為碳酸鈉與氧化鑭的混合物；所述第二催化劑為碳酸鈉、氧化鑭、鎳粉的混合物。2.根據權利要求1所述的一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，其特征在于，所述步驟a中水熱液化處理的溫度為385-450°C，絕對壓力為12-18MPa，處理時間為5-10min;液化處理后的產物減壓后于相對壓力為-0.53MPa，溫度為180°C下進行蒸發，得到所述的第一不凝性氣體和第一液化混合物。3.根據權利要求1所述的一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，其特征在于，所述步驟b中裂解、氣化處理的溫度為600-7000C，絕對壓力為26-28MPa，處理時間為10_15min;將裂解、氣化處理后的產物于相對壓力為-0.03MPa，溫度為150°C下進行蒸發，得到所述的第二不凝性氣體。4.根據權利要求1所述的一種基于植被葉物制備生物質燃氣的方法，其特征在于，所述步驟a中熱水的溫度在90-100°C。
【文檔編號】C10J3/00GK106047414SQ201610436102
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】方許
【申請人】安徽新生力生物科技有限公司