專利名稱：煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙草廢棄物的利用，尤其涉及一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣 化的方法。
背景技術：
作為C02零排放的生物質能是中國最重要的可再生能源之一，約占可再生能源總量的67% (《中國可再生能源產業(yè)發(fā)展報告(2006)》)。由于生物質的組成是碳氫化合物，與煤、石油等常規(guī)的化石燃料組成類似，其特性和利用方式和礦物燃料有很大的相似性，用生物質部分替代礦物燃料，是減少C02排放的理想方式(吳創(chuàng)之，陰秀麗.歐洲生物質能利用的研究現(xiàn)狀及特點.生物能技術，1999 (21))。我國每年產出的可利用的煙草生物質資源豐富，每年產出煙葉近300萬t的同時，會伴隨產出與煙葉產量相當?shù)臒煵萁斩捹Y源。目前， 煙草秸稈資源大都直接作為固體廢棄物被棄置在田間地頭，或焚燒、填埋，造成了極大的資源浪費，也容易污染環(huán)境。將廢棄煙草生物質資源能源化利用，不僅可產生顯著的經濟效益，也可對我國的C02減排作出一定貢獻。然而，資源的分散性及其低的能量密度一定程度上限制了生物質作為單一或主要燃料的規(guī)?；?。利用現(xiàn)已發(fā)展的煤炭轉化利用技術與設備，將生物質與煤共轉化，是解決廢棄生物質資源低成本規(guī)?；玫挠行緩?。作為喜鉀作物，煙草生物質中鉀等堿(土)金屬含量尤為豐富，是典型的富鉀生物質。烤煙秸稈中灰分中K20達到了 45%，CaO的含量也近17%，灰分中的K20、Ca0合計占干基生物質的7 % -8 %，含量極為可觀。堿(土)金屬，尤其是鉀，是煤氣化反應最有效的催化劑 (Mochida I, Sakanishi K. Catalysts for coal conversions of the next generation. Fuel, 2000, 79 (3_4) : 221-228)。催化氣化由于可顯著提高氣化速率、降低氣化溫度、定向調節(jié)產品氣的組成，是潔凈煤利用關鍵技術一煤氣化技術的重要發(fā)展方向，但催化劑的添加成本、貴金屬催化劑的回收以及灰處理可能帶來的二次污染等因素一直制約著煤炭催化氣化技術的工業(yè)化應用(廖洪強，鄧德敏，李保慶.煤催化氣化研究進展與煤-紙漿黑液共氣化.煤炭轉化，2000，23 (3) :1-5)?；跓煵萆镔|富鉀的特點，將煙草秸稈與煤共轉化，不僅可以使生物質資源能夠部分替代化石燃料的使用以減少C02排放，同時若在共利用過程中利用煙草秸稈中富含的鉀催化煤焦氣化反應，則使得煙草生物質成為煤氣化高效、廉價而無需回收的催化劑來源。將煙草秸稈與煤共轉化利用來催化煤焦氣化反應的方法，目前尚未見公開文獻報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉化的利用方法與工藝。該方法基于煙草秸稈廢棄物富鉀及生物質高揮發(fā)分、低炭的特點，先將煙草秸稈中具有高催化活性的鉀富集于生物質焦中，進而將富集鉀的固相與煤充分混合后進行共氣化，利用鉀催化煤氣化反應。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，包括以下工藝步驟
1)首先將收集的煙草秸稈進行晾干、粉碎處理；
2)將處理后的煙草秸稈定量送入一熱解裝置，秸稈顆粒經低溫熱解轉化為熱解氣、焦油和固相生物質焦；
3)將固相生物質焦進行粉碎；
4)將粉碎后的生物質焦和煤送入混合裝置，該裝置中通過加入定量的水將生物質焦與煤進行濕法混合；
5)濕法混合后的物料送入一干燥裝置，物料經干燥至含水率低于10%；
6)干燥后的物料送入氣化爐中進行氣化，氣化產物可作為燃料氣或合成氣使用。步驟1)中的煙草秸稈經自然晾干，并初步破碎為小于5cm的秸稈顆粒。步驟2)中所述的熱解裝置是移動床熱解裝置或流化床熱解裝置，熱解溫度在 450-750°C。步驟3)中粉碎處理是將固相生物質焦送入一粉碎裝置，粉碎至粒度小于40目。步驟4)中的生物質焦、煤的重量比為1:5 1:10，加水比例為固相的30% — 80%。步驟5)中所述干燥裝置是帶式、廂式或滾筒干燥裝置，干燥溫度低于200 °C。步驟6)中所述的氣化爐是流化床氣化裝置或氣流床氣化裝置，以空氣(或氧氣)、 蒸汽為氣化劑，氣化溫度700-1200 °C。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、將煙草秸稈與煤共轉化的同時，利用煙草秸稈中富含的鉀催化煤焦氣化反應，則使得煙草生物質成為煤氣化高效、廉價而無需回收的催化劑。2、采用相對溫和的熱解過程，使煙草秸稈中的鉀主要富集在固相生物質焦中，進一步與煤進行濕法混合，有利于固相中富集的鉀溶出并遷移分散至煤中，可提高氣化過程中的催化效果。3、煙草秸稈熱解過程產生的焦油還可作為提取特殊化學品的原料進行后續(xù)利用， 提高使用價值。


圖1為本發(fā)明的工藝路線示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例(附圖)對本發(fā)明做進一步詳細描述。 實施例1
1、首先將收集的煙草秸稈自然晾干，并初步破碎為小于5cm的秸稈顆粒；
2、將預處理后的煙草秸稈定量送入一移動床熱解裝置，秸稈顆粒經低溫熱解轉化為熱解氣、焦油和固相生物質焦；
3、將固相生物質焦送入一粉碎裝置，進一步粉碎至粒度小于40目；
4、將粉碎后的生物質焦和煤送入混合裝置，該裝置中通過加入定量的水將生物質焦與煤進行濕法混合；生物質焦與煤的混合比例為1:5，加水比例為固相的35%。
5、濕法混合后的物料送入滾筒式干燥裝置，干燥溫度低于200°C。物料經適當干燥至含水率低于10% ；
6、干燥后的物料送入 流化床氣化爐中進行氣化，以空氣、蒸汽為氣化劑，氣化溫度800 0C左右，收集的氣化產物可作為燃料氣使用。經檢測，該氣化產物主要成分為13%H2、24%C0、8%C02、52%N2。實施例2
1、首先將收集的煙草秸稈自然晾干，并初步破碎為小于5cm的秸稈顆粒；
2、將預處理后的煙草秸稈定量送入一流化床熱解裝置，秸稈顆粒經低溫熱解轉化為熱解氣、焦油和固相生物質焦；
3、將固相生物質焦送入一粉碎裝置，進一步粉碎至粒度小于40目；
4、將粉碎后的生物質焦和煤送入混合裝置，該裝置中通過加入定量的水將生物質焦與煤進行濕法混合；生物質焦與煤的混合比例為1:9，加水比例為固相的80%。5、濕法混合后的物料送入廂式干燥裝置，干燥溫度低于200°C。物料經適當干燥至含水率低于10% ；
6、干燥后的物料送入氣流床氣化爐中進行氣化，以氧氣、蒸汽為氣化劑，氣化溫度1100 0C左右，收集的氣化產物可作為燃料氣或合成氣使用。經檢測，該氣化產物主要成分為35%H2、46%C0、12%C02。
權利要求
1.一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)首先將收集的煙草秸稈進行晾干、粉碎處理；2)將處理后的煙草秸稈定量送入一熱解裝置，秸稈顆粒經低溫熱解轉化為熱解氣、焦油和固相生物質焦；3)將固相生物質焦進行粉碎；4)將粉碎后的生物質焦和煤送入混合裝置，該裝置中通過加入定量的水將生物質焦與煤進行濕法混合；5)濕法混合后的物料送入一干燥裝置，物料經干燥至含水率低于10%；6)干燥后的物料送入氣化爐中進行氣化，收集氣化產物可作為燃氣或合成氣。
2.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 煙草秸稈經自然晾干，并初步破碎為小于5cm的秸稈顆粒。
3.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 步驟2)中所述的熱解裝置是移動床熱解裝置或流化床熱解裝置，熱解溫度在450-750°C。
4.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 步驟3)中粉碎處理是將固相生物質焦送入一粉碎裝置，粉碎至粒度小于40目。
5.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 步驟4 )中的生物質焦、煤的重量比為1 5 1 10，加水比例為固相的30 % — 80 %。
6.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 步驟5)中所述干燥裝置是帶式、廂式或滾筒干燥裝置，干燥溫度低于200 °C。
7.根據權利要求1所述的煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于 步驟6)中所述的氣化爐是流化床氣化裝置或氣流床氣化裝置，以空氣(或氧氣)、蒸汽為氣化劑，氣化溫度700-1200 °C。
全文摘要
一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉化催化氣化的方法，其特征在于包括以下工藝步驟秸稈預處理、熱解轉化為固相生物質焦、粉碎、與煤進行濕法混合、干燥、在氣化爐中氣化，收集氣化產物可作為燃氣或合成氣。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、將煙草秸稈與煤共轉化的同時，利用煙草秸稈中富含的鉀催化煤焦氣化反應，則使得煙草生物質成為煤氣化高效、廉價而無需回收的催化劑；2、采用相對溫和的熱解過程，使煙草秸稈中的鉀主要富集在固相生物質焦中，進一步與煤進行濕法混合，有利于固相中富集的鉀溶出并遷移分散至煤中，可提高氣化過程中的催化效果；3、煙草秸稈熱解過程產生的焦油還可作為提取特殊化學品的原料進行后續(xù)利用，提高使用價值。
文檔編號C10J3/72GK102154034SQ201110067029
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月20日 優(yōu)先權日2011年3月20日
發(fā)明者劉朝賢, 朱文魁, 李斌, 陳孚, 陳良元 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院