本發(fā)明涉及合成氣，具體涉及一種合成氣制備的工藝。

背景技術(shù)：

1、面對(duì)氣候變化、環(huán)境污染、能源短缺等日益嚴(yán)峻的全球性問題，推動(dòng)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)從以化石能源為主體到以清潔低碳能源為主導(dǎo)的能源變革已經(jīng)成為人類的共識(shí)，同時(shí)降低生產(chǎn)過程中二氧化碳的排放量成為綠色化工節(jié)能減碳的重要手段。

2、生物質(zhì)作為一種可再生能源，也是能源變革中的生力軍，一方面部分生物質(zhì)本身可以吸收大氣中的二氧化碳，另一方面可以廣泛地用于綠色化工生產(chǎn)中生產(chǎn)一系列的綠色下游產(chǎn)品。生物質(zhì)的利用角度，生物質(zhì)氣化制備合成氣是常見的一種生產(chǎn)工藝，包括流化床氣化工藝和氣流床氣化工藝。

3、對(duì)于流化床氣化工藝而言，因?yàn)闅饣瘻囟仍O(shè)置在1000℃以上，容易導(dǎo)致生物質(zhì)裂解不充分從而產(chǎn)生一定量的甲烷，進(jìn)而影響后續(xù)合成氣進(jìn)一步的下游有機(jī)產(chǎn)品的合成。而氣流床氣化工藝，因?yàn)闅饬鞔矚饣瘻囟雀?，揮發(fā)份會(huì)充分裂解，熱效率和碳轉(zhuǎn)化率高，生產(chǎn)過程中沒有甲烷產(chǎn)生，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生焦油，所以被廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)氣化制備合成氣生產(chǎn)中。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，專利文獻(xiàn)cn115125036a公開了一種生物質(zhì)制備甲醇的方法及系統(tǒng)，該方法以生物質(zhì)為原料，對(duì)其進(jìn)行水熱處理，由于水熱過程中大量的半纖維素降解進(jìn)而破壞了生物質(zhì)的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使得木質(zhì)素遷移至細(xì)胞壁表面，進(jìn)而將水溶性的木質(zhì)素隨水脫除，而部分不溶性的木質(zhì)素則釋放至液相中，最終進(jìn)行固液分離后將水熱生物質(zhì)作為后續(xù)氣化工藝的原料進(jìn)行氣化?？梢姡谠摴に囍?，關(guān)鍵步驟在于利用水熱處理將木質(zhì)素完全脫除，使得最終進(jìn)入后續(xù)氣化工藝的原料水熱生物質(zhì)中盡可能不含木質(zhì)素，包括水溶性木質(zhì)素和不溶性木質(zhì)素，而這點(diǎn)也是本領(lǐng)域在利用生物質(zhì)進(jìn)行氣化工藝角度的共識(shí)。也正是因?yàn)橐陨系募夹g(shù)偏見，導(dǎo)致在利用生物質(zhì)進(jìn)行氣化工藝時(shí)制備得到的合成氣的含量較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的生物質(zhì)氣化工藝制備得到的合成氣含量較低的問題，進(jìn)而提供一種合成氣制備的工藝，一方面提高了合成氣含量，另一方面也充分利用了生物質(zhì)中木質(zhì)素，對(duì)于含木質(zhì)素生物質(zhì)的使用更加豐富。

2、為此，本發(fā)明提供一種合成氣制備工藝，氣化原料為含有生物質(zhì)木質(zhì)素的漿液，木質(zhì)素的含量大于等于3wt％。

3、優(yōu)選的，所述木質(zhì)素的含量大于等于8wt％。

4、更優(yōu)選的，所述木質(zhì)素的含量為8-60wt％。

5、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液包括生物質(zhì)經(jīng)處理液加熱處理分離后的液態(tài)產(chǎn)物，優(yōu)選的，所述處理液中成分包括金屬無機(jī)鹽、金屬氫氧化物中的至少一種，更優(yōu)選的，所述漿液經(jīng)過液態(tài)產(chǎn)物濃縮后形成。

6、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液中固體物的含量大于等于10wt％。優(yōu)選的，所述漿液中固體物的含量為10-60wt％，所述漿液中固體物的含量為50-60wt％。

7、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液的粘度小于等于2000mpa˙s，優(yōu)選為，所述漿液的粘度小于等于1200mpa˙s，更優(yōu)選的，所述漿液的粘度為700-1200mpa˙s。

8、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液中干基灰分小于等于45wt％，優(yōu)選的，所述漿液中干基灰分小于等于40wt％，更優(yōu)選的，所述漿液中干基灰分小于等于25wt％。

9、在其中一些實(shí)施例中，所述木質(zhì)素占固體物的9-90wt％。

10、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液還包括含碳的燃料。優(yōu)選的，所述含碳的燃料包括煤，所述漿液中煤占固體物的比例為5wt-95wt％。

11、優(yōu)選的，所述含碳的燃料包括液體廢棄物或可溶于液體的氣體廢棄物，所述漿液中液體廢棄物或可溶于液體的氣體廢棄物占漿液的比例為0.5wt-30wt％。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)包括木頭、草本植物、農(nóng)業(yè)廢料、農(nóng)業(yè)殘?jiān)?、農(nóng)業(yè)作物、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物或工業(yè)生物質(zhì)加工廢料中的至少一種。

13、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)的粒度小于等于5目，優(yōu)選的，所述生物質(zhì)的粒徑小于等于4000μm，更優(yōu)選為小于等于850μm。

14、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)的含水量為10-70wt％，優(yōu)選10-50wt％。

15、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)包括秸稈、玉米芯、木屑、甘蔗、蔗渣、人畜糞便中的至少一種。

16、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬無機(jī)鹽包括金屬硫化鹽、金屬亞硫酸鹽、金屬亞硫酸氫鹽、金屬硝酸鹽中的至少一種。

17、在其中一些實(shí)施例中，所述金屬硫化鹽包括硫化鈉、硫化鉀和硫化鈣中的至少一種。

18、優(yōu)選的，金屬亞硫酸鹽包括亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鈣中的至少一種。

19、優(yōu)選的，所述金屬氫氧化物為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣中的至少一種。

20、優(yōu)選的，所述金屬亞硫酸氫鹽包括亞硫酸氫鈣。

21、優(yōu)選的，所述金屬硝酸鹽包括硝酸鈣。

22、可選的，所述處理液通過將酸性氣體通入金屬氫氧化物溶液中制得，可選的，所述酸性氣體包括生產(chǎn)過程中生成的酸性廢氣。

23、在其中一些實(shí)施例中，所述酸性廢氣為硫化氫或二氧化硫中的至少一種。

24、在其中一些實(shí)施例中，所述處理液中金屬硫化鹽和金屬氫氧化物的質(zhì)量比為1:(2-4)，所述處理液的ph值為13-14。

25、在其中一些實(shí)施例中，所述處理液中金屬亞硫酸鹽和金屬氫氧化物的質(zhì)量比為1：(0.4-2)，所述處理液的ph值為10-12。

26、在其中一些實(shí)施例中，所述處理液中金屬亞硫酸氫鹽的濃度為8-10wt％。

27、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)和處理液加熱處理的溫度為105-200℃，加熱處理的時(shí)間為30min-5h。

28、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)與處理液的比為1:(1-10)，單位為g：ml。

29、在其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)與處理液的比為1:(1-6)，單位為g：ml。

30、在其中一些實(shí)施例中，二氧化硫注入氫氧化鈣溶液中形成處理液，處理液的ph值為4.5-5.5。

31、在其中一些實(shí)施例中，生物質(zhì)和處理液加熱處理的溫度為120-160℃，加熱處理的時(shí)間為45min-3h，所述生物質(zhì)與處理液的比例為1:(4-6)，單位為g：ml。

32、在其中一些實(shí)施例中，所述漿液還包括向液態(tài)產(chǎn)物中通入酸性氣體，將液態(tài)產(chǎn)物的ph值調(diào)節(jié)至9-11，分離得到沉淀物，將沉淀物配制成漿液，所述酸性氣體包括硫化氫。

33、在其中一些實(shí)施例中，分離沉淀物后的液體回用。

34、在其中一些實(shí)施例中，對(duì)氣化原料進(jìn)行氣化的氣化溫度為850-1500℃，優(yōu)選的，所述氣化溫度為1050-1300℃；對(duì)氣化原料進(jìn)行氣化的氣化壓力為0.05-8.0mpa，優(yōu)選的，所述氣化壓力為2.5-6.9mpa；對(duì)氣化原料進(jìn)行氣化的氣化停留時(shí)間為1s-5s。

35、在其中一些實(shí)施例中，所述對(duì)氣化原料進(jìn)行氣化還包括脫硫凈化的步驟。

36、在其中一些實(shí)施例中，通過氣流床對(duì)氣化原料進(jìn)行氣化。

37、本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

38、1.本發(fā)明提供的一種合成氣制備工藝首次提出了將含有一定濃度木質(zhì)素的漿液作為氣化原料，解決了常規(guī)生物質(zhì)氣化無法制成高濃度漿液的難題，提高了氣化漿液原料中的生物質(zhì)固體含量，同時(shí)擯棄了常規(guī)生物質(zhì)通過漿液制備合成氣技術(shù)中通常需要分離掉木質(zhì)素的技術(shù)偏見，充分利用了漿液中木質(zhì)素含氧量低、熱值高的特性，一方面降低了合成氣制備的工藝成本，另一方面制備得到的有效合成氣(一氧化碳和氫氣)體積分?jǐn)?shù)大于等于63vol％，合成氣中一氧化碳含量大于30vol％，二氧化碳含量18-32vol％，氫氣含量32-41vol％。

39、2.本發(fā)明提供一種合成氣制備工藝，所述漿液包括生物質(zhì)經(jīng)處理液加熱處理分離后的液態(tài)產(chǎn)物，所述處理液包括金屬無機(jī)鹽、金屬氫氧化物中的至少一種。本發(fā)明以生物質(zhì)經(jīng)處理液加熱處理分離后的液態(tài)產(chǎn)物為氣化原料，通過在處理液中，將生物質(zhì)加熱處理，能夠有效的分離纖維素和半纖維素，得到含有木質(zhì)素的漿液，本發(fā)明通過對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行三素分離、改性與利用，一方面，能夠充分回用生物質(zhì)熱處理后的殘留液，另一方面利用回用的殘留液制備得到的合成氣產(chǎn)量高，合成氣中甲烷、二氧化碳及其他雜質(zhì)的含量低，大幅度的提高了生物質(zhì)在制備綠色化工產(chǎn)品上的減碳效果。

40、3.本發(fā)明提供一種合成氣制備工藝，向液態(tài)產(chǎn)物中通入酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)ph值至9-11，分離得到沉淀物，將沉淀物配制成漿液，所述漿液中固含量大于等于10wt％。本發(fā)明利用酸性物質(zhì)降低液態(tài)產(chǎn)物的ph，得到主要成分為木質(zhì)素的沉淀物，能夠有效的控制漿液中木質(zhì)素的含量，避免漿液濃度不可控導(dǎo)致合成氣組分含量不穩(wěn)定，同時(shí)，本發(fā)明限定了漿液中固含量大于等于10wt％，不僅能夠降低制備漿液的能耗和成本，還能夠提高制備的合成氣產(chǎn)量。

41、4.本發(fā)明提供的一種合成氣制備工藝，分離沉淀物后的液體回用。本發(fā)明通過向液態(tài)產(chǎn)物中通入酸性物質(zhì)，分離后得到的沉淀物為制備漿液的原料，分離后得到的濾液可作為液態(tài)產(chǎn)物制備過程中的堿性溶液，實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用，減少浪費(fèi)，降低成本。