生物质制取合成气研究

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生物质气化气的能量利用效率

生物质气化气的能量利用效率

生物质气化气的能量利用效率随着全球经济的发展和能源需求的增加,传统燃料资源逐渐减少,环境问题日益凸显。

为了实现可持续发展,替代能源已经成为不可回避的选择。

生物质气化气作为一种新兴可再生能源,由于其资源丰富,环保、成本低廉等优点,已经成为一个备受关注的研究方向。

本文将从生物质气化气的基本概念、气化反应机理、气化产物及关键技术点分析其能量利用效率及未来发展趋势。

一、生物质气化气的基本概念生物质气化气是一种将生物质废弃物转换成高热值燃气的技术。

生物质气化气技术利用导热物质在缺氧条件下将生物质热解成气态能源。

生物质包括木屑、稻壳、秸秆等通过气化反应,生产的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等。

生物质气化气技术有很多优点,如冶金过程中的热能利用、制取合成气、为工业提供热源等。

因此,生物质气化气技术已经成为国内外的研究热点之一。

二、气化反应机理气化反应的机理是指生物质在高温下发生反应,形成气态烃类。

生物质的气化反应可以燃烧产生热量,也可以生成可燃气体。

气化反应可以分为四个阶段:1.固相热解阶段:温度在250℃以下时,生物质中的物质逐渐分解成小分子物质。

2.气相热解阶段:随着温度的升高,生物质的分解速度越来越快,产生大量的分解气。

3.部分氧化阶段:在缺氧状态下,一些烃类物质开始与氧气反应,生成一氧化碳和水。

4.气化阶段:温度再次升高时,烃的分解产生的一氧化碳、二氧化碳等开始逐渐转化为合成气。

三、气化产物生物质气化反应之后,产生的气体主要包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气和甲烷等。

其中合成气是生物质气化气的主要产物,合成气与自然气相似,是一种高热值燃气。

合成气的热值与其组成有关,一般来说,热值越高的气体含烃的含量越多。

虽然合成气可以替代煤、天然气等传统燃料资源,但由于生物质气化气产物中含有CO、NOx等有害物质,其环保指标需要进一步的提高。

四、关键技术点生物质气化气技术在应用中需要克服许多技术问题,其中关键技术点包括:1.气化温度的控制:生物质气化气温度的升高与气化速率和气化产物的组成密切相关。

生物质气化技术的改进与发展

生物质气化技术的改进与发展

生物质气化技术的改进与发展随着能源需求的不断增长和对可持续发展的需求,生物质气化技术越来越受到关注。

作为一种将生物质转化为可再生能源的技术,生物质气化在能源领域具有广阔的应用前景。

本文将探讨生物质气化技术的改进与发展。

一、引言生物质气化技术是一种将生物质通过热解反应转化为合成气的技术。

合成气主要由一氧化碳、氢气和甲烷等组成,可以作为替代化石燃料的能源。

传统的生物质气化技术存在着一些问题,如低效率、产物气质不稳定等。

为了改进和发展生物质气化技术,研究人员提出了一系列改进措施。

二、改进措施之一:气化剂选择与预处理气化剂的选择和预处理对生物质气化过程中气体产率和气体质量有重要影响。

传统的气化剂主要是空气,但由于其中的氧气含量较高,易导致燃烧反应的发生,降低合成气的产率。

因此,一种改进措施是使用还原性气氛作为气化剂,如水蒸气。

水蒸气可以与生物质中的碳反应生成一氧化碳和氢气等气体,提高合成气的产率。

此外,对生物质进行预处理也可以提高气化效率。

生物质预处理可以通过物理、化学或生物方法,如干燥、研磨、浸泡等,降低生物质的结构复杂性,提高气化反应的速率和产物质量。

三、改进措施之二:气化反应器的改进气化反应器是生物质气化过程中的核心设备,其结构和设计对反应效果和产物质量具有重要影响。

近年来,随着科学技术的发展,气化反应器的改进也取得了显著的进展。

例如,采用高效的热交换器可以提高气体传热效率,增强反应器的热力学性能。

此外,引入分层气化技术可以提高生物质气化的效率和产物质量。

分层气化是一种将生物质分为多个层次进行气化的方法,有利于提高碳转化率和气态产物质量,并减少固态残留物的产生。

四、改进措施之三:催化剂的应用催化剂的应用是改进生物质气化技术的关键措施之一。

催化剂可以调节气化反应中的化学反应速率和选择性,提高气化效率和产物质量。

例如,镍基催化剂可以促进一氧化碳和二氧化碳的转化为合成气的反应,增加合成气的产率。

此外,选择合适的催化剂还可以有效降低气化反应的温度和压力要求,降低生产成本。

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状

生物质气化技术的研究现状作者:张子英来源:《中国化工贸易·下旬刊》2019年第01期摘要:生物质气化技术是将固体生物质放入气化炉中进行加热从而转换可燃性气体,以此用作燃料,它是一种热化学处理技术。

其基本原理是将固体生物质原料进行不完全燃烧,在转换过程中需要加入氧气或水蒸汽等气化剂,使其发生氧化反应并燃烧。

由于固体生物质原料具有特殊物理性质,在进入气化炉进行气化前需对固体生物质原料进行破碎和增添介质等预处理。

通过预处理的原料在气化炉中进行燃烧,其产生的热量用于维持热解和还原反应,最终得到可燃性混合气体,对该气体过滤除去焦油及杂质后,即可用于燃烧供暖或发电。

关键词:生物质气化技术;研究现状;发展趋势1 我国生物质气化技术的研究现状在我国,科研单位利用生物质气化技术不仅在集中供气方面有着较广泛的应用,更是将生物质气化技术进行发电并取得了较大的经济效益和社会效益。

气化发电过程主要有3个方面:①在气化炉中把固体生物质转化为气体燃料;②将产生的气体燃料进行净化从而保证燃气发电设备的正常运行;③利用燃气轮机或燃气内燃机进行发电,提高了发电效率。

其中广州能源所将木质废弃物作为原料开发循环流化床气化技术,该气化发电技术的有效开发可以完成4MW的发电能力。

生物质气化合成液体燃料通过热化学方法将生物质气化产生高质量的合成气,进而采用催化合成技术合成液体燃料,是一种间接液化技术。

在家用、集中供热和供气方面,中国农业机械化研究院研制的ND系列和锥形流化床、江苏金江生物能源科技有限公司研制的固体有机废弃物规模化分区式气化炉都取得了较大的环保和经济效益。

2 气化炉的研究现状近年来,随着国家环保形势的日益严峻,燃煤排放所产生的氮氧化物、二氧化硫、粉尘等大气污染物对环境造成严重的污染,中小型燃煤锅炉、窑炉的淘汰已经成为趋势。

生物质气化炉可将秸秆、稻草、木屑、木片、玉米芯、稻壳等多种生物质原料气化产生生物质燃气,燃气再通入锅炉或者窑炉进行燃烧。

生物质资源的化学转化与利用研究

生物质资源的化学转化与利用研究

生物质资源的化学转化与利用研究1. 引言生物质是指来自植物、动物以及微生物的可再生有机物,具有广泛的资源潜力。

在当前全球能源危机和环境污染问题日益突出的背景下,生物质资源的化学转化与利用研究变得至关重要。

本文将探讨生物质资源的不同化学转化方法以及它们在可再生能源、化学品和材料等领域中的应用。

2. 生物质的化学转化方法2.1 生物质的热解生物质的热解是指在高温下将生物质转化为气体、液体和固体产物的过程。

其中,液体产物被称为生物质液体。

生物质液体可以作为替代石油的可再生能源,广泛应用于燃料、溶剂和化学品等方面。

2.2 生物质的气化生物质的气化是利用气化剂将生物质转化为可燃气体的过程。

气化产物主要包括一氧化碳、氢气和甲烷等。

这些气体可以作为燃料供给发电设备,并可通过合成气技术进一步转化为化学品和液体燃料。

2.3 生物质的液化生物质的液化是指在溶剂的存在下,通过化学反应将生物质转化为液体产物的过程。

生物质液化主要用于生产生物基液体燃料,如生物柴油和生物乙醇等。

这些生物基液体燃料具有低碳排放和清洁燃烧的特点。

2.4 生物质的催化转化生物质的催化转化是利用催化剂将生物质分子转化为有机化合物的过程。

催化转化可通过裂解、加氢、氧化和酯化等反应实现。

催化转化方法可用于生产生物基化学品、材料和药物等高附加值产品。

3. 生物质资源的利用3.1 可再生能源生物质资源的化学转化是一种重要的可再生能源获取途径。

利用生物质热解、气化和液化等技术可以生产生物基燃料,如生物柴油和生物乙醇,用于替代传统的石油燃料。

同时,生物质资源还可以直接燃烧发电,以及生产生物气和生物热。

3.2 化学品与材料生物质资源的化学转化还可以生产多种高附加值的化学品和材料。

例如,生物质催化转化可以生产生物基聚合物,用于制备生物塑料和生物纤维等可降解材料。

此外,生物质还可以提取出多种天然产物,如木质素和纤维素等,用于生产化学品和材料。

3.3 环境保护与可持续发展生物质资源的化学转化与利用对环境保护和可持续发展具有重要意义。

生物质能源的转化与利用

生物质能源的转化与利用

生物质能源的转化与利用生物质能源作为一种可再生能源,在当前能源转型的大背景下,受到了广泛的研究和应用。

本文分析了生物质能源的转化方式和利用途径,旨在探究如何更加高效地利用生物质能源以满足能源需求,并减少环境污染。

一、生物质能源的转化方式1. 生物质燃烧生物质燃烧是最常见的生物质能源转化方式之一。

通过将生物质直接燃烧,可释放出热能,用于供暖、发电等领域。

生物质燃料的选择和燃烧过程的优化对于提高能源利用效率至关重要。

2. 生物质发酵生物质发酵利用生物质中的可降解有机物质,通过微生物的作用将其转化为生物质燃料,如生物乙醇、生物甲烷等。

生物质发酵技术的发展可以提高生物质的可利用性,并减少废弃物的排放。

3. 生物质气化生物质气化是将生物质在高温、缺氧条件下进行反应,产生合成气的过程。

合成气可以用于燃料电池、内燃机等设备,用于发电、供热等用途。

生物质气化技术的应用可以提高能源利用效率,并减少对化石燃料的依赖。

二、生物质能源的利用途径1. 生物质能源的发电利用生物质能源发电是一种常见的利用途径。

通过燃烧、气化等方式,将生物质转化为能源,再通过发电设备进行能量转换,最终得到电能。

生物质能源发电具有环保、可再生的特点,对于减少传统能源消耗、改善能源结构具有重要意义。

2. 生物质能源的热利用生物质能源还可以被利用于供暖、工业生产等领域。

通过生物质燃烧释放的热能,可以满足家庭、企业等场所的供热需求。

同时,生物质能源的高温特性还可用于工业生产中的干燥、蒸馏等过程。

3. 生物质能源的转化为可燃气体生物质气化技术可以将生物质转化为可燃气体,如生物甲烷等。

这些可燃气体可以被用作燃料,供应给家庭、企业等进行使用。

此外,可燃气体还可以被运输、储存,为能源开发提供了更大的灵活性。

三、生物质能源的优势与挑战1. 优势生物质能源是可再生能源的重要组成部分,具有丰富的资源储备和广泛的适用范围。

与传统能源相比,生物质能源能有效减少温室气体排放,降低环境污染。

生物质气化费托合成汽柴油

生物质气化费托合成汽柴油

生物质气化费托合成汽柴油1.引言1.1 概述生物质气化费托合成技术是一种将生物质能源转化为高品质汽柴油的可持续能源技术。

随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,生物质气化费托合成技术成为了探索可替代传统化石燃料的重要途径之一。

生物质气化是一种将生物质原料通过高温和缺氧条件下进行热解分解的过程。

在这一过程中,生物质的碳水化合物和有机物质会转化为一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体。

而费托合成技术则是利用这些可燃气体通过催化反应转化为液体燃料,即合成汽柴油。

生物质气化费托合成技术具有多重优势。

首先,它能够将生物质资源转化为高品质的液体燃料,满足汽车和机械等领域对能源的需求。

其次,生物质气化费托合成过程中产生的废水和废气可以进行二次利用和处理,减少了环境污染。

此外,生物质气化费托合成技术还可以利用农业和森林废弃物等生物质资源,实现资源的综合利用和循环经济。

生物质气化费托合成汽柴油技术目前已经取得了一些重要的研究成果,并得到了广泛的应用。

然而,与传统石油燃料相比,生物质气化费托合成技术在成本、效率和可持续性等方面还存在一些挑战和待解决的问题。

因此,进一步的研究和开发仍然是必要的。

总之,生物质气化费托合成技术具有巨大的潜力和发展前景。

通过深入研究和有效应用,我们有望实现对于传统化石燃料的替代,从而推动可持续能源的发展和保护环境的目标。

1.2 文章结构文章结构部分:文章的结构主要分为三个部分,分别是引言、正文和结论。

引言部分概述了文章的主题以及相关背景知识,并介绍了生物质气化费托合成汽柴油的重要性和研究意义。

通过引言部分,读者可以了解到文章的主要内容和目的。

正文部分主要包括了生物质气化技术和费托合成技术的详细介绍。

在生物质气化技术部分,将对生物质气化的原理、方法和过程进行探讨,包括从生物质干馏到产生气体燃料的过程。

而在费托合成技术部分,将介绍费托合成的原理、反应过程和催化剂的选择等方面的内容。

通过对这两个技术的介绍,读者可以了解到生物质气化费托合成汽柴油的基本原理和技术路线。

生物质能源的生物化学转化与资源利用效率

生物质能源的生物化学转化与资源利用效率生物质能源作为一种可再生能源,在可持续发展和解决能源危机中扮演着重要角色。

生物质能源的生物化学转化是指将生物质中的有机化合物转化为可用能源的过程。

本文将探讨生物质能源的转化途径、转化效率以及资源利用效率,以提高对生物质能源的利用效果。

一、生物质能源的主要转化途径1. 生物质气化转化生物质气化是将生物质在高温和缺氧条件下转化为合成气的过程。

在这个过程中,生物质中的碳氢化合物被分解为可燃气体,如氢气、一氧化碳和甲烷。

合成气可以用于发电、制造化学品或合成燃料等。

2. 生物质液化转化生物质液化是将生物质在溶剂或催化剂的作用下转化为液体燃料的过程。

生物质通过热解、裂解和重聚等反应生成液体燃料,如生物柴油、生物酒精和生物原油。

这些液体燃料可应用于交通运输领域以及工业和家庭供暖。

3. 生物质发酵转化生物质发酵转化是将生物质中的碳水化合物通过微生物代谢转化为生物燃气或生物乙醇的过程。

生物质中的多糖经过发酵过程可以产生可燃气体,如甲烷和氢气,也可以产生生物乙醇作为燃料或化工原料。

二、生物质能源的转化效率生物质能源的转化效率是评估转化过程中能源利用效果的重要指标。

提高转化效率可以增加生物质能源的可利用性,减少对传统能源的依赖。

1. 气化转化效率生物质气化转化过程中,气化效率是衡量气化过程能量利用效果的指标。

气化效率取决于气化压力、温度、反应速率、反应物质质量以及气化剂的选择等因素。

通过优化气化反应条件和提高反应物质的使用效率,可以提高气化转化效率。

2. 液化转化效率生物质液化转化过程中,液化效率是评估转化过程能源利用性的指标。

液化效率受到液化反应温度、催化剂种类和质量以及反应物质质量的影响。

在液化转化过程中,选择合适的催化剂和反应条件,可以提高液化效率。

3. 发酵转化效率生物质发酵转化过程中,发酵效率是衡量转化过程能源利用情况的重要指标。

发酵效率取决于发酵床的温度、湿度、菌种选择以及反应物质的质量等因素。

生物质气化合成燃料技术

第四章生物质气化合成燃料技术第一节生物质合成气制备、净化技术1.1 生物质合成气制备技术气化技术是生物质能源转化的主要方式之一,同时也是通过热化学转化制取液体燃料、发电和多联产的主要核心技术。

生物质可以通过气化方式生产合成气并通过合成生产费托液体燃料和含氧液体燃料(如甲醇、二甲醚)。

目前,生物质气化和费托合成都已有工业生产装置和成熟的生产工艺,生物质合成燃料的关键技术在于两段技术的匹配和集成,即合成气的制备。

因此,生物质合成气的制备技术,受到世界各国的高度重视。

1.1.1生物质气化原理生物质气化是在气化剂存在条件下,组成生物质的碳氢化合物转化为可燃气体的过程。

生物质气化过程一般经历如下几个阶段[1]:(1)干燥过程。

当生物质原料被加入反应器后,首先被加热,析出生物质中所含水分。

(2)热解过程。

生物质被加热到200-250℃时,生物质组分开始发生热分解,大分子的碳氢化合物长链被打破,析出生物质的挥发分。

留下残碳和灰份构成进一步反应的床层。

热解过程是一个非常复杂的物理化学过程,根据加热速率、温度和热解气氛不同,热解产物的差别很大[2](3)燃烧过程。

在有氧气(或空气)参与的气化过程中,氧气与热解生成的挥发和残碳发生燃烧反应,释放出热量来维持热解过程和还原反应所需热量。

(4)还原反应。

还原反应主要发生在燃烧后的水蒸汽和二氧化碳与碳之间。

通过还原反应,碳进一步转化为一氧化碳和甲烷等可燃气体。

还原反应是吸热反应,温度越高越有利于还原反应进行。

生物质气化过程中的主要反应如下(1-1~1-5),其中反应(1-1)是总反应;首先是木质纤维素热解产生碳和轻质气体组分,然后发生碳气化以及其他平衡过程,如反应1-2~1-5。

Biomass + O2 (or H2O) = CO,CO2,H2O,H2,CH4 + other CHs + tar + char + ash (1-1)C + H2O = CO + H2(1-2)C + CO2 = 2CO (1-3)CO + H2O = H2 + CO2(1-4)CH4 + H2O = CO + 3H2(1-5) 通过生物质气化过程,主要产生了CO,CO2,H2O,H2,CH4等气体组分,但其中有少量焦油,粉尘,以及硫化物,NH3等有害物质,不能直接利用,因此还必须对这种粗燃气进行进一步净化[3]。

生物质能的开发与利用的技术研究

生物质能的开发与利用的技术研究能源是人类社会发展的重要物质基础,随着传统化石能源的日益枯竭以及环境问题的不断加剧,寻找和开发可再生能源已成为当务之急。

生物质能作为一种重要的可再生能源,具有来源广泛、储量丰富、环境友好等诸多优点,其开发与利用技术的研究正受到越来越多的关注。

生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。

生物质能的来源非常广泛,如农作物秸秆、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾、工业有机废水等。

这些生物质资源每年的产生量巨大,如果能够得到有效的开发和利用,将为解决能源问题提供有力的支持。

在生物质能的开发与利用技术中,生物质直接燃烧技术是最古老也是最常见的一种方法。

这种技术简单易行,成本较低,但燃烧效率不高,且容易造成环境污染。

为了提高燃烧效率和减少污染,人们开发了生物质成型燃料技术。

将生物质经过粉碎、压缩等处理制成成型燃料,如生物质颗粒和生物质压块,不仅提高了燃料的密度和能量密度,还便于储存和运输,使其燃烧更加高效和清洁。

生物质气化技术是将生物质在高温缺氧的条件下转化为可燃气体的过程。

产生的气体主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等,可以直接用于发电、供热或作为化工原料。

与直接燃烧相比,气化技术具有更高的能源利用效率和更低的污染物排放。

然而,生物质气化过程中会产生焦油等副产物,需要进一步的净化处理以提高气体质量。

生物质液化技术是将生物质转化为液体燃料的方法,主要包括生物质直接液化和生物质间接液化。

生物质直接液化是在高温高压和催化剂的作用下,将生物质直接转化为液体燃料;生物质间接液化则是先将生物质气化得到合成气,然后通过费托合成等工艺将合成气转化为液体燃料。

液体燃料具有能量密度高、便于储存和运输等优点,但其生产成本相对较高,目前仍处于技术研发和示范阶段。

除了上述转化技术外,生物质发酵技术也是生物质能利用的重要途径之一。

通过微生物的发酵作用,将生物质中的有机物转化为生物乙醇、生物丁醇、生物柴油等液体燃料,或者转化为沼气等气体燃料。

生物质能的开发与利用的技术研究

生物质能的开发与利用的技术研究在当今世界,能源问题日益成为人们关注的焦点。

随着传统化石能源的逐渐枯竭以及环境问题的日益严峻,寻找和开发新型、清洁、可再生的能源已成为当务之急。

生物质能作为一种丰富的可再生能源,具有巨大的开发和利用潜力。

生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。

生物质能的来源非常广泛,如农作物秸秆、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾以及工业有机废水等。

这些生物质资源分布广泛,数量巨大,且可再生,为生物质能的开发和利用提供了充足的原料保障。

生物质能的开发与利用技术多种多样,其中生物质直接燃烧技术是最古老也是最常见的一种方式。

这种技术简单直接,将生物质直接投入炉灶或锅炉中燃烧,产生热能用于供暖、炊事或发电。

然而,这种方式的能源利用效率相对较低,且燃烧过程中会产生一定的污染物。

为了提高能源利用效率和减少污染物排放,生物质气化技术应运而生。

生物质气化是指在一定的热力学条件下,将生物质转化为可燃气体的过程。

产生的气体主要成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等,可以用于发电、供热或者作为化工原料。

与直接燃烧相比,气化技术的能源利用效率更高,且产生的污染物相对较少。

除了气化技术,生物质液化技术也是生物质能开发的重要方向之一。

生物质液化主要包括直接液化和间接液化两种方式。

直接液化是在高温高压和催化剂的作用下,将生物质直接转化为液体燃料;间接液化则是先将生物质气化生成合成气,然后通过催化反应将合成气转化为液体燃料。

生物质液化技术可以生产出类似于石油的液体燃料,具有很高的应用价值。

在生物质能的利用方面,生物质发电是一个重要的领域。

生物质发电主要包括生物质直燃发电、生物质气化发电和生物质与煤混合燃烧发电等方式。

生物质直燃发电是将生物质直接作为燃料在锅炉中燃烧,产生蒸汽推动汽轮机发电;生物质气化发电则是先将生物质气化产生可燃气体,然后利用燃气轮机或内燃机发电;生物质与煤混合燃烧发电则是将生物质与煤按照一定比例混合后在锅炉中燃烧发电。

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生物质制取合成气研究
作者:董美丽
来源:《商情》2019年第24期
[摘要]目前绝大多数合成气制备工艺仍是采用煤气化或天然气气化的方式。

生物质是一种来源广泛、成本低廉、环境友好的可再生能源,通过气化、热解等方法将生物质转化为高品位、高附加值的化学品将成为目前研究的焦点。

本文分别论述了利用气化技术、热解技术进行生物质制取合成气的技术路线,并对二者进行了比较。

[关键词]生物质合成气气化热解
合成气是以H2和CO为主要组分供化学合成用的一种原料气,它可以作为中间体用于石油化工行业或通过费托合成制备各种高品质液体燃料和化学品。

1气化技术
生物质制备合成气与煤、天然气生产制备合成气的原理基本相同,都是利用原料中碳氢化合物的分解、转化来获得合成气。

生物质气化制备合成气方式为直接将生物质在气化炉中气化,然后对产生的燃气进行重整变换制成合成气。

采用生物质作为气化原料制备合成气,其工艺简单、易于控制,成为了未来研究发展的趋势。

1.1气化介质
气化介质是影响生物质气化气体产物成分最主要的因素,按照气化介质种类的不同,生物质气化工艺大致可分为三种类型:空气气化、氧气/富氧气化和水蒸汽气化。

生物质空气气化和氧气/富氧气化均属于自热式气化工艺,是利用生物质中的可燃组分与氧化性介质(氧气)发生部分氧化,从而为气化过程中其它吸热反应提供所需的热量。

生物质水蒸汽气化是指生物质在高温条件下与水蒸汽发生一系列气化反应的过程,其中包括水煤气反应、水煤气转化反应以及甲烷重整反应等。

由于主要的气化反应大都为吸热反应,因此,水蒸汽氣化工艺需要提供外部热源以维持反应的进行,即所谓的外热式气化工艺。

1.2技术路线
目前,生物质制取合成气的技术路线主要有两种:一步法合成气制备工艺和两步法合成气制备工艺。

一步法就是将生物质直接高温水蒸汽气化,虽然直接气化得到的气体组分主要是CO、H2和CO2,但由于生物质中氧含量较高,故而产品气中H2含量偏低,而CO2含量偏高,难以满足下游合成工艺的需要。

两步法气化工艺就是生物质首先经过水蒸汽气化尽量调节产品气的组成,再通过焦油裂解和催化重整进一步转化为合成气。

1.3化学链气化
化学链气化制氢利用氧载体中的氧与燃料反应,通过控制载氧体与燃料的比值,得到以CO和H2为主要组分的合成气,而避免燃料被完全氧化生成CO2和H2O。

该技术使得生物质能够在载氧体的作用下发生部分氧化反应生成合成气,可以显著降低合成气生产成本;另外,氧载体的性能对化学链过程也是非常重要的,Fe基氧载体以其廉价和无二次污染的优势得到了较广泛的应用。

生物质与载氧体在燃料反应器内发生部分氧化生成合成气,载氧体被还原成为低价态的氧化物或金属单质,然后被还原后的金属氧化物在空气反应器内被空气重新氧化,循环利用,两个反应器之间通过载氧体颗粒进行热量传递。

2热解技术
2.1生物油空气气化
荷兰生物质技术研究中心以空气为气化介质,在常压下对木质生物油进行了气化试验。

试验采用气流床气化炉反应装置,流程如图1所示。

整套装置主要包括液体和气体进料系统,用于生物油气化的高温加热系统和冷却系统。

进料系统既可以注入生物油也可以注入酒精,注入酒精的目的是为了清洗管路和生物油注入系统,以便启动设备。

气化介质(空气、空气和氧气的混合物)通过专用进口引入,用以雾化酒精或生物油以及调节当量系数。

分别在出口管的不同部位采集气体样品并进行气相色谱分析。

2.2无外部供氧条件下的生物油气化
荷兰BTG利用木屑热解液化得到的生物油,进行了无外部供氧生物油气化试验(图2)。

试验装置主要包括进料、热解、冷却、净化和计量5个部分。

进料部分为1台柱塞泵,泵的出口是一针形雾化器,孔径0.3mm,既能满足生物油的雾化要求,又不致被生物油中的固体颗粒堵塞;热解气化反应器采用外加热无缝耐热不锈钢管,热解温度控制在1000±10℃,热解管内压力为3000Pa。

生物油热解气主要成分为氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳,既可用作居民生活燃气,也可作为工业原料用于生产合成气。

2.3生物油CO2/H2/水蒸气气化
加拿大Saskatoon大学利用管式固定床微型反应装置,进行了生物油气化制备合成气和民用燃气的研究。

该装置包括管式连续下流式固定床微型反应器、控温装置、加料用定量泵、液体及气体产物收集系统。

生物油通过特殊设计的喷嘴喷入反应器,反应温度控制在800℃。

气化介质分别为N2和CO2,N2和H2的混合气体以及水蒸气。

3结论
生物质气化是相对成熟的生物质制取燃气技术,已经得到广泛应用,容易实现大规模生产。

以水蒸气作为气化介质、提高气化反应温度和压力的气化技术正在趋于成熟,既可提高合成气的H:和CO含量,又可减少焦油含量,还能提高气化强度,从反应压力、燃气组分及洁净程度等多方面都非常适合后续合成工艺的要求,将会成为今后的重要发展方向。

生物质热解油气化制备合成气技术是切实可行的,有着广阔的应用前景,与生物质直接气化制备合成气工艺相比,生物油气化制备合成气除了具有规模效益外,还较易实现加压气化。

生物油气化所得气体比直接气化所得气体纯净,具有后续重整、变换技术难度小等优点。

但生物油气化制备合成气技术也有一些关键问题需要解决。

生物质热解液化技术不成熟,目前仍处于实验室研究阶段,与大规模商业应用还有距离,所得合成气成本较高。

我国目前在这方面的研究还处在起步阶段,需要加大此方面的研究力度,缩小与欧美发达国家间的差距。

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