一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置及方法

本发明涉及固体废弃物的处理，特别是涉及一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置及方法。

背景技术：

1、固体废弃物的处理是一个全球性问题，随着人口增长和工业化的加速，废弃物数量不断增加，给环境和可持续发展带来了严峻的挑战。传统的固体废弃物处理方法，如填埋和焚烧，存在着一系列的环境和资源问题，包括土地污染、空气污染、温室气体排放等。

2、另外，熔融盐应用于废轮胎、废塑料、生物质等固体废弃物热解转化时表现出良好的性能：快速的升温速率，挥发分产量增加提升生物燃料产量，良好的催化作用同时还可以脱除含cl、s等污染气体，这些都有利于固体废弃物转化为高附加值的富氢气体和轻质芳香烃。因此，基于熔融盐的独特性质，进行固体废弃物的热化学转化被认为是一种高效的处理和处置方式。

3、在固体废弃物经历熔融盐热转化过程时，首先，熔融盐作为反应介质促使固体废弃物在其内“溶解”并分散，同时在载气的影响下更为均匀分散。此外，熔融盐作为传热介质有助于物料快速升温。接着，固体废弃物在熔融盐中发生热化学转化反应，熔融盐在这一过程中充当了有效的催化剂。此技术还能够在熔融盐的催化作用下，引导固体废弃物热转化产物的组成，使其朝着特定产品的方向发展。在这个过程中，释放的污染气体如cl、s等可以被原位脱除，而物料中的无机组分(灰分)则可以在熔融盐中溶解或沉积在其底部。

4、目前基于熔融盐的废弃物处置装置存在着如下问题：

5、1、熔融盐反应温度达到1000℃以上导致能耗过大和对设备材料要求过高。

6、2、熔融盐催化手段单一，多为原位催化。

7、3、缺少实现熔融盐再生利用的装置。

8、4、不能实现对废弃物的连续处置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置及方法，优化处理效能，通过熔融盐原位催化和异位催化相结合的方式来获得高附加值的热解产物。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，包括回转窑热解系统、熔融盐异位催化系统、熔融盐原位催化系统、尾气采集系统、熔融盐回收系统，回转窑热解系统包括回转窑，熔融盐异位催化系统包括异位催化炉，熔融盐原位催化系统包括原位催化炉，

4、回转窑进料端依次连接第一螺旋进料机、给料仓，回转窑上端出料口通过球阀一连接所述异位催化炉，实现将回转窑产生的热解挥发分输入异位催化炉中进行催化重整，异位催化炉的重整挥发分出口通过球阀二连接尾气采集系统，重整后的挥发分进入尾气采集系统回收；

5、回转窑下端出料口依次连接取料仓、第二螺旋进料机以及所述原位催化炉，取料仓配备观察口，第二螺旋进料机用于将回转窑热解产生的焦炭排入原位催化炉内，实现熔融盐对焦炭的原位催化，原位催化炉的原位催化炉挥发分出口通过球阀三连接尾气采集系统，焦炭催化重整产生的挥发分进入尾气采集系统，原位催化炉底部连接熔融盐回收系统，原位催化炉产生的混有熔融盐的残渣进入熔融盐回收系统；

6、异位催化炉和原位催化炉之间设有高温熔盐泵，高温熔盐泵用于将完成异位催化的熔融盐抽入原位催化炉。

7、优选地，所述回转窑底部配备能够调节倾斜角度的球式支撑装置，所述回转窑与取料仓之间采用弹簧式柔性管连接。

8、优选地，熔融盐采用三元碳酸盐：li2co3-na2co3-k2co3，目标热解产物为轻质化、低含氧和硫的热解油和富氢气体。

9、优选地，尾气采集系统包括依次连接的冷凝器、流量计，流量计分别连接球阀四、球阀五，球阀四下游端依次连接气泵、过滤器、气体分析仪，球阀五下游端连接储气罐。

10、优选地，所述熔融盐回收系统包括依次连接的高温熔盐泵、熔融盐换热器、熔融盐过滤器和熔融盐冷却室，熔融盐换热器的换热介质为热传导油。

11、一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置的工作方法，

12、(1)回转窑的旋转电机转速设置为1200r/min，回转窑倾角度设置为出料端向下倾斜2度，向第一螺旋进料机、第二螺旋进料机通入实验所需气体，设置实验气体的流量，观察当前流量值变化；

13、(2)将等质量的li2co3、na2co3和k2co3机械混合均匀并放入异位催化炉内，熔融盐全部进入异位催化炉后以10℃/min的升温速率升至600℃,以保证混合三元碳酸盐完全熔融且形成均匀共晶液态；

14、(3)加热回转窑、原位催化炉,升温速率为10℃/min.回转窑升温至550℃、原位催化炉升温至850℃，将固体废弃物干燥破碎后按设定比例掺混在一起加到给料仓，将给料仓密封好后进行实验，物料经过第一螺旋进料机输送至回转窑内进行热解，打开球阀一，热解挥发分经回转窑挥发分出口进入异位催化炉，并与炉内已经为均匀共晶液态的熔融盐充分接触和反应，熔融盐促进挥发分的二次焦化作用，气体产物中h2和co2产量增加使得气体产率升高；熔融盐促进挥发分的脱羧反应使得羧酸含量减少而酮类物质含量增加，液体油产率降低，同时，熔融盐能够有效地吸收挥发分中的卤元素和硫元素，异位催化炉内的挥发分经重整挥发分出口进入冷凝器冷却，冷却产生的热解油经冷凝器下端出油口排到集油瓶中，冷却后的不凝气分别进入气体分析仪和储气罐；

15、(4)完成异位催化后的熔融盐经异位催化炉下方的高温熔盐泵抽入原位催化炉，回转窑内物料热解产生的焦炭下落至取料仓，打开观察口取样后将剩余焦炭经第二螺旋进料机输送至原位催化炉，熔融盐在炉内对残炭进行原位催化，熔融盐能够进入焦炭内部与碳反应产生熔蚀作用，使气体产物中co产量升高使得气体产率升高；脱酚羟基反应使得酚类物质含量降低，液体油产率下降；焦炭产率降低，焦炭中o/c增加同时无序碳结构含量增加，孔隙率提高，此时随着熔融盐添加量增加，熔蚀作用增强，气体产量增加，打开球阀三并关闭球阀二，原位催化产生的挥发分经原位催化炉挥发分出口进入冷凝器冷却，冷却产生的热解油经冷凝器下端出油口排到集油瓶中，冷却后的不凝气分别进入气体分析仪和储气罐；

16、(5)完成催化的熔融盐被高温熔盐泵从原位催化炉底部抽回熔融盐回收系统，通过熔融盐换热器进行热交换，使完成催化的熔融盐温度下降至300℃-400℃；然后进入熔融盐过滤器脱除残渣，最后进入熔融盐冷却室，冷却成固态的熔融盐粉碎研磨后实现循环再利用。

17、由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

18、1、熔融盐反应温度低，能耗较小和对设备材料要求不高，成本较低。

19、2、通过熔融盐原位催化和异位催化相结合的方式来获得高附加值的热解产物。

20、3、实现熔融盐再生利用。

21、4、实现对废弃物的连续处置。

技术特征：

1.一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，其特征在于：包括回转窑热解系统、熔融盐异位催化系统、熔融盐原位催化系统、尾气采集系统、熔融盐回收系统，回转窑热解系统包括回转窑，熔融盐异位催化系统包括异位催化炉，熔融盐原位催化系统包括原位催化炉，

2.根据权利要求1所述的一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，其特征在于：所述回转窑底部配备能够调节倾斜角度的球式支撑装置，所述回转窑与取料仓之间采用弹簧式柔性管连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，其特征在于：熔融盐采用三元碳酸盐：li2co3-na2co3-k2co3，目标热解产物为热解油和富氢气体。

4.根据权利要求1所述的一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，其特征在于：尾气采集系统包括依次连接的冷凝器、流量计，流量计分别连接球阀四、球阀五，球阀四下游端依次连接气泵、过滤器、气体分析仪，球阀五下游端连接储气罐。

5.根据权利要求1所述的一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置，其特征在于：所述熔融盐回收系统包括依次连接的高温熔盐泵、熔融盐换热器、熔融盐过滤器和熔融盐冷却室，熔融盐换热器的换热介质为热传导油。

6.一种采用权利要求1所述的基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置的工作方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种基于熔融盐的连续式固体废弃物催化热解装置及方法，包括回转窑热解系统、熔融盐异位催化系统、熔融盐原位催化系统，回转窑热解系统包括回转窑，熔融盐异位催化系统包括异位催化炉，熔融盐原位催化系统包括原位催化炉，回转窑进料端连接第一螺旋进料机，回转窑上端出料口连接异位催化炉，实现将回转窑产生的热解挥发分输入异位催化炉中进行催化重整；回转窑下端出料口连接取料仓、第二螺旋进料机、原位催化炉，第二螺旋进料机将回转窑热解产生的焦炭排入原位催化炉内，实现熔融盐对焦炭的原位催化，异位催化炉和原位催化炉之间设有高温熔盐泵，高温熔盐泵用于将完成异位催化的熔融盐抽入原位催化炉。

技术研发人员：林顺洪,郑振宇,周雄,徐明,郭大江,杨鲁,黄翼,罗良航,苏明扬,樊正毅,吴松,衣正义,王鲁豫
受保护的技术使用者：重庆科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10