[發(fā)明專利]利用廢塑料催化制氫的裝置及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710045206.6
• 申請日: 2007-08-23
• 公開（公告）號: CN101139083A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 豆斌林;陳兵兵;陳暉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學院
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于固體廢棄物回收制造氫氣的裝置和方法，更具體的說是涉及一種專門利用廢塑料催化制氫的裝置及其方法。

背景技術(shù)

我國塑料生產(chǎn)和消費的數(shù)量都很大，這在方便人們生活的同時，每年產(chǎn)生的塑料廢棄物“白色污染”問題日益突出，合理處置廢舊塑料已成為一個重要的社會問題。塑料大都以石油為原料的制品，具有較高的能源利用價值，然而，在廢舊塑料回收能源方面，無論是燃燒利用熱能還是裂解，都存在著廢舊塑料的直接利用率不高和產(chǎn)生二次污染物的問題。以廉價廢塑料為原料來制取氫氣，成本低，變“廢”為“寶”，具有較好的環(huán)境效果和社會和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種專門利用廢塑料催化制氫的裝置，該裝置能夠在一個反應器中實現(xiàn)流化床廢塑料氣化、部分氧化和水蒸氣催化重整制氫等反應的耦合。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種利用上述裝置將廢塑料制備為氫氣的方法，該方法工藝簡單、成本低，對廢塑料催化制氫可能產(chǎn)生的二次污染物有一定的控制。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：本發(fā)明以廢塑料為原料催化制氫所涉及的化學反應極為復雜，主要的反應示意包括下列反應式：

廢塑料+H₂O+O₂→CO+CO₂+C_nH_mO_k

C_nH_mO_k+H₂O+O₂→CO+CO₂+H₂

一種專門利用廢塑料催化制氫的裝置，下部為流化床氣化段，上部為水蒸氣催化重整制氫段，其特征在于：裝置內(nèi)部設(shè)置自上而下噴吹水蒸氣和空氣混合氣體的噴吹管，在下部流化床氣化段設(shè)有原料進料口和排渣口，細沙石是流化床的床料，在上部水蒸氣重整制氫段設(shè)有催化劑支撐與隔灰網(wǎng)，催化劑在催化劑支撐與隔灰網(wǎng)上形成催化劑床層，氣體出口在催化劑床層的上方，水蒸氣與空氣噴吹管進口在裝置的頂端并與噴吹管聯(lián)通。

一種利用上述裝置將廢塑料催化制氫的方法，包括下列步驟：

a.流化床氣化廢塑料：將廢塑料粉碎為直徑5～10mm的顆粒，加入占廢塑料質(zhì)量分數(shù)2～5％的生石灰，廢塑料與生石的混合物從所述裝置的原料進料口送入裝置下部，以體積分數(shù)為80～90％的水蒸氣和體積分數(shù)為10～20％的空氣組成的混合氣體為氣化劑，從裝置的水蒸氣與空氣噴吹管進口經(jīng)過噴吹管噴入裝置內(nèi)，在流化床中控制溫度為500～700℃氣化廢塑料；

b.水蒸氣催化重整制氫：步驟a氣化生成的粗氣體經(jīng)過裝置上部的催化劑支撐與隔灰網(wǎng)和催化劑床層，進一步發(fā)生水蒸氣催化重整反應，從氣體出口排出富含氫氣的最終氣體產(chǎn)品，所述催化劑為KF104型甲醇水蒸氣重整催化劑。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明方法采用水蒸氣與空氣混合氣體在高溫條件下氣化廢塑料，反應速率快，也有效的防止了結(jié)焦；本發(fā)明方法在廢塑氣化階段采用生石灰為催化劑，不僅起催化氣化作用，對污染物排放也具有較好的控制作用；本發(fā)明方法在水蒸氣催化重整制氫階段，采用商業(yè)水蒸氣重整催化劑，定向轉(zhuǎn)化來自氣化階段的粗氣體，以獲得較高收率氫氣。本發(fā)明裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，具有充足的有效空間，有利于多相流動混合與反應。本發(fā)明裝置設(shè)置催化劑支撐與隔灰網(wǎng)，不僅支撐催化劑、阻擋飛灰，同時也兼具氣體分配器的作用。本發(fā)明在一個反應器中實現(xiàn)了流化床廢塑料氣化、部分氧化和水蒸氣催化重整制氫等反應的耦合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明催化制氫裝置示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細描述：如圖1所示，一種專門利用廢塑料催化制氫的裝置6，下部為流化床氣化段，上部為水蒸氣催化重整制氫段，其特征在于：裝置6內(nèi)部設(shè)置自上而下噴吹水蒸氣和空氣混合氣體的噴吹管8，在下部流化床氣化段設(shè)有原料進料口2和排渣口1，細沙石3是流化床的床料，在上部水蒸氣重整制氫段設(shè)有催化劑支撐與隔灰網(wǎng)9，催化劑在催化劑支撐與隔灰網(wǎng)9上形成催化劑床層4，氣體出口5在催化劑床層4的上方，水蒸氣與空氣噴吹管進口7在裝置6的頂端并與噴吹管8聯(lián)通。