一種廢棄物氣化氣催化提質(zhì)的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢棄物氣化技術(shù)，尤其涉及一種廢棄物氣化氣催化提質(zhì)的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市生活垃圾的產(chǎn)生量迅速增加，2012年我國的城市 生活垃圾產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到1.7億噸。生活垃圾長期隨意堆放，不僅占用大量的土地，而且造 成空氣、土壤以及水體的污染，目前生活垃圾的處置技術(shù)主要有填埋、發(fā)酵、堆肥和焚燒，其 中焚燒技術(shù)在減量化和資源化方面具有突出的優(yōu)勢而成為城市生活垃圾處置的主要技術(shù) 途徑，而利用流化床對生活垃圾進(jìn)行焚燒在我國有著廣泛的應(yīng)用。由于我國生活垃圾的分 類和分選機(jī)制尚不完善，生活垃圾中含有大量的石頭，磚瓦，泥土，沙礫，瓷磚，陶瓷以及金 屬等不可燃物質(zhì)，這些物質(zhì)最終都進(jìn)入到底渣之中，底渣含有一定量的二噁英，而二噁英會 對空氣、土壤和水體造成污染，同時對人體也有很強(qiáng)的致畸致癌危害，因此在底渣的處置及 利用過程中，要進(jìn)行二噁英的脫除。目前對于底渣的處置和利用，主要是制作建筑材料和衛(wèi) 生填埋，而沒有將其應(yīng)用于焦油催化裂解的實(shí)例。
[0003] 廢棄物氣化技術(shù)是在氧氣不足的情況下對廢棄物進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化，以獲取氣化氣為主 要目的。相比于直接焚燒，氣化技術(shù)在重金屬以及二噁英的排放控制上具有明顯的優(yōu)勢。然 而氣化過程中會產(chǎn)生較多的焦油，這些焦油在低溫下凝結(jié)，與水和飛灰等雜質(zhì)結(jié)合后會腐 蝕管道設(shè)備；而且焦油在低溫下難以燃燒完全，易產(chǎn)生炭黑，會損壞燃?xì)庠O(shè)備，所以氣化氣 中焦油的存在，會大大限制氣化氣的進(jìn)一步利用;除此之外，生物質(zhì)氣化過程中產(chǎn)生的焦油 占生物質(zhì)總能量的5-10%，如果不能將焦油中的能量有效的利用起來，將會造成能量的浪 費(fèi)。因此，有效的脫除焦油并且充分的利用焦油中的能量，是氣化技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所 在。
[0004] 目前焦油的脫除方法主要有物理除焦法和熱化學(xué)除焦法，其中物理除焦法僅僅是 將焦油從氣相轉(zhuǎn)移到了冷凝相，不能充分利用焦油中的能量。熱化學(xué)除焦法包括熱裂解法 和催化裂解法，其中熱裂解法要求比較高的溫度，一般在溫度大于ll〇〇°C時才能有比較好 的焦油裂解率，這么高的溫度不僅對設(shè)備自身材質(zhì)要求很高，而且要求有良好的保溫設(shè)備， 勢必會產(chǎn)生很大的能耗，在經(jīng)濟(jì)上不合理。因而催化裂解法是目前公認(rèn)的最有效的焦油去 除方法。催化裂解采用的催化劑種類很多，有鎳基催化劑、煅燒白云石、菱鎂礦、沸石、橄欖 石和鐵催化劑等。
[0005] 焦油的催化裂解是一個十分復(fù)雜的反應(yīng)過程，主要包括以下反應(yīng)：
[0006] 熱裂解反應(yīng)：
[0007]
[0008] 焦油重整反應(yīng)：
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014] 除了以上這些主要的反應(yīng)，還有可能發(fā)生中間產(chǎn)物重新聚合成大分子化合物的反 應(yīng)。
[0015] 生活垃圾中含有大量的石頭，磚瓦，泥土，沙礫，瓷磚，陶瓷以及金屬等不可燃物 質(zhì)，這些物質(zhì)最終都進(jìn)入到底渣之中。其中石頭、磚瓦、泥土、瓷磚等物質(zhì)在流化床中經(jīng)過撞 擊破碎以及高溫處理后，具有一定的孔隙結(jié)構(gòu)，而且這些物質(zhì)中含有氧化鈣，與廢鐵混合在 一起，對焦油具有催化活性。在高溫催化裂解焦油的過程中，垃圾焚燒底渣中的二噁英也能 被分解掉。
[0016] 多膛爐起源于美國，至今已有近百年的歷史，因爐膛分為很多層而得名，最初用于 礦石焙燒，后廣泛用于煤質(zhì)活性炭的制備。多膛爐具有能控制停留時間、占地面積小以及運(yùn) 行可靠等優(yōu)點(diǎn)。對于焦油的催化裂解，足夠的停留時間才能保證充分的催化效果，因此利用 多膛爐進(jìn)行焦油的催化裂解，能得到充分的催化效果，并且具有工業(yè)推廣應(yīng)用的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是將生活垃圾在流化床焚燒之后產(chǎn)生的底渣作為一種催化劑，利用 傳統(tǒng)的多膛爐反應(yīng)器，讓催化劑與氣化氣有充分的接觸時間，催化裂解掉廢棄物氣化過程 中產(chǎn)生的焦油，一方面實(shí)現(xiàn)了流化床焚燒后底渣的再利用，而且底渣在催化裂解焦油的過 程中，也能分解掉其自身的二噁英;另一方面凈化脫除了廢棄物氣化過程中產(chǎn)生的焦油，充 分利用了焦油中的能量，提高了氣化氣的品質(zhì)，有利于氣化氣進(jìn)一步的利用。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0019] -種基于生活垃圾流化床焚燒爐底渣用于焦油催化裂解的催化劑的制備方法包 括如下步驟：
[0020] (1)取生活垃圾流化床焚燒后產(chǎn)生的底渣；
[0021 ] (2)將底渣在破碎機(jī)里進(jìn)行破碎，破碎至粒徑為1-2_;
[0022] (3)將破碎后的底渣在900 °C下煅燒活化4h。
[0023] 所述方法制備的催化劑具有催化活性的成分為氧化鈣、鐵和鐵的氧化物;催化劑 的比表面積為0.5-10m2/g。
[0024] 所述催化劑進(jìn)行焦油催化裂解的裝置包括：
[0025] (1)多膛爐；
[0026] (2)多膛爐上部設(shè)有底渣催化劑入口，上部側(cè)壁上設(shè)有提質(zhì)后氣化氣出口，下部設(shè) 有底渣催化劑出口，下部側(cè)壁上設(shè)有含焦油氣化氣入口、水蒸氣/二氧化碳入口和氧氣入 P;
[0027] (3)所述的催化劑分布于多膛爐的各個爐膛。
[0028] 所述裝置的廢棄物氣化氣提質(zhì)方法是：
[0029] (1)將催化劑從多膛爐上部的底渣催化劑入口給入，在多膛爐的旋臂上逐級向下 輸運(yùn)，充分反應(yīng)后的催化劑從爐膛下部底渣催化劑出口排出，從底渣催化劑出口排出的催 化劑中二噁英的含量低于原始生活垃圾流化床焚燒爐底渣中二噁英的含量；
[0030] (2)含有焦油的氣化氣從多膛爐下部側(cè)壁含焦油氣化氣入口通入，與催化劑充分 接觸，氣化氣中的焦油發(fā)生熱裂解以及催化裂解，氣化氣中的固體顆粒物滯留在多膛爐內(nèi)；
[0031] (3)焦油裂解產(chǎn)生H2和炭黑，H2會將催化劑中鐵的氧化物還原為鐵單質(zhì)，而鐵單質(zhì) 對焦油具有更好的催化活性，炭黑會沉積在催化劑表面，與氣化氣中的c〇 2和水蒸氣發(fā)生反 應(yīng)，使催化劑能維持催化活性；
[0032] (4)將水蒸氣和二氧化碳從爐膛下部側(cè)壁入口給入，一方面可以與焦油發(fā)生重整 反應(yīng)，另一方面也可以與催化劑表面的積碳反應(yīng)，使催化劑維持較高催化活性；
[0033] (5)氧氣從爐膛下部側(cè)壁入口給入，部分氣化氣在爐膛內(nèi)燃燒，維持爐膛內(nèi)的溫度 在800 ~900°C;
[0034] (6)經(jīng)過催化段的氣化氣中焦油以及固體顆粒物的含量降低，焦油轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?體，焦油中的能量得到利用，氣化氣的品質(zhì)得到提高，提質(zhì)后的氣化氣從多膛爐上部側(cè)壁的 出口引出。
[0035] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的顯著差別是:使用的催化劑為生活垃圾在流化床焚 燒之后產(chǎn)生的底渣，主要包含:石頭，磚瓦，泥土，陶瓷，瓷磚以及廢鐵等，有催化活性的成分