[發明專利]一種餐廚垃圾水熱處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201410139557.3
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103894393A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 盧紅雁;陳利民;顏炯;李澤瓊;曹霞
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及垃圾再利用領域，具體而言，涉及一種餐廚垃圾水熱處理方法及裝置。

背景技術

餐廚垃圾的常用處理技術包括厭氧產沼氣、堆肥、提煉生物柴油和生產飼料等。

目前，利用水熱反應處理餐廚垃圾的研究在國內剛剛起步。1913年，德國學者Friedrich?Bergius第一次描述了水熱炭化反應，他也在30年代獲得諾貝爾化學獎。然而水熱炭化反應的工程應用生產高熱值的類煤產品是最近幾年才開始得到重視的領域。生物質在有水為反應介質的條件下，壓力20-35帕，180℃和250℃的溫度范圍內，pH值3-7之間，經過脫水和脫羧過程，反應漿料在干燥和/或脫水處理之后獲得的固體物質（富碳貧氧），則類似于煤粉，具有基本上等于化石褐煤的熱值。其產物類似50000和5000萬年形成的褐煤，不同之處在于該反應可在3-12小時內發生。水熱炭化反應的成本偏高是其產業化的主要瓶頸。水熱炭化反應過程是一個放熱反應，具體如下：

C₆H₁₂O₆→C₆H₂O+5H₂O△H=2300kJ/mol

水熱反應包括脫水和脫羧兩個過程。發生脫水反應時，也在發生脫羧反應，其導致二氧化碳的產生。選擇較高溫度時，生物質中更多的碳轉換成二氧化碳的形式。然而，通過增加溫度，反應時間可以減少，但是反應過程中，除了脫水和脫羧，還有系列副反應也在發生，特別是水溶性的烴形成，留存在水熱反應液中，可能會導致水熱反應液處理成本增加，而且，長時間的高溫處理，其能耗高，從而導致成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種餐廚垃圾水熱處理方法及裝置，以解決上述的問題。

在本發明的實施例中提供了一種餐廚垃圾水熱處理方法，包括以下步驟：

剔除雜質：剔除餐廚垃圾中的大塊異物；

油脂分離：將剔除雜質后的餐廚垃圾進行預熱，并保持靜置，提取餐廚垃圾中的上層的廢油脂；

一級水熱反應：將油脂分離的餐廚垃圾，即反應物，采用電加熱實現順序升溫，水熱反應溫度在200℃-250℃之間，反應時間在5-25分鐘之間，PH值小于7；

熱交換：一級水熱反應后的反應物，通過液體進行冷卻，使其溫度降到130℃-180℃之間；

二級水熱反應：對熱交換后的反應物再次進行水熱反應，反應溫度在130℃-180℃之間，反應時間40-80分鐘之間；

三相分離：將二級水熱反應后的反應物進行降溫，降至常溫后，將固體、液體和氣體分離。

進一步的，所述餐廚垃圾剔除垃圾后的含固率在5-25%之間。

進一步的，所述一級水熱反應中，反應過程中，pH為3-5。

進一步的，將熱交換和三相分離過程中，降溫產生的熱能傳遞給剔除雜質后餐廚垃圾用于預熱反應物。

進一步的，所述一級水熱反應和所述二級水熱反應反應過程中添加有催化劑。

優選的，所述催化劑為有機酸、無機酸或水熱反應液。

一種餐廚垃圾水熱處理裝置，包括第一反應器、第二反應器和第三反應器；

所述第一反應器和所述第三反應器為帶螺桿的管道式反應器，所述第二反應器為立式反應罐，所述第一反應器、所述第二反應器和所述第三反應器均配有溫控裝置和攪拌裝置；

所述第一反應器連接有儲料罐，所述儲料罐連接有雜質剔除裝置，所述第一反應器和所述第二反應器之間連接有熱交換裝置，所述第二反應器與所述第三反應器連接，所述第三反應器連接有固態收集裝置、液態收集裝置、氣態收集裝置和降溫裝置。

進一步的，所述第一反應器、所述第二反應器和所述第三反應器均連接有壓力檢測裝置。

進一步的，所述第一反應器和所述第二反應器連接有催化劑添加裝置。

進一步的，所述熱交換裝置、所述第三反應器與所述儲料罐之間設有用于傳輸熱量的管路。

本發明實施例提供的一種餐廚垃圾水熱處理方法及裝置，包括以下優點：

1、反應時間縮短、能耗低：水熱反應的時間一般在3到12小時之間，該方法及裝置采用了兩級水熱反應，并采用了管式反應器實現了迅速升溫和迅速降溫，使得反應物的總停留時間縮短。與一步法的水熱反應相比，該方法及裝置獲得相同質量的類煤產品的反應時間可以控制在2小時以內，熱能消耗也更少。因此，反應時間縮短、能耗低可節省反應器的容積和占地需要，從而節約投資和運行費。