生物质气化：绿色甲醇的第一道工艺
作者：化小北 来源：煤化工信息网 浏览次数：603次 更新时间：2024-11-04
甲醇的分子式为CH4O，结构式为CH3OH，又被称之为羟基甲烷，是结构最为简单的饱和一元醇。甲醇是四种重要的基础化工原料之一，其余三种重要的基础化工原料为乙烯、丙烯和苯，而甲醇也是生产乙烯、丙烯的重要原料。
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绿色甲醇的含义
绿色甲醇与传统甲醇的主要区别在于生产过程，绿色甲醇的生产使用可再生能源，如生物质、太阳能和风能，再与二氧化碳进行合成，形成甲醇。这种生产方式体现了绿色甲醇的环保特性，其“绿色”主要体现在原料和制备工艺上。具体来说，制备绿色甲醇需要满足以下条件：
1、原料来源绿色：采用二氧化碳或可再生的能资源，以及合适来源的氢气作为制备的原料。
2、转化过程绿色：包括反应过程的选择、催化剂的应用、制备过程所需能量的来源都需要综合考虑，以达到绿色的要求。
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生物质制甲醇技术方案
绿色甲醇可以分为绿电制甲醇和生物质制甲醇两种技术路径（本文主要介绍生物质热解气化制甲醇）。
生物质制甲醇的碳源来自生物质，如秸秆、模板等，属于可再生资源。生物质主要成分是纤维素，纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，其化学式可以缩写为C6H12O6。热解后生成的合成气主要成分为CO、CO2、H2。纤维素碳氢比为1:2，甲醇碳氢比为1:4，因此纤维素热解过程中需要补充氢气，所以可能涉及绿电制氢。如果不补充氢气，需要利用空分将多余的CO2排出。这就产生了下面两种生物质制甲醇方案。
方案一：完全以生物质气化的合成气为甲醇原料，配置变换单元调整氢碳比，不耦合绿氢，需要配套空分。该方案适合于生物质原料丰富且价格较低的区域。项目变换单元产生大量生物CO2排放，对宝贵的生物碳资源来说是一种浪费。在绿氢成本较高的区域，使用该方案（不耦合绿氢）可以有效控制甲醇成本。
制作流程
方案二：以生物质气化为原料，耦合风光电解水制绿氢，取消变换单元，实现生物碳的充分利用。同时使用适应高CO2含量的甲醇合成催化剂，并将少量未参与反应的CO2外排。尽管电解水提供大量绿氧，但为确保气化炉稳定运行，还是应该考虑配套小规模空分。对于生物质资源和风光资源都丰富的区域，可以优先考虑建设生物质气化和绿电绿氢耦合制甲醇项目。该方案能充分利用生物CO2，实现甲醇产能的最大化。【1】
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生物质气化技术
生物质气化技术可根据其操作特点分为固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。在固定床气化技术中，物料床层相对稳定，会依次进行干燥、热解、氧化以及还原等反应，最后生物质转化为可燃气体（CO、H2、CH4）。根据合成气和气化剂进出方向的差异，主要有上吸式气化和下吸式气化两种。流化床气化技术可分为循环流化床和鼓泡流化床技术。【2】
各种气化炉的优缺点
据中国产业发展促进会生物质能产业分会发布的蓝皮书，我国生物质资源年产生量约为34.94亿吨。这些生物质资源包括农业废弃物、木材和森林废弃物、城市有机垃圾、藻类生物质等，是可再生能源的重要组成部分。此外，蓝皮书还显示，预计2030年我国生物质总资源量将达到37.95亿吨。这表明我国生物质资源的数量是相当可观的。然而，不同生物质原料在水份、热值、灰份等方面有较大的差异，这些差异会影响生物质气化炉热解气化过程的稳定性和效率。因此，根据当地不同的原料特性，选择合适的生物质气化炉尤为关键。
