将从建筑垃圾回收的生物质进行气化能源转化的工艺与装置的制造方法_2

文档序号:8277244阅读:来源:国知局
实施方法的装置中有一个热解反应器,它是由两部分组成。在反应器的第二部分安装了电磁作用的原。第二部分的出口与热解的蒸汽气体产物分离系统相连接。技术结果是:提高了处理废物的效果并得到固态、液态和气态燃料组分形式的产品。在热解中,使用钠碱作为催化剂。
[0015]“生物质超临界水气化制氢催化剂研宄进展”,王奕雪等,化学研宄与应用,第25卷第I期,2013年I月,第7-11页摘综述了生物质在超临界水中气化制氢所用催化剂的国内外研宄进展,碱类催化剂、金属类催化剂、金属氧化物催化剂、碳类催化剂、矿石类等五类催化剂均能不同程度提高气化率和氢气产率,通过催化剂的比选,提出有效的催化剂及催化剂载体。
[0016]然而,如上文所述,在上述现有技术中,主要针对的是常规生物质(例如秸杆)或者生活垃圾进行的气化,缺乏对存在较大成分差异的建筑垃圾生物质进行气化的工艺和装置。建筑垃圾回收物中的各种废弃生物质的特点是成分复杂、通常部分有一定的污染甚至是有毒物质,而且从建筑垃圾回收中的废弃木头、板材、纤维织物等生物质材料与秸杆等普通生物质不同还在于其中含有相当量的渣土、水泥块和其它废弃建材,不仅污染大,而且影响燃烧。因此将它们进行气化转化与常规的生物质气化制备清洁燃气(例如秸杆制造清洁燃气)在工艺和设备方面存在很大不同,二者不能简单互换使用。本领域需要一种能够将从建筑垃圾回收的生物质进行气化能源转化的装置和工艺。

【发明内容】

[0017]为解决现有技术中存在的上述问题,本发明人经过深入研宄和大量实验,提出了如下技术方案:
[0018]在本发明的一方面,提供了一种将从建筑垃圾回收的生物质进行气化能源转化的工艺,该工艺包括将从建筑垃圾中回收的生物质在裂解炉中进行裂解气化,然后进行一级净化和二级净化,再进行一级分离和二级分离,在二级分离后,使用风机将尾气引出。
[0019]优选地,一级净化用于除去焦油。焦油的存在会降低产气率和热效率,更为严重的是在低温时,焦油还会凝结为液态,易于与水和灰尘结合在一起堵塞和腐蚀设备,严重时导致设备无法正常工作焦油具有较大的粘稠性,因此应及时除去,否则会影响后续工艺。另夕卜,刚刚离开裂解炉的焦油尚具有比较高的温度,并且通常呈气态,因而此时容易净化除去。
[0020]优选地,二级净化用于除去灰渣、木炭粉物质。灰渣和残炭也是气化过程中经常产生的物质,其可以通过例如旋风分离进行净化去除。
[0021]优选地,一级分离用于分离出H2、CO、CO2, CH4, C2H4和/或C 2H6气体。这些气体可以作为综合燃气使用,从而提高了整个工艺的附加值。所述燃气5分钟左右即可产生,能够直接用于工业供热、供能等使用。
[0022]优选地,二级分离用于分离出细灰分,细灰分的主要成分是木炭粉,其也可以用作下文所述催化剂的载体,或者可以和生物质一起混合送入裂解炉。在经历前述净化和分离步骤中,尾气中尚存在一些很细的灰分,例如粒径为10-100 μπι的灰分颗粒,需要将其分离,可以将这些细灰分与二级净化中的灰渣、残炭合并,作为裂解气化催化剂的载体使用。
[0023]优选地,本发明的所述工艺不包括三级净化。
[0024]在本发明的一个特别优选的实施方式中,在将从建筑垃圾中回收的生物质送入裂解炉之前,将其与催化剂充分混合。如前文所述,焦油的存在会降低产气率和热效率,更为严重的是,在低温时,焦油还会凝结为液态,易于与水和灰尘结合在一起堵塞和腐蚀设备,严重时导致设备无法正常工作,因此要求将焦油的产量降低到最低,以提高热解气的品质。在各种措施中,焦油的催化裂解被认为是最高效的一种工艺过程,该工艺是将焦油转化成小分子的永久性气体,与可燃气一起被利用。本发明人经过大量研宄,开发了一种能够有效分解焦油的催化剂,该催化剂包含载体和负载在所述载体上的活性成分,其中载体为粉煤灰,催化活性组分为Ni0、Cu0、Fe203三种氧化物的复合氧化物,该催化剂可以表示为N1-CuO-Fe2O3/粉煤灰,其中Ni,Cu,Fe的摩尔比为(5-10): (1-2): (10-20),基于催化剂总重量计,N1-CuO-Fe2O3复合氧化物的含量为2-10%。优选地,所述N1-CuO-Fe 203复合氧化物为纳米级,其粒径为5-80nm。该催化剂中使用粉煤灰作为催化剂载体,粉煤灰在裂解过程中快速燃烧,从而可以非常快速地提高催化剂活性组分周围局部环境的问题,从而使催化剂活性成分非常快速、高效地发挥作用,即使在较低的炉温下也能够发挥很好的焦油裂解作用,并且粉煤灰本身可分解,无残留。在催化剂的制备中,可以将净化和分离中获得的灰渣、残炭、细灰分与粉煤灰混合,以提高资源利用率。所述活性组分的设计,可以有效分解焦油,使整个工艺中的焦油产率极大降低。这样的催化剂在先前尚未见报道,是本发明针对从建筑垃圾回收的生物质的具体组成特点有针对性地设计的,其设计过程花费了大量劳动。
[0025]该催化剂可以采用本领域常规的浸渍煅烧法进行制备。具体地,按上述比例称取一定量的NiCl2.6H20、Cu (NO3)2.3H20、Fe (NO3) 3.9H20和柠檬酸,加去离子水溶解,搅拌均匀,配成浓度为0.5-1.5mol/L的溶液,称取一定量的粉煤灰放入三颈瓶底部,将配好的溶液倒入三颈瓶内,置于恒温加热磁力搅拌器中油浴加热,在60-120°C温度下搅拌lh-10h,然后放入干燥箱中100°C _150°C干燥12h,随后将得到的催化剂前驱体置于马弗炉中500 0C _800°C煅烧lh-6h,即得到黑褐色的N1-CuO-Fe2O3/粉煤灰催化剂。
[0026]在所述工艺中,可以将所述催化剂与来自建筑垃圾的生物质以1: (100-10000),例如1:1000的重量比混合。可以采用搅拌器将其混合均匀。
[0027]所述粉煤灰优选为经过改性的粉煤灰,该经过改性的粉煤灰通过如下方法制得:向粉煤灰加入基于粉煤灰重量计 1.0-2.0% Ca (OH)2^0.5-1.0% CaCljP 0.5-1.0% CaSO4,搅拌均匀后加入基于粉煤灰重量计5.0-10.0%的水,再次搅拌均匀,然后进行干燥至水含量低于0.5重量%。所述含Ca物质的加入可以促进半焦气化反应的进行,并且在载体表面形成多种含钙络合物,使颗粒的表而具有极性活化位,可以吸附碳氢化合物,使C-H键断裂,促进焦油和大分子碳氢化合物(如粉煤灰)的分解。
[0028]当然,也可以在裂解炉中将生物质与催化剂原位混合。例如,可以采用喷射装置将催化剂粉末喷入到生物质中。
[0029]在另一方面,本发明提供了一种将从建筑垃圾回收的生物质进行气化能源转化的设备,该设备包括裂解炉、一级净化器、二级净化器、一级分离器、二级分离器、罗茨风机以及它们的连接管道,或者由裂解炉、一级净化器、二级净化器、一级分离器、二级分离器、罗茨风机以及它们的连接管道组成。
[0030]本发明的裂解炉优选使用等离子炬加热器。
[0031]更具体地,本发明提供了一种将从建筑垃圾回收的生物质进行气化能源转化的设备,该设备包括裂解炉、一级净化器、二级净化器、一级分离器、二级分离器、罗茨风机以及它们的连接管道,其特征在于,所述裂解炉的温控系统使得高温在炉体中部实现,并且生物质裂解充分,但炉壁不产生高温且炉壁没有耐火材料;所述裂解炉出口与一级净化器相连接,二级净化器前端接一级净化器,后端与一级分离器连接,一级分离器后端与二级分离器连接;罗茨风机与二级分离器相连。
[0032]优选地,本发明的所述设备不包括三级净化器。
[0033]优选地,所述一级净化器内还设有气体洗涤器,所述气体洗涤器的底部设有出口连接沉淀池。
[0034]优选地,所述裂解炉末端设有干燥器,所述干燥器通过气体收集装置与一级净化器连接,所述气体收集装置内设有粉尘过滤网。
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