CN106378348B - 废物的处理与资源化利用方法 - Google Patents
废物的处理与资源化利用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106378348B CN106378348B CN201610925690.0A CN201610925690A CN106378348B CN 106378348 B CN106378348 B CN 106378348B CN 201610925690 A CN201610925690 A CN 201610925690A CN 106378348 B CN106378348 B CN 106378348B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- high temperature
- rubbish
- carbon materials
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 claims description 10
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 15
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- -1 nitrogenous compound Chemical class 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- WECIKJKLCDCIMY-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-(2-cyanoethyl)acetamide Chemical compound ClCC(=O)NCCC#N WECIKJKLCDCIMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229910021069 Pd—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001327284 Sorghastrum nutans Species 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004534 cecum Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000000149 chemical water pollutant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007327 hydrogenolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 125000001967 indiganyl group Chemical group [H][In]([H])[*] 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(III) nitrate Inorganic materials [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 description 1
- 238000002803 maceration Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(II) nitrate Inorganic materials [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000013520 petroleum-based product Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000009272 plasma gasification Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001256 steam distillation Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000010925 yard waste Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供了废物的处理与资源化利用方法,该方法包括:将垃圾进行高温蒸馏炭化处理,使产生的气体物流以气态形式通过催化剂床,催化剂床中填充的催化剂为炭材料作为载体的负载型催化剂,所述炭材料来自该工艺本身制得的炭材料;将来自催化剂床的流出物分离获得液体可燃物和水,从穿过高温蒸馏炭化装置的垃圾输运装置获得炭材料。该方法能够极大降低催化剂成本,从而使所述方法有很高的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于废物资源化利用技术领域,具体涉及废物的处理与资源化利用方法,更具体地涉及垃圾的处理与资源化利用方法,更具体地涉及一种将城市垃圾炭化制备催化剂用炭材料的方法。
背景技术
活性炭是一种多孔性的含炭物质,它具有高度发达的孔隙构造,是一种极优良的催化剂载体。通过浸渍法将活性炭浸在金属盐的水溶液中等方法可使催化剂负载其上,为了使之均匀分散要用表面被氧化的活性炭,其作为担体的性能由细孔结构及表面化学结构所决定。表面酸性官能团以及自由基,电子授受能力等都能给予各种影响。将铂、钯等铂族催化剂担在活性炭上的催化剂对加氢反应,特别是涉及加氢的反应等具有优良的催化性能。活性炭中担载有微量过渡金属时,与单独使用金属时相比,氢表现出明显的可逆吸附现象。
城市生活垃圾通常是指城市固体废弃物,是城市居民在日常生活或为城市日常生活提供服务的活动中所产生的固体废弃物,其主要成分包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、砖瓦渣土、粪便、废家用什具、废旧电器和庭院废物等。随着经济快速发展,城市化进程持续加快,使得城市的数量和城市的规模也不断地发生变化,发生膨胀,由于城市中的居住人口和城市面积急剧增大,城市生活垃圾总量随之大幅度增加。
目前,我国城市生活垃圾的年产量高达1.8亿吨,城市人均垃圾年产量约为440公斤,且每年以超过10%的速度迅猛增加,预测到2030年,中国城市生活垃圾年产量将达到4.09亿吨。大中城市,尤其是特大城市的人均垃圾产生量相对较高,其增长速率到达20%左右。
如果对这些垃圾不能妥善的处理和处置,那其中的有毒有害物质(重金属、病原微生物等)就会通过一定的环境介质如土壤、大气、地表或地下水进入生态系统中并形成污染。这不仅会破坏生态环境,导致不可逆的生态变化,而且还会对动植物安全以及人类的健康造成危害。
目前垃圾处理只能通过焚烧处理来减少垃圾容量。焚烧处理法会产生二噁英等各种危害环境的污染物质,安全的垃圾焚烧处理设备价格高、投资规模大,焚烧处理只能通过处理费用来维持运营,一般垃圾中树脂、塑料类占10%左右,剩下的就是餐厨、纸、木片等。
CN101475167A公开了一种铂催化剂载体专用活性炭的制取方法,包括以下步骤:1.对木质原料首先采用化学活化法进行初步活化;2.对上述经化学法初步活化的半成品采用物理活化法再次活化;3.对上述步骤2获得的半成品进行酸洗;4.对上述步骤3获得的产品进行水洗;5.对上述步骤4获得的产品进行干燥,得到铂催化剂载体专用活性炭。
CN103120963A公开了一种用于Pd/C催化剂的改性活性炭载体,所述改性活性炭载体含有Si和N,以重量百分比计Si的含量为0.10%~0.35%,且Si/N的摩尔比为0.5~1.0∶1,所述改性活性炭载体采用如下步骤制备:以水为溶剂,将含硅化合物配成浸渍液,浸渍椰壳活性炭,在60~150℃下热处理0.5~12小时,干燥,得所述改性活性炭载体。
CN102746903A公开了一种把生活垃圾干馏-气化炉分割成多个标准干馏处理单元,根据不同处理能力的需要,组合成大型的生活垃圾干馏-气化炉,标准干馏处理单元为立方形炉体,上方设置垃圾的干馏段和干燥段,利用垃圾处于无氧状态下先把垃圾干馏,分解出干馏煤气和碳化物残渣,碳化物在下方燃烧层燃烧产生高温,以水蒸汽和空气作气化剂,还原层高温状态下的碳化物把燃烧产生的CO2和水蒸气还原,生成气化煤气,就不产生二噁英;高温的气化煤气在上升的过程中把垃圾干馏段的垃圾加热、干馏,继续上升把干燥段的垃圾加烘干,把垃圾中的有机物转变为清洁燃气,收集干馏煤气和气化煤气进行利用,实现无二噁英、无废气排放。
CN104263388A公开了一种垃圾炭化反应系统包括反应釜、反应箱、蒸汽发生器和控制装置,其中,蒸汽发生器连接反应釜,所述蒸汽发生器用于向所述反应釜提供蒸汽;所述反应箱用于放置垃圾,当反应时,将所述反应箱推入所述反应釜反应生成碳化混合物;当反应完成后,将所述反应箱从所述反应釜中拉出。
CN102606236A公开了一种内置蒸汽管式垃圾处理废热发电系统,包括有垃圾气化炉和汽轮蒸汽发电装置,其中,汽轮蒸汽发电装置包括有蒸汽发生器、蒸汽排出管、蒸汽包、汽轮机和发电机,蒸汽包、汽轮机和发电机依次连接,其特征在于:所述蒸汽发生器设在垃圾气化炉内;蒸汽发生器是由上环形管、多个直管和下环形管构成的圆柱笼形结构,每个直管的两端分别和上环形管和下环形管相连通;所述上环形管与蒸汽排出管的一端连通,蒸汽排出管的另一端与蒸汽包相连通,所述下环形管上连通有进水管。
CN104976621A公开了一种生活垃圾热解气化炉,炉体由外向内包括焚烧炉外壳、耐火砖层、焚烧炉内胆;炉体底部设有排渣部件,水密封部件;其特征在于,炉体上部设有空气进气口、可燃气出口;炉体底部设有水蒸气进口;炉体顶部设有水蒸气出口;在耐火砖层和焚烧炉内胆之间设有一中空夹层;该夹层底部与炉体内底部连通,该夹层上部与可燃气出口连通;该夹层中设有空气进气通道,该空气进气通道上部与炉体上部所设的空气进气口连通,空气进气通道的下部与炉体内底部连通。
CN204325273U公开了一种以水蒸汽为气化介质的垃圾等离子体气化炉,包括上部的垃圾气化室与下部的高温水蒸汽发生室,垃圾气化室与高温水蒸汽发生室之间设置有间隔排列的水冷炉拱,水冷炉拱将垃圾气化室与高温水蒸汽发生室分开;所述高温水蒸汽发生室的内壁周向布置两个等离子体炬,采用低温水蒸汽作为等离子体炬的工作气体。
WO2011/000513A1公开了一种综合垃圾处理系统和方法,其包括可燃垃圾源的使用,用于从可回收材料中分离所述的可燃垃圾的分离器,用于将所述的可燃垃圾干燥以产生热解原料的真空干燥器和用于将所述的热解原料高温分解以生成焦炭和热解气体的热解器。
GB2006/002409A公开了一种用于处理垃圾的方法,所述方法包括:(i)(a)气化步骤,所述气化步骤包括在氧和蒸汽存在下在气化单元中处理所述垃圾,以产生废气和炭,或者(b)热解步骤,所述热解步骤包括在热解单元中处理所述垃圾,以产生废气和炭;和(ii)等离子体处理步骤,所述等离子体处理步骤包括在氧存在下和任选地在蒸汽存在下在等离子体处理单元中对所述废气和炭进行等离子体处理。
在“浅析城市生活垃圾的资源化处理方式”,章备,中国市政工程,2013年6月,第3期(总第166期),53-55中,介绍了城市生活垃圾的处理已从传统的填埋、焚烧和生化处理方式逐步过渡至循环经济和资源化处理,并且介绍了生活垃圾封闭式低温炭化处理和有机质固废处理厂的项目建设,指出生活垃圾封闭式内循环低温炭化技术是一种固体生物质的热化学加工方法,该工艺产生高热值气态燃料,该技术资源化程度较高,部分垃圾渗滤液、喷淋水经过生化处理后也可达标排放。
在上述文献和其它现有技术中,对垃圾的综合利用程度不高。因此需要一种能够使垃圾得到综合利用的资源化处理方法。
发明内容
为解决上述问题,本发明人经过深入和系统研究,充分结合城市生活垃圾的组成,在整个垃圾处理的全流程工艺环节进行了全面研究和优化,提供了以下垃圾综合利用处理方法。
在本发明的一方面,提供了垃圾的处理与资源化利用方法,该方法包括以下步骤:(1)将垃圾进行分拣预处理,除去垃圾中的不可燃固体物,然后将垃圾装入垃圾输运装置;(2)使垃圾输运装置穿过高温蒸馏炭化装置;(3)从高温蒸馏炭化装置上部取出气体物流;(4)使该气体物流以气态形式通过催化剂床,催化剂床中填充的催化剂为炭材料作为载体的负载型催化剂,所述炭材料来自下面步骤(6)获得;(5)将来自催化剂床的流出物进行冷凝和分离,获得液体可燃物和水;(6)从穿过高温蒸馏炭化装置的垃圾输运装置获得炭材料。
来自下面步骤(6)的炭材料在用于制备步骤(4)的催化剂之前不经任何处理。即,所述炭材料可以直接用于制备步骤(4)的催化剂。所述炭材料即为活性炭。
本领域一般认为,普通活性炭不能用于加氢催化剂载体的制备,这是因为一般活性炭的比表面积和孔结构不能够满足加氢催化剂的要求,需要酸处理来增加其比表面积和改善孔结构。本领域中还认为,垃圾制得的炭材料由于含有的杂质例如有机质过多,也不能够用于高要求的催化剂的制备,只能用于普通吸附剂的制备。然而,本发明人经研究发现,本发明制得的炭材料能够非常良好的用于催化剂(包括加氢催化剂)的制备。推测其原因,在垃圾高温蒸馏炭化过程中,会产生酸例如HCl,其在高温蒸汽环境下对形成过程中的炭和最后制得的炭起到了良好的活化作用,同时,由于高温高压蒸汽的作用,有机质随蒸汽物料被充分除去,使炭材料中的有机质含量极低。本发明将垃圾制得的炭材料用于催化剂、尤其是负载贵金属的加氢催化剂的制备在本领域中属于首次报导。
所述垃圾优选为城市生活垃圾。
优选地,所述预处理还包括将除去渣土、玻璃、石块、陶瓷和金属后的垃圾进行粉碎。当然,本领域技术人员可以认识到,要去除的物质不限于渣土、玻璃、石块、陶瓷和金属,只要是不可炭化的无机或金属固体物等物质,都尽可能予以去除。
从高温蒸馏炭化装置上部取出气体物流优选以连续方式进行。
高温蒸馏炭化装置通过高温无氧蒸汽进行加热。
所述高温无氧蒸汽的温度优选为250-600℃,更优选270-400℃,最优选300-350℃。所述高温无氧蒸汽的压力优选为0.2-1.0MPa。
优选地,其中所述高温无氧蒸汽中包含氮气。更优选地,氮气含量为10-80v.%,更优选20-60v.%。
就本发明而言,与现有技术中的单纯干馏相比,氮气的存在能够避免垃圾在碳化过程中发生燃烧,使产生的炭具有较高的热值。另外,与现有技术中纯粹的蒸汽气化相比,氮气的存在还可以增加加热介质热值,提高加热效率从而提高炭化效率,同时还可以节约蒸汽用量,更重要地,通过氮气的加入,可以为后续馏出物的催化提质提供所需的催化条件,例如调节所需的蒸汽分压,因为过高的蒸汽压会导致催化提质难以有效进行,氮气的加入可以降低气体物流即馏出物中的蒸汽分压。
本发明人发现,在现有的垃圾蒸汽处理技术中,往往忽略了针对垃圾的组成有选择性地选择蒸汽处理条件,忽略了垃圾组成的差异,导致垃圾处理效率较低。本发明人经过大量研究,根据不同的垃圾组成选择不同的蒸汽处理条件,获得了良好的蒸汽处理效果。特别地,选择如下高温蒸馏炭化处理条件:高温无氧蒸汽的温度为250-450℃,优选280-320℃;高温无氧蒸汽中的氮气含量为10-30v.%,优选10-20v.%;在高温蒸馏炭化装置中的停留时间为5-12h,优选6-10h。
在本发明中,制得的炭材料的BET比表面积可以为100-800m2/g,优选约300-700m2/g;大孔体积可以为5.0-10.0μL/g,大孔体积占总孔体积的60-90%,优选70-90%。这样的比表面积和孔体积分布(尤其是大孔分布)使该由该炭材料制得的催化剂特别适合于生物油的加氢脱氧提质。
研究发现,选择这样的高温蒸馏炭化条件,是由于塑料橡胶类物质是高温蒸馏炭化过程中生物油的来源之一,相比较厨余垃圾和木草等成分,其对水蒸汽蒸馏炭化条件非常敏感,当其含量高时,需要应用较高的温度和水蒸汽使其分解,但是蒸馏炭化时间又不能过长,否则很容易使产生的生物油分解成小分子气体,导致生物油收率降低,并产生有害副产物。
当垃圾中有机类物质含量较高时,上述蒸汽处理条件特别有利于产生液体可燃物的产生;而有机类物质含量较低时,特别有利于炭材料的产生。
在一个优选实施方式中,所述催化剂床中的催化剂为炭负载的铁基催化剂。
在本发明的一个特别优选的实施方式中,本发明人经过大量研究,开发了一种能够有效地对从高温蒸馏炭化装置上部取出的气体物流中的生物油进行加氢提质的催化剂,该催化剂包含载体和负载在所述载体上的活性成分,其中载体优选为炭材料,更优选为上述废物处理制得的炭材料,催化活性组分可以为Fe2O3与至少两种过渡金属以及至少一种贵金属的混合物。所述过渡金属选自Ni、Cu、Fe、Ce等,所述贵金属选自Pt、Pd、Ru等。
在一个特别优选的实施方案中,炭负载的催化剂可以为下式所示的催化剂:Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3/C,其中Ni、Cu、Pd、Co、Fe的摩尔比为(1-2):(5-10):(0.1-0.5):(1-2):(10-20),基于催化剂总重量计,Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3活性成分的含量为1-10%,优选2-8%,更优选5%。炭(C)为载体。
生物油的成分通常比较复杂,主要可包括酸类、醛类、酮类、醇类、酚类、呋喃类、酯类、醚类和少量含氮化合物以及其他多功能化合物。由于生物油热稳定性差、酸性和腐蚀性强、含水量高、热值低以及不易与石油基产品互溶等特性,因此目前生物油只能实现初级应用例如用于工业窑炉和燃油锅炉等热力设备,不能替代石油产品直接应用于内燃机或涡轮机的燃烧,无法满足现代高品位的工业应用。为了提高生物油应用性,需要将其转变为高品位的液体燃料,达到运输燃料的要求,从而实现替代或部分替代石油产品,这就必须对生物油进行改性提质,使其化学组分由碳氢氧化合物转化为碳氢化合物。如何有效地对生物油进行提质的关键之一在于催化剂的开发。
研究发现,在本发明的上述催化剂中,Niδ+比常规的Moδ+具有更高的活性,Ni的使用可以高选择性地获得C6-C12烃(优选烷烃),Cu的使用可以高选择性地获得C16烃(优选烷烃),Ni、Cu的同时使用,惊奇地发现,还可以确保获得一定量的C18和C19烃,表面Ni、Cu的使用能够使生物油中的C-O键有效发生氢解反应。
与一般的生物质油提质不同,在本发明的气体物流中,含有较高比例的蒸汽,因此对催化剂的水热稳定性提出了非常高要求。常规的用于生物质油提质的催化剂不能用于本发明的气体物流的提质。铁催化剂是脱除植物基物料中氧的一种常见催化剂,然而铁催化剂遇水时失效,而钯催化剂遇水时虽然有效,但它除氧的效果不是很好,并且较为昂贵,而在铁中加入极少量的钯,可获得很好的协同作用。发明人研究发现,少量钯的加入有助于氢覆盖于催化剂中铁的表面,使反应加速,并防止水阻断反应,因而氢耗小,在活性、稳定性和选择性方面远远好于单独的铁催化剂,其催化寿命可提高2倍以上。
本发明人经研究还发现,Co的加入有利于降低催化活性组分的晶粒尺寸,使活性组分在载体中的分散度高,并且可以减少催化剂附聚,这对于提高催化活性组分的活性、选择性和稳定性有非常积极的意义。然而,如果Co量过大,则Co会覆盖加氢活性中心Ni、Cu等,从而降低催化剂的活性。
上述特别优选的催化剂在先前文献中尚未见报道,其是本发明针对从垃圾回收的气体物流和生物油的具体组成特点有针对性地设计的,取得了良好的提质效果。
该催化剂可以采用本领域常规的浸渍煅烧法进行制备。具体地,按上述比例称取一定量的前体盐如Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、Pd(NO3)2、Co(NO3)2、Fe(NO3)3(或它们的水合物形式)和柠檬酸,加去离子水溶解,搅拌均匀,配成浓度为0.5-1.5mol/L的溶液,称取一定量的炭材料放入反应容器中,将配好的溶液倒入反应容器内,置于带有搅拌器的恒温加热油浴装置内加热,在60-120℃温度下搅拌1h-10h,然后放入干燥箱中80℃-90℃干燥12h,随后将得到的催化剂前驱体置于马弗炉中于氮气气氛下在300℃-600℃煅烧1h-6h,然后在H2存在下于200-300℃下还原活化,制得Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3/C催化剂。
就本发明而言,所述气体物流优选基本不含二噁英。因在无氧状态下升温蒸馏,所以不会产生二噁英等有害物质,可以保护大气环境。这相比于普通的焚烧法具有很大的优势。
优选地,其中高温蒸馏炭化装置中使用的高温无氧蒸汽来自高压贯流蒸汽炉。
在本发明的另一方面,提供了根据前述方法获得的液体可燃物。优选地,所述液体可燃物中氧含量低于10重量%,优选低于5重量%,更优选低于2重量%。进一步地,该液体可燃物的高位热值大于40MJ/kg。
附图说明
图1是根据本发明的高温蒸馏炭化装置的俯视图;
图2是根据本发明实施例1获得的炭材料的SEM图。
具体实施方案
下面结合以下实施例和对比例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
选取来自北京市海淀区五路居垃圾压缩转运站的城市生活垃圾,所述垃圾的组成经检测如下表1所示:
表1:城市生活垃圾成分组成
通过以下步骤对上述垃圾进行高温蒸馏炭化:通过垃圾分选机例如比重分选机除去垃圾中的渣土、玻璃、石块、陶瓷和金属后,将垃圾装入垃圾输运装置,然后将垃圾粉碎;使垃圾输运装置穿过高温蒸馏炭化装置;从高温蒸馏炭化装置上部取出气体物流;使该气体物流以气态形式通过催化剂床;将来自催化剂床的流出物进行冷凝和分离,获得液体可燃物和水;从穿过高温蒸馏炭化装置的垃圾输运装置获得炭材料。所述高温蒸馏炭化装置通过高温无氧蒸汽进行加热,高温无氧蒸汽的温度为320℃,高温无氧蒸汽中的氮气含量为12v.%,处理平均时间为8.0小时。液体可燃物采用加氢脱氧方法进行提质,所用提质催化剂为Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3/C,其中Ni、Cu、Pd、Co、Fe的摩尔比为2:8:0.15:1.5:15,基于催化剂总重量计,Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3催化活性组分的含量为5%,加氢提质条件为250℃,8.0MPa氢压,2h,所述载体炭直接来自前述获得的炭材料。通过该方法获得了焦炭和经提质的生物油。经提质后的生物油的氧含量为5.9wt.%,催化剂寿命为约510h。
对比例1
该对比例与实施例1的区别仅在于用于制备生物油加氢提质的催化剂的载体为市售活性炭(得自法国阿科玛的CECA贵金属催化剂载体用活性炭)。通过该方法获得了焦炭和经提质的生物油。经提质后的生物油的氧含量为5.0wt.%,催化剂寿命为约540h。
由上述实施例和对比例清楚地可以看出,本发明的方法成功地将炭制得炭应用到催化剂的制备中,与昂贵的市售活性炭相比,在催化剂寿命大致相当的情况下,催化加氢脱氧效果略有降低,从而极大地节约了成本。尤其是在催化剂需要回收金属组分再生而需要大量活性炭的情况下,活性炭的成本对整个工艺的经济性起到关键作用。
本书面描述使用实例来公开本发明,包括最佳模式,且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定,且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素,或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素,则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下,通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。
Claims (6)
1.废物的处理与资源化利用方法,该方法包括以下步骤:
(1)将作为废物的垃圾进行分拣预处理,除去垃圾中的不可燃固体物,然后将垃圾装入垃圾输运装置;
(2)使垃圾输运装置穿过高温蒸馏炭化装置,其中高温蒸馏炭化装置通过高温无氧蒸汽进行加热,所述高温无氧蒸汽中包含氮气,氮气含量为10-80v.%;
(3)从高温蒸馏炭化装置上部取出气体物流;
(4)使该气体物流以气态形式通过催化剂床,催化剂床中填充的催化剂为炭材料作为载体的负载型催化剂,所述炭材料来自下面步骤(6)获得;
该炭负载的催化剂为下式所示的催化剂:Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3/C,其中Ni、Cu、Pd、Co、Fe的摩尔比为(1-2):(5-10):(0.1-0.5):(1-2):(10-20),基于催化剂总重量计,Ni-Cu-Pd-Co2O3-Fe2O3活性成分的含量为1-10%。
(5)将来自催化剂床的流出物进行冷凝和分离,获得液体可燃物和水;
(6)从穿过高温蒸馏炭化装置的垃圾输运装置获得炭材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述不可燃固体物包括渣土、玻璃、石块、陶瓷和金属。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述垃圾为城市生活垃圾。
4.根据权利要求1所述的方法,所述高温无氧蒸汽的温度为270-600℃。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述气体物流不含二噁英。
6.根据权利要求1所述的方法,其中高温蒸馏炭化装置中使用的高温无氧蒸汽来自高压贯流蒸汽炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610925690.0A CN106378348B (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 废物的处理与资源化利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610925690.0A CN106378348B (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 废物的处理与资源化利用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106378348A CN106378348A (zh) | 2017-02-08 |
CN106378348B true CN106378348B (zh) | 2019-02-15 |
Family
ID=57957003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610925690.0A Active CN106378348B (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 废物的处理与资源化利用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106378348B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106622349B (zh) * | 2016-11-22 | 2019-10-01 | 新奥生态环境治理有限公司 | 用于垃圾高温蒸馏气体处理的催化剂 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203625307U (zh) * | 2013-12-13 | 2014-06-04 | 天津市碧蓝达环保科技有限公司 | 可热能循环利用的固废连续热解气化处理系统 |
CN104974770A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-10-14 | 李小林 | 一种生活垃圾无公害无氧碳化处理系统 |
CN105546546A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 成和环保科技股份有限公司 | 一种无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法 |
CN105623685A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-06-01 | 华中师范大学 | 一种连续式生物质原料原位催化裂解气、炭联产的方法与设备 |
CN105670675A (zh) * | 2014-11-22 | 2016-06-15 | 张家港华程机车精密制管有限公司 | 弃废有机物热裂解处理方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140073822A1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-13 | South Dakota State University | Rotating Fluidized Bed Catalytic Pyrolysis Reactor |
-
2016
- 2016-10-31 CN CN201610925690.0A patent/CN106378348B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203625307U (zh) * | 2013-12-13 | 2014-06-04 | 天津市碧蓝达环保科技有限公司 | 可热能循环利用的固废连续热解气化处理系统 |
CN105670675A (zh) * | 2014-11-22 | 2016-06-15 | 张家港华程机车精密制管有限公司 | 弃废有机物热裂解处理方法 |
CN104974770A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-10-14 | 李小林 | 一种生活垃圾无公害无氧碳化处理系统 |
CN105623685A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-06-01 | 华中师范大学 | 一种连续式生物质原料原位催化裂解气、炭联产的方法与设备 |
CN105546546A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 成和环保科技股份有限公司 | 一种无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106378348A (zh) | 2017-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109679672B (zh) | 一种催化热解有机固体废弃物制取气体燃料的反应系统及其方法 | |
Chiang et al. | Element and PAH constituents in the residues and liquid oil from biosludge pyrolysis in an electrical thermal furnace | |
CN104877713A (zh) | 一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统 | |
CN103265026B (zh) | 活性炭生产设备及应用该设备生产活性炭、木醋液、焦油及木煤气的方法 | |
CN106732502B (zh) | 一种加氢催化剂 | |
CN106732704B (zh) | 一种可降低生物油中生物质焦油含量的催化剂系统 | |
CN106495153B (zh) | 生产碳材料的方法 | |
CN106378348B (zh) | 废物的处理与资源化利用方法 | |
CN106492873B (zh) | 一种用于生物油提质的催化剂 | |
CN106362689B (zh) | 城市生活垃圾热解炭化物的再利用方法 | |
CN210419850U (zh) | 一种催化热解有机固体废弃物制取气体燃料的反应系统 | |
CN106753461B (zh) | 在亚临界条件下将城市垃圾水热炭化处理的方法 | |
CN106390939B (zh) | 一种重金属离子吸附剂 | |
CN106622349B (zh) | 用于垃圾高温蒸馏气体处理的催化剂 | |
CN106398728A (zh) | 一种多段式垃圾炭化加热炉 | |
CN106381165B (zh) | 一种可燃有机物的加氢提质方法 | |
CN106520170B (zh) | 一种将垃圾转化为炭化功能材料的方法 | |
CN106398726B (zh) | 一种混合垃圾炭化方法 | |
CN106635075B (zh) | 一种生物燃料的生产方法 | |
CN210560031U (zh) | 含油污泥干化气化设备 | |
CN106433770B (zh) | 一种用于处理衍生自垃圾的生物油的催化剂系统 | |
CN106433706A (zh) | 一种耐高温水汽环境的蒸馏炭化装置 | |
CN106642135A (zh) | 一种高效节能垃圾热解装置 | |
CN106398727A (zh) | 一种用于垃圾炭化的加热装置 | |
CN202610185U (zh) | 利用有机垃圾炼制燃料油的设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201216 Address after: 201-257, 2 / F, building 2, yard 1, gaolizhang Road, Haidian District, Beijing 100089 Patentee after: Beijing qihonglan Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: 2-6-3, No. 150, Changjiang Road, Zhongshan District, Dalian City, Liaoning Province Patentee before: Liu Yan |