Способ получения синтез-газа из древесины

(51)5 С 10, 3/О ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКО СИНТЕЗ-ГАЗ я: осуществляют кислым никелем древесине 0,25- фицируют водя табл. рганической химии Е,А,Таборисская и Тгапзасбопз о 1 й г Епегду пдеп. 1985 О. (;Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Институт физикоАН БССР(56) .К,Мцбде и др,АЯМЕ. - оцгпа о 1 Яоа107, 88-92. Изобретение относится к способу получения синтез-газа из углеродсодержащего материала, в частности из древесных опилок (отхода производства), и может быть использовано в химической, энергетической и металлургической отраслях промышленности,Известен способ получения синтез-газа для производства метанола путем каталитической газификации древесных опилок, которые подаются в слой твердых частиц, таких как песок, активированных А 20 з и ЮА 20 з при температуре 700-900 С в присутствии водяного пара, При использовании катализатора МА 20 з степень газификации составляет при 850 С 95%, состав газа, об. %. Н 2 56; СО 24; С 02 17,8; СН 4 2,2,Известен способ получения синтез-газа для производства метанола каталитической газификацией древесины водяным паром, Наилучшим катализатором является 20% КО/А 20 з. В его присутствии при 700 С выход газа составил 87%, состав, об, %: н 2 55,74, СО 30,96; С 02 10,5; СН 4 2,8; С 2 Н 4 следы.Известен спос а взаимодействием ы об полученля синтез-газ древесных опилок и щеп(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯИЗ ДРЕВЕСИНЫ(57) Сущность изобретенипропиткудревесины азотнодо содержания никеля в1,0%. Затем сушат и газиным паром при 580 - 600 С,с водяным паром в реакторе с неподвижным слоем катализатора В/керамика. 3 результате газификации при температуре 750 С и атмосферном давлении газообразование составило 93%, состав газа, об. %; Н 2 53,0; С 02 21,3; СН 4 5,5; СО 19,7.Недостатки указанных способов - высокая температура каталитической газифика ции, относительно невысокое содержание водорода в полученном газе и дезактивация катализатора в процессдработы в результате теплового спекания никеля.Наиболее близким к изобретению является способ получения синтез-газа для производства метанола путем кзталитической газификации опилок и щепы сосны, тополя с водяным паром, в соответствии с которым активный компонент - карбонат калия наносится непосредственно на внутреннюю поверхность древесины, Импрегнирование древесины включает растворение активного компонента в воде, намачивание древесины раствором и последующую сушку. При нанесении на древесину таким образом 17% К 2 СОз и температуре паровой газификации 750 С конверсия древесины соСтавляет 90%, Образующийся при этом газ содержит, об,;: Н 2 52,4; СО 21,4; СН 4,4; СО 2 21,8,Недостатки указанного способа - большие энергозатраты на процесс газификации (оптимальная температура 750 С), невысокая степень конверсии древесины и недостаточно высокое содержание водорода в продуктах реакцииЦель изобретейия - повышение выхода синтез-газа и содержания в нем водорода при одновременйом"снижении температуры ироцесса.Цель достигается тем, что в способе получения синтез-газа из древесины, включающем пропитку древесины раствором каталитически активного вещества, сушку и газификацию водяным паром при повышенной температуре, древесину пропитывают раствором азотнокислого никеля до содержания никеля в древесине 0,25 - 1,00 мас. и газификацию проводят при 580 - 600 С,Новизна предлагаемого способа заключается в том, что в качестве каталитически активного вещества используют азотнокислый никель, В способе по прототипу в качестве каталитически активного вещества используется карбонат калия,Способ паровой газификации древесины, в котором с целью повышения выхода синтез-газа, обогащенного водородом, древесина предварительно пропитывается раствором азотнокислого никеля до содержания никеля в древесине 0,25- 1,00 мас., в патентной и научно-технической литературе не описан, Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию существенных отличий.Положительный эффект предлагаемого способа достигается за счет использования в качестве каталитически активного вещества для пропитки древесины азотнокислого никеля, Это позволяет повысить степень конверсии древесины на 4,1 - 7,8 мас. ф и увеличить содержание в синтез-газе водорода на 3,7 - 7,8 мас. при одновременном снижении температуры процесса до 580- 600 С,Увеличение степени конверсии древесины и выхода водорода наряду со значительным снижением температуры позволяет интенсифицировать процесс газификации древесины и существенно сократить затраты энергии, что имеет важное значение для повышения технико-экономических показателей процесса,Процесс газификации древесины проводят в двухсекционном вертикальном кварцевом реакторе, Секции разделены перегородкой из легкопроницаемого шамота. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В верхнюю секцию, непосредственно выпал ня ющую фун кции газ ифи като ра, загружают подготовленную древесину, Нижняясекция выполняет функции парообразователя, Секции снабжены индивидуальнымисистемами электрообогрева, Продукты газификации вместе с парами воды проходятчерез холодильник в сепаратор, в которомпроисходит отделение газообразных продуктов от сконденсированной воды, В сепараторе и парообразователе,соединенных между собой трубкой, в процессе работы сохраняется постоянныйуровень воды, которая циркулирует позамкнутому контуру: парообразователь -газификатор - холодильник - сепаратор -парообразователь.Навеска древесных опилок (размер частиц 0,5 - 2,0 мм) пропитывается (по влагоемкости) раствором азотнокислого никелятребуемой концентрации, обеспечивающим содержание никеля в интервале 0,25 -1,0 мас,, После этого опилки сушат150 С, 1 - 2 ч).Затем определенную навеску опилок(15 г) с нанесенным активным компонентовзагружают в реактор и проводят газификацию при 580 - 600 С, Расход водяного парачерез газификатор составляет 150 - 180 г/ч(10 - 12 г/г древесных опилок в 1 ч).Продукты реакции анализируют газохромато графически,По окончании каждого опыта образовавшийся остаток взвешивают для подведения материального баланса.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1, 15 г древесных опилок(размер частиц 0,5-2,0 мм) пропитывают70 мл раствора по влагоемкости), содержащий 0,186 г шестиводного азотнокислогоникеля. Затем опилки сушат при 150 С втечение 2 ч. Содержание никеля в опилкахсоставляет 0,25 ф, Паровую газификациюпроводят при 600 С. Конверсия составляет94,4 мас., остаток 5,6 мас..П р и м е р ы 2 - 11, Аналогичны примеру1, за исключением того, что древесные опилки пропитывают раствором, содержащимразные количества азотнокислого никеля, апаровую конверсию проводят при 560620 С.П р и м е р 12. Остатки, полученные впримерах 1-11, объединяют и обрабатывают 100 мл 5 -ного раствора НМОз (плотность 1,026) при нагревании (60-70 С, 1 ч).Затем нерастворимую часть отфильтровывают, а фильтрат упаривают на водянойбане, Выход азотнокислого никеля составляет 89,5 мас,от содержания его в ос1766947 Условна способа по примерам н состав газа паровой конверсии древесных опилок Содержание никеле в опилках,Пример Температура розой газифции, С 0,25 0,50 1,00 0,15 1,20 1,00 1,00 0,25 0,25 1,00 0,25 1,00 600 600 600 560 560 560 620 620 600 1 О 11 12 рототип 17 КзСОз в древесин татках. 15 г древесных опилок пропитывают 70 мл раствора, содержащего 0,735 г регенерированного, как описано выше, азотно- кислого никеля. Содержание никеля в опилках составляет 1,0 мас. О . Паровую газификацию проводят при 600 С. Конверсия древесной массы составляет 97,3 мас. о , остаток 2,7 мас. о .В таблице приведены данные по условиям газификации и составу продуктов, полученных по предлагаемому способу и прототипу.Как видно из приведенных результатов, при пропитке древесных опилок раствором азотнокислого никеля оптимальным содержанием металла является 0,25 - 1,0 мас.. В этом случае при температурах паровой газификации 580 - 600 С газообразование составляет 94,4 - 97,8 о , содержание водорода в газе изменяется от 56,1 до 60,2 об. о(примеры 1-3, 6 - 8, 12). Снижение содержания никеля в древесных опилках ниже 0,25 зуменьшает существенно газообразование и выход водорода (пример 4), а повышение содержания никеля выше 1,0 оне оказывает практического влияния на показателя процесса газификации(пример 5),Снижение температуры процесса ниже 580 С (примеры 7 и 9) приводит к уменьшению конверсии древесины и содержания водорода в газе по сравнению с прототипом, Повышение температуры газификации выше 600 С (примеры 10 и 11) не оказывают существенного влияния на основные показатели процесса газификации,Следовательно, предварительная пропитка измельченной древесины раствором азотнокислого никеля до содержания никеля в древесине 0,25 - 1,0 мас, позволяет проводить процесс паровой газификации при более низких температурах (на 150-170 С), повысить конверсию на 4,1 - 7,8 мас, ои содержание водорода в синтез-газе на 3,7-7,8 мас. опо сравнениюс прототипом.Необходимое количество активногокомпонента, катализирующего процесс па 5 ровой газификации, снижается при переходе от К 2 СОз (и рототи и) к И 3(И Оз)2(предлагаемый способ) в 3 - 6 раз.При этом следует учитывать возможность извлечения никеля с высоким выхо 10 дом из образующегося остатка путемобработки последнего разбавленной азотной кислогой. Образующийся азотнокислый ниель используется для пропиткипоследующей загрузки измельченной дре 15 весины (пример 12), Таким образом, азотнокислый никель может использоватьсямногократно.Диоксид азота, выделяющийся при прокаливании древесины, пропитанной раство 20 ром азотнокислого никеля, можноулавливать известными способами водой,получать разбавленную азотную кислоту инаправлять ее на извлечение никеля из образующейся в результате газификации дре 25 весины золы,Следовательно, изобретение наряду синтенсификацией процесса паровой газификации древесины обеспечивает реализацию безотходной технологии.30 Формула изобретения Способ получения синтез-газа из древесины, включающий пропитку древесины раствором каталитически активного веще ства, сушку и газификацию водяным паром,о т л и ч а ю ш, и й с я тем, что, с целью повышения выхода снитез-газа и содержания в нем водорода при одновременном снижении температуры процесса, вкачест ве каталитически активного вещества используют азотнокислый никель, пропитку осуществляют до содержания никеля в древесине 0,25 - 1,0 мас. Ои газификацию проводят при 580-600 С.