CN105819397A - 一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置，由高压加料泵、反应釜（带夹套）、温控装置、液体收集装置、气体收集器等组成，利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：在气密性完好情况下，继续进氮气使氮气充满反应釜；用手摇高压加料泵通过接口A打入垃圾渗滤液，控制反应釜内的温度为390℃~500℃，反应压力在40MPa以下，进行超临界气化反应，反应结束后，对反应釜进行降温；打开接口B的阀门，反应后的气相产物进入气体收集装置，用液体收集装置收集反应后的液相产物。该方法可直接将难以处理的垃圾渗滤液中的有机质转化为可利用的清洁能源－氢气，气化率高达100%，达到资源和环境的双重效益。

Description

一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置及方法
技术领域
本发明属于污染物转化可再生清洁能源利用领域，具体涉及一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置及方法。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中产生的一种成分复杂的高浓度有机废水，由于其特殊性处理起来非常困难。目前对垃圾渗滤液处理技术的研究，主要还是集中在如何去除有机污染物，把其含量降到标准要求的浓度限值之下，然后直接排放。目前常用的处理方法是物化法、生化法和膜处理技术等集成在一起的综合处理技术，其主要缺点是一次性投资建设成本和运行成本都非常高，运行管理要求高，难以长期、正常运行；二次污染物量大，且难以处理。
研究表明垃圾渗滤液中的有机物多达100多种，有机物含量高，可以被有效地转化成多种能源形式。对于垃圾渗滤液废水，如果能在处理该类废水的同时，将其资源化，并用生成的能源来补偿处理费用甚至实现盈利，既是环境与能源双赢的可持续途径，也是一种可持续发展的新型污水处理方式。
对生物质进行超临界水气化制氢研究已经得到广大研究人员的注意，并有已有大量研究报道。但是，对垃圾渗滤液进行超临界水气化处理，目前还没有文献报道过。
发明内容
本发明主要针对垃圾渗滤液有机物含量高，普通方法难以有效处理的特点，采用新型超临界水气化的方法对其进行处理，既可有效去除渗滤液中有机质，将其转化为清洁能源——氢气，同时，又能对渗滤液进行有效处理，处理后废液可直接达标排放，实现环境经济的可持续发展。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置，包括反应釜，所述反应釜与电加热装置连接，反应釜内设有温度传感器，温度传感器与温控装置连接，反应釜的夹套内设有循环冷却水，所述反应釜的顶部开设有接口A、接口B、和接口C，所述反应釜的底部开设有接口D，其中接口A通过管道与高压加料泵连接，接口B通过管道与气体收集装置连接，接口C通过管道与高压氮气瓶连接，接口D与液体收集装置连接。
所述的高压加料泵为手摇式高压加料泵且具有计量功能。
利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应釜，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气使氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵通过接口A打入垃圾渗滤液，垃圾渗滤液体积不得超过反应釜容积的1/3；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度为390℃~500℃，反应压力在40MPa以下，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力并稳定后开始计时，控制反应时间为5min~10min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开循环冷却水装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应后的气相产物进入气体收集装置，并贮存于气体收集装置的集气袋中；
（8）打开接口D的阀门，用液体收集装置收集反应后的液相产物。
反应过程中若需要继续添加垃圾渗滤液，必须使高压加料泵中的压力≥此时反应釜内的压力后再打开阀门加入至反应釜中。
本发明的有益效果：该方法可直接将难以处理的垃圾渗滤液中的有机质转化为可利用的清洁能源－氢气，气化率高达100%，同时，反应后液相产物主要指标均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》排放要求，实现垃圾渗滤液的无害化、资源化处理，达到资源和环境的双重效益。
附图说明
图1为本发明利用垃圾渗滤液制备氢气的装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置，包括反应釜2，所述反应釜2与电加热装置连接，具体的，反应釜采用高温电阻丝加热，反应釜内设有温度传感器，温度传感器与温控装置6连接，反应釜的夹套内设有循环冷却水，所述反应釜的顶部开设有接口A23、接口B24、和接口C21，所述反应釜的底部开设有接口D25，其中接口A23通过管道与高压加料泵3连接，接口B24通过管道与气体收集装置4连接，接口C21通过管道与高压氮气瓶1连接，接口D25与液体收集装置5连接，所述的高压加料泵3为手摇式高压加料泵且具有计量功能。
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应装置，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵打入200mL的垃圾渗滤液；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度分别为390℃，反应压力维持在24MPa，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力，并稳定后开始计时，控制反应时间为5min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应气相产物进入气体收集装置，并贮存于集气袋中；
（8）打开接口D阀门，用烧杯收集反应后液相产物。
实施例2
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置同实施例1。
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应装置，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵打入200mL的渗滤液；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度分别为410℃，反应压力维持在29MPa，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力，并稳定后开始计时，控制反应时间为6min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应气相产物进入气体收集装置，并贮存于集气袋中；
（8）打开接口D阀门，用烧杯收集反应后液相产物。
实施例3
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置同实施例1。
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应装置，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵打入200mL的渗滤液；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度分别为450℃，反应压力维持在27.5MPa，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力，并稳定后开始计时，控制反应时间为8min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应气相产物进入气体收集装置，并贮存于集气袋中；
（8）打开接口D阀门，用烧杯收集反应后液相产物。
实施例4
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置同实施例1。
本实施例的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应装置，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵打入200mL的渗滤液；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度分别为500℃，反应压力维持在29.5MPa，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力，并稳定后开始计时，控制反应时间为10min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应气相产物进入气体收集装置，并贮存于集气袋中；
（8）打开接口D阀门，用烧杯收集反应后液相产物。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种利用垃圾渗滤液制备氢气的装置，其特征在于：包括反应釜，所述反应釜与电加热装置连接，反应釜内设有温度传感器，温度传感器与温控装置连接，反应釜的夹套内设有循环冷却水，所述反应釜的顶部开设有接口A、接口B、和接口C，所述反应釜的底部开设有接口D，其中接口A通过管道与高压加料泵连接，接口B通过管道与气体收集装置连接，接口C通过管道与高压氮气瓶连接，接口D与液体收集装置连接。
2.根据权利要求1所述的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置，其特征在于：所述的高压加料泵为手摇式高压加料泵且具有计量功能。
3.权利要求1或2所述的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，其特征在于步骤如下：
（1）反应开始之前，打开高压氮气瓶出口阀，高压氮气由接口C进入反应釜，检查装置及各阀门的气密性；
（2）在气密性完好情况下，继续进氮气使氮气充满反应釜；
（3）用手摇高压加料泵通过接口A打入垃圾渗滤液，垃圾渗滤液体积不得超过反应釜容积的1/3；
（4）打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度为390℃~500℃，反应压力在40MPa以下，进行超临界气化反应；
（5）当达到设定的反应温度和压力并稳定后开始计时，控制反应时间为5min~10min；
（6）反应结束后，关闭电加热装置，同时打开循环冷却水装置，对反应釜进行降温；
（7）待反应釜内温度冷却至50℃以下后，打开接口B的阀门，反应后的气相产物进入气体收集装置，并贮存于气体收集装置的集气袋中；
（8）打开接口D的阀门，用液体收集装置收集反应后的液相产物。
4.根据权利要求3所述的利用垃圾渗滤液制备氢气的装置制备氢气的方法，其特征在于：反应过程中若需要继续添加垃圾渗滤液，必须使高压加料泵中的压力≥此时反应釜内的压力后再打开阀门加入至反应釜中。
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