一种生物质资源的综合化利用工艺制造技术

本发明专利技术属于能源工程技术领域，具体涉及一种生物质资源的综合化利用工艺专利申请。该工艺包括生物质气化、合成气净化除尘、合成气重整、合成气变换、脱碳吸收、合成气制多元醇以及多元醇的分离精制等步骤。该工艺集成度较高，生物质资源利用较为充分：由生物质合成气净化除尘过程中所分离的焦油，可进一步作为提炼生物汽油、生物柴油的原料，而所分离的木醋液则可用于制造饲料、肥料等。发明专利技术人通过对生物质合成气中尾气进一步进行回收处理，采用变压吸附分离方式回收其中氢气并重新用于合成气转化多元醇制备过程，从而进一步提高了该工艺的综合回收利用价值，进而有效降低生产成本。

Comprehensive utilization process of biomass resource

The invention belongs to the technical field of energy engineering, in particular to a patent application for the comprehensive utilization of biomass resources. The process includes biomass gasification, synthesis gas purification, dust removal, synthesis gas reforming, synthesis gas conversion, decarbonization, absorption, synthesis of gas polyol and separation and purification of polyols. The process of high integration and biomass resources more fully: tar from biomass synthesis gas purification and dust removal in the process of separation, can be further refined as bio gasoline, bio diesel raw material, wood vinegar and the separation can be used in the manufacture of feed and fertilizer etc.. The inventor by recycling of biomass synthesis gas emissions further, using pressure swing adsorption separation method in which hydrogen recovery and re transformation for polyols preparation process of synthesis gas, so as to further improve the comprehensive recovery of the process by value, effectively reducing the cost of production.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质资源的综合化利用工艺
本专利技术属于能源工程
，具体涉及一种生物质资源的综合化利用工艺专利申请。
技术介绍
伴随着化石能源的日渐枯竭及环境问题的日益严峻，可再生能源的综合利用受到越来越广泛的重视。生物质能是可再生能源中唯一可以直接生成气液固燃料的能源，也是唯一能够代替成品油、天然气的可再生能源。因而，规模化开发生物质能源不仅可以缓解能源枯竭问题，同时具有良好的社会效益和经济效益。生物质间接液化技术（通过生物质合成气进一步合成液体燃料）是生物质资源利用的重要途径之一。该技术是将生物质资源转变为液体燃料，从而取代一定柴油和煤等化石燃料的消耗，进而减少二氧化碳、二氧化硫等温室气体或有害气体的排放。由生物质经由合成气制混合醇是一种重要的生物质间接液化技术，有着广泛的应用前途，目前国际上合成气制混合醇的主流工艺主要有以下四种：由Snam公司与Topsøe公司联合开发的MAS工艺、由Lurgi公司开发的Octamix工艺、由Dow化学公司和联碳公司开发的Sygmol工艺和由法国石油科学研究院（IFP）开发的IFP工艺。国内中国科学院山西煤炭化学研究所、也进行了混合醇催化剂开发和反应工艺研究，另外中国科学院大连化学物理研究所、厦门大学、中国科技大学、北京大学、清华大学等科研单位也在合成气制混合醇方面开展了大量研究工作。但这些工艺大都是基于煤基合成气制备混合醇工艺，基于生物质基合成气制混合醇工艺研究相对较少，且现有的生物质间接液化工艺普遍存在能耗大、原料利用率不高的缺陷，因而极有必要对此技术进一步进行改进，同时能够对生物质资源的转化以尽可能的综合开发利用。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种生物质资源的综合化利用工艺，在将生物质资源转化为燃料的同时能够综合化利用转化过程中的副产物，从而实现生物质资源的全面和充分利用，进而达到节约资源、保护环境的目的。本专利技术所采取的技术方案详述如下。一种生物质资源的综合化利用工艺，包括如下步骤：（1）生物质资源原料经固定床气化炉气化或流化床气化，制备粗合成气；其中气化过程中产生的高温烟气可用于对生物质资源原料进行干燥，以便于进一步的合成气的生成，而合成气生成后的灰渣（即，气化后生物质灰渣）可作为生产磷钾复合肥生产原料；（2）对步骤（1）中所制备的生物质粗合成气进行除尘；（3）对步骤（2）中经除尘后的液体物料用板式分馏塔分离出木醋液和焦油；其中焦油经蒸馏分离精制用于生产生物汽油、生物柴油等，木醋液经分离后送入储罐用于制造饲料、肥料等；（4）对步骤（2）中净化后的合成气进行合成气重整、合成气变换（用于调节H2/CO比例）、脱碳吸收后，在催化剂催化作用下于醇合成塔内合成制备成粗多元醇；对所制备的粗多元醇，可进一步采用共沸精馏法或萃取精馏法进行分离精制；上述制备过程中，所述合成气重整，采用负载型镍基催化剂，合成气重整时，反应温度设计为700~900℃，空速设计为3000~10000h-1；所述合成气变换，采用低温变换工艺，其技术原理为：将重整后的生物质合成气与水蒸汽，经CeO2/ZrO2负载的Cu基催化剂作用后转化为氢气和二氧化碳，从而使原料气中H2/CO比达到合成制备多元醇的最佳范围（1~2.5，即，以摩尔比计，H2：CO=1~2.5：1）；合成气变换反应设计反应温度为150~400℃，汽气比为0.5~2（即，以摩尔比计，水蒸汽：合成气=0.5~2:1），空速为1000~5000h-1；所述脱碳吸收，其目的将合成气变换后所产生的CO2分离出来，具体可采用低温甲醇洗工艺、变压吸附工艺或膜分离工艺；醇合成塔内合成气制备成多元醇时，具体可采用固定床三级串联工艺，反应时：催化剂可选择CoCuK/ZrO2-Al2O3；以摩尔比计，H2：CO=1~2.5：1；反应温度设计为200~500℃，反应压力设计为2~7Mpa，空速为1000~8000h-1；需要强调的是，上述合成气重整、合成气变换、醇合成塔内合成气制备多元醇等工序，均可采用两塔或多塔并联设置，以确保其中一个反应塔（反应釜）在进行相关反应时，其他并联的反应塔能够正常工作，从而进一步确保整套生产工序的稳定运行；（5）对步骤（4）中反应尾气采用变压吸附技术将其中的氢气分离出来，对所分离的氢气集中回收利用，或者重新输入步骤（4）中的醇合成塔内，用于调节H2/CO比例，这样一方面降低了调整H2/CO气体比例时合成气变换工序所面临的负荷，另一方面提高了原料气中氢气的利用率，提高了生产效率进而降低生产成本。需要说明的是，本申请中所述空速为体积空速，即单位时间单位体积催化剂处理的气体量，单位为m3/(m3催化剂·h)，简写为h-1。本专利技术与现有技术相比，其主要优点体现在如下几个方面：1、该工艺集成度较高，原料利用率较高，能够对生物质合成多元醇液体燃料过程中产生的各种副产物加以综合利用，较好减少生产废弃物的产生，进而降低生产运行成本；2、生物质合成气中所含焦油可被有效分离，所分离焦油用于生产生物汽油、生物柴油等副产品，这样在提高原料碳利用率的同时，有效的避免了焦油的二次污染；3、合成制备多元醇结束后，尾气中的H2经变压吸附分离出来后用于调节合成醇原料气的H2/CO比，降低了合成气变换工序的负荷，同时提高了原料气H2的利用率；而尾气中其他成分在经重整变换后可被循环利用，因而原料利用率高。本专利技术所提供的生物质资源综合化利用工艺，概括而言，包括生物质气化、合成气净化除尘、合成气重整、合成气变换、脱碳吸收、合成气制多元醇以及多元醇的分离精制等多个步骤。该工艺集成度较高，生物质资源利用较为充分：生物质资源气化后的生物质灰渣可作为生产磷钾复合肥原料被充分利用；而由生物质合成气净化除尘过程中所分离的焦油，可进一步作为提炼生物汽油、生物柴油的原料，而所分离的木醋液则可用于制造饲料、肥料等；经净化后的生物质合成气则主要用于合成制备多元醇。而专利技术人通过对生物质合成气中尾气进一步进行回收处理，采用变压吸附分离方式回收其中氢气并重新用于合成气转化多元醇制备过程，从而进一步提高了该工艺的综合回收利用价值，进而有效降低生产成本。总体而言，本专利技术所提供的生物质资源综合化利用工艺，其运行可靠，工艺集成度高、原料利用率高，具有较好地推广应用价值。附图说明图1为本申请工艺流程示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步解释说明，在介绍实施例前，就下述实施例中所涉及部分物料、实验设备等情况简要介绍如下。生物质资源原料：本专利技术中所述生物质资源原料，可为各种农林废弃物，具体例如玉米秸秆、稻壳、花生壳、玉米芯、锯末、刨花等，下述实施例中所使用的生物质资源原料为玉米秸秆成型颗粒，其含水率小于30%，颗粒长度小于30mm。实验设备：固定床气化炉型号：SQJ-1000，生产厂家：河南省科学院能源研究所有限公司。主要催化剂：合成气重整采用堇青石负载的镍基催化剂，通过浸渍法制得，制备方法如下：首先配置的Ni(NO3)2溶液；将溶液倒入堇青石载体中，80℃水浴蒸干后，在120℃烘箱中干燥3小时，而后置于马弗炉中，于650℃焙烧4小时，成型得到催化剂成品；催化剂中镍的负载量为10%；CeO2/ZrO2负载的Cu基低温变换催化剂，采用共沉淀法制备，制备方法如下：首先将Cu(NO3)2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质资源的综合化利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）生物质资源原料经固定床气化炉气化或流化床气化，制备粗合成气；（2）对步骤（1）中所制备的粗合成气进行除尘；（3）对步骤（2）中经除尘后的液体物料分离出木醋液和焦油；（4）对步骤（2）中净化后的合成气进行合成气重整、合成气变换、脱碳吸收后，在催化剂催化作用下制备成粗多元醇；所述合成气重整，采用负载型镍基催化剂，合成气重整时，反应温度设计为700~900℃，空速设计为3000~10000 h

【技术特征摘要】
1.一种生物质资源的综合化利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）生物质资源原料经固定床气化炉气化或流化床气化，制备粗合成气；（2）对步骤（1）中所制备的粗合成气进行除尘；（3）对步骤（2）中经除尘后的液体物料分离出木醋液和焦油；（4）对步骤（2）中净化后的合成气进行合成气重整、合成气变换、脱碳吸收后，在催化剂催化作用下制备成粗多元醇；所述合成气重整，采用负载型镍基催化剂，合成气重整时，反应温度设计为700~900℃，空速设计为3000~10000h-1；所述合成气变换，合成气变换反应设计反应温度为150~400℃，汽气比为0.5~2，空速为1000~5000h-1；制备成多元醇时，催化剂选择CoCuK/ZrO2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海燕，杨延涛，雷廷宙，陈高峰，任素霞，何晓峰，杨树华，李在峰，
申请(专利权)人：河南省科学院能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41