一种废弃物气化气催化提质的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废弃物气化技术，尤其涉及一种废弃物气化气催化提质的工艺。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，城市生活垃圾的产生量迅速增加，2012年我国的城市 生活垃圾产量就已经达到1.7亿吨。生活垃圾长期随意堆放，不仅占用大量的土地，而且造 成空气、土壤以及水体的污染，目前生活垃圾的处置技术主要有填埋、发酵、堆肥和焚烧，其 中焚烧技术在减量化和资源化方面具有突出的优势而成为城市生活垃圾处置的主要技术 途径，而利用流化床对生活垃圾进行焚烧在我国有着广泛的应用。由于我国生活垃圾的分 类和分选机制尚不完善，生活垃圾中含有大量的石头，砖瓦，泥土，沙砾，瓷砖，陶瓷以及金 属等不可燃物质，这些物质最终都进入到底渣之中，底渣含有一定量的二噁英，而二噁英会 对空气、土壤和水体造成污染，同时对人体也有很强的致畸致癌危害，因此在底渣的处置及 利用过程中，要进行二噁英的脱除。目前对于底渣的处置和利用，主要是制作建筑材料和卫 生填埋，而没有将其应用于焦油催化裂解的实例。
[0003] 废弃物气化技术是在氧气不足的情况下对废弃物进行热转化，以获取气化气为主 要目的。相比于直接焚烧，气化技术在重金属以及二噁英的排放控制上具有明显的优势。然 而气化过程中会产生较多的焦油，这些焦油在低温下凝结，与水和飞灰等杂质结合后会腐 蚀管道设备；而且焦油在低温下难以燃烧完全，易产生炭黑，会损坏燃气设备，所以气化气 中焦油的存在，会大大限制气化气的进一步利用;除此之外，生物质气化过程中产生的焦油 占生物质总能量的5-10%，如果不能将焦油中的能量有效的利用起来，将会造成能量的浪 费。因此，有效的脱除焦油并且充分的利用焦油中的能量，是气化技术推广应用的关键所 在。
[0004] 目前焦油的脱除方法主要有物理除焦法和热化学除焦法，其中物理除焦法仅仅是 将焦油从气相转移到了冷凝相，不能充分利用焦油中的能量。热化学除焦法包括热裂解法 和催化裂解法，其中热裂解法要求比较高的温度，一般在温度大于ll〇〇°C时才能有比较好 的焦油裂解率，这么高的温度不仅对设备自身材质要求很高，而且要求有良好的保温设备， 势必会产生很大的能耗，在经济上不合理。因而催化裂解法是目前公认的最有效的焦油去 除方法。催化裂解采用的催化剂种类很多，有镍基催化剂、煅烧白云石、菱镁矿、沸石、橄榄 石和铁催化剂等。
[0005] 焦油的催化裂解是一个十分复杂的反应过程，主要包括以下反应：
[0006] 热裂解反应：
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[0008] 焦油重整反应：
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[0014] 除了以上这些主要的反应，还有可能发生中间产物重新聚合成大分子化合物的反 应。
[0015] 生活垃圾中含有大量的石头，砖瓦，泥土，沙砾，瓷砖，陶瓷以及金属等不可燃物 质，这些物质最终都进入到底渣之中。其中石头、砖瓦、泥土、瓷砖等物质在流化床中经过撞 击破碎以及高温处理后，具有一定的孔隙结构，而且这些物质中含有氧化钙，与废铁混合在 一起，对焦油具有催化活性。在高温催化裂解焦油的过程中，垃圾焚烧底渣中的二噁英也能 被分解掉。
[0016] 多膛炉起源于美国，至今已有近百年的历史，因炉膛分为很多层而得名，最初用于 矿石焙烧，后广泛用于煤质活性炭的制备。多膛炉具有能控制停留时间、占地面积小以及运 行可靠等优点。对于焦油的催化裂解，足够的停留时间才能保证充分的催化效果，因此利用 多膛炉进行焦油的催化裂解，能得到充分的催化效果，并且具有工业推广应用的潜力。
【发明内容】
[0017] 本发明的目的是将生活垃圾在流化床焚烧之后产生的底渣作为一种催化剂，利用 传统的多膛炉反应器，让催化剂与气化气有充分的接触时间，催化裂解掉废弃物气化过程 中产生的焦油，一方面实现了流化床焚烧后底渣的再利用，而且底渣在催化裂解焦油的过 程中，也能分解掉其自身的二噁英;另一方面净化脱除了废弃物气化过程中产生的焦油，充 分利用了焦油中的能量，提高了气化气的品质，有利于气化气进一步的利用。
[0018] 本发明的技术方案如下：
[0019] -种基于生活垃圾流化床焚烧炉底渣用于焦油催化裂解的催化剂的制备方法包 括如下步骤：
[0020] (1)取生活垃圾流化床焚烧后产生的底渣；
[0021 ] (2)将底渣在破碎机里进行破碎，破碎至粒径为1-2_;
[0022] (3)将破碎后的底渣在900 °C下煅烧活化4h。
[0023] 所述方法制备的催化剂具有催化活性的成分为氧化钙、铁和铁的氧化物;催化剂 的比表面积为0.5-10m2/g。
[0024] 所述催化剂进行焦油催化裂解的装置包括：
[0025] (1)多膛炉；
[0026] (2)多膛炉上部设有底渣催化剂入口，上部侧壁上设有提质后气化气出口，下部设 有底渣催化剂出口，下部侧壁上设有含焦油气化气入口、水蒸气/二氧化碳入口和氧气入 P;
[0027] (3)所述的催化剂分布于多膛炉的各个炉膛。
[0028] 所述装置的废弃物气化气提质方法是：
[0029] (1)将催化剂从多膛炉上部的底渣催化剂入口给入，在多膛炉的旋臂上逐级向下 输运，充分反应后的催化剂从炉膛下部底渣催化剂出口排出，从底渣催化剂出口排出的催 化剂中二噁英的含量低于原始生活垃圾流化床焚烧炉底渣中二噁英的含量；
[0030] (2)含有焦油的气化气从多膛炉下部侧壁含焦油气化气入口通入，与催化剂充分 接触，气化气中的焦油发生热裂解以及催化裂解，气化气中的固体颗粒物滞留在多膛炉内；
[0031] (3)焦油裂解产生H2和炭黑，H2会将催化剂中铁的氧化物还原为铁单质，而铁单质 对焦油具有更好的催化活性，炭黑会沉积在催化剂表面，与气化气中的c〇 2和水蒸气发生反 应，使催化剂能维持催化活性；
[0032] (4)将水蒸气和二氧化碳从炉膛下部侧壁入口给入，一方面可以与焦油发生重整 反应，另一方面也可以与催化剂表面的积碳反应，使催化剂维持较高催化活性；
[0033] (5)氧气从炉膛下部侧壁入口给入，部分气化气在炉膛内燃烧，维持炉膛内的温度 在800 ~900°C;
[0034] (6)经过催化段的气化气中焦油以及固体颗粒物的含量降低，焦油转化为可燃气 体，焦油中的能量得到利用，气化气的品质得到提高，提质后的气化气从多膛炉上部侧壁的 出口引出。
[0035] 本发明与现有技术相比具有的显著差别是:使用的催化剂为生活垃圾在流化床焚 烧之后产生的底渣，主要包含:石头，砖瓦，泥土，陶瓷，瓷砖以及废铁等，有催化活性的成分