專利名稱：生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)的高效潔凈利用的一種新方法，進(jìn)一步涉及利用沼氣重整生物質(zhì)氣化氣合成二甲醚的新方法。
生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化技術(shù)中歷史最長、最具實用性的一種技術(shù)。但生物質(zhì)氣化氣與煤氣化、天然氣氣化以及重渣油氣化等途徑獲得的合成氣相比，存在最大的弱點，即氣化氣中H2/CO值較低，為提高生物質(zhì)合成二甲醚的單程轉(zhuǎn)化效率，減小因合成催化劑在貧氫條件下的積碳失活，必須設(shè)法提高合成氣的H2/CO值。
目前二甲醚的合成主要通過煤氣化、天然氣氣化以及重渣油氣化等途徑獲得的合成氣來合成。由生物質(zhì)空氣-水蒸汽催化氣化產(chǎn)生的氣化氣經(jīng)甲烷重整制備合成氣直接合成潔凈燃料二甲醚，是一種新的綠色合成工藝，至今未見報道。發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是為實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展而提供一種完全由生物質(zhì)高效清潔利用合成燃料二甲醚的綠色合成方法。
本發(fā)明的工作氣體為空氣和水蒸汽，氣化爐中催化氣化的催化劑為自制的鎳基催化劑，焦油采用催化裂解的方法凈化，催化劑為鎳/白云石雙功能催化劑，生物質(zhì)流化床氣化爐中經(jīng)空氣-水蒸汽催化氣化后得到富氫的氣化氣；甲烷來源于生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣。
富氫氣化氣經(jīng)旋風(fēng)分離、焦油裂解和水洗深度凈化后用沼氣中的甲烷進(jìn)行催化重整得到H2∶CO為2∶1，且CO2含量小于5％的合成氣；由合成氣一步法合成燃料二甲醚，經(jīng)分離精制后壓縮成液化氣使用。
實施例生物質(zhì)杉木粉由螺旋進(jìn)料器(4)進(jìn)入流化床氣化爐(2)，空氣經(jīng)羅次風(fēng)機由氣化爐(2)下部吹入，水蒸汽發(fā)生器(3)產(chǎn)生的高溫水蒸汽(400K)在氣化爐(2)的不同高度進(jìn)入，生物質(zhì)在氣化爐(2)中進(jìn)行空氣-水蒸汽催化氣化，氣化氣中H2∶CO∶CO2∶N2為30∶10∶20∶30；從氣化爐(2)出來的氣化氣經(jīng)旋風(fēng)分離器(5)除塵和焦碳后進(jìn)入焦油裂解器(6)催化裂解焦油，焦油含量低于50mg/Nm3，水洗噴淋塔(7)對氣化氣深度凈化；沼氣發(fā)生器(8)產(chǎn)生的沼氣凈化后與氣化氣經(jīng)混合器(9)混合后進(jìn)入重整反應(yīng)器(10)催化重整制取合成氣，合成氣中H2∶CO∶CO2∶N2為45∶25∶5∶20；合成氣經(jīng)一步法合成反應(yīng)器(11)催化合成后經(jīng)精餾裝置(12)分離精制制得純度大于90％的燃料二甲醚，二甲醚壓縮為液化氣運輸和使用。
本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點和積極效果1.在生物質(zhì)空氣-水蒸汽催化氣化反應(yīng)中，充分利用部分生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的熱量來提供氣化所需的熱量，實現(xiàn)自熱反應(yīng)；2.通過加入水蒸汽產(chǎn)生一系列水汽變換反應(yīng)來克服生物質(zhì)含氫量的不足，達(dá)到提高生物質(zhì)潛在氫產(chǎn)量的目的；3.在生物質(zhì)空氣-水蒸汽催化氣化反應(yīng)中，利用自制的鎳基催化劑實現(xiàn)了顯著提高生物質(zhì)潛在氫產(chǎn)量的目的；4.在富氫氣化氣的重整工序中采用由沼氣提供的甲烷重整，使整個合成工藝全部采用可再生的生物質(zhì)資源，實現(xiàn)了綠色的合成工藝路線；5.在甲烷重整工序，通過自制的重整催化劑實現(xiàn)了調(diào)整合成氣比例，降低CO2含量的目的。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，包括如下的過程原料生物質(zhì)經(jīng)螺旋進(jìn)料器(4)進(jìn)入流化床氣化爐(2)，空氣經(jīng)羅次風(fēng)機由氣化爐(2)下部吹入，水蒸汽發(fā)生器(3)產(chǎn)生的高溫水蒸汽(400K)在氣化爐(2)的不同高度進(jìn)入，生物質(zhì)在氣化爐(2)中進(jìn)行空氣-水蒸汽催化氣化；從氣化爐(2)出來的氣化氣經(jīng)旋風(fēng)分離器(5)除塵和焦碳后進(jìn)入焦油裂解器(6)催化裂解焦油，噴淋塔(7)對氣化氣深度凈化；沼氣發(fā)生器(8)產(chǎn)生的沼氣與凈化后的氣化氣經(jīng)混合器(9)混合后進(jìn)入重整反應(yīng)器(10)催化重整制取合成氣；合成氣經(jīng)二甲醚合成反應(yīng)器(11)催化合成后經(jīng)精餾裝置(12)分離精制制得燃料二甲醚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，其特征在于工作氣體為空氣和水蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，其特征在于空氣和水蒸汽催化氣化的催化劑為自制的鎳基催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，其特征在于氣化氣中的焦油采用催化裂解的方法凈化，催化劑為鎳/白云石雙功能催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，其特征在于通過甲烷的水蒸汽和二氧化碳重整進(jìn)行補氫和合成氣比例調(diào)整；合成氣的比例為H2∶CO為2∶1，且CO2含量小于5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種生物質(zhì)間接液化一步法合成二甲醚的方法，其特征在于所述的甲烷來源于生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物質(zhì)的高效潔凈利用的一種新方法，進(jìn)一步涉及利用沼氣重整生物質(zhì)氣化氣合成二甲醚的新方法。由于石油、煤和天然氣等化石能源資源有限，從合成氣制造燃料日益受到重視，生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化技術(shù)中歷史最長、最具實用性的一種技術(shù)。但生物質(zhì)氣化氣與煤氣化、天然氣氣化以及重渣油氣化等途徑獲得的合成氣相比，存在最大的弱點，即氣化氣中H
文檔編號C07C43/04GK1477090SQ0312658
公開日2004年2月25日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者王鐵軍, 常杰, 呂鵬梅, 祝京旭 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所