[發(fā)明專利]半焦催化裂解焦油裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710115306.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN106833693A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏訓(xùn)峰;席北斗;徐善寶;王麗君;韋超;呂慧瑜;孟繁華;黨秋玲;崔東宇;張穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C10B53/00
• 分類號(hào): C10B53/00;C10B57/10;C10G11/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生活垃圾熱解技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種半焦催化裂解焦油裝置及方法。

背景技術(shù)

我國(guó)村鎮(zhèn)生活垃圾的產(chǎn)量巨大，截止2015年底，垃圾清運(yùn)量達(dá)1.5億噸。目前對(duì)生活垃圾使用的垃圾處理方法主要是填埋、堆肥、焚燒，雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了村鎮(zhèn)生活垃圾的減量化，但處理產(chǎn)生的污染氣體嚴(yán)重影響環(huán)境，尤其是燃燒產(chǎn)生的有毒有害氣體、二噁英、飛灰等破壞環(huán)境，危害人類健康。

垃圾熱解處理技術(shù)作為新型高效處理生活垃圾的方法越來(lái)越受到人們的重視。采用熱解技術(shù)處理村鎮(zhèn)生活垃圾具有二次污染小和能源利用率高等特點(diǎn)，村鎮(zhèn)生活垃圾熱解可以使垃圾轉(zhuǎn)化為熱解氣、焦油和半焦，焦油成分復(fù)雜、含水率高且難以去除，此外，焦油具有含氧量高、熱值低、穩(wěn)定性差、腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)。

目前對(duì)熱解焦油的處理最有效辦法是對(duì)其催化裂解。焦油催化裂解所需要的催化劑主要有：天然礦石類(白云石、石灰石、橄欖石等)、堿金屬類以及鎳基催化劑。在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟拢梢允篃峤饨褂统煞职l(fā)生深度裂解，將具有較大分子量的焦油組分轉(zhuǎn)化為小分子的氣態(tài)產(chǎn)物或者其它種類的可凝焦油組分，從而減少總體焦油含量，同時(shí)增加氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量。催化劑的存在，使得焦油中各種組分發(fā)生反應(yīng)所需能量顯著下降，催化劑中活化位的形成更有利于中間產(chǎn)物的形成和焦油組分轉(zhuǎn)化過(guò)程的進(jìn)行。添加催化劑可以使得更多的焦油發(fā)生二次裂解，從而降低了焦油產(chǎn)率。

但是，無(wú)論是提高熱解溫度還是添加金屬催化劑，在很大程度上都會(huì)增加投入成本，如何做到既不增加投入成本、又能有效減少焦油產(chǎn)量就成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半焦催化裂解焦油的裝置及方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種半焦催化裂解焦油裝置，所述半焦催化裂解焦油裝置為一體式固定床熱解爐，包括干燥室、熱解室、催化裂解室和灰渣室；其特征在于，在所述灰渣室與催化裂解室之間還設(shè)置有輸送裝置，用于將灰渣室中的半焦輸送到催化裂解室中，使其與進(jìn)入催化裂解室中的焦油和煙氣發(fā)生催化裂解反應(yīng)。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種半焦催化裂解焦油的方法，包括如下步驟：

步驟1，將待處理的生活垃圾送入如權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的半焦催化裂解焦油裝置的進(jìn)料口；

步驟2，將所述生活垃圾在干燥室內(nèi)脫水干燥，干燥室中的溫度控制在250～300℃；

步驟3，將經(jīng)步驟2干燥后的生活垃圾輸送到熱解室，熱解室中的溫度控制在750～850℃；

步驟4，將熱解室中產(chǎn)生的半焦輸送到灰渣室，再輸送到催化裂解室中；而熱解室中產(chǎn)生的焦油和煙氣則直接送入催化裂解室；所述催化裂解室中的溫度控制在850～1000℃，以半焦作為催化劑，對(duì)所述焦油進(jìn)行催化裂解。

相比現(xiàn)有催化裂解焦油技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、利用生活垃圾熱解產(chǎn)生的半焦對(duì)熱解焦油進(jìn)行催化裂解，將具有較大分子量的焦油組分轉(zhuǎn)化為小分子的氣態(tài)產(chǎn)物或者其它種類的可凝焦油組分，從而減少了總體焦油含量，同時(shí)增加氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)量；不僅做到了熱解半焦的再利用，還實(shí)現(xiàn)了焦油的減量化、無(wú)害化，降低了運(yùn)行成本，滿足我國(guó)村鎮(zhèn)生活垃圾綜合處理的技術(shù)需求；

2、有效實(shí)現(xiàn)了生活垃圾熱解半焦對(duì)焦油的催化裂解，使得焦油產(chǎn)率下降，使采用本發(fā)明方法后的焦油能夠滿足GC-MS分析的要求，可以通過(guò)GC-MS法對(duì)熱解焦油進(jìn)行成分分析鑒定，鑒定結(jié)果顯示：未添加半焦的焦油主要成分為醇類、羧酸類和脂肪烴；添加半焦的焦油成分中醇類和脫羧類含氧類有機(jī)物發(fā)生酯化，脫羧基和脫烴基等催化裂解反應(yīng)，從而使得熱解焦油中含氧類有機(jī)物減少，降低熱解焦油的腐蝕性，提高熱解焦油的穩(wěn)定性；

3、實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱解半焦的循環(huán)再利用，首次提出了利用熱解產(chǎn)生出的半焦對(duì)熱解焦油進(jìn)行催化裂解，真正意義上實(shí)現(xiàn)了熱解產(chǎn)物資源化；半焦對(duì)焦油有很好的催化裂解效果，熱解半焦的主要成分為CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃可有效促進(jìn)熱解揮發(fā)分中的大分子有機(jī)物二次熱解，從而使得熱解焦油產(chǎn)率下降；和添加石灰石、白云石等催化劑相比，半焦成本更低，而且能達(dá)到和石灰石、白云石等催化劑催化裂解焦油同等效果，實(shí)現(xiàn)焦油的減量化、無(wú)害化；