UA150371U - Method for producing hydrogen from organic biomass - Google Patents
Method for producing hydrogen from organic biomass Download PDFInfo
- Publication number
- UA150371U UA150371U UAU202102390U UAU202102390U UA150371U UA 150371 U UA150371 U UA 150371U UA U202102390 U UAU202102390 U UA U202102390U UA U202102390 U UAU202102390 U UA U202102390U UA 150371 U UA150371 U UA 150371U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- reaction zone
- hydrogen
- fed
- zone
- gasification
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- -1 shale Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Корисна модель належить до галузі енергетики, зокрема водневої енергетики: напряму вироблення та споживання енергії людиною, який базується на використанні водню як засобу для акумулювання, транспортування та вживання енергії населенням, транспортом та різними виробничими потужностями. Актуальність використання водню пояснюється тим, що це найпоширеніший елемент на поверхні Землі та у космосі, він має найбільшу енергоємність, а продуктом його згоряння є тільки вода, що знову вводиться у обію. Водень може бути використаний як паливо для будь-яких транспортних засобів (у тому числі легкових автомобілів), а також для задоволення енергетичних потреб будівель (прилади для безперервного живлення) і як живлення для побутової техніки. Додатковою перевагою водневої енергетики для України могла б стати можливість значного зменшення енергетичної залежності країни за рахунок перетворення існуючих власних енергетичних ресурсів (вугілля, торфу, сланців, біомаси, сірководню Чорного моря, промислових відходів та ін.) у водень з його подальшим використанням для задоволення енергетичних потреб країни.A useful model belongs to the field of energy, in particular, hydrogen energy: the direction of energy production and consumption by humans, which is based on the use of hydrogen as a means for the accumulation, transportation and use of energy by the population, transport and various production capacities. The relevance of using hydrogen is explained by the fact that it is the most common element on the Earth's surface and in space, it has the highest energy density, and the product of its combustion is only water, which is re-introduced into the atmosphere. Hydrogen can be used as a fuel for any vehicles (including passenger cars), as well as to meet the energy needs of buildings (uninterruptible power supply devices) and as power for household appliances. An additional advantage of hydrogen energy for Ukraine could be the possibility of significantly reducing the country’s energy dependence due to the transformation of existing own energy resources (coal, peat, shale, biomass, Black Sea hydrogen sulfide, industrial waste, etc.) into hydrogen with its further use to meet energy needs. needs of the country.
Водень у чистому вигляді практично відсутній у природі. Наразі в промисловості водень виробляється через перетворення пари, з використанням викопних видів палива, наприклад природного газу, нафти чи вугілля: Газифікація вугілля може розглядатися як перспективний напрям для України. Однак, енергоємність виробленого водню менше, ніж енергія, що міститься у вихідному паливі, хоча завдяки високому ККД паливних елементів вона може бути використана повніше, ніж при безпосередньому використанню вихідного палива. Внаслідок перетворення вихідного палива в атмосферу може викидатися вуглекислий газ так само, як внаслідок роботи двигуна автомобіля. Але завдяки високому ККД паливних елементів його кількість може бути меншою, ніж при використанні палива безпосередньо. Тим не менш, найоптимальнішим є виробництво водню із відновлювальних джерел енергії рослинного походження, наприклад вуглеводнів рослинного походження: органічних відходів сільського господарства, кукурудзи, пшениці, деревини тощо.Pure hydrogen is practically absent in nature. Currently, in industry, hydrogen is produced through steam conversion, using fossil fuels, such as natural gas, oil or coal: Coal gasification can be considered as a promising direction for Ukraine. However, the energy intensity of the produced hydrogen is less than the energy contained in the original fuel, although due to the high efficiency of the fuel cells, it can be used more fully than with the direct use of the original fuel. As a result of the conversion of the original fuel into the atmosphere, carbon dioxide can be emitted in the same way as from the operation of a car engine. But due to the high efficiency of fuel cells, its amount can be less than when using fuel directly. Nevertheless, the most optimal is the production of hydrogen from renewable energy sources of plant origin, for example hydrocarbons of plant origin: organic agricultural waste, corn, wheat, wood, etc.
Відомі різні одностадійні технології газифікації, такі як прямий процес газифікації біомаси із використанням піролізу та двостадійний спосіб газифікації що включає піроліз карбідів, одержаних при карбонізації біомаси парою високої температури.Various single-stage gasification technologies are known, such as a direct process of biomass gasification using pyrolysis and a two-stage gasification method that includes pyrolysis of carbides obtained during the carbonization of biomass with high-temperature steam.
Так, в документі УМО 2008/050727 запропонований газогенератор високотемпературногоThus, in document UMO 2008/050727, a high-temperature gas generator is proposed
Зо згоряння, в якому грубо подрібнену біомасу разом із агентом газифікації подають до камери первинної газифікації, де піддають сепарації із використанням тепла, одержаного від поверхні стінки камери первинної газифікації яку нагрівають паливним газом, згенерованим у високотемпературному генераторі паливного газу. Для забезпечення термохімічної газифікації біомаси використовують високоякісний паливний газ, що також може використовуватися як паливо, наприклад для газових двигунів та турбін, або синтез-газ.From combustion, in which coarsely chopped biomass together with the gasification agent is fed to the primary gasification chamber, where it undergoes separation using the heat obtained from the surface of the wall of the primary gasification chamber, which is heated by fuel gas generated in a high-temperature fuel gas generator. To ensure thermochemical gasification of biomass, high-quality fuel gas is used, which can also be used as fuel, for example, for gas engines and turbines, or synthesis gas.
Недоліком такої технології є недостатня ефективність газифікації. Результативність газифікації (кількість тепла від синтез-газу/(кількість тепла від біомаси ж кількість тепла від зовнішнього джерела тепла)х100) при газифікації біомаси піролізом переважно 50 до 65 95.The disadvantage of this technology is insufficient efficiency of gasification. The efficiency of gasification (the amount of heat from synthesis gas/(the amount of heat from biomass equals the amount of heat from an external heat source) x 100) during gasification of biomass by pyrolysis is mainly 50 to 65 95.
Необхідно збільшити вихід газу, а також зменшити витрати на переробку відходів виробництва, що утворюються при газифікації із використанням піролізу, і зменшити навантаження на навколишнє природне середовище. Також існує потреба у покращенні використанні надлишкового тепла у високотемпературних газифікаторах, що працюють на основі піролізу.It is necessary to increase the output of gas, as well as to reduce the costs of processing waste produced during gasification using pyrolysis, and to reduce the burden on the natural environment. There is also a need to improve the use of excess heat in high-temperature pyrolysis gasifiers.
Також відомий спосіб одержання біогазу з біомаси, спосіб одержання водню, система для одержання водню, згідно УМО2020166659А1.Also known is the method of obtaining biogas from biomass, the method of obtaining hydrogen, the system for obtaining hydrogen, according to UMO2020166659А1.
Цей спосіб передбачає стадію газифікації із використанням піролізу, під час якої із біомаси одержують біогаз, із газифікацією парою, що містить металевий компонент. Стадія піролізу включає операцію згоряння для спалювання частини біомаси і операцію газифікації для одержання біогазу із іншої частини біомаси та пари. Як джерело тепла використовують надлишкове тепло, яке генерується при операції горіння. Стадія газифікації піролізом включає операцію карбонізації, під час якої карбонізують біомасу для одержання карбіду, і операцію газифікації карбіду для одержання біогазу із карбіду і пари. Із біогазу одержують водень із використанням пристрою, який включає реакційну зону, заповнений каталізатором риформінгу, який вибирають серед заліза, платини, родію, молібдену, цирконію, титану, церію та інших аналогічних металів.This method involves a gasification stage using pyrolysis, during which biogas is obtained from biomass, with gasification with steam containing a metal component. The pyrolysis stage includes a combustion operation to burn part of the biomass and a gasification operation to obtain biogas from another part of the biomass and steam. The excess heat generated during the combustion operation is used as a heat source. The pyrolysis gasification stage includes a carbonization operation, during which biomass is carbonized to produce carbide, and a carbide gasification operation to produce biogas from carbide and steam. Hydrogen is obtained from biogas using a device that includes a reaction zone filled with a reforming catalyst selected from iron, platinum, rhodium, molybdenum, zirconium, titanium, cerium and other similar metals.
Як металевий компонент використовують натрій, калій, літій, кальцій, магній, стронцій, барій, борон, алюміній та галій, причому металевий компонент може застосовуватись у вигляді солі в кількості від 10 до 1000 мг на 1 кг пари. Температура поверхні, на якій відбувається газифікація піролізом, становить 900 "С, а тиск 1.2 атмосфер (0.12 МПа).As a metal component, sodium, potassium, lithium, calcium, magnesium, strontium, barium, boron, aluminum and gallium are used, and the metal component can be used in the form of a salt in an amount from 10 to 1000 mg per 1 kg of steam. The temperature of the surface at which gasification by pyrolysis takes place is 900 "C, and the pressure is 1.2 atmospheres (0.12 MPa).
Недоліком даного винаходу є необхідність застосування каталізаторів, металевого 60 компонента у досить значних кількостях та високих температур, що призводить до здорожчання способу, а також до виділення значної кількості смолистих інгредієнтів у вигляді парафінів, що може призвести до зависання органічної сировини у реакційній зоні.The disadvantage of this invention is the need to use catalysts, the metal 60 component in fairly significant quantities and high temperatures, which leads to an increase in the cost of the method, as well as to the release of a significant amount of resinous ingredients in the form of paraffins, which can lead to the suspension of organic raw materials in the reaction zone.
В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити ефективний та економічний спосіб одержання водню із біомаси, який дозволяє при зниженні температури в реакційній зоні одержувати із органічної сировини водень чистотою 99,99 95.The useful model is based on the task of providing an efficient and economical method of obtaining hydrogen from biomass, which allows, when the temperature in the reaction zone decreases, to obtain hydrogen with a purity of 99.9995 from organic raw materials.
Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання водню із органічної біомаси, що включає стадію газифікації із використанням піролізу, згідно з корисною моделлю, органічну біомасу подають через автоматичний завантажувальний пристрій у реактор-газифікатор, органічна біомаса надходить у реакційну зону, спочатку у зону окислення, потім в зону карбонізації, де органічну сировину карбонізують із застосуванням процесу піролізу при температурі 420 С із одержанням вуглецевої сировини, яку подають у камеру газифікації, де газифікують повітряно-паровою сумішшю, згенерованою вбудованим у реактор парогенератором, із одержанням синтез-газу та золи, причому золу виводять із реакційної зони, а синтез-газ направляють в каталітичний реактор для вторинної газифікації, і синтез-газ із реакційної зони при температурі 4450 С проходить у контур нагріву каталізатора і надходить у масообмінну колону каталітичного реактора, де відбувається реакція із одержанням водню іThe problem is solved by the fact that in the method of obtaining hydrogen from organic biomass, which includes a gasification stage using pyrolysis, according to a useful model, organic biomass is fed through an automatic loading device into a reactor-gasifier, organic biomass enters the reaction zone, first the oxidation zone , then to the carbonization zone, where the organic raw materials are carbonized using the pyrolysis process at a temperature of 420 C with the production of carbon raw materials, which are fed into the gasification chamber, where they are gasified with an air-steam mixture generated by the steam generator built into the reactor, with the production of synthesis gas and ash, and the ash is removed from the reaction zone, and the synthesis gas is sent to the catalytic reactor for secondary gasification, and the synthesis gas from the reaction zone at a temperature of 4450 C passes into the catalyst heating circuit and enters the mass exchange column of the catalytic reactor, where a reaction occurs with the production of hydrogen and
СО», причому водень відокремлюють за допомогою мембранної установки, а вуглекислий газCO", and hydrogen is separated using a membrane unit, and carbon dioxide
Со» направляють у реакційну зону для повторної переробки.So" is sent to the reaction zone for repeated processing.
Детальний опис корисної моделі та необмежувальний варіант її втілення викладено нижче.A detailed description of the useful model and a non-limiting version of its implementation are given below.
Органічну біомасу, а саме солому пшениці та інших сільськогосподарських культур, подають у реактор шахтного типу безперервного типу роботи продуктивністю 10-30000 мз/годину, представлений на Фіг. 1. Реактор містить автоматичний завантажувальний пристрій для сировини, бункер накопичування сировини із клапанним автоматичним підзавантажувальним пристроєм, який забезпечує контроль та регулювання рівня сировини за рахунок шнекової подачі, парогенератор, каталітичний реактор, мембранну систему для відокремлення водню.Organic biomass, namely straw of wheat and other agricultural crops, is fed into a mine-type reactor of continuous operation with a productivity of 10-30,000 m3/hour, presented in Fig. 1. The reactor contains an automatic loading device for raw materials, a hopper for storing raw materials with a valved automatic sub-loading device that provides control and regulation of the level of raw materials due to screw feeding, a steam generator, a catalytic reactor, and a membrane system for separating hydrogen.
Подрібнену сировину фракцією 1-30 мм подають у автоматичний завантажувальний пристрій реактора-газифікатора шахтного типу із клапанною системою герметизації завантажувального відсіку, кільцевою реакційною зоною і автоматичною зоною золовидалення.Crushed raw materials with a fraction of 1-30 mm are fed into the automatic loading device of a mine-type reactor-gasifier with a valve system for sealing the loading compartment, an annular reaction zone and an automatic ash removal zone.
При завантаженні сировини вологістю до 30 95 окреме сушіння не є необхідним. За необхідностіWhen loading raw materials with a moisture content of up to 30 95, separate drying is not necessary. If necessary
Зо сушіння сировину подають у зону сушіння при відкритті клапанного завантажувача, під дією сили гравітації. Подачу сировини реалізують шнековою системою, яка може працювати безперебійно і цілодобово. Після проходу (в разі необхідності) через зону сушіння сировина потрапляє у зону окислення, а потім у зону карбонізації, де її карбонізують із застосуванням процесу піролізу без доступу кисню, при температурі ї- 420 С, із проміжним одержанням вуглецевої сировини - деревного вугілля. Одержану вуглецеву сировину газифікують - при обмеженому доступі кисню у камеру газифікації подають згенеровану парогенератором пару у співвідношенні пари до сировини 2:1. Із реакційної зони виводять золу, причому зольні залишки по суті є калійними добривами, які повертаються в грунт для підживлення рослин. Одержують синтез-газ із вмістом 48 95 водню, 48 95 угарного газу СО і 4 95 вуглекислого газу СО», який направляють у каталітичний реактор.From drying, raw materials are fed into the drying zone when the valve loader is opened, under the influence of gravity. The supply of raw materials is realized by a screw system, which can work without interruption and around the clock. After passing (if necessary) through the drying zone, the raw material enters the oxidation zone, and then the carbonization zone, where it is carbonized using the access pyrolysis process without oxygen, at a temperature of 420 C, with the intermediate production of carbon raw material - charcoal. The obtained carbon raw materials are gasified - with limited oxygen access, steam generated by a steam generator is fed into the gasification chamber in a ratio of steam to raw materials of 2:1. Ash is removed from the reaction zone, and ash residues are essentially potash fertilizers that are returned to the soil to feed plants. Synthesis gas with a content of 48 95 hydrogen, 48 95 carbon monoxide CO and 4 95 carbon dioxide CO is obtained, which is sent to the catalytic reactor.
Каталітичний реактор працює за принципом роботи скрубера. Вихідний газ із реакційної зони при температурі 450 "С проходить у контур нагріву каталізатора і надходить у масообмінну колону каталітичного реактора, де із паровою фракцією відбувається реакція СОЖНгО-НоСО» при температурі 420 "С. Проходить вторинна газифікація СО із одержанням водню і СО». Водень відокремлюють за допомогою мембранної установки. Одержують водень чистотою 99,99 9, який за допомогою компресора направляють споживачу, а вуглекислий газ СОг2 повертають у реакційну зону для повторної переробки в угарний газ СО.The catalytic reactor works according to the scrubber principle. The output gas from the reaction zone at a temperature of 450 "C passes into the catalyst heating circuit and enters the mass transfer column of the catalytic reactor, where the SOZHNgO-NoCO" reaction takes place with the steam fraction at a temperature of 420 "C. Secondary gasification of CO is taking place with the production of hydrogen and CO." Hydrogen is separated using a membrane unit. Hydrogen with a purity of 99.999 is obtained, which is sent to the consumer with the help of a compressor, and CO2 carbon dioxide is returned to the reaction zone for reprocessing into carbon monoxide CO.
Згідно з одним варіантом втілення корисної моделі подрібнену органічну сировину, наприклад солому пшениці, через автоматичний завантажувальний відсік подають у зону окислення, а потім у зону карбонізації, де вентилятор подає повітря у зону карбонізації для часткового спалювання органічної маси. Відбувається операція карбонізації із одержанням вуглецевої сировини. Вуглецеву сировину завантажують у камеру газифікації - газифікатор.According to one embodiment of the utility model, crushed organic raw materials, such as wheat straw, are fed through an automatic loading compartment to the oxidation zone and then to the carbonization zone, where a fan supplies air to the carbonization zone for partial combustion of the organic mass. A carbonization operation is taking place with the production of carbon raw materials. Carbon raw materials are loaded into the gasification chamber - the gasifier.
Згенерований у зоні карбонізації газ подають на нагрівач газифікатора, а потім подають його на парообмінник. Пару нагрівають до температури 450 оС, а потім пару через пристрій подачі пари на газифікатор, де відбувається піроліз. Одержують синтез-газ, який подають в каталітичний реактор, де він проходить вторинну газифікацію із сепарацією водню мембранною установкою.The gas generated in the carbonization zone is fed to the gasifier heater, and then fed to the steam exchanger. The steam is heated to a temperature of 450 oC, and then the steam is sent through the steam supply device to the gasifier, where pyrolysis takes place. Synthesis gas is obtained, which is fed into a catalytic reactor, where it undergoes secondary gasification with hydrogen separation by a membrane unit.
Вищевказаний спосіб одержання водню може бути реалізований в промисловості за допомогою реактора шахтного типу, наведеного на Фіг. 1 та 2. (510)The above-mentioned method of obtaining hydrogen can be implemented in industry using a mine-type reactor shown in Fig. 1 and 2. (510)
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202102390U UA150371U (en) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | Method for producing hydrogen from organic biomass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202102390U UA150371U (en) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | Method for producing hydrogen from organic biomass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA150371U true UA150371U (en) | 2022-02-09 |
Family
ID=89902614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202102390U UA150371U (en) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | Method for producing hydrogen from organic biomass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA150371U (en) |
-
2021
- 2021-05-06 UA UAU202102390U patent/UA150371U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yoon et al. | Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier | |
| Udomsirichakorn et al. | Review of hydrogen-enriched gas production from steam gasification of biomass: the prospect of CaO-based chemical looping gasification | |
| KR101445205B1 (en) | Process and ststem for producing synthesis gas from biomass by pyrolysis | |
| US7619012B2 (en) | Method and apparatus for steam hydro-gasification in a fluidized bed reactor | |
| CN211367490U (en) | Material pyrolysis gasification system | |
| KR100993908B1 (en) | Method of transforming combustible wastes into energy fuel and Gasification system of combustible wastes | |
| AU2005201252A1 (en) | Carbonization and gasification of biomass and power generation system | |
| CN102977927A (en) | Apparatus for preparing synthesis gas based on dual fluidized bed biomass gasification and preparation method thereof | |
| WO2010119973A1 (en) | Hydrocarbon oil production system and method for producing hydrocarbon oil | |
| CN104028547A (en) | Municipal solid waste extreme decrement and highly resourceful treatment process and municipal solid waste extreme decrement and highly resourceful treatment device | |
| CN110903855A (en) | Material pyrolysis gasification process, system and application | |
| Timofeeva et al. | Steam gasification of digestate after anaerobic digestion and dark fermentation of lignocellulosic biomass to produce syngas with high hydrogen content | |
| US9340735B2 (en) | Method and system for producing hydrogen from carbon-containing raw materials | |
| US20080021120A1 (en) | Operation of a steam hydro-gasifier in a fluidized bed reactor | |
| CN101636473A (en) | Drying and gasification process | |
| US20110179716A1 (en) | Industrial plant manufacturing its own fuel | |
| KR101097443B1 (en) | Method of transforming combustible wastes into energy fuel and Gasification system of combustible wastes | |
| UA150371U (en) | Method for producing hydrogen from organic biomass | |
| CN212864671U (en) | Integrated device of pyrolysis gasification and industrial furnace of biomass | |
| CN104152182B (en) | A kind of method of Biomass Gasification & Power Generation | |
| CN210122559U (en) | Thermal power plant pyrolysis hydrogen production system | |
| Susta et al. | Biomass energy utilization and environment protection commercial reality and outlook | |
| Shcheklein et al. | Production of liquid fuel from wood | |
| Sivaraman et al. | Biomass Gasification using Coconut Shell for Small-Scale Electricity Generation | |
| CN111718756A (en) | Thermal power plant pyrolysis hydrogen production system and hydrogen production method |