CN101343543A - 一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理利用领域，具体提供一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法。本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法包括以下步骤：A.将所述的农业废弃物与塑料垃圾分类区分，所述的农业废弃物为农作物秸秆或食用菌棒；B.将所述的农业废弃物处理加工，形成可燃性气体；C.将所述的塑料垃圾处理加工，形成可燃性气体；D.将步骤B、C中产生的可燃性气体混合储存。其通过对农业废弃物与城塑料垃圾进行的无害化处理，使农业废弃物与塑料垃圾变废为宝，整个过程安全可靠，没有二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理利用领域，具体提供一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法。
背景技术
塑料与钢铁、木材、水泥一起共同构成了现代工业四大基础材料，在国民经济发展中占有重要地位。塑料具有材料综合性能优异，加工方便，生产和使用中可以显著节约能源等优点，使其被广泛应用于工农业及人们的日常生活之中。随着塑料工业的蓬勃发展及其大规模的使用，废旧塑料制品与塑料垃圾带来的环境污染也日趋严重，塑料制品的废弃与处置已引起一系列环境问题，“白色污染”已成为家喻户晓的塑料材料污染环境的代名词，并成为全球瞩目的环境公害。据文献报道，2007年我国塑料制品行业规模以上企业完成产量3302.32万吨，比去年同期增长14.48％，这些塑料制品经使用后每年约有1000万吨以上作为固体废物进入城市固废处理系统，另一部分则被用户随手乱扔，形成塑料垃圾。这些塑料垃圾乱弃于繁华城市、旅游景点的路旁、绿地或林荫树上，破坏城市风景，影响市容市貌；在多风城市，乱弃的塑料袋随风起舞，对城市供电系统造成极大威胁，1996年天津电业部门因塑料袋缠绕架空供电线上造成短路事故就有十多起；包装食物、饮料的塑料包装物是蚊、蝇和细菌赖以生存和繁殖的温床，极易引起病菌传播，影响环境卫生和城市公众的身体健康。
作为垃圾送入城市垃圾填埋场填埋处理是目前处理废旧塑料的主要方法。随着塑料工业的飞速发展，废弃塑料产量与之成正比，由此引起的环境问题日益突出。首先是垃圾填埋侵占有限耕地，严重浪费国土资源。二是塑料垃圾填埋后经久不腐，殆害未来。耐腐蚀抗细菌本是塑料制品的一大优点，但它们成为垃圾后却成为科学家们头痛的难题，在无空气无光照的情况下，微生物难以分解有机物，塑料垃圾在填埋中需200年后方能分解殆尽。三是填埋后塑料垃圾经雨水长期冲刷，使大量有害物质带入人类的生活环境，造成对子孙后代的危害。
其他塑料处理方法还有焚烧法与熔融再生法等。近年来焚烧法应用也较为广泛，塑料是一种碳氢化合物，热值很高，因此可回收热能进行利用。但由于在可燃性废弃物燃烧时会产生一些污染物，如轻质烃类、氮化物、硫化物、粉尘以及其他的一些有毒物质(如二恶英，DIOXIN)，将会带来废气排放，甚至通过降雨进入农作物及食物链中，直接威胁人们的身体健康。熔融再生所生产的塑料制品质量低，且废塑料中污物易将容器内物品污染，在美国已明文禁止使用回收塑料直接包装食品。
发明内容
本发明是针对以上情况，提供一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，通过对农业废弃物与塑料垃圾进行的无害化处理，使农业废弃物与塑料垃圾变废为宝，整个过程安全可靠，没有二次污染。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，包括以下步骤：
A、将所述的农业废弃物与塑料垃圾分类区分，所述的农业废弃物为农作物秸秆或食用菌棒；
B、将所述的农业废弃物处理加工，形成可燃性气体；
C、将所述的塑料垃圾处理加工，形成可燃性气体；
D、将步骤B、C中产生的可燃性气体混合储存。
步骤B具体包括以下：
B1：将农作物秸秆或食用菌棒等农业废弃物经过干燥处理后，长度粉碎至1-2cm，备用；
B2：粉碎后的材质按比例添加添加催化剂I；
B3：添加催化剂I后的混合材质送入生物气化炉进行反应，温度加热至800℃后断电，该混合材质吸热后能够自然的散热和炭化，在炭化过程中产生一定量的CO、H2、CH4等可燃性气体；
B4：将上述可燃性气体经风机将其送入脱硫塔进行脱硫；
B5：将脱硫后的气体送入气柜备用。
催化剂I为硅土材料。
催化剂I与农业废弃物的比例为0.05∶1。
步骤C具体包括以下：
C1：首先使用甩干机甩干废塑料表面的水份，而后使用烘干机将塑料里面的水分完全去除；
C2：将干燥后的塑料放进挤出机中，后送至混合罐中，将混合罐温度加热至250-300℃，使废塑料熔化并进行有效的热分解；
C3：废塑料在热分解过程中产生的HCl气体经吸风机吸入喷淋塔进行中和，后经活性炭吸附处理，达到去除氯气的效果，同时可以有效的控制在下一步处理过程中产生二噁英有害气体；
C4：少量的二噁英气体经过喷淋塔，喷淋溶液中添加高活性催化剂II，氧化分解二噁英，生成无害的水蒸气、二氧化碳、氯酸气；
C5：熔化后的塑料进入热分解罐，热分解罐温度为380-450°，热分解时可产生大量的气体，气体被收集后经洗涤塔中的高活性催化剂II氧化；氯等有害成分被彻底清除后的热分解气体通过在催化裂化塔中与催化剂II接触被进一步裂化；
C6：裂化后气体通过冷凝分馏后，转变为可燃气体和工业油，可燃气体经气柜储存备用，气体主要成分是C1-C4的烃类；工业油主要为C5-C12轻油、C12-C18重油。
催化剂II为强碱。
本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法以生物气化技术与化学回收技术为基础，通过进行原料配比方案、高效反应工艺与反应器，高效裂解催化剂，预处理与后处理工艺，污染物处理与控制工艺，原料收集与运输体系等内容的研究与创新，率先将塑料垃圾与农业废弃物(作物秸秆、农业废弃物与城市垃圾，菌棒等)加以高效的资源化、能源化利用，制成液化气与工业用油加以利用，残渣制成建筑材料，有效解决了当前塑料垃圾与农业废弃物处理的难题，实现了固体废弃物的综合利用与资源的良好循环，社会效益与生态效益显著，对于促进环境保护，保障人民身体健康具有重要意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法的工艺流程图；
图2为本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法的塑料的热分解性质图；
图3为本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法的塑料的热分解特性塑料的热分解特性图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法作进一步的描述。
一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，包括以下步骤：
A、将所述的农业废弃物与塑料垃圾分类区分，所述的农业废弃物为农作物秸秆或食用菌棒；
B、将所述的农业废弃物处理加工，形成可燃性气体；
C、将所述的塑料垃圾处理加工，形成可燃性气体；
D、将步骤B、C中产生的可燃性气体混合储存。
步骤B具体包括以下：
B1：将农作物秸秆或食用菌棒等农业废弃物经过干燥处理后，长度粉碎至1-2cm，备用；
B2：粉碎后的材质按比例添加添加催化剂I；
B3：添加催化剂I后的混合材质送入生物气化炉进行反应，温度加热至800℃后断电，该混合材质吸热后能够自然的散热和炭化，在炭化过程中产生一定量的CO、H2、CH4等可燃性气体；
B4：将上述可燃性气体经风机将其送入脱硫塔进行脱硫；
B5：将脱硫后的气体送入气柜备用。
催化剂I为硅土材料。
催化剂I与农业废弃物的比例为0.05∶1。
步骤C具体包括以下：
C1：首先使用甩干机甩干废塑料表面的水份，而后使用烘干机将塑料里面的水分完全去除；
C2：将干燥后的塑料放进挤出机中，后送至混合罐中，将混合罐温度加热至250-300℃，使废塑料熔化并进行有效的热分解；
C3：废塑料在热分解过程中产生的HCl气体经吸风机吸入喷淋塔进行中和，后经活性炭吸附处理，达到去除氯气的效果，同时可以有效的控制在下一步处理过程中产生二噁英有害气体；
C4：少量的二噁英气体经过喷淋塔，喷淋溶液中添加高活性催化剂II，氧化分解二噁英，生成无害的水蒸气、二氧化碳、氯酸气；
C5：熔化后的塑料进入热分解罐，热分解罐温度为380-450°，热分解时可产生大量的气体，气体被收集后经洗涤塔中的高活性催化剂II氧化；氯等有害成分被彻底清除后的热分解气体通过在催化裂化塔中与催化剂II接触被进一步裂化；
C6：裂化后气体通过冷凝分馏后，转变为可燃气体和工业油，可燃气体经气柜储存备用，气体主要成分是C1-C4的烃类；工业油主要为C5-C12轻油、C12-C18重油。
催化剂II为强碱。
①农业废弃物气化工艺
生物质气化技术是一种热化学处理技术，通过气化炉将固态生物质转换为使用方便、清洁的可燃气体，用作燃料或生产动力。其基本原理是将生物质原料加热，生物质原料进入气化炉后被干燥，伴随着温度的升高，析出挥发物，并在高温下裂解(热解)。裂解后的气体和炭在气化炉的氧化区与供人的气化介质(空气、氧气、水蒸气等)发生氧化反应并燃烧。燃烧放出的热量用于维持干燥、热解和还原反应，最终生成了含有一定量CO、H2、CH4、CnHm的混合气体，去除焦油、杂质后即可燃用。这种方法改变了生物质原料的形态，使用更加方便，而且能量转换效率比固态生物质的直接燃烧有较大的提高。
燃气主要成分及热值如下表：
②废塑料热分解工艺
a、塑料特性
目前，正在使用的各种塑料按其性质可分成热塑性树脂和热硬性树脂两大类。热塑性树脂如聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC).都具有受热后软化的性质。由于具有防水性等优良特性被广泛地应用于各类容器，盘子，超级市场用的薄膜和购物袋。从产量上讲，85％的塑料是热塑性树脂，见表1和表2。
表1主要塑料的物理性质
表2回收废塑料的组成百分比
b、分解特性
在塑料的热分解中，按照每种塑料元素的分离能，热分解大体可分为两类，第一类为气体产生型，塑料的主要链通过加热而分割，分子量变低.最终所有的产物都被气化。另一类为碳化残渣类，大部分塑料被碳化，剩余作为残渣。从液化角度来看两种热分解类型，PE，PP和PS属于气体产生型，并适合于液化。相反PVC属于碳化残渣型，不适合于液化。
利用热解重量分析法对PE、PP、PS和PVC的热特性作进一步研究表明(见图2)。PE、PP和Ps在分解温度上稍有差别，但基本上都在400℃左右分解和气化。另一方面，PVC分解分成两步，第一步通过去氯化氢产生氯化氢气体，第二步是气化，碳氢化合物通过热分解产生芳构化。
因此，在本项目技术中，塑料热分解性质如下：
--PVc；通过去氯化氢技术，氯化氢在300℃时被有效地去除，此时PE，PP和PS还未达至热分解。
--PE、PP和PS；加热到400℃，通过碳-碳键的切割方法，分解成中等分子量(碳元素教量为40或更小)的热分解气体(碳氯气体)。
通过对废塑料热特性的研究，从图3中可以清楚地看到，温度达300℃时，从PVC中去除氯化氢而重量减少，当温度达400℃时，PE，PP和PS都分解而重量减少。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1、一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，包括以下步骤：
A、将所述的农业废弃物与塑料垃圾分类区分，所述的农业废弃物为农作物秸秆或食用菌棒；
B、将所述的农业废弃物处理加工，形成可燃性气体；
C、将所述的塑料垃圾处理加工，形成可燃性气体；
D、将步骤B、C中产生的可燃性气体混合储存。
2、根据权利要求1所述的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下：
B1：将农作物秸秆或食用菌棒等农业废弃物经过干燥处理后，长度粉碎至1-2cm，备用；
B2：粉碎后的材质按0.005∶1添加添加催化剂I；
B3：添加催化剂I后的混合材质送入生物气化炉进行反应，温度加热至800℃后断电，该混合材质吸热后能够自然的散热和炭化，在炭化过程中产生一定量的CO、H2、CH4等可燃性气体；
B4：将上述可燃性气体经风机将其送入脱硫塔进行脱硫；
B5：将脱硫后的气体送入气柜备用。
3、根据权利要求2所述的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，其特征在于，所述催化剂I为硅土材料。
4、根据权利要求2所述的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，其特征在于，所述催化剂I与农业废弃物的比例为0.005∶1。
5、根据权利要求1所述的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括以下：
C1：首先使用甩干机甩干废塑料表面的水份，而后使用烘干机将塑料里面的水分完全去除；
C2：将干燥后的塑料放进挤出机中，后送至混合罐中，将混合罐温度加热至250-300℃，使废塑料熔化并进行有效的热分解；
C3：废塑料在热分解过程中产生的HCl气体经吸风机吸入喷淋塔进行中和，后经活性炭吸附处理，达到去除氯气的效果，同时可以有效的控制在下一步处理过程中产生二噁英有害气体；
C4：少量的二噁英气体经过喷淋塔，喷淋溶液中添加高活性催化剂II，氧化分解二噁英，生成无害的水蒸气、二氧化碳、氯酸气；
C5：熔化后的塑料进入热分解罐，热分解罐温度为380-450℃，热分解时可产生大量的气体，气体被收集后经洗涤塔中的高活性催化剂II氧化；氯等有害成分被彻底清除后的热分解气体通过在催化裂化塔中与催化剂II接触被进一步裂化；
C6：裂化后气体通过冷凝分馏后，转变为可燃气体和工业油，可燃气体经气柜储存备用，气体主要成分是C1-C4的烃类；工业油主要为C5-C12轻油、C12-C18重油。
6、根据权利要求4所述的一种农业废弃物与塑料垃圾综合利用的方法，其特征在于，所述催化剂II为强碱。
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