CN100378193C - 一种有机废弃物气化裂解多联产处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机废弃物气化裂解多联产集成处理工艺。现有技术中对有机废弃物的处理多采用焚烧等方法，会造成二次污染等问题。本发明的步骤是：物理预处理；将破碎后的气化用有机物送入气化炉内进行气化，产生的高温气化可燃气从气化炉排出，对裂解炉进行加热达到裂解温度；将破碎后的裂解用有机物送入裂解炉进行热裂解反应，产生油气混合物和固体炭；油气混合物经热交换后达到催化裂解的适宜温度后进行催化裂解；排出的油气混合物进入油气分馏装置后得到燃料油、不凝性可燃气和渣油。本发明方法物料适应性强、处理效果好。

Description

一种有机废弃物气化裂解多联产处理方法

技术领域

本发明涉及一种有机废弃物处理方法，尤其涉及一种有机废弃物气化裂解多联产集成处理工艺。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市人口数量不断扩张，城市生活垃圾的产生量迅速增长。一般可将城市生活垃圾分为厨余有机物、无机物、纸类、布类、塑料、橡胶、金属、玻璃、竹木等9类，其中后7类为可回收废弃物。易腐厨余有机物、含水率高是我国城市生活垃圾的普遍特征。随着居民生活水平的提高，无机物下降迅速，易腐有机垃圾所占比例逐年明显上升，可燃物增长较快，体积大、比重小的高热值垃圾(如塑料、纸张等)迅速增加，可回收废弃物含量也在逐年上升，其中纸类和塑料上升速度最大。随着垃圾中不可燃物逐年降低和可燃物的逐年上升，垃圾的热值也有较快的增长。

有机物和热值的增长，为城市固体废弃物的能源化利用奠定了基础，其中垃圾热值的递增，为开展垃圾焚烧处理提供了依据。与普遍的填埋技术相比，焚烧可以最大程度和永久地破坏垃圾，可以大幅度减少垃圾体积，并回收能量。但焚烧会产生有毒灰渣，特别是锅炉飞灰等危险废弃物。此外，由于垃圾含水率高，采用焚烧法处理城市生活垃圾，为了提升炉膛温度，需加大辅助燃料量，辅助燃料消耗与厂用电率都较高，而且尾气中不完全燃烧产物和有毒物质含量较高，对周围环境造成了二次污染。

单一的垃圾处理很难从根本上解决上述问题，因此，以垃圾处理的资源化、减量化、无害化为原则，对垃圾进行资源化综合处理势在必行，在我国日益得到重视。目前的城市生活垃圾的资源化综合处理，依靠前分拣处理系统为基本手段，采用的是以厌氧发酵堆肥为主(厨余有机物等可生化降解有机物)、焚烧和卫生填埋(无机物、焚烧残渣等)为辅的综合处理技术。通过垃圾前分拣处理系统，分选出大量难以循环使用的回收物，主要为不可生化降解的有机废弃物，如部分塑料、橡胶、竹木和织物等，如果直接焚烧，同样会造成二次污染等严重问题，而且能源利用形式单一，只是简单的利用了其热值。因此，对塑料、橡胶、竹木和织物等有机废弃物进行综合高效处理，是垃圾资源化综合处理的技术难题，也是提高垃圾资源化综合处理的关键技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种物料适应性强、处理效果好、二次污染小的有机废弃物气化裂解多联产集成处理工艺，可以利用垃圾资源化综合处理过程中分选出的难以循环利用的有机废弃物，如废塑料、废橡胶、竹木、布类织物等，经过气化一裂解联合过程，生产燃气、燃油、电力、蒸汽、热水等高品位能源，提高垃圾资源化综合处理的效益，并进一步达到减量化、无害化、资源化的目标。

本发明包含以下步骤和内容：

(1)物理预处理，将气化用有机物和裂解用有机物分别破碎成气化炉和裂解炉的进料规格。

(2)将破碎后的气化用有机物送入气化炉内进行气化，产生的高温气化可燃气从气化炉排出，经旋风分离器净化后进入裂解炉，对裂解炉进行加热达到裂解温度。气化温度为600-900℃，热裂解温度为350-700℃。气化温度和热裂解温度是根据需要气化和裂解的物质以及所使用的气化炉和裂解炉的类型决定的。气化可燃气进入裂解炉膛内进行直接加热并参与裂解，或进入裂解炉换热设备内对裂解炉进行间接式加热。

(3)将破碎后的裂解用有机物送入裂解炉，进行热裂解反应，产生油气混合物和固体炭。

(4)油气混合物经旋风分离器净化，并经热交换后达到催化裂解的适宜温度，进入催化裂解塔进行催化裂解。催化剂选用金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、沸石催化剂、硅铝催化剂、铂-碳化锆催化剂和以上几种催化剂复合物中的一种。

(5)催化裂解塔排出的油气混合物经热交换后进入油气分馏装置，油气经油气分馏装置和进一步净化后，得到燃料油、不凝性可燃气和渣油。从分馏塔底分离出来的渣油可进一步作为气化或裂解的原料或外售。

所述的气化炉为固定床气化炉、移动床气化炉、回转气化炉、鼓泡床气化炉、气流床气化炉、流化床气化炉、多段气化炉、管式气化炉中的一种。所述的裂解炉为固定床裂解炉、移动床裂解炉、回转裂解炉、鼓泡床裂解炉、气流床裂解炉、流化床裂解炉、多段裂解炉、管式裂解炉中的一种。所述的油气分馏装置为油气分馏塔。

本发明的有机废弃物气化裂解多联产集成处理工艺与现有技术相比，其特点在于：

(1)将有机废弃物的气化与裂解有机结合，解决了传统处理方法中处理物料单一的弊病，可同时处理生物质废弃物和高分子有机废弃物；

(2)将有机废弃物的气化与裂解有机结合，裂解炉利用高温气化合成气进行加热，裂解炉传热效果好，不易结焦，产物品质佳，不需添加任何辅助燃料，解决了现有单一裂解技术存在的需要外加辅助燃料的难题；

(3)将有机废弃物的气化与裂解技术有机结合，气化合成燃气中的高含量氢，有利于增加裂解反应的烃类产物的饱和度，使裂解油气品质提高，很好的解决了现有单一裂解技术烃类产物饱和度低的难题；

(4)气化合成燃气经过裂解炉和油气分馏装置，可进一步去除其中残留的焦油，很好地解决了现有单一气化技术存在的焦油难以脱除的难题，提高可燃气产物的品质；

(5)对裂解炉出口不宜用作炭黑生产原料的固体炭和/或炭黑分选废弃物，通过机械和/或气力输送装置返回气化炉，可进一步生成高热值燃气，使废弃物资源化处理更加彻底；

(6)工艺反应条件均为还原性气氛，抑制了NOx、SO₂、二恶英等污染物的排放，气化炉和裂解炉尾部、炭黑精制系统均设有除尘装置，油气分馏系统中设有合成气脱酸净化装置，使污染物排放严格控制在国家标准以内，油、气产物中的H₂S、SO₂、硫醇、HCl等污染物也得到清除；

(7)本工艺产生的少量废水成分简单，不含焦油等难处理的污染物，可由常规的水处理技术简单处理达标排放或循环利用。

本发明的有机废弃物气化-裂解多联产集成处理工艺，还可广泛用于处理各种农林废弃物(如秸秆、稻壳、稻草、木块、木屑、树皮、锯末等)和工业有机废弃物(如废塑料、废轮胎、废橡胶、废机油、废动植物油、油泥、有机废液等)。

具体实施方式

以下通过三个实施例具体说明本发明。

实施例一：

将竹木、布类织物和农林废弃物等气化用有机物70吨/天和废塑料、橡胶等裂解用有机物50吨/天分别破碎成气化炉和裂解炉适宜的进料规格。气化炉采用流化床气化炉，裂解炉采用回转裂解炉。

气化用有机物由气化炉的加料口送入，氧气或空气通过鼓风机由气化炉送风口进入。为提高气化效果，气化炉上设有蒸汽入口。气化炉设有裂解固体炭入料口和分馏塔底渣油喷嘴，可将裂解用有机废弃物裂解产生的固体炭和油气分馏后产生的重渣油送入气化炉进行气化。气化炉温度控制在880℃。气化产生的炉渣自气化炉排渣口排出，可燃气排出后经旋风分离器除去其中的灰，灰与渣可合并或分开冷却收集。

将裂解用有机物送入裂解炉，气化可燃气进入裂解炉膛内进行直接加热并参与裂解。在气化可燃气的加热下，达到500℃，裂解用有机物发生裂解反应，产生油气混合物和固体炭。固体炭经出料口排出后，经过输送机送入气化炉，作为气化炉的气化原料。

裂解油气混合物经过旋风分离器分离出夹带的固体炭颗粒，并经热交换后，进入固定床催化裂解装置进行催化裂解，分离出的固体炭送入气化炉作为气化炉的气化原料。催化裂解装置内装催化剂，催化剂选用ZSM-5分子筛催化剂。

催化裂解塔排出的油气混合物经热交换后进入油气分馏塔，从油气分馏塔顶部出来的油气经冷却器冷凝后进入分离器得到气、液分离。不凝性可燃气经真空泵抽吸后进入合成气净化装置，脱除其中的酸性污染物，净化后的可燃气用风机排至燃气储罐，该可燃气可直接供燃气发电机发电，燃气发电机出口设置余热锅炉，可产生蒸汽或热水，经过余热锅炉回收热量后的烟气通过烟囱排入大气。分离器底部经切水后的汽油馏分经回流泵加压后，一部分作为塔顶回流液返回分馏塔顶，以控制分馏塔的温度，另一部分经溶剂萃取和水洗后入汽油储罐。分馏塔中部设有一个侧线柴油汽提塔，汽提塔底部流出的柴油馏分经冷却器冷却后利用泵打入柴油储罐，塔顶气送回分馏塔。从分馏塔底分离出来的渣油经塔底渣油泵加压后，部分与侧线馏出物通过换热器进行热交换后返回塔底，另一部分可作为气化炉的原料送入气化炉。

实施例二：

将竹木、布类织物和农林废弃物等气化用有机物60吨/天和废塑料、橡胶等裂解用有机物35吨/天分别破碎成气化炉和裂解炉适宜的进料规格。气化炉采用固定床气化炉，裂解炉采用固定床裂解炉。

气化用有机物由气化炉的加料口送入，氧气或空气通过鼓风机由气化炉送风口进入，为提高气化效果，气化炉上设有蒸汽入口。气化炉温度控制在610℃。气化产生的炉渣自气化炉排渣口排出，可燃气排出后经旋风分离器除去其中的灰，灰与渣可合并或分开冷却收集。

将裂解用有机物送入裂解炉，气化可燃气进入裂解炉换热设备内对裂解炉进行间接式加热。在气化可燃气的加热下，达到360℃，裂解用有机物发生裂解反应，产生油气混合物和固体炭。裂解炉设有分馏塔底渣油喷嘴，可将油气分馏后产生的重渣油送入裂解炉进行裂解。固体炭经出料口排出后，经过输送机送入气化炉，作为气化炉的气化原料。

裂解油气混合物经过旋风分离器分离出夹带的固体炭颗粒，并经热交换后，进入固定床催化裂解装置进行催化裂解，分离出的固体炭送入气化炉作为气化炉的气化原料。催化裂解装置内装催化剂，催化剂选用ZSP沸石催化剂。

催化裂解塔排出的油气混合物经热交换后进入油气分馏塔，从油气分馏塔顶部出来的油气经冷却器冷凝后进入分离器得到气、液分离。不凝性可燃气经真空泵抽吸后进入合成气净化装置，脱除其中的酸性污染物，净化后的可燃气用风机排至燃气储罐，该可燃气可直接供燃气发电机发电。分离器底部经切水后的汽油馏分经回流泵加压后，一部分作为塔顶回流液返回分馏塔顶，以控制分馏塔的温度，另一部分经溶剂萃取和水洗后入汽油储罐。分馏塔中部设有一个侧线柴油汽提塔，汽提塔底部流出的柴油馏分经冷却器冷却后利用泵打入柴油储罐，塔顶气送回分馏塔。从分馏塔底分离出来的渣油经塔底渣油泵加压后，部分与侧线馏出物通过换热器进行热交换后返回塔底，另一部分作为裂解炉的原料。

实施例三：

将竹木、布类织物和农林废弃物等气化用有机物65吨/天和废塑料、橡胶等裂解用有机物55吨/天分别破碎成气化炉和裂解炉适宜的进料规格。气化炉采用固定床气化炉，裂解炉采用固定床裂解炉。

气化用有机物由气化炉的加料口送入，氧气或空气通过鼓风机由气化炉送风口进入，为提高气化效果，气化炉上设有蒸汽入口。气化炉温度控制在780℃。气化产生的炉渣自气化炉排渣口排出，可燃气经气化可燃气出口的旋风分离器除去其中的灰，灰与渣可合并或分开冷却收集。

将裂解用有机物送入裂解炉，气化可燃气进入裂解炉膛内进行直接加热并参与裂解。在气化可燃气的加热下，达到650℃，裂解用有机物发生裂解反应，产生油气混合物和固体炭。固体炭经出料口排出后精制为炭黑。

裂解油气混合物经过旋风分离器分离出夹带的固体炭颗粒，并经热交换后，进入固定床催化裂解装置进行催化裂解，分离出的固体炭送入固体炭精制装置精制为炭黑。催化裂解装置内装催化剂，催化剂选用Y型分子筛催化剂。

催化裂解塔排出的油气混合物经热交换后进入油气分馏塔，油气经油气分馏装置和进一步净化后，得到燃料油、不凝性可燃气和渣油。从分馏塔底分离出来的渣油直接销售。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明实施的范围并不受其限制。

Claims (7)

1.一种有机废弃物气化裂解多联产处理方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)物理预处理，将气化用有机物和裂解用有机物分别破碎成气化炉和裂解炉的进料规格；

(2)将破碎后的气化用有机物送入气化炉内进行气化，产生的高温气化可燃气从气化炉排出，经旋风分离器净化后进入裂解炉，对裂解炉进行加热达到裂解温度；气化温度为600-900℃，裂解温度为350-700℃；

(3)将破碎后的裂解用有机物送入裂解炉，进行热裂解反应，产生油气混合物和固体炭；

(4)油气混合物经旋风分离器净化，并经热交换后达到催化裂解的适宜温度，进入催化裂解塔进行催化裂解；催化剂选用金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、沸石催化剂、硅铝催化剂、铂一碳化锆催化剂和以上几种催化剂复合物中的一种；

(5)催化裂解塔排出的油气混合物经热交换后进入油气分馏装置，油气经油气分馏装置和进一步净化后，得到燃料油、不凝性可燃气和渣油。

2.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的步骤(3)中的固体炭作为气化炉气化原料输送至气化炉。

3.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的步骤(5)中的分馏塔底分离出来的渣油作为气化原料进入气化炉。

4.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的步骤(5)中的分馏塔底分离出来的渣油作为裂解原料进入裂解炉。

5.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的气化炉为固定床气化炉、移动床气化炉、回转气化炉、鼓泡床气化炉、气流床气化炉、流化床气化炉、多段气化炉、管式气化炉中的一种；所述的裂解炉为固定床裂解炉、移动床裂解炉、回转裂解炉、鼓泡床裂解炉、气流床裂解炉、流化床裂解炉、多段裂解炉、管式裂解炉中的一种。

6.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的气化可燃气进入裂解炉膛内进行直接加热并参与裂解。

7.如权利要求1所述的一种有机废弃物气化裂解多联产处理工艺，其特征在于所述的气化可燃气进入裂解炉换热设备内对裂解炉进行间接式加热。