CN102093916B - 使用垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法及脱焦除尘设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种使用垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法及脱焦除尘设备，该方法包括一级冷却降温脱焦除尘处理和二级保温脱焦除尘处理两个步骤，该设备包括箱式壳体、壳体支架、上挂式折流板、上挂式折流板进液口、上挂式折流板出液口、下固定式折流板、下固定式折流板进液口、下固定式折流板出液口、焦油出口、裂解汽进口和裂解汽出口。本发明的有益效果是：简洁而高效的气体脱焦除尘及脱酸工艺过程，根据垃圾微波裂解炉出炉裂解汽的特征，并结合其焦油的产量和物化性质及混合汽粉尘排放量的特性进行工艺设计。本装置充分考虑上述物料特殊性，采用重力沉降和壁换热原理进行裂解汽的降温、除尘、脱焦一体化操作。设备简单，维修方便。

Description

使用垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法及脱焦除尘设备

所属技术领域

本发明属于垃圾处理的环境保护领域，特别是涉及一种垃圾微波裂解处理过程中，产生的裂解汽用于制备燃料汽的方法及使用的脱焦除尘设备。

背景技术

垃圾裂解的定义：是指在一定条件下供给垃圾一定能量使垃圾中的有机物发生裂解反应的过程。可表示为：

有机垃圾→气体(H₂、C_xH_y、CO、CO₂、NH₃、H₂S、HCl、H₂O等)+有机液体(焦油、芳烃、煤油、有机酸、醇、醛类等)+炭黑、灰渣

由上述定义可以看出垃圾裂解的裂解汽是其反应的主要产物，垃圾裂解汽的利用水平直接影响裂解工艺实施的成败。

常规的垃圾裂解过程所产生的裂解汽热值范围在3000-4000kcal/Nm³，其主要成分以二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烯等为主，由于其热值较低，通常作为工业窑炉燃料燃烧或回到裂解系统燃烧后作为系统的能源供应手段之一。

垃圾在微波加热条件下裂解处理，可以充分利用微波在促进反应过程的致热效应和非致热效应。改变反应动力学模型，生成不同于常规过程的裂解产物。

垃圾微波裂解处理气体产物的成分特点：在低温还原气氛中CO₂、NOx、SO₂产生量极低，由于升温快，气体异味较低，几乎无沥青味。垃圾微波裂解产物的气体成分主要为一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等可燃性气体和少量氮气、二氧化碳等裂解温度500℃时垃圾微波裂解汽的热值平均在6800-7600kcal/Nm³。

综上所述垃圾微波裂解所产的裂解汽其热值已经达到民用10T天然气热值标准，其应用性能明显优于普通垃圾裂解汽。

但是垃圾微波裂解的裂解汽，在裂解完成后是随的焦油、水分、及一些酸性气体混合析出的。不能直接应用必需采取一定的净化措施进行净化后方可使用。

综上所述垃圾裂解气制备燃料汽的主要核心技术在于：1)高效的焦油及水分去除技术、2)酸性气体的高效去除技术。

常规的焦化厂的煤焦油收集采用焦炉荒煤气用循环氨水喷洒和初冷器冷凝冷却加以回收的，因此含有大量的水.须经回收车间澄清和加热静置脱水后，送往焦油加工车间进行加工。

由于垃圾微波裂解处理产生的焦油的产量和性质完全不同于煤焦油，主要体现在：

1)垃圾处理过程煤焦油的产量约为原始垃圾重量3-4％左右，所以垃圾微波裂解装置每天的产油量远远低于常规的焦化厂。

2)垃圾微波裂解焦油的化学及物理性质远不同于煤焦油。煤焦油以主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。垃圾裂解的焦油主要含有饱和或者不饱和烃类物质，和一部分芳烃物质。城市生活垃圾由于其来源的特性决定了它的热解焦油必然含有较多的含氧官能团。垃圾微波裂解焦油的粘度、软化温度等完全不同于煤焦油。

综上垃圾微波裂解气体的脱焦工艺不适合采用常规，炼焦尾气脱焦工艺。

酸性气体的去除，垃圾微波裂解裂解汽的脱酸工艺，可以借鉴常规的天然气脱硫、脱酸的工艺实施。

本申请人对垃圾微波裂解处理进行大量研究，现有技术中对垃圾微波裂解的裂解汽的处理还处于空白，为使垃圾微波裂解处理裂解汽得以充分利用，降低排放，提高能源回收，保护环境，研发裂解汽的处理是亟待解决的技术问题。

发明内容

为使垃圾微波裂解处理裂解汽得以充分利用，降低排放，提高能源回收，保护环境，本发明提供一种垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法及脱焦除尘设备。

本发明提供一种垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法主要核心技术在于：

(1)高效的焦油及水分去除技术。

(2)酸性气体的高效去除技术。

常规的焦化厂的煤焦油收集采用焦炉荒煤气用循环氨水喷洒和初冷器冷凝冷却加以回收的，因此含有大量的水.须经回收车间澄清和加热静置脱水后，送往焦油加工车间进行加工。由于垃圾微波裂解处理产生的焦油的产量和性质完全不同于煤焦油，主要体现在：

(1)垃圾处理过程煤焦油的产量约为原始垃圾重量3-4％左右，所以垃圾微波裂解装置每天的产油量远远低于常规的焦化厂。

(2)垃圾微波裂解焦油的化学及物理性质远不同于煤焦油。煤焦油以主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。垃圾裂解的焦油主要含有饱和或者不饱和烃类物质，和一部分芳烃物质。城市生活垃圾由于其来源的特性决定了它的热解焦油必然含有较多的含氧官能团。垃圾微波裂解焦油的粘度、软化温度等完全不同于煤焦油。综上垃圾微波裂解汽体的脱焦工艺不适合采用常规，炼焦尾气脱焦工艺。

酸性气体的去除，垃圾微波裂解裂解汽的脱酸工艺，可以借鉴常规的天然气脱硫、脱酸的工艺实施。

本发明提供了一种垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法及设备一通过本发明的实施可以用极其简单的方法实现垃圾裂解处理，汽体产物处理和产品化回收。既合理的利用了资源，又避免直接引用常规焦化厂气体净化装置使用存在的问题。在本发明中，对垃圾裂解处理系统的气体产物，进行有效地分离和处理，将其变为燃料汽产品变废为宝。

本发明实现方法发明目的采用的技术方案是：垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法，该方法通过以下步骤实现：

(1)、经裂解汽在脱焦除尘设备中，进行一级冷却降温脱焦除尘处理，一级冷却降温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度；

(2)、步骤(1)冷却降温脱焦除尘处理后的裂解汽，在同样结构的脱焦除尘设备中，进行二级保温脱焦除尘处理，二级保温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度，裂解汽环境小于80℃；

(3)、步骤(2)脱焦除尘处理后的裂解汽，在柴油吸收罐进行脱焦处理；

(4)、步骤(3)脱焦处理后的裂解汽，进行脱酸处理，得燃料汽收集储存。

本发明实现脱焦除尘设备发明目的采用的技术方案是：脱焦除尘设备包括：箱式壳体、壳体支架、上挂式折流板、上挂式折流板进液口、上挂式折流板出液口、下固定式折流板、下固定式折流板进液口、下固定式折流板出液口、焦油出口、裂解汽进口和裂解汽出口。

上挂式折流板和下固定式折流板为带封闭空腔的壳体，上挂式折流板和下固定式折流板间隔设置在箱式壳体的内腔中，上挂式折流板进液口和上挂式折流板出液口构成循环水在上挂式折流板内腔流动通道，下固定式折流板进液口和下固定式折流板出液口构成循环水在下固定式折流板内腔流动通道，焦油出口设置在箱式壳体的底部并均匀设置一组，焦油出口在箱式壳体外部与收油管路连通，裂解汽进口和裂解汽出口分别设置在箱式壳体两端。

本发明的有益效果是：简洁而高效的气体脱焦除尘及脱酸工艺过程，根据垃圾微波裂解炉出炉裂解汽(含焦油、水)总量占垃圾重量13-14％，出炉温度170-250℃的特征，并结合其焦油的产量和物化性质及混合汽粉尘排放量低于50mmg/Nm³的特性进行工艺设计。本装置充分考虑上述物料特殊性，采用重力沉降和壁换热原理进行裂解汽的降温、除尘、脱焦一体化操作。设备简单，维修方便。经检测通过该工艺处理的垃圾微波裂解汽制作的燃料汽，各项性能指标达到了10T民用天然气标准。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

附图1为本发明方法工艺流程图。

附图2为本发明脱焦除尘设备示意图。

附图3为附图2F向示意图。

附图中，A1、箱式壳体，A2、壳体支架，A3、上挂式折流板，A4、上挂式折流板进液口，A5、上挂式折流板出液口，A6、下固定式折流板，A7、下固定式折流板进液口，A8、下固定式折流板出液口，A9、焦油出口，A10、裂解汽进口，A11、裂解汽出口，1、脱焦除尘设备，2、冷水供应及循环装置，3、焦油的收集及输送装置，4、吸收罐，5、碱液吸收塔。

具体实施方式

参看附图1，

垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的方法，该方法通过以下步骤实现：

(1)、经裂解汽在脱焦除尘设备中，进行一级冷却降温脱焦除尘处理，一级冷却降温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度。

该工艺步骤首先垃圾微波裂解汽通过脱焦除尘设备1经过冷水供应及循环装置2来调整冷凝水的径流及循环量，保证实现系统的温度控制。通过焦油的收集及输送装置3来输送已冷凝脱出的焦油。为防止脱除的焦油和粉尘的混合物凝聚粘付于装置的工作面及焦油收集机构，所以整过操作过程系统温度不能低于焦油的软化温度50℃。该过程冷凝剂的循环径流量根据系统的环境监测温度而调整。

(2)、步骤(1)冷却降温脱焦除尘处理后的裂解汽，在同样结构的脱焦除尘设备中，进行二级保温脱焦除尘处理，二级保温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度，裂解汽环境小于80℃。

该工艺步骤为二级保温脱焦除尘过程，从第一级出来的裂解汽已去除大部分焦油及粉尘；第二级脱焦的目的在于延长焦油的分离沉降时间，有效回收焦油和提高裂解汽的纯度，由于从第一级出来的裂解汽已经降温，同第一级考虑系统运行的安全性原理一样，第二级脱焦装置的运行温度亦不能低于50℃。基于此本级操作除系统要求保温处理外，其循环的冷凝剂的温度亦不能低于50℃，所以第二级脱焦装置采用50-60℃的热水作为循环冷凝剂。为杜绝焦油的二次挥发风险，整个环境温度亦不能高于80℃。所以该过程热水的循环径流量根据系统的环境监测温度而调整。

(3)、步骤(2)脱焦除尘处理后的裂解汽，在柴油吸收罐进行脱焦处理。

经两级脱焦除尘的裂解汽脱焦、除尘率已高于98％，但为杜绝残余焦油存在于燃料气中，其在气体燃烧过程中脱碳结垢，堵塞烧嘴的风险。对残存的少量焦油的吸收采用柴油吸附法进行吸收。由于吸收量小，汽量不大。柴油吸收过程采用罐式装置，气体从吸收罐4底部鼓入，顶部输出，柴油用高雾化压力喷嘴从罐体顶部喷洒与气体逆流接触，达到充分粘付残余焦油的目的。

(4)、步骤(3)脱焦处理后的裂解汽，进行脱酸处理，得燃料汽收集储存。

垃圾微波裂解的裂解汽脱酸工艺，本发明采用湿法吸收工艺，在碱液吸收塔5内进行，其碱性原料采用烧碱。

为降低成本，步骤(1)一级冷却降温脱焦除尘处理中，通过调整循环水的径流及循环量控制冷却降温脱焦除尘处理温度。

为防止和杜绝焦油的二次挥发风险，整个环境温度亦不能高于80℃。步骤(2)二级保温脱焦除尘处理中，通过循环水的温度一般为50℃-60℃。

参看附图2、3，本发明方法步骤(1)和(2)中使用的脱焦除尘设备包括：箱式壳体A1、壳体支架A2、上挂式折流板A3、上挂式折流板进液口A4、上挂式折流板出液口A5、下固定式折流板A6、下固定式折流板进液口A7、下固定式折流板出液口A8、焦油出口A9、裂解汽进口A10和裂解汽出口A11。

上挂式折流板A3和下固定式折流板A6为带封闭空腔的壳体，上挂式折流板A3和下固定式折流板A6间隔设置在箱式壳体A1的内腔中，上挂式折流板进液口A4和上挂式折流板出液口A5构成循环水在上挂式折流板A3内腔流动通道，下固定式折流板进液口A7和下固定式折流板出液口A8构成循环水在下固定式折流板A6内腔流动通道，焦油出口A9设置在箱式壳体A1的底部并均匀设置一组，焦油出口A9在箱式壳体A1外部与收油管路连通，裂解汽进口A10和裂解汽出口A11分别设置在箱式壳体A1两端。所述的箱式壳体A1由壳体支架A2支撑固定。

该脱焦除尘设备工作原理是，利用沉降除尘、对流换热、壁换热、基本原理基础上，结合垃圾裂解汽的基本物料性质进行功能集成应用。

垃圾裂解汽中的粉尘，在微波系统已将大颗粒充分拦截吸收，从炉内逸出的粉尘99％以上属于粘付在焦油上的碳黑类微粉，其形态为“油包尘”结构。所以脱焦和除尘两个过程严格分离，对于处理垃圾微波裂解汽是不现实的。但是由于“油包尘”结构又无形中提高了焦油类物质凝结后的重度，体现了良好的重力沉降效果。

该脱焦除尘设备的特点：

A、改变常规重力沉降室的结构，箱式壳体A1内设置上挂式折流板A3和下固定式折流板A6，并在其内设置循环水系统，增加了脱焦除尘设备的换热功能。

B、考虑焦油的接收和输送的特殊性，每一沉降区设置了独立的焦油出口A9，在焦油出口A9处形成漏斗形状，便于焦油集中收集和输送。

C、该脱焦除尘设备通过系统温度检测手段，并通过调整冷凝剂的循环径流量可以简单而有效地控制系统工艺参数。

D、由于上挂式折流板A3和下固定式折流板A6为带封闭空腔密封结构，所以冷凝剂的选择性极强，可以根据不同工况及时调整冷凝剂种类和径流循环量，系统适应性强。

Claims (2)

1.使用垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的脱焦除尘设备，其特征在于：

⑴、所述的脱焦除尘设备包括：箱式壳体（A1）、壳体支架（A2）、上挂式折流板（A3）、上挂式折流板进液口（A4）、上挂式折流板出液口（A5）、下固定式折流板（A6）、下固定式折流板进液口（A7）、下固定式折流板出液口（A8）、焦油出口（A9）、裂解汽进口（A10）和裂解汽出口（A11）；

⑵、所述的上挂式折流板（A3）和下固定式折流板（A6）为带封闭空腔的壳体，上挂式折流板（A3）和下固定式折流板（A6）间隔设置在箱式壳体（A1）的内腔中，上挂式折流板进液口（A4）和上挂式折流板出液口（A5）构成循环水在上挂式折流板（A3）内腔流动通道，下固定式折流板进液口（A7）和下固定式折流板出液口（A8）构成循环水在下固定式折流板（A6）内腔流动通道，焦油出口（A9）设置在箱式壳体（A1）的底部并均匀设置一组，焦油出口（A9）在箱式壳体（A1）外部与收油管路连通，裂解汽进口（A10）和裂解汽出口（A11）分别设置在箱式壳体（A1）两端。

2.根据权利要求1所述的使用垃圾微波裂解裂解汽制备燃料汽的脱焦除尘设备，其特征在于：所述的箱式壳体（A1）由壳体支架（A2）支撑固定。

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