CN104263398B - 一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法 - Google Patents

一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，包括破袋工序、初级破碎工序、磁选工序、风选工序、二次破碎、灭菌干燥、混合、成型、催化减压解聚合反应、精馏等步骤。本发明克服了当前垃圾处理带来的有价值垃圾浪费、土地资源占用和有害气体排出的问题。本发明中由筛选出的可燃垃圾制取柴油的催化低压解聚合工艺反应温度和压力要求不高，但合成效率非常理想，为今后大规模装置的产业化打下坚实的基础。

Description

一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，垃圾处理与处置问题已经成为我国大中城市发展中必须解决的问题。到2010年，全国城市生活垃圾总产量已达1.52亿吨，2015年估计达到1.79亿吨。解决我国城市生活垃圾的目标是实现垃圾减量化、资源化及无害化处理。目前我国采用的垃圾处理方法主要有：卫生填埋、堆肥以及焚烧发电。
与传统的垃圾填埋相比，将城市垃圾制成垃圾衍生燃料和柴油，可节约填埋土地资源，变废为宝，是城市的生活垃圾处置最佳方式。
压缩成型后的垃圾衍生燃料，具有优秀的运输性，其能量密度大大提高，热值接近煤炭，适当加入添加剂燃烧后，燃烧效率比焚烧原生垃圾要高，而且在技术上完全解决了二噁英的污染问题，有效提高了垃圾处理效益，同时为节能减排产生积极作用，有着极大的社会效应和经济效应。
自然界化石燃料的产生要上万年，而催化减压解聚合反应生成柴油把上万年的碳循环过程减少到短短的三分钟。而且产出的这种柴油燃料，具有近乎无限耐用的年限，并且在发动机内不会有粘性有机物质存在。相比之下，由生物质转化得出的生物柴油，具有有限耐用年限，并且会在发动机内留有不良粘性有机物质，作为机车燃料存在一定使用隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可充分利用城市垃圾、方便、易操作的城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法。
本发明的技术解决方案是：
一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，其特征是：包括下列步骤：
（1）破袋工序：将袋装垃圾进行破袋、碾压；
（2）初级破碎工序：将垃圾混合物用破碎设备进行初级破碎成较小的碎块，其直径2-4cm；
（3）磁选工序：将废金属物质从以上混合物碎块中分离去除；
（4）人工筛选和风选工序：将以上步骤得到的初级破碎物，先进行人工筛选，选出厨余垃圾和有害垃圾物质，再进行风选筛选出无机废固物和可燃物；筛选出的可燃物转入以下工序；
（5）二次破碎：将以上得到的可燃物垃圾进行二次破碎成细小的碎块，其直径为3-8mm；
（6）灭菌干燥：将以上得到的可燃物垃圾小碎块进行高温蒸汽灭菌，再进行干燥至含水率在12%以内；
（7）混合：将以上得到的可燃物垃圾小碎块在混合搅拌设备中和添加剂混合均匀；
（8）成型：将以上得到的一部分可燃物垃圾小碎块混合物成型为固体垃圾衍生燃料；
（9）催化减压解聚合反应：将得到的其余可燃物垃圾小碎块混合物投入流体旋转装置内的热油悬浮液中进行催化减压解聚合反应，分子将在催化转换器的作用下裂解，生成液态油质混合物，同时产生少量温室气体CO2和灰分；CO2通入反应器：将生成的CO2通入原反应器中循环利用。
催化减压解聚合反应将产生70-80%柴油（C16）、10%蒸馏水、7%-9%灰分和少量CO2。其中灰分可用于堆肥。
（10）精馏：将液态油质混合物在精馏塔内进行蒸馏分离，分别生成液态柴油（C16）和蒸馏水。生成的柴油可作为热量供应给催化反应。
步骤（7）中的添加剂为Ca(OH)2或CaO,以减少固体垃圾衍生燃料燃烧后产生酸性气体如HCl。
所述固体垃圾衍生燃料为粉笔状固体，直径为15-20mm,长度为50mm，含水量低于10%。可用做供热锅炉、发电锅炉、水泥窑炉的燃料。燃烧后的灰渣可作为制造水泥的有效成分。
所述催化减压解聚合反应为一步法制得液体油制混合物，反应温度为280℃-350℃；反应压力为常压或微负压，转化效率高于80%。催化减压解聚合反应使用的催化剂为一种纳米级晶体粉末，其成分是钠铝硅酸盐沸石或钙铝硅酸盐沸石，作用是裂解长链聚合分子获得短链柴油分子，催化反应后以盐晶体NaCl、CaCl2的形式存在排出。回收解吸附后可进行回用。
经步骤（4）风选筛选出的包括玻璃、石块、建筑垃圾的无机废固物送至垃圾综合治理厂处理；经步骤（4）风选筛选出的厨余垃圾送去堆肥；经步骤（4）风选筛选出的包括废电池、灯管、过期药品的有害垃圾物质送至专业处理厂。
本发明的有益效果在于：1.本发明克服了当前垃圾处理带来的有价值垃圾浪费、土地资源占用和有害气体排出的问题。2.发明技术中可燃垃圾一步法制取液体柴油，比当前技术两步法制取柴油（先由垃圾转化为天然气，再由费托合成生成柴油）技术先进、步骤简化，节省了废气处理系统的投资。3.本发明中由筛选出的可燃垃圾制取柴油的催化低压解聚合工艺反应温度和压力要求不高，但合成效率非常理想，为今后大规模装置的产业化打下坚实的基础。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，包括下列步骤：
（1）破袋工序：将袋装垃圾进行破袋、碾压；
（2）初级破碎工序：将垃圾混合物用破碎设备进行初级破碎成较小的碎块，其直径2-4cm；
（3）磁选工序：将废金属物质从以上混合物碎块中分离去除；
（4）人工筛选和风选工序：将以上步骤得到的初级破碎物，先进行人工筛选，选出厨余垃圾和有害垃圾物质，再进行风选筛选出无机废固物和可燃物；筛选出的可燃物转入以下工序；
（5）二次破碎：将以上得到的可燃物垃圾进行二次破碎成细小的碎块，其直径为3-8mm；
（6）灭菌干燥：将以上得到的可燃物垃圾小碎块进行高温蒸汽灭菌（温度115-135℃，时间10-30min），再进行干燥至含水率在12%以内；
（7）混合：将以上得到的可燃物垃圾小碎块在混合搅拌设备中和添加剂混合均匀；
（8）成型：将以上得到的一部分可燃物垃圾小碎块混合物成型为固体垃圾衍生燃料；
（9）催化减压解聚合反应：将得到的其余可燃物垃圾小碎块混合物投入流体旋转装置内的热油悬浮液中进行催化减压解聚合反应，分子将在催化转换器的作用下裂解，生成液态油质混合物，同时产生少量温室气体CO2和灰分；CO2通入反应器：将生成的CO2通入原反应器中循环利用。
催化减压解聚合反应将产生70-80%柴油（C16）、10%蒸馏水、7%-9%灰分和少量CO2。其中灰分可用于堆肥。
（10）精馏：将液态油质混合物在精馏塔内进行蒸馏分离，分别生成液态柴油（C16）和蒸馏水。生成的柴油可作为热量供应给催化反应。
步骤（7）中的添加剂为Ca(OH)2或CaO（用量一般为可燃物垃圾小碎块重量的0.1-5%）,以减少固体垃圾衍生燃料燃烧后产生酸性气体如HCl。
所述固体垃圾衍生燃料为粉笔状固体，直径为15-20mm,长度为50mm，含水量低于10%。可用做供热锅炉、发电锅炉、水泥窑炉的燃料。燃烧后的灰渣可作为制造水泥的有效成分。
所述催化减压解聚合反应为一步法制得液体油制混合物，反应温度为280℃-350℃；反应压力为常压或微负压，转化效率高于80%。催化减压解聚合反应使用的催化剂为一种纳米级晶体粉末，其成分是钠铝硅酸盐沸石或钙铝硅酸盐沸石，作用是裂解长链聚合分子获得短链柴油分子，催化反应后以盐晶体NaCl、CaCl2的形式存在排出。回收解吸附后可进行回用。催化剂的用量为参与催化减压解聚合反应的反应物总重量的1-2%。
经步骤（4）风选筛选出的包括玻璃、石块、建筑垃圾的无机废固物送至垃圾综合治理厂处理；经步骤（4）风选筛选出的厨余垃圾送去堆肥；经步骤（4）风选筛选出的包括废电池、灯管、过期药品的有害垃圾物质送至专业处理厂。

Claims (4)

1.一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，其特征是：包括下列步骤：
(1)破袋工序：将袋装垃圾进行破袋、碾压；
(2)初级破碎工序：将垃圾混合物用破碎设备进行初级破碎成较小的碎块，其直径2-4cm；
(3)磁选工序：将废金属物质从以上混合物碎块中分离去除；
(4)人工筛选和风选工序：将以上步骤得到的初级破碎物，先进行人工筛选，选出厨余垃圾和有害垃圾物质，再进行风选筛选出无机废固物和可燃物；筛选出的可燃物转入以下工序；
(5)二次破碎：将以上得到的可燃物垃圾进行二次破碎成细小的碎块，其直径为3-8mm；
(6)灭菌干燥：将以上得到的可燃物垃圾小碎块进行高温蒸汽灭菌，再进行干燥至含水率在12％以内；
(7)混合：将以上得到的可燃物垃圾小碎块在混合搅拌设备中和添加剂混合均匀；
(8)成型：将以上得到的一部分可燃物垃圾小碎块混合物成型为固体垃圾衍生燃料；
(9)催化减压解聚合反应：将得到的其余可燃物垃圾小碎块混合物投入流体旋转装置内的热油悬浮液中进行催化减压解聚合反应，分子将在催化转换器的作用下裂解，生成液态油质混合物，同时产生少量温室气体CO2和灰分；
(10)精馏：将液态油质混合物在精馏塔内进行蒸馏分离，分别生成液态柴油和蒸馏水；
所述催化减压解聚合反应为一步法制得液体油制混合物，反应温度为280℃-350℃；催化减压解聚合反应使用的催化剂为一种纳米级晶体粉末，其成分是钠铝硅酸盐沸石或钙铝硅酸盐沸石。
2.根据权利要求1所述的一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，其特征是：步骤(7)中的添加剂为Ca(OH)2或CaO。
3.根据权利要求1或2所述的一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，其特征是：所述固体垃圾衍生燃料为粉笔状固体，直径为15-20mm,长度为50mm，含水量低于10％。
4.根据权利要求1或2所述的一种城市垃圾制取垃圾衍生燃料和柴油的方法，其特征是：经步骤(4)风选筛选出的包括玻璃、石块、建筑垃圾的无机废固物送至垃圾综合治理厂处理；经步骤(4)风选筛选出的厨余垃圾送去堆肥；经步骤(4)风选筛选出的包括废电池、灯管、过期药品的有害垃圾物质送至专业处理厂。
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