本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

燃?xì)饧淄橐彩翘烊粴?，供給農(nóng)村用戶和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，作為燃?xì)獾难a充和調(diào)峰，消除生物質(zhì)燃?xì)釩O、H₂中的CO有毒成分，使農(nóng)村農(nóng)民生活用氣質(zhì)量同城市燃?xì)庖粯忧鍧嵀h(huán)保，燃?xì)獬杀镜陀诔鞘腥細(xì)狻?/p>

生物質(zhì)原料指玉米芯、茶殼、刨花、木塊、秸稈等，它們是對太陽能的貯存，是可再生能源，它們數(shù)量大、分布廣、面積快、萬千公來，它們一直是人類利用的主要能源，長期用作炊事、取暖和照明燃料。自從化石能源大量開采使用后，生物質(zhì)的利用大大減少，目前，在傳統(tǒng)的炊事領(lǐng)域，由煤炭、煤氣、液化石油氣的天然氣、電等商業(yè)能源致使秸稈和其它農(nóng)林廢棄物因替燒等反而成為了環(huán)境污染源。

自1994年，我國第一個實際運行的集中供氣工程試點，以玉米芯、茶殼、刨花、秸稈等為原料，采用生物質(zhì)熱解氣化氣，產(chǎn)生以CO、H₂為主的可燃?xì)怏w供給燃具作燃?xì)馊紵褂?，試點工程后，迅速在全國示范性推廣，建設(shè)了500多個生物質(zhì)氣化集中供氣工程系統(tǒng)。至2015年止，全國集中供氣工程系統(tǒng)至少有10000個分散于全國各地農(nóng)村。按建設(shè)一個站供200戶計，每戶人均4人，全國有800萬人正在享有生物質(zhì)燃?xì)鉃樗麄儙淼膶嵒荨?/p>

生物質(zhì)氣化集中供氣工程系統(tǒng)由三部分組成：

①燃?xì)獍l(fā)生系統(tǒng)，由生物質(zhì)氣化的燃?xì)獍l(fā)生系統(tǒng)，凈化后打入燃?xì)赓A氣柜。

②燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)，由輸配管網(wǎng)組成。

③用戶燃具，利用通用燃?xì)庠?，根?jù)灶前燃?xì)鈮毫m當(dāng)調(diào)整即可使用。

生物質(zhì)燃?xì)獾纳a(chǎn)應(yīng)用目的是清潔環(huán)保、高效節(jié)能，綜合利用資源和替代化石能源，改善農(nóng)民的生活質(zhì)量。

但是，生物質(zhì)燃?xì)馐且訡O、H₂為主要成分，CO是有毒氣體，其存在就是生物質(zhì)燃?xì)獾娜毕?，這個缺陷自有生物質(zhì)氣化技術(shù)以來始終存在。生物質(zhì)氣化燃?xì)獾某煞峙c90年代以前的煤氣一樣，煤氣中毒事件的兇手來自于CO。如何更方便制成天然氣，讓農(nóng)民的燃?xì)赓|(zhì)量與城市人用氣質(zhì)量一樣，是一個需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置，能較方便制成天然氣。

本發(fā)明實施例提供一種新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置：

包括生物質(zhì)氣化器、第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器；

所述生物質(zhì)氣化器用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行處理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的高溫氣體；

所述第一反應(yīng)器采用甲醇和水蒸氣為原料進(jìn)行水蒸氣重整生成二氧化碳和氫氣；

所述第二反應(yīng)器用于將所述高溫氣體、所述重整生成的二氧化碳和氫氣，在甲烷化催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成甲烷和水。

可選的，所述裝置還包括：

換熱器、冷卻器、氣液分離器、儲氣罐；

所述第二反應(yīng)器生成的甲烷和水，通過換熱器、冷卻器、氣液分離器分離出氣相甲烷和液相反應(yīng)水溶液，其中氣相甲烷氣體輸送至儲氣罐，液相反應(yīng)水溶液經(jīng)檢測調(diào)和后作無害化排放。

可選的，所述裝置還包括甲醇泵，

所述甲醇和水蒸氣經(jīng)甲醇泵并通過換熱器進(jìn)行加熱至≥230℃進(jìn)入第一反應(yīng)器，進(jìn)行水蒸氣重整生成二氧化碳和氫氣。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的裝置，包括生物質(zhì)氣化器、第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器；所述生物質(zhì)氣化器用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行處理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的高溫氣體；所述第一反應(yīng)器采用甲醇和水蒸氣為原料進(jìn)行水蒸氣重整生成二氧化碳和氫氣；所述第二反應(yīng)器用于將所述高溫氣體、所述重整生成的二氧化碳和氫氣，在甲烷化催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成甲烷和水，因此可以利用生物質(zhì)原料制成天然氣，降低成本，也更環(huán)保安全。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的第一示意圖；

圖2是本發(fā)明的新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的第二示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本發(fā)明可能采用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當(dāng)……時”或“響應(yīng)于確定”。

本發(fā)明提供一種新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置，能較方便制成天然氣。

圖1是本發(fā)明的新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的第一示意圖。參照圖1，一種新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置：

包括生物質(zhì)氣化器1、第一反應(yīng)器2、第二反應(yīng)器3；

所述生物質(zhì)氣化器1用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行處理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的高溫氣體；

所述第一反應(yīng)器2采用甲醇和水蒸氣為原料進(jìn)行水蒸氣重整生成二氧化碳和氫氣；

所述第二反應(yīng)器3用于將所述高溫氣體、所述重整生成的二氧化碳和氫氣，在甲烷化催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成甲烷和水。

圖2是本發(fā)明的新型生物質(zhì)氣化氣制天然氣的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的第二示意圖。

參照圖2，本發(fā)明的新型生物質(zhì)制天然氣生產(chǎn)裝置，包括生物質(zhì)氣化器1、反應(yīng)器2、反應(yīng)器3、換熱器4、冷卻器5、氣液分離器6、儲氣罐7、甲醇泵8、過熱器9和燃?xì)夥峙湎到y(tǒng)10。

生產(chǎn)時以玉米芯、秸稈、刨花、木塊等作為原料，生物質(zhì)原料由生物質(zhì)氣化器1上部加入，依靠重力逐漸移動到底部，灰渣由底部排出，空氣在氣化器中部的氧化區(qū)加入，燃?xì)庥煞磻?yīng)層下部輸出。其中原料移動與氣流方向相同，是吸式氣化器。生物質(zhì)原料在生物質(zhì)氣化器1內(nèi)被干燥、熱解、氧化、還原生成CO、CO₂、H₂等高溫氣體，原料在生物質(zhì)氣化器1內(nèi)生成的CO、CO₂、H₂、CH₄、N₂、O₂高溫混合氣由氣化器燃?xì)獬隹谳敵觯?jīng)過氣體凈化器進(jìn)入反應(yīng)器2、反應(yīng)器3，把反應(yīng)器2、3內(nèi)的催化劑加熱至230℃一250℃左右進(jìn)入反應(yīng)器3，在反應(yīng)器3內(nèi)催化劑下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成甲烷CH₄和水，即CO、CO₂、H₂，熱氣體進(jìn)入反應(yīng)器3在甲烷化催化劑上進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，把CO、CO₂、H₂混合氣轉(zhuǎn)化為甲烷和水。反應(yīng)式為：

CO＋2H₂ ——CH₄＋H₂O 甲烷化反應(yīng)

CO₂＋4H₂ ——CH₄＋2H₂O 甲烷化反應(yīng)

由于生物質(zhì)原料的來源各樣，在生物質(zhì)氣化器1內(nèi)產(chǎn)生的CO、CO₂、H₂的碳?xì)浔仁Ш?，在生產(chǎn)的過程中，采用甲醇、水為原料在反應(yīng)器2進(jìn)行水蒸氣重整生成CO₂＋3H₂，混合氣補充加入反應(yīng)器3進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成更多的甲烷，反應(yīng)式為：

CH₃OH＋H₂O ——CO₂＋3H₂ （甲醇水蒸氣重整制CO₂＋3H₂）

CO₂＋4H₂—— CH₄＋2H₂O （甲烷化反應(yīng)）

反應(yīng)過程中采用生物質(zhì)氣化器的反應(yīng)熱，天然氣的動力生產(chǎn)成本幾乎為零成本。燃?xì)獾臒嶂涤稍镔|(zhì)燃?xì)鉄嶂?328KJ/^M3增加至35874KJ/M³，熱值增加了6.7倍以上。生物質(zhì)燃?xì)馀c甲醇制合成氣轉(zhuǎn)化天然氣的成本相近，天然氣的熱值高于生物質(zhì)燃?xì)獾臒嶂怠１容^單一生物質(zhì)氣化燃?xì)獬煞譃镃O、H₂，而生物質(zhì)制天然氣生產(chǎn)裝置的燃?xì)獬煞质翘烊粴猓淄椋?，與城市燃?xì)獬煞忠粯?，也可以轉(zhuǎn)入管網(wǎng)，作為城市燃?xì)獾难a充或調(diào)峰氣源。經(jīng)換熱器4、冷卻器5進(jìn)入氣液分離器6，此時的氣體被冷卻至＜50℃進(jìn)入儲氣罐7，甲烷氣體供給燃?xì)夤┙o系統(tǒng)作為商品起氣源。

由于生物質(zhì)原料來源廣泛，品種繁多，生物質(zhì)氣化器1內(nèi)產(chǎn)生的氣體中的CO、CO₂、H₂比例失衡，轉(zhuǎn)化甲烷的產(chǎn)率低，因此在生產(chǎn)過程中采用以甲醇水為原料，經(jīng)甲醇泵8通過換熱器4把甲醇原料加熱，在經(jīng)過熱器9過熱至≥230℃進(jìn)入反應(yīng)器2，甲醇水在反應(yīng)器2內(nèi)的催化劑上發(fā)生甲醇水蒸氣重整反應(yīng)生成CO₂＋3H₂合成氣輸入至反應(yīng)器3與生物質(zhì)氣混合在反應(yīng)器3內(nèi)的催化劑上完成甲烷化反應(yīng)，生成甲烷和水經(jīng)反應(yīng)器3出口通過換熱器4、冷卻器5、氣液分離器6分離出氣相CH₄甲烷和液相反應(yīng)水溶液。氣相CH₄甲烷氣體至儲氣罐7，甲烷氣體供給燃?xì)夤┙o系統(tǒng)作為商品氣源。氣液分離器6分離出液相反應(yīng)水溶液經(jīng)檢測調(diào)和后作無害化排放。

綜上所述，本發(fā)明的裝置，包括生物質(zhì)氣化器、第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器；所述生物質(zhì)氣化器用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行處理得到包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的高溫氣體；所述第一反應(yīng)器采用甲醇和水蒸氣為原料進(jìn)行水蒸氣重整生成二氧化碳和氫氣；所述第二反應(yīng)器用于將所述高溫氣體、所述重整生成的二氧化碳和氫氣，在甲烷化催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)生成甲烷和水，因此可以利用生物質(zhì)原料制成天然氣，降低成本，也更環(huán)保安全。

上述裝置中各個單元的功能和作用的實現(xiàn)過程具體詳見上述方法中對應(yīng)步驟的實現(xiàn)過程，在此不再贅述。

對于裝置實施例而言，由于其基本對應(yīng)于方法實施例，所以相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本發(fā)明方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。