护炉膛，同时由于水蒸气参与化学反应能够提高废塑料热解程度和热解气体中可燃组成含量，并有利于废塑料水平管的移动；
[0039](2)C02原位吸附强化水蒸气气化制取富氢合成气
[0040]由步骤(I)生成的热解气和水蒸气通过混合排出口11进入⑶2原位吸附强化水蒸气气化炉膛，与来自于水蒸气进口 12的水蒸气进行气化反应，发生水蒸气重整，生成HCl、C02、C0、H2和杂质气体;从氧化钙进口 13向气化炉膛14内喷入氧化钙颗粒，与HCl发生反应实现脱氯;水蒸气重整与CO2反应实现气化吸附强化作用，提高合成气产品氢气含量，S卩CO2与热解气发生气化反应生成⑶和H2,炉膛内产生的⑶与水蒸气发生水汽变换反应生成⑶^口H2,氧化钙与CO2反应起到吸附强化效果，消除CO2气体使过程不断朝生成氢气方向移动，产生富氢合成气，提高产品气品质，富氢合成气含有少量未反应的杂质气体CmHnOy;气化炉膛14内的合成气由合成气出口 15进入旋风分离除尘器16，在旋风分离除尘器16中分为产品和颗粒两部分，产品由产品出口 19排出，颗粒部分通过颗粒进口 18重新进入气化炉膛14，继续进行气化反应；
[0041]该过程中典型的化学反应表示为:
[0042]CxHy0z+H20^C0+C02+CH4+H2+HCl+CaHb0c
[0043]C02+CxHy0z^C0+H2
[0044]CO+H2O4CO2+H2
[0045]C02+Ca0^CaC03
[0046]HCl+Ca0^CaCl2+H20
[0047](3)热解固体残渣高温熔融处置
[0048]由步骤(I)生成的固体残渣通过热解固体残渣进口8落入熔池7中进行熔融处置，热解固体残渣的碳与来自空气进口 6的空气发生燃烧反应，产生高温CO2—方面提供气化部分热量，CO2也作为气化剂参与气化反应，熔融处置后的固体通过固体材料排口 5排出可作为建筑材料。在所述装置的产品气体出口采用色谱分析仪器分析氢气、甲烷、CO和CO2的含量，称量最后固体残渣重量。
[0049]实施例1
[0050]以10kg/h进料速度将废塑料送入装置中，在水蒸气和外加热作用下控制水平管式热解炉4内温度为500°C进行热解，热解部分水平管式热解炉4内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H2O = C=1:1，气化部分气化炉膛14内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比H20:C = 3:1，气化炉膛14内氧化钙颗粒中钙与废塑料中碳的摩尔比Ca: C = 1.2:1，气化温度控制在600°C，氧化钙颗粒的粒径为0.40mm，进入熔融部分的热解固体残渣中碳与空气中氧的摩尔数C:0 =I: I，熔池中的温度控制在1500°C，系统连续操作I小时，采用GC分析产品气体成分，气体产品结果如图2所示，计算产品气体平均体积浓度为:17.5 %的H2，0.6 %的CH4，3.5 %的⑶2，8.7%的CO，其余为氮气和水蒸气，I小时收集的最后固体残渣为1.5kgο
[0051 ] 实施例2
[0052]以20kg/h进料速度将废塑料送入装置中，在水蒸气和外加热作用下控制热解炉膛温度为400°C进行热解，热解部分水平管式热解炉4内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H2O:C=1: 2，气化部分气化炉膛14内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比H20:C = 5:1，喷入氧化钙用量以钙摩尔比与废塑料中碳摩尔比Ca:C为1.5:1，气化温度控制在550°C，氧化钙颗粒的粒径为0.50mm，进入熔融部分的热解固体残渣中碳与空气中氧的摩尔数C: O = 1:1，熔池中的温度控制在1400°C，系统连续操作I小时，采用GC分析产品气体成分，气体产品结果如图3所示，计算产品气体平均体积浓度为:20.5 %的H2，1.6 %的CH4，2.5 %的CO2，7.2 %的CO，其余为氮气和水蒸气，I小时收集的最后固体残渣为2.1kg。
[0053]实施例3
[0054]以30kg/h进料速度将废塑料送入装置中，在水蒸气和外加热作用下控制水平管式热解炉4内温度为550°C进行热解，热解部分水平管式热解炉4内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H2O = C= 1:1.5，气化部分气化炉膛14内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比H20:C = 3:1，喷入氧化钙用量以钙摩尔比与废塑料中碳摩尔比Ca:C为1.2:1，气化温度控制在600°C，氧化I丐颗粒的粒径为0.50mm，进入恪融部分的热解固体残渣中碳与空气中氧的摩尔数C:0=1:1，熔池中的温度控制在1600°C，系统连续操作I小时，采用GC分析产品气体成分，气体产品结果如图4所示，计算产品气体平均体积浓度为:16 %的H2，0.2 %的CH4，5 %的CO2，12.5 %的CO，其余为氮气和水蒸气，I小时收集的最后固体残渣为3.2kg。
[0055]以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种利用废塑料热转化制取富氢合成气的装置，其特征在于，包括废塑料水平管式炉蒸汽热解部分、高温水蒸气气化部分、旋风分离除尘器部分和高温熔融部分； 废塑料水平管式炉蒸汽热解部分包括水蒸气进口(3)、废塑料进料口(2)、水平管式热解炉(4)和混合排出口(11);高温水蒸气气化部分与混合排出口(11)相连，包括水蒸气进口(12)、氧化钙进口(13)、颗粒进口(18)和合成气出口(15)，除尘器颗粒由颗粒进口(18)进入水蒸气气化部分;旋风分离除尘器部分与合成气出口(15)相连，包括旋风分离除尘器(16)、产品出口(19)和颗粒出口(17);高温熔融部分与下料管(9)相连，包括空气进口(6)、热解固体残渣进口(8)和固体材料排出口(5)，热解固体残渣通过热解固体残渣进口(8)进入熔池⑴内。2.使用权利要求1所述的装置制取富氢合成气的工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)废塑料水平管式炉蒸汽热解 螺旋给料机将固体废塑料送入水平管式热解炉(4)，废塑料在水平管式热解炉(4)内水平移动;水平管式热解炉(4)中喷入高温水蒸气，在高温水蒸气和外加热作用下，废塑料发生热裂解生成热解气和热解固体残渣；热解气和水蒸气由混合排出口(11)进入气化炉膛(14)，热解固体残渣由下料管(9)进入熔池(7); 所述的水平管式热解炉(4)内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H20:C=1:1-1:3;所述的热解温度为400-600°C; 2)C02原位吸附强化水蒸气气化制取富氢合成气 水蒸气由水蒸气进口(12)进入气化炉膛(14)内，与热解气发生气化反应，发生水蒸气重整，生成HCl、C02、C0、H2和杂质气体;气化炉膛(14)内喷入氧化钙颗粒，HCl与CaO发生化学反应实现脱氯;来自旋风分离除尘器(16)的部分颗粒由颗粒进口(18)进入气化炉膛(14)继续进行气化反应;气化炉膛(14)内生成的富氢合成气由产品出口( 19)排出； 所述的气化炉膛(14)内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H20:C = 3:1-6:1;所述的气化反应温度为500-700°〇;所述的氧化钙颗粒中钙与废塑料中碳的摩尔比0&<=1:1-2:1; 3)热解固体残渣高温熔融处置 空气进入熔池(7)内与热解固体残渣发生燃烧反应，产生高温C02，熔融处置后的固体残渣形成氧化物建筑材料由固体材料排出口(5)排出；所述的热解固体残渣中碳与空气中氧的摩尔比C:0 = 1:1?1: 1.2;所述的燃烧反应的温度为1400-1600°C。3.根据权利要求2所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤I)中所述的废塑料在水平管式热解炉(4)内水平移动的进料速度为10-30kg/h。4.根据权利要求2或3所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中所述的水蒸气重整与CO2反应提高富氢合成气中氢气含量;所述的富氢合成气中含有少量杂质气体。5.根据权利要求2或3所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中所述的氧化钙颗粒的粒径为0.40-0.90mm，氧化钙颗粒的质量百分比为高于98%，其杂质成份包括CaCO3、MgO 或 CaCl2。6.根据权利要求4所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中所述的氧化钙颗粒的粒径为0.40-0.90mm，氧化钙颗粒的质量百分比为高于98%，其杂质成份包括CaC03、MgO或CaCl207.根据权利要求2或3或6所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤3)中热解固体残渣燃烧产生的高温CO2为水蒸气气化重整提供热量的同时作为气化剂参与气化反应。8.根据权利要求4所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤3)中热解固体残渣燃烧产生的高温CO2为水蒸气气化重整提供热量的同时作为气化剂参与气化反应。9.根据权利要求5所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤3)中热解固体残渣燃烧产生的高温CO2为水蒸气气化重整提供热量的同时作为气化剂参与气化反应。
【专利摘要】一种利用废塑料热转化制取富氢合成气的装置及工艺，该装置包括废塑料水平管式炉蒸汽热解部分、高温水蒸气气化部分、旋风分离除尘器部分和高温熔融部分。本发明首先将废塑料热解，产生热解混合气体和固体残渣；热解混合气体进行CO2吸附强化水蒸气气化转变为富氢合成气；固体残渣在熔池1400-1600℃高温处理，高温处理燃尽可燃成分，也起到彻底毁毒的效果；最后从熔池中排出的残渣作为建筑材料，安全使用，整个处置过程不产生二次污染，是废塑料极为彻底的环境友好能源转化处理技术。
【IPC分类】C10J3/20, C10J3/60, C10B53/07
【公开号】CN105462615
【申请号】CN201510932945
【发明人】豆斌林, 宋永臣, 蒋博, 王凯强, 杨明军, 张川
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月14日