CN114045182A - 一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热解气固碳减排技术领域，公开了一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，包括S1：生物质热解，包括对生物质的准备、预处理和热化学转换，将生物质转变成为生物炭、液体和气体；S2：对S1中得到的气体进行一级吸附，采用物理吸附的方法将气体加压后利用吸附剂进行吸附，并将物理吸附后的气体进行一次干燥和分离；S3：对S2干燥后的气体进行二级吸附，采用化学吸附的方法将气体与二氧化碳吸收剂反应以降低二氧化碳的含量，并将化学反应吸附后的气体进行分离和二次干燥，经二次干燥后的气体即为高热值燃气；本发明解决了现有技术生物质热解过程中热解气二氧化碳含量高的问题，适用于热解气固碳减排。

Description

一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法
技术领域
本发明涉及热解气固碳减排技术领域，具体为一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法。
背景技术
热解技术是实现生物质高效转化的主要方法之一，热解气的主要成分有CO、CO2、CH4和H2等，其中，热解气中CO2占比高达40%，其不仅影响热解气的燃烧效率，还会导致热解气燃烧CO2排放较多，而CO2等温室气体的大量排放是导致全球变暖的主要因素之一，随着全球变暖的现象日益加剧，如何降低CO2等温室气体的排放是本技术领域亟需解决的问题。
目前，国内外热解气降低CO2含量以提质的主要途径有气化重整和催化裂解等，通过气化重整或催化裂解后热解气中CO2含量降低到25%左右，CH4和H2的含量得到一定提升，热解气热值由13 MJ/m3增加到17.6MJ/m3。但气化重整和催化裂解方法均需要在高温、高压条件下进行，对于反应器的要求较高，难以实现大规模工程化应用，因此，亟需一种新思路或新方法去降低生物质热解过程中热解气CO2含量高的问题。
发明内容
本发明提出一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，一定程度上可替代化石能源的使用；提高气体产物的热值；且能够实现二氧化碳的负排放。为实现“双碳”目标提供提新思路或新方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，包括以下步骤：
S1：生物质热解，包括对生物质的准备、预处理和热化学转换，将生物质转变成为生物炭、液体和气体，其中，气体部分回流至热解装置的高温碳化区内进行催化热解，热解产生的气态产物经过冷凝后得到非冷凝气，回流的气体为非冷凝气，非冷凝气回流至高温碳化区，利用高温碳化区高温加炭的条件实现对二氧化碳进行催化转化，使其转变为高热值的一氧化碳气体；
S2：对S1中得到的气体进行一级吸附，采用物理吸附的方法将气体加压后利用吸附剂进行吸附，并将物理吸附后的气体进行一次干燥和分离；
S3：对S2干燥后的气体进行二级吸附，采用化学吸附的方法将气体与二氧化碳吸收剂反应以降低二氧化碳的含量，其中，二级吸附方法为：利用一级吸附后的高CO2含量的气体作为载气，经过增压雾化后与二氧化碳吸收剂充分混合，对CO2进行吸收，将化学反应吸附后的气体进行分离和二次干燥，经二次干燥后的气体即为高热值燃气。
进一步地，在S1中，对生物质的预处理包括干燥和粉碎，干燥至生物质的含水量低于10%，在温度为550℃条件下进行热解，热解的时间为：30min。
进一步地，S2中吸附剂为甲醇溶液，加压的压力为：0.101~0.405MPa。
进一步地，S3中二氧化碳吸收剂为浓度0.0224mol/L的饱和氢氧化钙溶液，且二氧化碳吸收剂先经雾化后再与气体进行化学反应吸附。
进一步地，S3中对二氧化碳浓度进行检测，检测的方式为：先经过二氧化碳脱除并干燥后的热解气，再通入二氧化碳浓度监测器进行检测，雾化后的二氧化碳吸收剂的浓度可调节，调节浓度的方式为：当二氧化碳浓度监测器检测到其浓度大于15%时，反馈到增压雾化系统，通过调节压力以增加二氧化碳吸收剂的流速。
进一步地，将S2和S3中分离得到的气体、液体或者固体进行回收利用。
本技术方案的有益效果是：
1.本技术方案对热解气降低CO2的方法易于实现，无需在高温、高压条件下进行，对反应器的要求低，易于大规模工程化应用；
2.创新提出了生物质热解气高压雾化固碳减排方法，热解气存储在高压罐经加压后即作为载气又作为处理对象，实现了CO2的去除，达到了固碳减排的目的；
3. 提出了物理吸附和化学吸附相结合的两级吸附法去除CO2，提高了CO2的吸附效率；
4.对热解得到的初级燃气中的CO2进行再次催化分解，将其转化为可燃气CO，既减少了可燃气中CO2含量，又实现了增加燃气热值的目的；
5.本技术方案提供的物理吸附剂和化学吸附剂均可以根据不同生物质热解得到的气体成分含量对浓度进行调节，以降低热解气中的CO2含量，提高可燃气的含量。
附图说明
图1为本发明一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法的工艺图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，包括以下步骤：
S1：生物质热解，包括对生物质的准备、预处理和热化学转换，将生物质转变成为生物炭、液体和气体，其中，对生物质的预处理包括干燥和粉碎，干燥至生物质的含水量低于10%，在温度为550℃条件下进行热解，热解的时间为：30min，并将气体回流至热解装置内再次热解；
S2：对S1中得到的气体进行一级吸附，采用物理吸附的方法将气体加压后利用吸附剂进行吸附，并将物理吸附后的气体进行一次干燥和分离，对分离得到的气体、液体或者固体进行回收利用，其中，吸附剂为甲醇溶液，加压的压力为：0.101~0.405MPa；
S3：对S2干燥后的气体进行二级吸附，采用化学吸附的方法将气体与二氧化碳吸收剂反应以降低二氧化碳的含量，并将化学反应吸附后的气体进行分离和二次干燥，分离得到的气体、液体或者固体进行回收利用，经二次干燥后的气体即为高热值燃气，其中，二级吸附方法为：利用一级吸附后的高CO2含量的气体作为载气，经过增压雾化后与二氧化碳吸收剂充分混合，对CO2进行吸收，将化学反应吸附后的气体进行分离和二次干燥，经二次干燥后的气体即为高热值燃气，二氧化碳吸收剂为浓度0.0224mol/L的饱和氢氧化钙溶液，且先经过二氧化碳脱除并干燥后的热解气，再通入二氧化碳浓度监测器进行检测，当二氧化碳浓度监测器检测到其浓度大于15%时，反馈到增压雾化系统，通过调节压力以增加二氧化碳吸收剂的流速，实现对二氧化碳吸收剂浓度的调节。
如表1所示，经本方法处理前后热解气前后主要成分含量的对比，对气体产物进行检测发现，与未经过CO2吸收所得热解气相比，经CO2吸收后所得合成气体热值从13 MJ/m3增加到18.9 MJ/m3，提高了约43.08%，CO2含量从40.2%降低至15%左右，通过对去除CO2的合成气进行分析可知，合成气中H2占比为16.3%；CH4占比20.8%，CO占比38.6%。
表1 热解气经处理前后的气体含量对比
气体 H<sub>2</sub> CO<sub>2</sub> CO CH<sub>4</sub> C<sub>n</sub>H<sub>m</sub> 热值/MJ*m<sup>-3</sup>
热解气（550℃） 8.5 40.2 31.5 16.5 3.3 13
气化重整气（800℃） 21.8 24.3 30.6 18.2 5.1 17.6
本发明方法所得燃气 16.3 15.7 38.6 20.8 8.6 18.9
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：生物质热解，包括对生物质的准备、预处理和热化学转换，将生物质转变成为生物炭、液体和气体，其中，气体部分回流至热解装置的高温碳化区内进行催化热解，热解产生的气态产物经过冷凝后得到非冷凝气，回流气体为非冷凝气，非冷凝气回流至高温碳化区，利用高温碳化区高温加炭的条件实现对二氧化碳进行催化转化，使其转变为高热值的一氧化碳气体；
S2：对S1中得到的气体进行一级吸附，采用物理吸附的方法将气体加压后利用吸附剂进行吸附，并将物理吸附后的气体进行一次干燥和分离；
S3：对S2干燥后的气体进行二级吸附，采用化学吸附的方法将气体与二氧化碳吸收剂反应以降低二氧化碳的含量，其中，二级吸附方法为：采用一级吸附后的高CO2含量的气体作为载气，经过增压雾化后与二氧化碳吸收剂充分混合，对CO2进行吸收，化学反应吸附后的气体进行分离和二次干燥，经二次干燥后的气体即为高热值燃气。
2.根据权利要求1所述的一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于：在S1中，对生物质的预处理包括干燥和粉碎，干燥至生物质的含水量低于10%，在温度为550℃条件下进行热解，热解的时间为：30min。
3.根据权利要求1所述的一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于：S2中吸附剂为甲醇溶液，加压的压力为：0.101~0.405MPa。
4.根据权利要求1所述的一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于：S3中二氧化碳吸收剂为浓度0.0224mol/L的饱和氢氧化钙溶液，且二氧化碳吸收剂先经雾化后再与气体进行化学反应吸附。
5.根据权利要求4所述的一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于：S3中对二氧化碳浓度进行检测，检测的方式为：经过二氧化碳脱除并干燥后的热解气，通入二氧化碳浓度监测器进行检测，雾化后的二氧化碳吸收剂的浓度可调节，调节浓度的方式为：当二氧化碳浓度监测器检测到其浓度大于15%时，反馈到增压雾化系统，通过调节压力以增加二氧化碳吸收剂的流速。
6.根据权利要求5所述的一种热解气回流协同二级吸附固碳减排方法，其特征在于：将S2和S3中分离得到的气体、液体或者固体进行回收利用。
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