专利名称：废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子废弃物的汽化工艺及汽化装置，特别涉及一种将废塑料、 废油、废轮胎等高分子废弃物经热分解和汽化后，生产高含水率的燃料气体，并将废弃物油 化还原的高分子废弃物汽化工艺及装置。
背景技术：
现有技术已有能将废塑料等高分子废弃物热分解，并回收热分解气体中油份的油 化还原装置(如日本特开平成5-279673号公报，日本特开平成10-183139号公报等)。这 些油份还原装置，通常都是将聚乙烯、聚氯乙烯等固体高分子废弃物在溶解槽中溶解，然后 将溶解后的高分子废弃物在热分解槽中热分解，并且其中的热分解槽的加热燃烧装置一般 选用外部加热的方式。在热分解槽中生成的热分解气体被冷却、液化，重油作为再生油被分 离回收。已知的这些油化还原装置中，热分解槽中生成的热分解气体，需进一步设置催化 改质槽将其进行改质。在改质装置中，热分解气体通过与改质槽中的催化剂接触，可实现气 体中油份的改质，改质后的气体被导入至凝缩器(蒸气冷凝器)中，被进一步冷却、液化。通 过冷却后凝缩形成的凝缩液，被导入油水分离器等装置中，凝缩液中的油份(即再生油)被 回收并进一步储藏至储藏罐中。其中，改质槽中的催化剂只要用于使热分解气体中的油份 轻质化。这种油化还原装置，当热分解对苯二甲酸乙二醇酯等物质时，为了避免对苯二甲 酸的结晶化，需要特别设置对苯二甲酸的酸分解装置(如日本特开2003-96467号公报，日 本特开2003-96469号公报等)。在该酸分解装置中，向热分解气体中添加水蒸气并加热至 5000C的高温区域，将热分解气体和水蒸气的混合气体与硅铝土或CaO/ZnO等催化剂进行反应。另外，本发明者还提出过其他专利申请的提案，这些提案中的废弃物汽化设备包 含可以处理可燃性废弃物等低质量固体燃料的燃烧炉(或热分解炉)的汽化设备，以及利 用700°C以上的水蒸气将汽化后的气体改质的改质装置(详见日本特开2001-158885号公 报，日本特开2002-210444号公报等)。在这些汽化设备中，通常利用汽化炉(或热分解炉) 及改质炉的二段式汽化过程，并生成较为优质的燃料气体。这种以二段式汽化方法为原理 的实用化汽化设备，目前正在进一步继续研究中。该汽化设备的改质器或改造炉，能将混合 高温水蒸气的热分解气体进行改质，另外当热分解气体含有较多焦油组分时，改质器或改 造炉内的改质区域内无需添加催化剂即可进行分解。这些发明者专利申请提案中的汽化设备，通常在隔绝空气或氧气状态下，利用高 温水蒸气汽化固体燃料，并进一步生成不含氮、高含水率的合成气体。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，能将废塑料等高分子废弃物汽化，生成比较优质的合成气体，该气体可作为发电机等的 内燃装置或外燃装置使用；并进一步将汽化中含油组分的气体回收作为燃烧装置的燃料油 使用的再生油还原装置。本发明是通过以下的技术方案实现的一种废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，包括能将高分子废弃物加热和 熔融的热分解装置、高分子废弃物经热分解形成的热分解气体在催化剂的作用下被水蒸气 改质的改质装置、控制和调节温度的热交换装置、经所述改制装置后的改质气体在经过冷 却和液化后回收改质气体油份的油份回收装置、油回收槽和连接管路，其特征在于所述热 分解装置、改质装置、热交换装置、冷却精制装置和油回收槽依次通过所述连接管路连接。所述改质装置的改质区域内填充Ru/AIA等催化剂。所述改质区域设置控制高温水蒸气温度的水蒸气温度控制装置，通过温度可控的 水蒸气与前述热分解气体的混合可进一步控制改质区域内的温度。所述改质控制方式的在改质区域内设置控制高温水蒸气流量的水蒸气量控制装置。所述热分解装置的热分解槽容纳在加热炉内部；热分解槽的燃烧装置通过热分解 装置的外部加热装置加热的，并利用油份回收装置的再生油作为燃料油供给。一种废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺，包括以下步骤(1)热分解、汽化工序将高分子废弃物加热熔融并生成热分解气体；(2)改质工序废弃物经热分解后产生的热分解气体在催化剂的作用下水蒸气改 质；(3)油份回收工序接受改质反应后的改质气体被冷却、液化，改质气体中的油份 被回收。另外，改质工序中包括了控制水蒸气改质反应的反应区域温度和(或)水蒸气量 的控制方法。所述催化剂使用RuAl2O3等为催化剂。所述热分解气体流路或反应区域中，将加热至600°C以上的高温水蒸气与前述的 热分解气体混合，通过控制该高温水蒸气温度来控制反应区域的温度。 所述水蒸气加热装置通过控制高温水蒸气流量来控制反应区域的水蒸气比。所述改质装置通过控制反应区域的温度在600 800°C范围内，可控制改质气体 中油份的回收量。所述改质装置通过控制反应区域的水蒸气比在1. 0 5. 0范围内，可控制合成气 体的组成。本发明的有益效果为本发明涉及一种能将废塑料等高分子废弃物汽化，生成的 比较优质的合成气体，该气体可作为发电机等的内燃装置或外燃装置使用；并进一步将汽 化中含油组分的气体回收作为燃烧装置的燃料油使用的再生油还原装置。
图1是本发明中废塑料等高分子废弃物的汽化设备的最适实施状态示意2是图1显示的汽化设备的装置构成图
图3是固定水蒸气比，使用RuAl2O3催化剂填充反应容器的热分解苯时，水蒸气改 质实验的实验结果折线4是根据图3的水蒸气改质实验，获得的生成气体的成分分析5是固定改质温度，使用RuAl2O3催化剂填充反应容器的热分解苯水蒸气改质 实验的实验结果折线6是根据图4的水蒸气改质实验，获得的生成气体的成分分析7是改质区域的温度控制状态例的工艺流程8是改质区域的温度控制状态相关变形举例的工艺流程9是改质区域的温度控制状态其他变形举例的工艺流程图
具体实施例方式图1和图2分别表示废塑料等高分子废弃物汽化设备的示意流程图和装置的主要 构成图。汽化设备主要由汽化设备、油化还原装置等复合构成，通过气体流路Ll L2 L3 的流路之间的相互连接热分解装置1、改质装置2、热交换装置3及冷却精制装置4。废塑 料等高分子废弃物需破碎成适当尺寸或经粒度调制后作为原料供给至热分解装置1的热 分解槽10中。废塑料等高分子废弃物在热分解槽10内被熔融、汽化，并生成热分解气体。 热分解槽10内的热分解气体经过改质装置2、冷却精制装置4的改质工序和冷却精制工序 后，生成气体(合成气体)可经气体流路L4作为发电机的内燃装置或外燃装置的气体燃料 供给使用。冷却精制装置4的凝缩油份，回收至回收油槽7中，可作为热分解装置1的燃烧 装置12的燃料液体(燃料油)供给使用。本汽化设备生成的合成气体氢气含量较高，并通 过加热废塑料的油化还原方式回收油份中的燃烧热。本发明装置系统主要由热分解气体的 改质工序控制气体的组成及油份回收量。参照图1和图2，以下将对汽化设备各装置要点及主要装置构成详细说明。热分解装置1主要包括将废塑料等熔融汽化的热分解槽10、热分解槽10内加热废 塑料的燃烧装置12。燃烧装置12由燃料油流路L5、燃烧用空气流路L6及排气流路L7连 接构成。燃料油压送装置6设置在燃料油流路L5中间。如图2所示，热分解装置1主要由 金属制容器的热分解槽10和内部的加热炉11双重构成的结构。燃烧装置12中的燃烧气 体在燃烧领域13即加热炉11的炉壁和热分解槽10之间形成循环。燃烧装置12中的热分 解槽10从外部加热的方式，将热分解槽10的燃烧热量传递至燃烧装置12。如图2所示，热分解装置1设置废塑料连续供给至热分解槽10内部并连续押出方 式的固体燃料供给装置14。加热炉11和热分解槽10的上部，通过顶部闭塞板15闭塞，在 热分解槽10内部形成了空气供给或氧气供给完全隔绝的热分解区域17。本实施状态，采用 将废塑料向热分解槽10内连续投入的连续供给式热分解装置，但优选能将全部废塑料在 初期向热分解槽10内一次投入式(批量式)的热分解装置。在热分解装置1中，将废塑料供给至热分解槽10中，并在其中设置搅拌装置 16 (虚线表示)。搅拌装置16的驱动部分16a靠顶部闭塞板15固定，另外搅拌装置16的旋 转搅拌驱动轴16b在热分解槽10中垂直向下设置。在旋转搅拌驱动轴16b的下端附设了 搅拌用金属板16c。在搅拌装置16的搅拌废塑料的同时，也能促进废塑料的进一步熔融、汽化。热分解槽10的槽内区域(热分解区域17)通过燃烧装置12加热升温至300 500°C。 废塑料向热分解槽10中投入之后，熔融温度超过了高温蒸汽温度被熔融和汽化，从而在热 分解区域17内生成热分解气体。热分解槽10的残渣，通过残渣排出装置18(虚线表示) 从热分解槽10的最下端部排出，并通过残渣回收槽(如图所示)回收。气体流路Ll与热分解区域17的上部连通。温度Tl达到200 400°C的热分解气 体，经气体流路Ll流出槽外，流入气体流路Ll的中介改质装置2内部。气体流路Ll与高 温水蒸气供给流路L12相连接。温度T12(700 1000°C )的高温水蒸气经高温水蒸气供给 流路L12在气体流路Ll中添加至热分解气体。高温水蒸气在气体流路Ll中与热分解气体 混合，形成温度TlO的混合气体并流入改质装置2中。改质装置2是反应容器，在其中的金属制容器21的改质区域内部需填充适当的催 化剂20 (如RU/A1203)。混合热分解气体及高温水蒸气的混合气体被导入至容器内反应区 域(即改质区域)。改质区域的温度T20由混合气体温度TlO决定。比如，当改质区域的温度T20可 根据混合气体温度TlO控制在600 800°C范围内。改质区域的水蒸气比由气体流路Ll的 热分解气体添加至高温水蒸气的流量决定。比如，水蒸气比可控制在1. 5 5. 0的范围内。热分解气体在改质装置2的反应区域(即改质区域)，利用水蒸气改质反应在催 化剂2的作用下被改质并生成含水率较高的改质气体。改质区域的改质气体改质装置2的 流出口导出，经气体流路L2导入热交换装置3中。气体流路L2中的改质气体的温度T2的 范围在500 700°C。另外，当热分解气体中的焦油组分较多时，虽然可实现改质区域的分 解，但是由于改质区域的温度T20较低(600 800°C )，从而造成经气体流路L2送出的改 质气体依然含有一定量的未分解的焦油组分。给水管SW与热交换装置3的受热管30相连接。通过向热交换装置3供给水，在 受热管30内循环，改质气体的显热受热在水蒸气中汽化。100 150°C温度的Tl水蒸气， 通过水蒸气给送路Lll供给至水蒸气加热装置5中。水蒸气加热装置5将水蒸气加热，设 定温度T12的高温水蒸气经高温水蒸气供给路L12输送出。温度T12如前所述，一般设定 温度范围在700 1000°C。水蒸气分岔路L13，从水蒸气给送路Lll开始分岔，连接至高温水蒸气供给路L12。 高温水蒸气(温度T12)与水蒸气分岔路L13中的水蒸气(温度Tll)混合，温度调节至温 度T14。高温水蒸气供给路L12的下流端，如前所述，与气体流路Ll相连接，温度调节高温 水蒸气(温度T14)，并从流路L12导入至流路Li，在流路Ll中实现与热分解气体的混合。高温水蒸气供给路L12和水蒸气分岔路L13都各自设置有流量控制阀51、52。流 量控制阀51、52的驱动部位是通过控制信号线(点线表示)与控制装置8连接。测量改质 区域温度的温度检出装置53，配设在改质装置2中，温度检出装置53也是通过控制信号线 (点线表示)与控制装置8连接。因此，在本装置的实施状态中，改质区域的温度定义为流 入催化剂填充部分的高温水蒸气与热分解气体的混合流体温度。控制装置8主要包括控制部件、驱动部件、I/O部件、表示部件等多种内嵌电子控 制单元的电子机器。该控制装置8用于对改质区域的温度T20目标值的设定及管理，驱动 流量控制阀51、52的驱动部位，并控制流量控制阀51、52的开关。也就是说，从气体流路Ll 导入的高温水蒸气的温度T14及流量，都可通过流量控制阀51、52的流量控制实现可变控制，因此，改质装置2内的改质区域温度(改质温度T20)及水蒸气量，也都可通过流量控制 阀51、52的流量比及开关控制实现可变控制。水蒸气加热装置5采用蓄热方式加热产生高温水蒸气，即利用燃烧热量加热蓄热 体，加热后的蓄热体通过与水蒸气的传热接触的方式加热水蒸气。水蒸气加热装置5的热 源可使用来自于系统内部产生的热能量源(燃料油或生气气体)。例如，回收油槽7中的燃 料油通过燃料油压送装置61及燃料油供给路L8(点划线表示)连接并供给至水蒸气加热 装置5中，水蒸气加热装置5使用一部分燃烧油作为热源使用。另外，冷却、精制过程中产 生的合成气体(生成气体)中的一部分水蒸气从气体流路L4开始分岔经气体流量L8’ (点 划线表示)导入供给至水蒸气加热装置5中，水蒸气加热装置5使用合成气体中的一部分 水蒸气作为燃烧部位的热源(燃料)使用。以其他加热形式的加热装置，如通过利用系统 外部的高温燃烧气体、热气体或燃烧排出气体与水蒸气的显然交换等间接方式加热水蒸气 的加热装置，优选采用如薄板翼片型、外壳型或漏斗型等热交换器作为水蒸气加热装置使 用。另外，高温水蒸气的温度控制方法或者改质区域的温度控制方法，并不仅限于前面所 述的构成方式，可以使用其他方式的高温水蒸气温度控制方法或者改质区域的温度控制方 法。比如通过控制前述的水蒸气加热装置5的水蒸气加热作用或者水蒸气的加热能力，也 能较好的控制高温水蒸气温度。热交换装置3，经气体流路L3与冷却精制装置4连接。改质气体，在热交换装置3 的改质气体流动区域31内流通，通过给水和显热交换实现冷却。冷却后的改质气体，经气 体流路L3导入至冷却精制装置4。冷却精制装置4主要有冷却回收部41和气体净化部42 组成。冷却回收部41可实现改质气体的进一步冷却，并回收、分离改质气体中的油份。气 体净化部42主要用于净化已被油份分离后的改质气体。冷却回收部41中的凝缩油份，经 回收油流路L9回收至油回收槽7中。经油份分离后的改质气体在气体净化部被净化后，生 成气体(合成气体)经气体流路L4送出。气体流路L4中的生成气体可供给作为内燃装置 或外燃装置的驱动部位的燃料气体使用，如柴油发电机或燃气发电机等构成的内燃装置， 或者斯特林引擎发电机(气体活塞动力引擎发电机)等构成的外燃装置。油回收槽7经与燃料油流路L5连接，将油回收槽7中储藏的油份作为燃料油经流 体压送装置6压送至燃烧装置12中。油精制装置9(虚线表示)能通过除去回收油中所含 的氢气及不纯物质实现理想的油份分离机油净化作用。该装置一般设置在回收油流路L9 中间，或者配设在油份回收部41或油回收槽7后，从而实现精制后的燃料油供给至燃烧装 置12中。同时，燃烧用空气通过给气扇19供给至燃烧装置12中，作为燃烧装置12的燃料 动力使用。燃烧装置12的运转及发热量通过燃烧控制手段(比如控制装置8)进行可变 控制，从而控制热分解区域17的温度设定值。图3是在填充有RuAl2O3催化剂的反应容器中，苯环热分解并被水蒸气改质的水 蒸气改质实验的实验结果示意图。图3表明反应容器内部温度与苯环的碳转化率的关系。 图4是水蒸气改质实验中得到气体各组分的示意图。图4表明气体各生成成分的生成量与 反应容器内部温度之间的关系。这里的实验用容器是前述改质装置2的模拟容器。本发明中，以苯环和水蒸气为主要成分的气体被导入反应容器中，在反应容器的 出口处采用气体成分分析方法测点苯环中碳转化率。在本次实验中，固定水蒸气比为5. 0， 改变反应容器内部温度(反应温度)，观察温度变化与气体成分的关系。这里的碳转化率就是指在反应容器内部供给试料进行燃烧，热分解气体和改质气体转化成为焦油和煤的分割 比例。以下需要说明的是，气体及煤以外的生成物及定义为焦油，水蒸气比的定义如下水蒸气比=[水蒸气的摩尔数(mol/hr)/试料(苯)中的碳摩尔数(mol/hr)]在本发明中，首先，作为参照例，将含水蒸气和苯的混合气体导入至隔绝氧气或空 气的无催化剂的反应容器内，并加热混合气体。在这里，为实现苯的热分解及水蒸气的改质 反应，至少需要约1000°c的反应温度；为实现焦油组分的70%汽化，至少需要约1400°C的 反应温度.另外，在汽化开始时，需同时观察反应容器内部煤的产生情况。接下来，将含水蒸气和苯的混合气体导入至含RuAl2O3催化剂的反应容器内部， 随着苯环被热分解，热分解气体也被水蒸气改质。当使用含RuAl2O3催化剂的反应容器时， 如图3所示，仅需500 600°C的反应温度即可开始实行苯环的汽化。改质气体中的焦油组 分，随着反应温度的上升不断减少，当反应温度达到700 800°C时，苯几乎完全被汽化，焦 油组分几乎完全消失。这里反应容器内生成气体的组成如图4所示。图4显示生成气体中含有较多的氢 气，催化剂的使用可显著增加氢气的产生量。而且，从较低的反应温度既可生成大量的氢 气，说明使用合适的催化剂就能有效降低反应区域的温度。图4比较了在同一实验条件下， 当使用无催化剂的反应容器时，氢气生成量的差异。结果表明，当使用无催化剂的反应容器 生成大量的氢气时，需要超过1000°C以上的反应温度。如图4所示，当温度范围超过700°C时，随着温度上升不仅可以观察到氢气生成量 持续增加，同时观察到一氧化碳(CO)增加和二氧化碳(CO2)减少的趋势。以此可考察其对 转换反应的影响。图5是使用含RuAl2O3催化剂的反应容器对其他物质的水蒸气改质反应的实验结 果示意图。图5表明水蒸气比和碳转化率之间的关系。图6是经水蒸气改质实验后的各气 体组分的示意图。图6表明各气体组分和水蒸气比之间的关系。本发明中使用含RuAl2O3催化剂的反应容器，将以水蒸气和苯为主要成分的混合 气体持续导入至反应容器中，反应容器内部温度固定在800°C，随着水蒸气比的变化，对反 应容器的出口部的气体成分进行分析。如图5所示，当使用含RuAl2O3催化剂的反应容器、反应温度=800°C、水蒸气比 = 2.5(空气比=0)的条件下，苯约有80%被汽化，且几乎没有生成煤(油)。由此可以判 断，当使用含Ru/A1203催化剂的反应容器时，不仅改质温度较低约为700 800°C，而且水 蒸气比也较低，仅至2. 5即可。如图6所示，反应容器内的生成气体含有较多氢气，并通过使用催化剂可显著提 高氢气生成量。例如在水蒸气比=2. 5、反应容器内温度=800°C的条件下，约可确认生成 1. 6mol的氢气。但对比使用无催化剂的反应容器时，为生成同样摩尔量的氢气，需要达到 水蒸气比=5.0、反应容器内温度=1400°C的反应条件。图6结果表明，使用RuAl2O3催化 剂，不仅可以减半使用水蒸气量，而且可以使反应容器内部温度降低600°C左右。根据上述结果，当使用RuAl2O3催化剂进行水蒸气改质时，不仅可以在较低的反 应温度和水蒸气量时即可实现水蒸气改质反应，而且能显著增加改质气体中的氢气含量， 并进一步抑制煤的产生。因此，当使用如RuAl2O3等合适的催化剂时，可将塑料等热分解气 体在改质后有效生成的含丰富氢气的改质气体。而且，通过改变改质区域的温度，能将焦油
8组分作为油份回收，同时控制水蒸气量的比例可获得含丰富氢气的气体并供给之后工序使用。另外，如图3、图4所示，在600 800°C的温度范围内，碳转化率随温度的变化有 较大的波动；当温度超过700°C，氢气生成量几乎趋于稳定。另一方面，如图6所示，在800°C 时，气体组成(特别是氢气生成量)的变化与水蒸气比的变化有关。因此，通过控制反应容 器内的温度(及改质区域的温度)，就可以控制焦油组分及气体成分的比率；通过控制水蒸 气比，就可以控制气体的组成。本发明更适合油化处理的废弃物包括有聚乙烯(PE)、聚丙稀(PP)及聚苯乙烯 (PS)，图1和图2显示了使用汽化设备的汽化实验示意图。填充RU/A1203催化剂的改质区域温度设定值约为600°C，在选用聚乙烯(PE)和聚 丙稀(PP)等作为废塑料实验使用时，对改质装置2的水蒸气改质过程中的氢气生成量的增 加情况进行测定。结果表明，当使用油化还原装置对聚乙烯(PE)和聚丙稀(PP)进行汽化 处理，通过使用RuAl2O3催化剂，改质区域的温度(改质温度T20)可设定在600°C。另外，当使用聚苯乙烯(PS)作为废塑料处理时，在同样的实验条件下，为实现在 改质装置2的水蒸气改质过程中的氢气生成量的增加，需要设定更高的改质区域温度。因此，合适的改质区域的温度T20的目标值设定，不仅与催化剂的有无及种类有 关，而且也因废塑料的种类而有所差异。所以最好根据废塑料的种类(当有特种废塑料混 合的混合废弃物时，需要注意种类及混合比)，设定合适温度设定值。为此，控制装置8最好 根据相应的废塑料(高分子废弃物)的种类或成分，调节改质区域温度T20的目标设定值， 或者设置有温度T20的目标设定值的最适化装置。同时热分解槽10的最适温度也与废塑料(高分子废弃物)的种类或成分有关。因 此，汽化设备最好设置控制热分解区域17的温度的热分解温度控制装置。比如燃烧装置 12的控制装置8就由热分解温度控制装置构成。根据上述说明，本汽化设备的具体实施状态，主要有热分解装置1及改质装置2构 成的二阶段汽化方式，在改质装置2中填充合适的催化剂(RuAl2O3催化剂)，向热分解气体 中添加高温水蒸气，分别设置控制高温水蒸气的温度及流量控制装置8、51、52、53。通过高 温水蒸气的温度控制装置控制改质区域的温度T20，该改质区域的温度T20进一步控制改 质气体中含有的可燃性气体组分及回收油份的比率。另外，改质区域生成气体的组分(特 别是氢气含量)主要由供给至改质区域的水蒸气量空中。改质气体中的油份经冷却回收部 41回收。因此该汽化设备的后段装置(发电机等)不需要消耗多量的热能，改质区域的温 度T20较低，回收的油份含量较高。另一方面，如果后段的装置需要消耗较多量的热能，不 仅改质区域的温度较高，而且回收的油份含量较低。因此，该汽化设备的运转效率能整体提 高。而且，在该汽化设备中，通过控制高温水蒸气的温度及流量，改质气体可以供给至后段 装置(发电机等)，从而实现最适化控制。另外，过去的汽化装置，为尽可能的减少热分解气体中的焦油组分，往往通过尽量 提高改质装置2中的改质温度；本发明的汽化设备，通过与油化还原装置的复合设置，不仅 可有效回收热分解气体中的焦油组分，而且获得的燃料油可作为燃烧装置12的燃料供给 使用，因此可有效利用废塑料热分解后的热源。这样，通过降低高温水蒸气的温度和削减水 蒸气量实现降低改质工序的工作负荷，从而整体提高全体汽化设备的运转效率。
图7、图8和图9分别显示了改质区域的温度控制实施状态的示意图。根据图1及图2所示的实施状态，如图7(A)所示，汽化设备中的温度控制主要包 括添加温度T14的高温水蒸气，经气体流路Ll与在改质装置2中改质区域中形成温度TlO 的混合气体(热分解气体和水蒸气)，其中改质气体的温度T20通过高温水蒸气的温度T14 控制。但是，如图7(B)所示，通过温度T14的高温水蒸气直接导入至改质区域内部，可以更 好的控制改质区域的温度T20。作为变形例，汽化设备如图8所示，温度Tll的水蒸气经气体流路Ll逐步添加，通 过在改质装置20内配设加热装置M，不仅可加热改质区域，而且可较好控制改质区域的温 度T20。如图8所示的实施形态显示，油回收槽7经燃料油流路L52与加热装置M连接， 即油回收槽7中的回收油，经燃料油流路L52中设置的燃料油压送装置62压送至加热装置 54，并作为加热装置M的燃料使用。其他变形例如图9所示。图9中的汽化设备，加热装置55配设在温度Tll的水蒸 气给送路Lll中间。温度Tll的水蒸气通过加热装置55加热至温度T14，高温水蒸气供给 路L12添加至气体流路Ll中。实施形态如图8所示的相同，油回收槽7经燃料油流路L52 与加热装置M连接，即油回收槽7中的回收油，经燃料油压送装置62压送至加热装置55， 并作为加热装置阳的燃料使用。另外，图8和图9所示的具体实施状态，经气体流路L4中 的一部分生成气体(合成气体)也可以替代回收油，作为加热装置54、55的燃料气体使用。以上，对本发明的最适实施状态条件进行详细描述，但不是仅限于以上描述，可根 据权利要求书的说记载的范围进行种种变形或变更。例如，上述实施状态中，利用热分解装置1的外部加热装置(燃烧装置1 及高温 水蒸气供给路L12的高温水蒸气的作为热源并生成合成气体的二段式汽化方式的汽化设 备，即可以维持热分解区域和改质区域隔绝空气和氧气的环境中，也可以供给至热分解区 域和(或)改质区域适量的空气和氧气。另外，作为上述的水蒸气加热装置，可选用具备同流换热器、金属线圈或金属散热 片等形式的高性能热交换器、蜂窝型蓄热体等的高温空气发生装置或高温水蒸气发生装置 (日本特开号平成10-189号/日本特开号平成104464 号、日本特开号平成8-230682号 /日本特开号平成10-73236号等。或者也可采用常见的平板式、卵石式或球式为蓄热收容 形式的等任意形式的蓄热型热交换器及加热装置。另外，在图1和图2显示的热交换装置3中，使用蒸汽锅炉向热交换装置3的提供 水蒸气。因此，最好对热交换装置3使用水蒸气加热的方式。
权利要求
1.一种废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，包括能将高分子废弃物加热和熔 融的热分解装置、高分子废弃物经热分解形成的热分解气体在催化剂的作用下被水蒸气改 质的改质装置、控制和调节温度的热交换装置、经所述改制装置后的改质气体在经过冷却 和液化后回收改质气体油份的油份回收装置、油回收槽和连接管路，其特征在于所述热分 解装置、改质装置、热交换装置、冷却精制装置和油回收槽依次通过所述连接管路连接。
2.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 改质装置的改质区域内填充RuAl2O3等催化剂。
3.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 改质区域设置控制高温水蒸气温度的水蒸气温度控制装置，通过温度可控的水蒸气与前述 热分解气体的混合可进一步控制改质区域内的温度。
4.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 改质控制方式的在改质区域内设置控制高温水蒸气流量的水蒸气量控制装置。
5.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 热分解装置的热分解槽容纳在加热炉内部；热分解槽的燃烧装置通过热分解装置的外部加 热装置加热的，并利用油份回收装置的再生油作为燃料油供给。
6.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于一种 废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺，包括以下步骤(1)热分解、汽化工序将高分子废弃物加热熔融并生成热分解气体；(2)改质工序废弃物经热分解后产生的热分解气体在催化剂的作用下水蒸气改质；(3)油份回收工序接受改质反应后的改质气体被冷却、液化，改质气体中的油份被回收。另外，改质工序中包括了控制水蒸气改质反应的反应区域温度和(或)水蒸气量的控 制方法。所述催化剂使用RuAl2O3等为催化剂。
7.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 热分解气体流路或反应区域中，将加热至600°C以上的高温水蒸气与前述的热分解气体混 合，通过控制该高温水蒸气温度来控制反应区域的温度。
8.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 水蒸气加热装置通过控制高温水蒸气流量来控制反应区域的水蒸气比。
9.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所述 改质装置通过控制反应区域的温度在600 800°C范围内，可控制改质气体中油份的回收 量。
10.如权利要求1所述的废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，其特征在于所 述改质装置通过控制反应区域的水蒸气比在1. 0 5. 0范围内，可控制合成气体的组成。
全文摘要
本发明公开了一种废橡胶、废油、废塑料的汽化工艺及汽化装置，包括能将高分子废弃物加热和熔融的热分解装置、高分子废弃物经热分解形成的热分解气体在催化剂的作用下被水蒸气改质的改质装置、控制和调节温度的热交换装置、经所述改制装置后的改质气体在经过冷却和液化后回收改质气体油份的油份回收装置、油回收槽和连接管路，其特征在于所述热分解装置、改质装置、热交换装置、冷却精制装置和油回收槽依次通过所述连接管路连接，该设备不仅能将废塑料等高分子废弃物汽化后生成较为优质的合成气体，而且能回收汽化气体的含油组分并作为燃烧装置的燃烧油使用。
文档编号C01B3/32GK102126706SQ20101010512
公开日2011年7月20日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者宇根浩, 木村护 申请人:上海国环能源开发有限公司, 日本伸光株式会社