CN107973697A - 一种制取生物质基甲醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制取生物质基甲醇的方法。包括以下步骤：(1)将生物质裂解生成生物质炭粉；(2)将生物质炭粉在温度为700‑850℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；(3)将步骤(2)中制备的合成气中部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得粗原料气；(4)脱除过量的CO2，得原料气；(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的成分的质量百分比为：NiO 20‑23％、ZnO 26‑36％、Al2O3 41‑54％；在温度为210‑270℃、压力为4.5‑5.5MPa，空速为9000‑11000h‑1制备出生物质甲醇。本发明中采用生物质炭为甲醇的生产原料取代煤、天然气等化石资源，经济性较高，生物质炭中硫、氮元素的含量极少，具有洁净、环保、可再生的优点。

Description

一种制取生物质基甲醇的方法
技术领域
本发明涉及生物质燃料技术领域，尤其涉及一种制取生物质基甲醇的方 法。
背景技术
能源是国民经济和社会发展的基础，随着全球经济的高速发展，能源短 缺成为各国迫切需要解决的难题，也逐步成为制约我国当前和今后发展的瓶 颈，传统能源开发利用造成的生态环境污染问题日益严重。如何开发利用清 洁能源同时改善环境、降低污染，成为各国亟需解决的重要问题之一。因此 高效开发利用生物质能源，缓解能源需求压力，改善生态系统环境，同时保 障地区经济发展的研究具有重要的科学、经济和社会意义。
甲醇燃料是最简单的可以大规模工业合成的液体燃料，也是少有的可以 大规模替代车用燃料的清洁燃料之一。工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化 碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇 精馏等工序。虽然此工艺较为成熟，但是其造气过程需要很高的能耗与大量 的煤、石油或天然气等化石燃料。随着化石燃料的不断消耗，该工艺的成本 将会越来越高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制取生物质基甲醇的方法，制取 过程简单，能高效产出甲醇。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制取生物质基甲醇的方 法，包括以下步骤：
(1)将生物质裂解生成生物质炭粉；
(2)将生物质炭粉在温度为700-850℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；
(3)将步骤(2)中制备的合成气通入含有水气变换催化剂的固定床反 应器，在温度为260-300℃反应，使部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得 粗原料气；
(4)将步骤(3)中的粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，得 原料气；
(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的 成分的质量百分比为：NiO 20-23％、ZnO 26-36％、Al2O3 41-54％；在温度为 210-270℃、压力为4.5-5.5MPa，空速为9000-11000h-1制备出生物质甲醇。
本发明的有益效果是：生物质炭为甲醇的生产原料取代煤、天然气等化 石资源，经济性较高，以煤炭为原料制得的粗水煤气中包含具有腐蚀性和污 染性的含硫和含氮杂质，容易使催化剂中毒，在气体净化时必须除去，使得 甲醇的生产工艺复杂。生物质炭中硫、氮元素的含量极少，具有洁净、环 保、可再生的优点。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤(3)中，所述水气变换催化剂的成分质量百分比为 Ni 18-22％、ZnO 20-36％、Al2O3 42-62％。
采用上述进一步方案的有益效果是：催化剂的设置能提高水气变化的速 率，并且能生成后续需要的催化层。
进一步，所述步骤(4)中，将粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，调整原料气中H2、CO和CO2的总当量比M＝H2/(CO+1.5CO2)＝2.0-2.05。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过调节原料气中H2、CO和CO2的 含量，实现生成甲醇的较优气体比例。
进一步，所述步骤(1)中，所述生物质为秸秆、木屑或稻壳中的一种 或几种。
采用上述进一步方案的有益效果是：来源广，成本低。
进一步，所述步骤(1)中，将生物质裂解生成生物质炭粉的方法为将 生物质在无氧或缺氧条件下经过300-450℃高温烘烤生成生物质炭粉。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
实施例一
本实施例制取生物质基甲醇的方法包括以下步骤：
(1)将秸秆、木屑或稻壳裂解生成生物质炭粉；
(2)将生物质炭粉在温度为700℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；
(3)将步骤(2)中制备的合成气通入含有水气变换催化剂的固定床反 应器，所述水气变换催化剂的成分质量百分比为Ni 18％、ZnO 20％、Al2O3 62％， 在温度为260℃反应，使部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得粗原料气；
(4)将步骤(3)中的粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，得 原料气，调整原料气中H2、CO和CO2的总当量比M＝H2/(CO+1.5CO2)＝2.0；
(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的 成分的质量百分比为：NiO 20％、ZnO 26％、Al2O3 41％；在温度为210℃、压 力为4.5MPa，空速为9000h-1制备出生物质甲醇。
实施例二
本实施例制取生物质基甲醇的方法包括以下步骤：
(1)将秸秆、木屑或稻壳裂解生成生物质炭粉；
(2)将生物质炭粉在温度为850℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；
(3)将步骤(2)中制备的合成气通入含有水气变换催化剂的固定床反 应器，所述水气变换催化剂的成分质量百分比为Ni 22％、ZnO 36％、Al2O3 42％， 在温度为300℃反应，使部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得粗原料气；
(4)将步骤(3)中的粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，得 原料气，调整原料气中H2、CO和CO2的总当量比M＝H2/(CO+1.5CO2)＝2.05；
(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的 成分的质量百分比为：NiO 23％、ZnO 36％、Al2O3 54％；在温度为270℃、压 力为5.5MPa，空速为11000h-1制备出生物质甲醇。
实施例三
本实施例制取生物质基甲醇的方法包括以下步骤：
(1)将秸秆、木屑或稻壳裂解生成生物质炭粉；
(2)将生物质炭粉在温度为800℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；
(3)将步骤(2)中制备的合成气通入含有水气变换催化剂的固定床反 应器，所述水气变换催化剂的成分质量百分比为Ni 20％、ZnO 30％、Al2O3 50％， 在温度为280℃反应，使部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得粗原料气；
(4)将步骤(3)中的粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，得 原料气，调整原料气中H2、CO和CO2的总当量比M＝H2/(CO+1.5CO2)＝2.0；
(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的 成分的质量百分比为：NiO 22％、ZnO 30％、Al2O3 48％；在温度为250℃、压 力为5MPa，空速为10000h-1制备出生物质甲醇。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种制取生物质基甲醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生物质裂解生成生物质炭粉；
(2)将生物质炭粉在温度为700-850℃与水蒸气反应，制备合成气H2和CO；
(3)将步骤(2)中制备的合成气通入含有水气变换催化剂的固定床反应器，在温度为260-300℃反应，使部分CO与水蒸气反应生成CO2和H2，得粗原料气；
(4)将步骤(3)中的粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，得原料气；
(5)将步骤(4)中的原料气通入甲醇合成催化剂层，所述催化剂层的成分的质量百分比为：NiO 20-23％、ZnO 26-36％、Al2O3 41-54％；在温度为210-270℃、压力为4.5-5.5MPa，空速为9000-11000h-1制备出生物质甲醇。
2.根据权利要求1所述的一种制取生物质基甲醇的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述水气变换催化剂的成分质量百分比为Ni 18-22％、ZnO 20-36％、Al2O3 42-62％。
3.根据权利要求1或2所述的一种制取生物质基甲醇的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将粗原料气通入Ca(OH)2溶液，脱除过量的CO2，调整原料气中H2、CO和CO2的总当量比M＝H2/(CO+1.5CO2)＝2.0-2.05。
4.根据权利要求1或2所述的一种制取生物质基甲醇的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述生物质为秸秆、木屑或稻壳中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种制取生物质基甲醇的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将生物质裂解生成生物质炭粉的方法为将生物质在无氧或缺氧条件下经过300-450℃高温烘烤生成生物质炭粉。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000336050A (ja) * 1999-05-27 2000-12-05 Agency Of Ind Science & Technol メタノールの製造方法
CN101863736A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 中国科学技术大学 一种制取生物质基甲醇的方法
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