CN219929977U - 一种利用生物质废弃物制取甲醇系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，具体涉及甲醇制取技术领域，包括：生物质废弃物，所述生物质废弃物包括农废、秸秆、生活垃圾、市政污泥、粪便、煤矸石；预处理系统，所述预处理系统包括破碎机、风选机、水解池、粉碎机、压滤机和双级破碎机；低温真空干燥系统，所述低温真空干燥系统包括干燥机，所述生物质废弃物在预处理系统预处理后进入低温真空干燥系统中；存储配料系统，所述存储配料系统为全自动无人化立体料仓形式，本实用新型制取甲醇的原料多样化，城市废弃物包括市政污泥、生活垃圾、餐余垃圾等；农业废弃物包括秸秆、农膜、粪便等；工业固废例如煤矸石、页岩等。

Description

一种利用生物质废弃物制取甲醇系统

技术领域

本实用新型涉及甲醇制取领域，具体涉及一种利用生物质废弃物制取甲醇系统。

背景技术

生物质以其资源丰富、环境友好、可再生等优点而成为一种很有前途的生产清洁液体燃料原材料，从资源有效利用和绿色循环经济角度来看，通过生物废弃物裂解气化技术制取高品气体燃料和高附加值的化学品具有广阔的应用前景，无论在生物技术领域还是在化学制造领域，制取生物质基甲醇的工艺都具有一定的地位；

目前制取生物质基甲醇的工艺还处于初步阶段，对于大批量制取生物质基甲醇的工艺技术还不够完善；

现阶段，人们在制取生物质基甲醇方面还不能完全实现机械化，生产效率低，为克服现有设备、工艺的缺点，实现污染零排放，本实用新型特别提供一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，以城市、农业、工业生物质废弃物等作为原料，通过原料热水解破壁、真空干燥、裂解气化、余热回收等技术，提取制取生物质甲醇的原料。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，包括：

生物质废弃物，所述生物质废弃物包括农废、秸秆、生活垃圾、市政污泥、粪便、煤矸石；

预处理系统，所述预处理系统包括破碎机、风选机、水解池、粉碎机、压滤机和双级破碎机；

低温真空干燥系统，所述低温真空干燥系统包括干燥机，所述生物质废弃物在预处理系统预处理后进入低温真空干燥系统中；

存储配料系统，所述存储配料系统为全自动无人化立体料仓形式，所述低温真空干燥后的生物质废弃物存储在全自动无人化立体料仓中；

裂解气化系统，所述裂解气化系统采用气化炉，气化炉原料进料口管路设有管式热解器，气化炉底部安装有等离子枪，通过管式热解器使物料在进入气化炉瞬间体积膨胀，物料分散后充分燃烧，提高燃烧效率，使炉内燃烧温度保持持续高温不变，且不易死床，气化炉内的气化剂采用富氧气化剂，气化剂氧气浓度达到60％，风机将80％浓度的氧气与空气通过混风罐配比后再经气化剂预热器送入气化炉，进行富氧气化，使得物料在燃烧时的燃烧效率提高，等离子枪对称安装气化炉主体下方，水蒸气来作为工作气通入等离子体发生器，产生水蒸气等离子体，提高气化炉内氢、氧离子浓度，等离子体由于具有高温、高焓、高化学活性的特性，加快反应速率，进一步提升气化效果；

余热回收系统，所述裂解气化系统中裂解气化系统产生的高温烟气进入余热回收系统进行冷却，余热产生高温蒸汽用于预处理系统和低温真空干燥系统运行；

原料气，所述原料气为生物质废弃物在裂解气化系统裂解后产生的气体，原料气少部分可作为粗煤气产品，直接燃烧供能，大部分作为制取生物质甲醇的原料进入净化系统；

净化系统，所述净化系统用于对原料气净化，使原料气满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求，一方面去除气体中焦油等杂质，另一方面是调节原料气的组成，为了满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求，本技术采用富氧等离子气化，实现了提前对原料气氢碳比例的把控，故净化系统只做微调；

气体压缩系统，所述气体压缩系统包括空气压缩机，通过空气压缩机将净化后的原料气加压；

甲醇合成系统，所述甲醇合成系统通过高温、高压、催化剂将原料气进行合成反应得到粗甲醇，之后将粗甲醇进行精馏得到产品甲醇。

优选的，所述预处理系统中：

对于农废、秸秆、生活垃圾，采用破碎机和风选机进行机器分选；

对于市政污泥、粪便，采用水解池、粉碎机和压滤机进行预处理；

对于煤矸石，采用双级破碎机进行破损处理，以使煤矸石作为气化炉床料使用。

优选的，所述干燥机采用蒸汽抽空器实现干燥机内部呈现负压环境，将物料置于负压条件下，通过快速达到负压状态下的沸点来干燥物料的干燥方式，提高热效率，减少热损失，采用蒸汽抽空器在抽真空的同时带走大量水分，可将物料含水率将至20％以下。

优选的，所述生物质废弃物从全自动无人化立体料仓进入气化炉前，采用气化剂预热器进行预气化。

优选的，所述全自动无人化立体料仓的内部设有氮气保护系统。

在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：

本实用新型制取甲醇的原料多样化，城市废弃物包括市政污泥、生活垃圾、餐余垃圾等；农业废弃物包括秸秆、农膜、粪便等；工业固废例如煤矸石、页岩等。

原料预处理系统中，利用双级破碎、风选、热水解、破壁、压滤等处理方法将原料预处理，使原料粒度达到10目一下，含水率由80％降至60％。

真空干燥系统中，利用低温真空干燥机将预处理后的原料进行低温真空干燥，将原料含水率降低至20％以下，提高热效率，减少热损失。

热解气化系统中，采用一种新型生物质二次裂解流化床式富氧等离子气化炉，设计管式热解器，设计双进料口，对物料分级气化，采取富氧气化技术，气化剂氧气浓度达到60％，使得物料在燃烧时的燃烧效率提高，气化炉主体下方安装等离子枪，水蒸气来作为工作气通入等离子体发生器，产生水蒸气等离子体，提高气化炉内氢、氧离子浓度，等离子体由于具有高温、高焓、高化学活性的特性，加快反应速率，进一步提升气化效果。

甲醇合成系统中，对气化炉产出的合成气过滤、净化、配比得到制取生物质甲醇的原料气氢气和一氧化碳，再经催化剂反应后汽液分离得到生物质甲醇。

余热回收系统中，本系统设有高温反应釜、热水解罐、真空干燥机、管式热解器、气化剂预热装置、余热锅炉、外层保温，等余热回收装置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理图。

附图标记说明：

1、生物质废弃物；2、预处理系统；3、低温真空干燥系统；4、存储配料系统；5、裂解气化系统；6、余热回收系统；7、原料气；8、净化系统；9、气体压缩系统；10、甲醇合成系统。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

本实用新型提供了如图1所示的一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，包括：

生物质废弃物1，生物质废弃物1包括农废、秸秆、生活垃圾、市政污泥、粪便、煤矸石；

预处理系统2，预处理系统2包括破碎机、风选机、水解池、粉碎机、压滤机和双级破碎机；

低温真空干燥系统3，低温真空干燥系统3包括干燥机，生物质废弃物1在预处理系统2预处理后进入低温真空干燥系统3中；

存储配料系统4，存储配料系统4为全自动无人化立体料仓形式，低温真空干燥后的生物质废弃物1存储在全自动无人化立体料仓中；

裂解气化系统5，裂解气化系统5采用气化炉，气化炉原料进料口管路设有管式热解器，气化炉底部安装有等离子枪，通过管式热解器使物料在进入气化炉瞬间体积膨胀，物料分散后充分燃烧，提高燃烧效率，使炉内燃烧温度保持持续高温不变，且不易死床，气化炉内的气化剂采用富氧气化剂，气化剂氧气浓度达到60％，风机将80％浓度的氧气与空气通过混风罐配比后再经气化剂预热器送入气化炉，进行富氧气化，使得物料在燃烧时的燃烧效率提高，等离子枪对称安装气化炉主体下方，水蒸气来作为工作气通入等离子体发生器，产生水蒸气等离子体，提高气化炉内氢、氧离子浓度，等离子体由于具有高温、高焓、高化学活性的特性，加快反应速率，进一步提升气化效果；

余热回收系统6，裂解气化系统5中裂解气化系统产生的高温烟气进入余热回收系统6进行冷却，余热产生高温蒸汽用于预处理系统2和低温真空干燥系统3运行；

原料气7，原料气7为生物质废弃物1在裂解气化系统5裂解后产生的气体，原料气7少部分可作为粗煤气产品，直接燃烧供能，大部分作为制取生物质甲醇的原料进入净化系统8；

净化系统8，净化系统8用于对原料气7净化，使原料气7满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求，一方面去除气体中焦油等杂质，另一方面是调节原料气的组成，为了满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求，本技术采用富氧等离子气化，实现了提前对原料气7氢碳比例的把控，故净化系统8只做微调；

气体压缩系统9，气体压缩系统9包括空气压缩机，通过空气压缩机将净化后的原料气7加压；

甲醇合成系统10，甲醇合成系统10通过高温、高压、催化剂将原料气7进行合成反应得到粗甲醇，之后将粗甲醇进行精馏得到产品甲醇。

在一种可能实现的方式中，预处理系统2中：

对于农废、秸秆、生活垃圾，采用破碎机和风选机进行机器分选；

对于市政污泥、粪便，采用水解池、粉碎机和压滤机进行预处理；

对于煤矸石，采用双级破碎机进行破损处理，以使煤矸石作为气化炉床料使用。

在一种可能实现的方式中，干燥机采用蒸汽抽空器实现干燥机内部呈现负压环境，将物料置于负压条件下，通过快速达到负压状态下的沸点来干燥物料的干燥方式，提高热效率，减少热损失，采用蒸汽抽空器在抽真空的同时带走大量水分，可将物料含水率将至20％以下。

在一种可能实现的方式中，生物质废弃物1从全自动无人化立体料仓进入气化炉前，采用气化剂预热器进行预气化。

在一种可能实现的方式中，全自动无人化立体料仓的内部设有氮气保护系统。

通过上述技术方案：

使用时，生物质废弃物1经过预处理系统2进行预处理，其中对于煤矸石、采取双级破碎，使其作为气化炉床料使用；

生物质废弃物1经预处理系统2后进入低温真空干燥系统3中，进而使生物质废弃物1快速达到负压状态下的沸点，以此作为生物质废弃物1干燥的干燥方式，可提高热效率，减少热损失，低温真空干燥系统3中使用蒸汽抽空器实现干燥机内负压，在抽真空的同时带走大量水分，可将物料含水率将至20％以下；

干燥后的物料进入存储配料系统4，而后进入裂解气化系统5进行裂解气化，物料在进入气化炉气化前进行预气化，预气化过程中，主要在原料进料口管路增设管式热解器，使物料在进入气化炉瞬间体积膨胀，物料分散后充分燃烧，提高燃烧效率，使炉内燃烧温度保持持续高温不变，且不易死床，气化炉内的气化剂采用富氧气化剂，气化剂氧气浓度达到60％，风机将80％浓度的氧气与空气通过混风罐配比后再经气化剂预热器送入气化炉，进行富氧气化，使得物料在燃烧时的燃烧效率提高；等离子枪对称安装气化炉主体下方，水蒸气来作为工作气通入等离子体发生器，产生水蒸气等离子体，提高气化炉内氢、氧离子浓度，等离子体由于具有高温、高焓、高化学活性的特性，加快反应速率，进一步提升气化效果；

经裂解气化系统5产生的高温烟气会进入余热回收系统6进行冷却，将余热产生高温蒸汽用于预处理系统2和低温真空干燥系统3的运行需求；

原料气7少部分可作为粗煤气产品，直接燃烧供能，大部分作为制取生物质甲醇的原料会进入净化系统8，净化系统8对原料气7净化，一方面去除气体中焦油等杂质，另一方面是调节原料气的组成，为了满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求，此过程中，采用富氧等离子气化，实现了提前对原料气7氢碳比例的把控，故净化系统8只做微调；

经过净化系统8的原料气7在气体压缩系统9的加压下进入甲醇合成系统10，甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在的条件下进行碳的化物与的合成反应，由于受催化剂选择性的限制，生成甲醇的同时，还有许多副反应伴随发生，所以得到的产品是以甲醇和水为主以及多种有机杂质混合的溶液，称为粗甲醇，粗甲醇需要通过精馏及适当的辅助方法处理，才能获得纯净的甲醇组分，精馏主要是除去易挥发组分，如二甲醚，以及难以挥发的组分，如乙醇、高级醇、水等，精馏后可得到产品甲醇；

综上所述，本技术有望替代大量石化能源，助力实现碳减排目标。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，其特征在于，包括：

生物质废弃物(1)，所述生物质废弃物(1)包括农废、秸秆、生活垃圾、市政污泥、粪便、煤矸石；

预处理系统(2)，所述预处理系统(2)包括破碎机、风选机、水解池、粉碎机、压滤机和双级破碎机；

低温真空干燥系统(3)，所述低温真空干燥系统(3)包括干燥机，所述生物质废弃物(1)在预处理系统(2)预处理后进入低温真空干燥系统(3)中；

存储配料系统(4)，所述存储配料系统(4)为全自动无人化立体料仓形式，所述低温真空干燥后的生物质废弃物(1)存储在全自动无人化立体料仓中；

裂解气化系统(5)，所述裂解气化系统(5)采用气化炉，气化炉原料进料口管路设有管式热解器，气化炉底部安装有等离子枪；

余热回收系统(6)，所述裂解气化系统(5)中裂解气化系统产生的高温烟气进入余热回收系统(6)进行冷却，余热产生高温蒸汽用于预处理系统(2)和低温真空干燥系统(3)运行；

原料气(7)，所述原料气(7)为生物质废弃物(1)在裂解气化系统(5)裂解后产生的气体；

净化系统(8)，所述净化系统(8)用于对原料气(7)净化，使原料气(7)满足氢碳比例，使氢碳比例达到甲醇合成的比例要求；

气体压缩系统(9)，所述气体压缩系统(9)包括空气压缩机，通过空气压缩机将净化后的原料气(7)加压；

甲醇合成系统(10)，所述甲醇合成系统(10)通过高温、高压、催化剂将原料气(7)进行合成反应得到粗甲醇，之后将粗甲醇进行精馏得到产品甲醇。

2.根据权利要求1所述的一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，其特征在于：所述预处理系统(2)中：

对于农废、秸秆、生活垃圾，采用破碎机和风选机进行机器分选；

对于市政污泥、粪便，采用水解池、粉碎机和压滤机进行预处理；

对于煤矸石，采用双级破碎机进行破损处理。

3.根据权利要求1所述的一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，其特征在于：所述干燥机采用蒸汽抽空器实现干燥机内部呈现负压环境。

4.根据权利要求1所述的一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，其特征在于：所述生物质废弃物(1)从全自动无人化立体料仓进入气化炉前，采用气化剂预热器进行预气化。

5.根据权利要求1所述的一种利用生物质废弃物制取甲醇系统，其特征在于：所述全自动无人化立体料仓的内部设有氮气保护系统。