CN106833780A - 一种新型生物质气化气制天然气的生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型生物质气化气制天然气的生产装置，能较方便制成天然气。该新型生物质气化气制天然气的生产装置，包括生物质气化器、第一反应器、第二反应器；所述生物质气化器用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；所述第一反应器采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；所述第二反应器用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水。

Description

一种新型生物质气化气制天然气的生产装置

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种新型生物质气化气制天然气的生产装置。

背景技术

燃气甲烷也是天然气，供给农村用户和城市燃气管网，作为燃气的补充和调峰，消除生物质燃气CO、H₂中的CO有毒成分，使农村农民生活用气质量同城市燃气一样清洁环保，燃气成本低于城市燃气。

生物质原料指玉米芯、茶壳、刨花、木块、秸秆等，它们是对太阳能的贮存，是可再生能源，它们数量大、分布广、面积快、万千公来，它们一直是人类利用的主要能源，长期用作炊事、取暖和照明燃料。自从化石能源大量开采使用后，生物质的利用大大减少，目前，在传统的炊事领域，由煤炭、煤气、液化石油气的天然气、电等商业能源致使秸秆和其它农林废弃物因替烧等反而成为了环境污染源。

自1994年，我国第一个实际运行的集中供气工程试点，以玉米芯、茶壳、刨花、秸秆等为原料，采用生物质热解气化气，产生以CO、H₂为主的可燃气体供给燃具作燃气燃烧使用，试点工程后，迅速在全国示范性推广，建设了500多个生物质气化集中供气工程系统。至2015年止，全国集中供气工程系统至少有10000个分散于全国各地农村。按建设一个站供200户计，每户人均4人，全国有800万人正在享有生物质燃气为他们带来的实惠。

生物质气化集中供气工程系统由三部分组成：

①燃气发生系统，由生物质气化的燃气发生系统，净化后打入燃气贮气柜。

②燃气输配系统，由输配管网组成。

③用户燃具，利用通用燃气灶，根据灶前燃气压力适当调整即可使用。

生物质燃气的生产应用目的是清洁环保、高效节能，综合利用资源和替代化石能源，改善农民的生活质量。

但是，生物质燃气是以CO、H₂为主要成分，CO是有毒气体，其存在就是生物质燃气的缺陷，这个缺陷自有生物质气化技术以来始终存在。生物质气化燃气的成分与90年代以前的煤气一样，煤气中毒事件的凶手来自于CO。如何更方便制成天然气，让农民的燃气质量与城市人用气质量一样，是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种新型生物质气化气制天然气的生产装置，能较方便制成天然气。

本发明实施例提供一种新型生物质气化气制天然气的生产装置：

包括生物质气化器、第一反应器、第二反应器；

所述生物质气化器用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；

所述第一反应器采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；

所述第二反应器用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水。

可选的，所述装置还包括：

换热器、冷却器、气液分离器、储气罐；

所述第二反应器生成的甲烷和水，通过换热器、冷却器、气液分离器分离出气相甲烷和液相反应水溶液，其中气相甲烷气体输送至储气罐，液相反应水溶液经检测调和后作无害化排放。

可选的，所述装置还包括甲醇泵，

所述甲醇和水蒸气经甲醇泵并通过换热器进行加热至≥230℃进入第一反应器，进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气。

从上述技术方案可以看出，本发明的装置，包括生物质气化器、第一反应器、第二反应器；所述生物质气化器用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；所述第一反应器采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；所述第二反应器用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水，因此可以利用生物质原料制成天然气，降低成本，也更环保安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

下面将结合附图对本发明做进一步说明，附图中：

图1是本发明的新型生物质气化气制天然气的生产装置的结构的第一示意图；

图2是本发明的新型生物质气化气制天然气的生产装置的结构的第二示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明提供一种新型生物质气化气制天然气的生产装置，能较方便制成天然气。

图1是本发明的新型生物质气化气制天然气的生产装置的结构的第一示意图。参照图1，一种新型生物质气化气制天然气的生产装置：

包括生物质气化器1、第一反应器2、第二反应器3；

所述生物质气化器1用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；

所述第一反应器2采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；

所述第二反应器3用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水。

图2是本发明的新型生物质气化气制天然气的生产装置的结构的第二示意图。

参照图2，本发明的新型生物质制天然气生产装置，包括生物质气化器1、反应器2、反应器3、换热器4、冷却器5、气液分离器6、储气罐7、甲醇泵8、过热器9和燃气分配系统10。

生产时以玉米芯、秸秆、刨花、木块等作为原料，生物质原料由生物质气化器1上部加入，依靠重力逐渐移动到底部，灰渣由底部排出，空气在气化器中部的氧化区加入，燃气由反应层下部输出。其中原料移动与气流方向相同，是吸式气化器。生物质原料在生物质气化器1内被干燥、热解、氧化、还原生成CO、CO₂、H₂等高温气体，原料在生物质气化器1内生成的CO、CO₂、H₂、CH₄、N₂、O₂高温混合气由气化器燃气出口输出，经过气体净化器进入反应器2、反应器3，把反应器2、3内的催化剂加热至230℃一250℃左右进入反应器3，在反应器3内催化剂下进行甲烷化反应生成甲烷CH₄和水，即CO、CO₂、H₂，热气体进入反应器3在甲烷化催化剂上进行甲烷化反应，把CO、CO₂、H₂混合气转化为甲烷和水。反应式为：

CO＋2H₂ ——CH₄＋H₂O 甲烷化反应

CO₂＋4H₂ ——CH₄＋2H₂O 甲烷化反应

由于生物质原料的来源各样，在生物质气化器1内产生的CO、CO₂、H₂的碳氢比失衡，在生产的过程中，采用甲醇、水为原料在反应器2进行水蒸气重整生成CO₂＋3H₂，混合气补充加入反应器3进行甲烷化反应生成更多的甲烷，反应式为：

CH₃OH＋H₂O ——CO₂＋3H₂ （甲醇水蒸气重整制CO₂＋3H₂）

CO₂＋4H₂—— CH₄＋2H₂O （甲烷化反应）

反应过程中采用生物质气化器的反应热，天然气的动力生产成本几乎为零成本。燃气的热值由原生物质燃气热值5328KJ/^M3增加至35874KJ/M³，热值增加了6.7倍以上。生物质燃气与甲醇制合成气转化天然气的成本相近，天然气的热值高于生物质燃气的热值。比较单一生物质气化燃气成分为CO、H₂，而生物质制天然气生产装置的燃气成分是天然气（甲烷），与城市燃气成分一样，也可以转入管网，作为城市燃气的补充或调峰气源。经换热器4、冷却器5进入气液分离器6，此时的气体被冷却至＜50℃进入储气罐7，甲烷气体供给燃气供给系统作为商品起气源。

由于生物质原料来源广泛，品种繁多，生物质气化器1内产生的气体中的CO、CO₂、H₂比例失衡，转化甲烷的产率低，因此在生产过程中采用以甲醇水为原料，经甲醇泵8通过换热器4把甲醇原料加热，在经过热器9过热至≥230℃进入反应器2，甲醇水在反应器2内的催化剂上发生甲醇水蒸气重整反应生成CO₂＋3H₂合成气输入至反应器3与生物质气混合在反应器3内的催化剂上完成甲烷化反应，生成甲烷和水经反应器3出口通过换热器4、冷却器5、气液分离器6分离出气相CH₄甲烷和液相反应水溶液。气相CH₄甲烷气体至储气罐7，甲烷气体供给燃气供给系统作为商品气源。气液分离器6分离出液相反应水溶液经检测调和后作无害化排放。

综上所述，本发明的装置，包括生物质气化器、第一反应器、第二反应器；所述生物质气化器用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；所述第一反应器采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；所述第二反应器用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水，因此可以利用生物质原料制成天然气，降低成本，也更环保安全。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种新型生物质制天然气生产装置，其特征在于：

包括生物质气化器、第一反应器、第二反应器；

所述生物质气化器用于将生物质原料进行处理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的高温气体；

所述第一反应器采用甲醇和水蒸气为原料进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气；

所述第二反应器用于将所述高温气体、所述重整生成的二氧化碳和氢气，在甲烷化催化剂作用下进行甲烷化反应生成甲烷和水。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

换热器、冷却器、气液分离器、储气罐；

所述第二反应器生成的甲烷和水，通过换热器、冷却器、气液分离器分离出气相甲烷和液相反应水溶液，其中气相甲烷气体输送至储气罐，液相反应水溶液经检测调和后作无害化排放。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括甲醇泵，

所述甲醇和水蒸气经甲醇泵并通过换热器进行加热至≥230℃进入第一反应器，进行水蒸气重整生成二氧化碳和氢气。