农作物制甲醇.docx

Revised by Hanlin on 10 January 2021 Revised by Hanlin on 10 January 2021 农作物制甲醇 植物秸秆制甲醇 材料科学与工程学院材料化学13-1王倩22 摘要：响应国家“节能减排和“低碳经济”的号召,促进资源节约型、环境友好型和谐社会的建成,开发利用可再生能源有着重大意义。生物质能源与煤炭、石油、天然气等能源的内部结构和特性组分相类似，以采用相同或相近的技术进行处理和利用。其中，气化技术以其污染少、利用效率高的优势越来越受到重视。由生物质气化合成甲醇包括以下主要过程:生物质预处理、热解气化、气体净化、气体重整、H2/CO比例调节,甲醇合成及分离提纯等。我国作为农业大国,农作物稻秆资源非常丰富。其中植物秸秆的高品位资源化利用是未来产业发展的重点。 关键词：生物质能源甲醇物质气化技术 我国的能源生产及消费呈现出“富煤、缺油、少气”,以及“新型能源短缺的结构特征。显然,这种以化石燃料为主的能源结构,对环境的影响较大。为响应国家“节能减排和“低碳经济”的号召,促进资源节约型、环境友好型和谐社会的建成,开发利用可再生能源有着重大意义。可再生能源包括生物质能、水能、风能、太阳能和地热能等,资源潜力大,环境污染低,具有可再生性,是人与自然和谐发展的重要能源之一。其中,生物质能以可再生和碳平衡等独特的优点引起了世界各国的关注。 作为研究对象的生物质,通常是指农业和林业废弃物,如稻秆、稻壳、花生壳、动物类便等。生物质能源与煤炭、石油、天然气等能源的内部结构和特性组分相类似，以采用相同或相近的技术进行处理和利用。国内外主要的利用技术有直接燃烧技术、生物转换技术、热化学转化技术，其中热化学转化技术包括热解干馏技术、气化技术、热解制生物油技术。热解干馏技术是生物质在缺氧或无氧的条件下制得生物质炭和燃气，同时热解出焦油；生物质气化技术是用化工气化的方法制得气化气体，作为生活煤气发电和化工合成原料气；热解制生物油技术是通过热解的方法制得液体油品燃料，然而技术复杂，成本太高。3种热化学转化技术中，生物质气化技术以其污染少、利用效率高的优势越来越受到重视。由生物质气化合成甲醇包括以下主要过程:生物质预处理、热解气化、气体净化、气体重整、H2/CO比例调节,甲醇合成及分离提纯等。 我国作为农业大国,农作物稻秆资源非常丰富。据统计,我国现有的稻秆除了用作畜牧饲料、还田肥料、工业原料和生活燃料外,还有很大一部分成了真正的废弃物。这些废弃物大部分在田间被直接焚烧,不仅释放的大量气体严重污染环境,杀灭土壤微生物,还造成了生物质能源的极大浪费。如能使之合理利用,则可以变废为宝,增加农民收入,改善环境,缓解能源压力,实现农村经济持续发展以及人与自然的和谐。我国植物秸秆的利用呈现多元化发展,其中植物秸秆的高品位资源化利用是未来产业发展的重点。 本文主要介绍如何利用生物质气化技术将植物秸秆制成甲醇。从生物质气化系统可看出,技术路线主要有3种: 1)利用氧气/水蒸气为气化介质,采用加压流化床气化炉将生物质气化,气化后合成气经过净化,CO变换,CO/H2的比例调整,CO2和H2S的脱除等过程,然后经甲醇合成反应器合成甲醇。 2)生物质在加氢气化炉中反应,产生富甲烷气,气化炉出来的气体在重整反应器中经水蒸气变换过程形成CO和H2,作为合成甲醇的原料气。 3)气化后的气体,不经过水蒸气变换过程而直接进入甲醇合成反应器,即所谓的“一步法”合成,未反应的气体进行联合循环发电.虽然甲醇产量较低,但燃气和热电同时产生,系统效率得到提高。 具体的操作过程中需要注意以下几点： 一、压力选择 高压有利于碳氢化合物气体的产生,似乎对合成气生产不利.但后续的甲醇合成过程是在高压下进行的.这就面临着两种选择:1)气化炉常压操作,合成气在后续过程中压缩至合成反应所需压力;2)气化炉在高压下操作,满足合成气所需的压力.从有关文献中可知,国外的生物质气化系统多数选用了加压气化炉.如果常压气化炉可将低投资和高效率有利结合,从系统运行来讲,也可以具有一定优势.所以,操作压力的选择不是独立的,取决于整个系统的匹配和经济性。 二、提高气化温度 温度是影响气体产量和质量的关键因素。温下操作可以产生富CO、CO2和H2的气体,焦油和碳氢化合物含量低。据经验,用空气或氧气为气化介质,气流床气化炉的操作温度可达1200℃或以上,而且产生的气体中含有极少的焦油和可凝性气体。而这种炉型还没有应用于生物质的成功经验。化床气化炉的典型操作温度在800℃～850℃,高于一般的固定床气化炉。而且流化床气化炉具有适于放