有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例中的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置及方法，利用衍生炭水蒸气气化产生的富氢合成气气氛强化有机固废热解，通过气氛和热解操作条件的调控阻滞焦油产生，促进甲烷等低分子气态烃生成；此外，快速裂解产生的油气直接进行富氢气氛气相催化重整，通过调控重整温度、强化热质传递、延长停留时间等措施，实现重质焦油组分的脱除并催化重整转化为甲烷等低分子烃气体。化为甲烷等低分子烃气体。化为甲烷等低分子烃气体。

【技术实现步骤摘要】
有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置及方法


[0001]本专利技术涉及资源与环境
，特别涉及一种有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置及方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的推进和社会发展水平的不断提高，我国生活源、农业源、工业源等有机固废年产量超过60亿吨。基于“减量化、资源化、无害化”的防治原则，现有大规模处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧等。固废成分复杂且有害物质多，长期粗放堆存、低值利用占用大量土地，造成水
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土
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气复合污染突出，成为诱发环境和安全问题的主要因素之一。而以直接焚烧为主的热处置技术存在的主要问题是能源利用效率低、二噁英等关键污染物排放控制难。发展新的有机固废处置技术对于推动我国生态文明建设、保障“无废城市”建设、应对全球气候变化等具有重要意义。
[0003]气化技术利用有机固废组成特性和结构特性，使其中的有机组分在高温下转化为CO、H2、CH4等高品位的可燃气体。相比直接焚烧具有燃烧稳定、热效率高、可从源头上抑制二噁英等有害物质的产生、降低硫、氮氧化物的排放等优点，可广泛应用于工农业生产的各个领域，如目前的集中供气、供热和发电等，是实现有机固废深层次利用最具前景的技术之一。考虑到有机固废的集散和进料特性，难以像煤、石油和天然气化工易于规模化，因此有机固废气化气适合作为燃料气，用于B
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IGCC发电、工业锅炉和窑炉等领域，不宜作为C1化工的合成原料。作为工业燃气：
①
热值满足用户需求(工业燃气和发电要求热值大于1400Kcal/m3)；
②
基本不含焦油，以减少后处理系统的复杂性；
③
经济清洁。
[0004]现有气化主要分为固定(移动)床气化、流化床气化和气流(携带) 床气化等。固定床气化设备结构简单、操作方便、运行成本低、燃气富含甲烷热值高，但炉内反应速度较慢、产生较多难处理的焦油以及含酚废水的二次污染，适合用于小规模气化，代表性的有丹麦的Viking工艺。流化床气化反应速度较快、温度适中均匀、处理能力和操作弹性大、可连续运转、原料适应性广，鼓泡床和循环流化床燃气热值较低、双流化床燃气热值高，但设备结构相对复杂、操作费用较大、均未解决燃气中的焦油问题以及含酚废水的二次污染，适合用于大中规模气化。代表性的工艺包括澳大利亚的快速内循环流化床气化工艺、日本的直接气化熔融焚烧工艺、美国的反再循环流化床气化发电工艺等。气流床气化温度高达1000℃以上、停留时间短、气化强度大、燃气基本不含焦油和甲烷，但燃气热值低，需要纯氧气化，用作化工合成原料最佳；另外工艺流程长、设备复杂、投资大、操作难度大，适合用于加压气化，尚处于研发阶段。由此可知，现阶段各类气化反应器产出的气化气无法满足工业燃气的要求，极大地制约了气化技术的推广应用。因此，脱除焦油、提高燃气热值是有机固废气化的主要技术难题，是气化技术应用的最大挑战。
[0005]目前国际上针对气化过程中的副产物焦油的处理策略，仍然沿用煤气化焦油的传统脱除方法，主要有：1)湿法、干法、静电除尘法等物理脱除手段；2)热裂解法(1000～1200℃)；3)利用电晕放电分解焦油；4) 通过燃烧部分气化气造成的高温和氧化产生的自由基
脱除焦油。这些方法虽然可以在一定程度上减少焦油或促进焦油转化，但对于较低温度水平的有机固废气化，上述焦油的脱除技术，其适用性仍需进一步考察。
[0006]近年来，分段气化技术将整个气化过程中的有机固废热解阶段和衍生炭气化阶段分开，同时利用高温、活性气氛以及衍生炭的催化裂解作用达到将焦油裂解为小分子气态烃类提高燃气热值的目的，被认为是一种具有良好发展前景的脱除焦油新思路。现有分段气化的研究结果充分证明了该工艺在焦油脱除方面的优势和清洁燃气生产的可行性。目前文献报道的分段气化技术大致可分为两类：1)将气化器和高温焦油重整器相结合，利用重整器内的高温、部分氧化、催化剂的催化作用来脱除焦油。代表性工艺有西班牙的垃圾三段式气化工艺、韩国的城市污泥/生物质两段气化工艺、日本的生物质两段气化工艺。2)将原料热解和衍生炭气化子过程相结合，并分别在两个反应器中进行，充分利用衍生炭的催化作用来脱除焦油。代表性工艺有丹麦的两段气化工艺和我国上海交通大学研发的两段气化工艺。但分段气化所用反应器多为两个固定床(或一个固定床一个移动床)，处理量非常有限；多数工艺仍处于实验室研究或小试阶段，放大困难，很多工艺还要借助商业化的活性炭或催化剂来进一步降低焦油，未能充分利用气化过程产生的衍生炭来脱除焦油。因此，脱除焦油效果仍不十分理想。

技术实现思路

[0007]有鉴如此，有必要针对现有技术存在的脱除焦油效果仍不十分理想的技术问题，提供一种可实现脱除焦油的同时最大化生成甲烷等低分子气态烃的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置。
[0008]为实现上述目的，本申请采用下述技术方案：
[0009]本申请提供了一种有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，包括气化单元、热解单元及挥发物重整单元，其中：
[0010]在所述气化单元中来自外部添加的有机固废物料和衍生炭发生气化反应，生成包括含CO和H2的高温合成气，为所述热解单元提供高温反应热和富氢气氛；
[0011]在所述热解单元中来自外部添加的所述有机固废物料、所述富氢气氛、所述高温反应热及所述衍生炭进行富氢催化热解，未反应完的有机固废物料和/或衍生炭及挥发物在所述挥发物重整单元中与所述富氢气氛及水蒸气发生挥发物重整反应，生成富甲烷高值可燃气和轻质焦油。
[0012]在其中一些实施例中，所述有机固废物料包含农林废弃物、生活垃圾、污水厂污泥或油田污泥。
[0013]在其中一些实施例中，所述气化反应所需热源由柴油燃烧器产生的大于1000℃高温烟气、有机固废/衍生炭燃烧提供。
[0014]在其中一些实施例中，所述气化反应的温度为900～1100℃。
[0015]在其中一些实施例中，所述富氢催化热解的反应温度为800～950℃，所述催化热解所需热源由所述气化反应产生高温合成气及高温循环热载体提供。
[0016]在其中一些实施例中，所述重整反应的反应温度为700～800℃，所述重整反应所需热源由所述气化反应高温合成气、高温热载体及有机固废在含水蒸气富氢合成气气氛下热解的相互作用来提供。
[0017]在其中一些实施例中，所述气化反应所需气化介质包括水蒸气、空气或者富氧空气。
[0018]在其中一些实施例中，所述气化反应中还添加有热载体，所述的热载体包括粉煤灰、石英砂或者陶瓷球。
[0019]在其中一些实施例中，所述气化单元、热解单元和挥发物重整单元结构耦合形成单一反应器，所述单一反应器的顶部设置有气固分离器，反应产生的气化气、热解气、衍生炭、热载体和灰渣经过所述气固分离器分离，分离出的所述衍生炭、热载体和灰渣返回至所述气化单元，高温燃气净化除尘降温后外送。
[0020]另外，本申请还提供了一种所述的基于高值可燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，包括气化单元、热解单元及挥发物重整单元，其中：在所述气化单元中来自外部添加的有机固废物料和衍生炭发生气化反应，生成包括含CO和H2的高温合成气，为所述热解单元提供高温反应热和富氢气氛；在所述热解单元中来自外部添加的所述有机固废物料、所述富氢气氛、所述高温反应热及所述衍生炭进行富氢催化热解，未反应完的有机固废物料和/或衍生炭及挥发物在所述挥发物重整单元中与所述富氢气氛及水蒸气发生挥发物重整反应，生成富甲烷高值可燃气和气相轻质焦油。2.根据权利要求1所述的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，所述有机固废物料包含农林废弃物、生活垃圾、污水厂污泥或油田污泥。3.根据权利要求1所述的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，所述气化反应所需热源由柴油燃烧器产生的大于1000℃高温烟气、有机固废/衍生炭燃烧提供。4.根据权利要求1所述的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，所述气化反应的温度为900～1100℃。5.根据权利要求4所述的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，所述富氢催化热解的反应温度为800～950℃，所述催化热解所需热源由所述气化反应产生高温合成气及高温循环热载体提供。6.根据权利要求5所述的有机固废富氢催化热解串联挥发物重整装置，其特征在于，所述重整反应的反应温度为70...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，张建，常国璋，王翠萍，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：