104 反應(yīng)器II; 105 反應(yīng)器III; 106 反應(yīng)器IV; 107 反應(yīng)器V; 108 反應(yīng)器VI; 109 H2容器； 110 CH4 容器； 111 反應(yīng)器VII; 112 反應(yīng)器VIII; 113 H20 容器； 114 一氧化碳容器； 115 二氧化碳容器； 116 反應(yīng)器IX; 201 過渡金屬催化劑原料； 201A反應(yīng)器I之前的過渡金屬催化劑； 202 催化劑載體原料； 202A反應(yīng)器I之前的催化劑載體 202B反應(yīng)器III之前的催化劑載體 203 反應(yīng)器I之前的催化體系 204 反應(yīng)器II之前的甲烷氣體進(jìn)料 205 自反應(yīng)器II出料的氫氣 206A 反應(yīng)器III之前的納米碳 206B 反應(yīng)器IX之前的納米碳 206C 外部碳原料 207A自反應(yīng)器III出料的一氧化碳 207B 一氧化碳容器之后的一氧化碳 208 自反應(yīng)器出料的電石 209 反應(yīng)器IV之前的水 210 自反應(yīng)器IV出料的C2H2 211 自反應(yīng)器IV出料的Ca(OH)2 212 反應(yīng)器V之前的H2 213 自反應(yīng)器V出料的C2H4 214 反應(yīng)器VII之前的水 215A自反應(yīng)器VII出料的二氧化碳 215B反應(yīng)器VIII之前的二氧化碳 215C 容器115之后的二氧化碳 216 自反應(yīng)器VII出料的H2 217 反應(yīng)器VIII之前的H2 218 自反應(yīng)器VIII出料的CH4 219 自反應(yīng)器VIII出料的H20 220 H20原料 221 催化劑載體再生器之后的CaO 222k 氣化爐之后的CHJI料 222B 厭氧消化池之后的CHJI料 223 氣化爐之后的H2 224 氣化爐之后的一氧化碳 225A 氣化爐之后的二氧化碳原料 225B 厭氧消化池之后的二氧化碳原料 226 反應(yīng)器IX之后的一氧化碳 800 廢棄物 801 可燃物 802 可發(fā)酵物 901 氣化爐 902 厭氧消化池。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為便于對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施 例詳細(xì)說明如下。
[0030] 本發(fā)明的一個(gè)方面是涉及利用有機(jī)廢棄物生產(chǎn)乙炔和乙烯的系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用可 發(fā)酵廢棄物和/或可燃廢棄物。該可發(fā)酵廢棄物包括具有高化學(xué)需氧量值的廢棄物，例如 污水污泥，食品和廚余垃圾?？扇紡U棄物由生化穩(wěn)定性污泥殘余物、不可回收的城市固體有 機(jī)殘留物、混合的廢物、聚合物、不可堆肥（>1〇_)的豐富生命周期的生物質(zhì)，和/或差形態(tài) 的煤組分構(gòu)成。本發(fā)明提及的可燃廢棄物具有至少l〇GJ/t的平均熱值。
[0031]當(dāng)使用所述可發(fā)酵廢棄物時(shí)，該系統(tǒng)允許將該可發(fā)酵廢棄物厭氧消化以產(chǎn)生包括 甲烷和二氧化碳的氣體。當(dāng)使用該可燃廢棄物時(shí)，該系統(tǒng)允許將該可燃廢棄物氣化以產(chǎn)生 包括甲烷、二氧化碳、氫氣和一氧化碳的氣體。來自可發(fā)酵廢棄物和可燃廢棄物的氣體一起 提供二氧化碳、一氧化碳、氫氣和甲烷的氣體的供給。由于這些氣體通過該廢棄物的處理 而形成，故此這些氣體相對(duì)所述系統(tǒng)來說被認(rèn)為是來自外部來源的氣體。這些氣體的供給 作為用于生產(chǎn)更高附加值的乙炔或乙烯，而不是尋求使用這些氣體作為例如天然氣的替代 品。
[0032] 反應(yīng) 甲烷的供給提供甲烷的來源，在催化體系存在下甲烷分裂產(chǎn)生氫氣和納米碳。該系統(tǒng) 被配置為允許這些氫氣和納米碳分別提供氫氣的供給，以及二氧化碳和一氧化碳的供給。 所述催化體系包括催化劑和用于該催化劑的催化劑載體。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該催化劑選 自包括鎳、鈷和鐵的過渡金屬的群組，并且催化劑載體選自堿土金屬氧化物，例如氧化鈣。 本發(fā)明的研究表明，這些催化劑的選擇可以產(chǎn)生具有不同納米級(jí)形態(tài)的碳結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu) 的實(shí)例包括但不限于碳納米管、碳黑、納米洋蔥、納米錐和納米纖維。以下反應(yīng)（1)顯示了 通過使用鎳作為催化劑以及氧化鈣（CaO)作為催化劑載體，烴類氣體催化裂解為氫氣。催 化體系的制備將在說明書后面進(jìn)行說明。
[0033]
在此反應(yīng)中，生成了納米碳例如碳納米管。
[0034] 該系統(tǒng)被配置為允許生成納米碳以進(jìn)一步與氧化鈣（CaO)發(fā)生反應(yīng)而生成碳化鈣 (CaC2)和一氧化碳（C0)。
[0035] 該反應(yīng)顯示于以下反應(yīng)（2)。
[003R1
但應(yīng)該指出的是，該反應(yīng)中使用的氧化鈣作為反應(yīng)物，也是用于將來自甲烷的供給的 甲烷轉(zhuǎn)化為納米碳和氫氣的催化劑的催化劑載體。
[0037] 碳化鈣作為系統(tǒng)的中間體，并與來自水的供給的水發(fā)生反應(yīng)以生產(chǎn)乙炔（C2H2)。氫 氧化鈣Ca(0H)2也在以下反應(yīng)（3)中生成。
[0038]
所產(chǎn)生的氫氧化鈣，其被引導(dǎo)回該系統(tǒng)的氫氧化鈣的供給。由于氫氧化鈣產(chǎn)生是作為 系統(tǒng)內(nèi)的副產(chǎn)物生產(chǎn)的，它被認(rèn)為是來自內(nèi)部來源的氫氧化鈣。來自氫氧化鈣的供給的氫 氧化鈣在加熱時(shí)被轉(zhuǎn)化成氧化鈣，如以下反應(yīng)（4)所示。
[0039]
此氧化鈣提供氧化鈣的供給。但應(yīng)注意的是，來自氧化鈣的供給的氧化鈣作為催化劑 體系的催化劑載體以生產(chǎn)反應(yīng)（1)中的納米碳，也可作為反應(yīng)（2)中用于生產(chǎn)碳化鈣和一 氧化碳的反應(yīng)物。由于反應(yīng)（4)中的氧化鈣是作為系統(tǒng)的副產(chǎn)物生產(chǎn)的，它被認(rèn)為是來自 內(nèi)部來源。
[0040] 一氧化碳的供給接收來自可燃物氣化的一氧化碳和反應(yīng)（2)中的一氧化碳。在該 系統(tǒng)中，一氧化碳的供給提供一氧化碳進(jìn)行水煤氣變換反應(yīng)（4)以產(chǎn)生如以下反應(yīng)（5)所 示更多的氫氣和二氧化碳。
[0041] 反應(yīng)（5)中產(chǎn)生的二氧化碳和氫氣被引導(dǎo)到二氧化碳的供給和氫氣的供給。由于 二氧化碳和氫氣是作為系統(tǒng)的副產(chǎn)物生產(chǎn)的，它們被認(rèn)為是內(nèi)部來源。來自二氧化碳的供 給和氫氣的供給的二氧化碳和氫氣進(jìn)行Sabatier反應(yīng)（6)，以產(chǎn)生如下所示的產(chǎn)物。
[0042] 然后，甲烷和水分別在系統(tǒng)中被引導(dǎo)回甲烷的供給和水的供給。由于反應(yīng)（6)中 的水和在甲烷是作為副產(chǎn)物生產(chǎn)的，它們被認(rèn)為是內(nèi)部來源。
[0043] 上述步驟的反應(yīng)（3)中產(chǎn)生的乙炔可進(jìn)行加氫反應(yīng)，以生產(chǎn)作為最終產(chǎn)物的乙烯。 請(qǐng)參閱以下反應(yīng)（7)。
[0044] 來自氫氣的供給的氫氣來自可燃物氣化的氫氣和如反應(yīng)（1)所描述的催化體系存 在下的甲烷裂解。來自氣化產(chǎn)生的氫氣223被認(rèn)為是外部來源的氫氣，而作為系統(tǒng)的副產(chǎn) 物生產(chǎn)的氫氣216被認(rèn)為是來自內(nèi)部來源的氫氣。 實(shí)施例
[0045] 所述系統(tǒng)中第一途徑的乙烯生產(chǎn) 圖1是顯示包括可燃物801和可發(fā)酵物802的廢棄物800的示意圖；所述可燃物可包 括垃圾衍生燃料（RDF)的廢棄物?？砂l(fā)酵物802可包括污水污泥、食品和廚余（F&K)垃 圾。
[0046] 可燃物801和可發(fā)酵物802被分別進(jìn)行處理?？扇嘉?01被送入熱化學(xué)處理反應(yīng) 器901中，以產(chǎn)生氫氣223、一氧化碳224、二氧化碳225A和甲烷222A。反應(yīng)器901可以例 如是一個(gè)氣化器。氫氣223、一氧化碳224、二氧化碳225A和甲燒222A被分別引導(dǎo)到氫氣 的供給109、一氧化碳的供給114、二氧化碳的的供給115和甲烷的供給110。另請(qǐng)參閱圖 2。請(qǐng)注意，術(shù)語"供給"和"容器"在本文中可互換。
[0047]可發(fā)酵物802被送入?yún)捬醴磻?yīng)器902,以產(chǎn)生二氧化碳225B和甲烷222B。厭氧反 應(yīng)器902可以是厭氧消化池。二氧化碳225B和甲烷222B被分別引導(dǎo)到二氧化碳的供給 115和甲烷的供給110。另請(qǐng)參閱圖2。
[0048]以下的表1顯示了使用該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)的輸出量?；谠谏鐓^(qū)收集的日常廢棄物的 模型計(jì)算。
[0049] 表1.圖1中的給料量和氣體產(chǎn)量
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一【具體實(shí)施方式】。該系統(tǒng)包括添加有催化劑201的 腔