CN107511391A - 一种固体废弃物的处理方法及装置 - Google Patents

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周建玲
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陈曾
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Abstract

本发明公开了一种固体废弃物的处理方法及装置。包括如下步骤：（1）对固体废弃物进行裂解；（2）将裂解产生的固体残渣活化为活性炭，裂解产生的气体采用催化剂进行催化改质。装置由裂解炉、活化炉、催化塔、精馏塔、液体储罐和气体储罐六个部分组成。在裂解炉中进行固体废弃物的热裂解反应，产生的固体残渣进入到活化炉中活化生成活性炭；产生的有机物经过催化塔进行催化改质后经过精馏塔得到有机精细化学品；产生的不凝性可燃气体进入气体储罐。活化炉中产生的可燃性气体同样进入气体储罐。本发明可以得到高附加值的精细化学品，同时固体残渣有效地转化为活性炭，从而实现对固体废弃物的高效多组分资源化利用。

Description

一种固体废弃物的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及固体废弃物高效资源化利用的方法，具体地说，涉及一种固体废弃物的处理技术。
背景技术
近年来，由于世界能源、资源日益紧张以及各种固体废弃物资源化利用方法的出现，固体废弃物已从单纯收集、运输、处理、填埋的狭窄概念转向抑制固体废弃物生产、提高固体废弃物资源化率上来。固体废弃物作为一种资源被开发利用已是大势所趋。目前固体废弃物处理应做到“三化”，即无害化、减量化、资源化。填埋法的弊端使其开始受到限制，如瑞士己颁布法律，取消固体废弃物填埋法；堆肥处理方法由于重金属困扰也不宜扩大采用；而固体废弃物焚烧能做到最大限度的减量化，但处理过程中易产生二噁英和酸性物质，而防止或去除二噁英的成本很高，酸性物质的控制更是目前尚未彻底解决的问题，这就决定了固体废弃物焚烧对人类和周围环境存在直接或间接的危害，并且固体废弃物水分含量高，焚烧耗能大，因此固体废弃物焚烧目前尚不可能成为最理想的处理方式。因此，在填埋、堆肥、焚烧三种固体废弃物处理方法中，还没有一种方法能够独立地实现固体废弃物的“三化”处理目标，所以不断有新的固体废弃物处理方法被研究，其中热解技术被认为是比较有发展前途的方法之一。近年来一些国家尝试采用高温热解气化技术进行固体废弃物资源化利用，这种方法最大的优点是创造二噁英分解的条件，把二噁英生成的可能性降到最低值。该方法对固体废弃物成分无特殊要求，固体废弃物不用分捡，固体废弃物成分的差别只是造成可燃气成分与数量的变化。此法特别适用于处理高热值、高有机含量的小区生活废弃物和医疗卫生废弃物，所产燃气再供给小区或医院，不但消除了固体废弃物，又回收了热能。为固体废弃物的无害化、减量化、资源化处理提供一条切实可行的途径。目前，在相关的固体废弃物热解处理研究方面，大多是单一成分物料的高温热解，混合物料的高温热解实验研究，却少有报道。
目前国内外广泛采用的固体废弃物处理技术主要有卫生填埋、堆肥化和焚烧。卫生填埋是将传统填埋技术进行改进后的一种固体废弃物处理方式，虽然该方法在处理固体废弃物方面具有工艺简单、投资少、处理量大、运行费用低的优点，但是也存在许多缺陷：占用大量的土地，填埋场的选址越来越困难；无害化程度低，填埋场地里会释放出大量的恶臭气体，不仅导致温室效应（如甲烷和二氧化碳）、引起固体废弃物爆炸，而且还会对人体健康产生威胁；因此，在各国的固体废弃物处理方式中，卫生填埋的比例逐渐下降。堆肥化是指利用自然界中广泛分布的真菌、放线菌细菌等微生物，在一定的条件下，控制并促使固体废弃物中可降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
固体废弃物堆肥处理具有操作简单、投资成本小、获得农业肥料、能在一定程度上实现固体废弃物资源化利用等优点。但也存在很多不足之处：堆肥周期长，占地面积大；必须分选出固体废弃物中的砖瓦、塑料、金属等不能为微生物降解的物质，增加了处理费用；长期使用堆肥产品，易使土壤表层沉积；对固体废弃物中的病原体杀灭不彻底，易造成二次污染；堆肥中有效肥料成分含量较低，且属于缓效性肥料，与化肥相比销售困难，经济效益差等。因此，固体废弃物堆肥化的发展受到了限制，其占固体废弃物处理方式的比例逐渐下降。
焚烧是一种热化学处理方法，固体废弃物焚烧是将固体废弃物送入焚烧炉中，在高温条件下使固体废弃物中的可燃物与空气中氧气发生剧烈的化学反应，放出热量并转化成高温燃烧气体和量少而性质稳定的固定残渣。该处理技术具有处理速度快、减容性好（可使固体废弃物体积减少 80-90%）、产生的热能可用于发电或者供热、残渣性质稳定、无害化程度高等优点，因而在很多国家得到了应用。尽管如此，焚烧仍具有诸多缺点，如对固体废弃物的热值有一定的要求；焚烧过程中产生含有重金属、二噁英等有毒有害物的飞灰，易造成二次污染，尤其对于二噁英的控制，目前仍得不到解决。因此，焚烧处理方式的发展常常因公众的反对而受到限制。
由于以上固体废弃物处理方式具有诸多缺陷，加之近年来环境标准不断提高、能源短缺问题日益突出，国内外逐渐把热解技术引入到固体废弃物的处理处置中。美国是开展固体废物热解技术最早的国家，更是将热解技术作为第三代能源技术。1970年，美国将《固体废物法》更改为《资源再生法》，这推进了固体废弃物热解这一再生能源新技术的发展。欧洲国家先后建立一些热解装置，将其作为焚烧的辅助手段，从而减少固体废弃物焚烧过程中产生的二次污染。日本对固体废弃物热解技术研究是从1973年的开始的，主要任务是对固体废弃物中的有机物进行气化。随后，又开展了关于固体废弃物中的有机物液化回收燃料油的研究。近年来，我国也对固体废弃物热解技术进行了大量研究，李新禹等依靠固体废弃物自身热解产生的热量为热源，自行设计研制出日处理5吨固体废弃物的固体废弃物热解设备，完成全部运行调试工作；江建方自行设计了包括进料、热解、气体分析、残留物收集装置的外热式热解炉装置。
热解与以上处理技术相比，其优点有：热解过程将大分子有机物转化为小分子的可燃性气体、固体燃料和液体燃料，可以根据不同需要加以利用，具有较好的经济性；由于热解在缺氧或者无氧条件下进行，几乎没有二噁英的生成；NOX、SO2、HCl等污染性气体排放量少；能够使固体废弃物减重减容60-70%左右；此外，Wang等人对固体废弃物热解的生命周期评价表明，热解技术的全球变暖潜能仅为厌氧消化的0.37倍、填埋的0.22倍、焚烧的0.18倍。
热解过程是一个极其复杂并涉及一系列连续化学反应的过程，其中发生大分子的断键、异构等反应。热解的中间产物一方面包括大分子裂解成的小分子，另一方面又有小分子聚合而成的较大的分子。有机物在热解过程中发生的基本反应包括脱水反应和甲基反应，而这一过程是从脱水开始的，在热解过程中还会发生一系列二次热解反应，包括裂解反应、脱氢反应、加氢反应、缩聚反应、桥键分解反应等。
针对固体废弃物高效资源化的技术开发与研究，特别是对于固体废弃物高效转化的工艺与装置，通过对固体废弃物产物全组分综合利用，建立固体废弃物高效资源化的工艺和装置，从而达到固体废弃物高效转化和全组分资源化利用的目的，以获得资源的有效利用，最终获得最大的社会价值和经济价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种将固体废弃物裂解制备精细化学品与裂解产生的固体残渣活化为活性炭两个过程耦合起来，从而实现固体废弃物高效多组分资源化利用的处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固体废弃物的处理方法，包括如下步骤：（1）对固体废弃物进行裂解；（2）将裂解产生的固体残渣活化为活性炭，裂解产生的气体采用催化剂进行催化改质。在裂解炉中进行固体废弃物的热裂解反应，产生的固体残渣进入到活化炉中活化生成活性炭；产生的有机物经过催化塔进行催化改质后经过精馏塔得到有机精细化学品；产生的不凝性可燃气体进入气体储罐。活化炉中产生的可燃性气体同样进入气体储罐。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述的固体废弃物为农业废弃物、林业废弃物或城市废弃物中的一种或几种。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述裂解过程采用的载气为惰性气体；所述的活化过程的载气为二氧化碳和水蒸气的混合气体，体积比为1:10-10:1；所述惰性气体和活化气体的流速为0.1-10 L·min-1。所述的裂解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，活化过程气体产物的主要成分为一氧化碳、氢气，所得气体回用为裂解和活化过程供热。所述的裂解产生的气体经催化改质后的主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述裂解过程的温度为250-600℃，活化过程的温度为600-1000℃。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，步骤（2）所述催化剂为金属活性组分负载在多级孔分子筛上，其中金属活性组分占整个催化剂的重量百分数为0.5-3%。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述的金属活性组分为镍、钴、饵、钯、铂、金中的一种或几种。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述的催化剂的制备方法包括如下步骤：
（1）依据尺寸和孔道大小对无机碳材料进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；
（2）然后将铝源溶解于去离子水中，加入有机结构导向剂，接着控制硅铝比（1:10~1:200）的前提下，加入硅源，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h；
（3）将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h；晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛；
（4）采用浸渍或离子交换法将金属活性组分负载到多级孔分子筛上得到催化剂。
作为优选的，在上述固体废弃物的处理方法中，所述无机碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种或几种；所述铝源为偏铝酸钠或拟薄水铝石中的一种或几种；所述有机结构导向剂为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或几种；所述硅源为硅酸四乙酯、水玻璃、硅胶中的一种或几种。
上述处理方法的所用到的固体废弃物资源化利用装置，由裂解炉、活化炉、催化塔、精馏塔、液体储罐和气体储罐组成；其中裂解炉连接活化炉；裂解炉连接催化塔，催化塔再连接精馏塔，精馏塔再连接液体储罐；精馏塔还连接气体储罐；活化炉也连接气体储罐。所述裂解炉和和活化炉均为双层旋转炉，通过旋转炉的转速调节物料的停留时间；所述的物料停留时间为20分钟到2小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）使用固体废弃物为原料进行资源化利用，可以克服和缓解化石能源紧缺和环境污染问题，同时可以实现固体废弃物变废为宝，获得极大的社会效益和经济效益。
（2）本发明的裂解过程采用惰性气氛，活化过程采用二氧化碳和水蒸气的混合气体，整个过程所产生的气体可以回用供热，过程节能环保，可以极大限度地降低三废排放，减少环境污染，有利于整套工艺的发展与推广。
（3）本发明所涉及的裂解和活化两个过程，结构紧凑，布局合理，整个工艺过程简单、能耗低、操作方便，具有工业化应用前景。
（4）本发明所涉及的固体废弃物高效资源化利用过程充分考虑了转化过程的各个环节，从过程、工艺条件、产物等诸多方面的综合利用，可最大限度地实现固体废弃物的高效资源化利用，并通过工艺的优化，获得最佳的原料利用率和产率的收率，过程更加安全可靠，为后续固体废弃物和生物质高效利用提供了新的方向。
附图说明
图1为固体废弃物资源化利用装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，固体废弃物资源化利用装置，由双层旋转裂解炉1、双层旋转活化炉2、催化塔3、精馏塔4、液体储罐5和气体储罐6组成；其中双层旋转裂解炉1连接双层旋转活化炉2；双层旋转裂解炉1连接催化塔3，催化塔3再连接精馏塔4，精馏塔4再连接液体储罐5；精馏塔4还连接气体储罐6；双层旋转活化炉2也连接气体储罐6。
实施例1
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g偏铝酸钠溶解于2 mL去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:10）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属镍负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Ni-ZSM-5，金属活性组分重量含量为0.5%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为35%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为19.5%。
实施例2
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米纤维进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的偏铝酸钠溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:20）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属金负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Au-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为37%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为17.5%。
实施例3
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的偏铝酸钠溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:20）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属钴负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Co-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为45%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为25.1%。
实施例4
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0g的偏铝酸钠溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:50）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属钴负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Co-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g农业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为45%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为25.1%。
实施例5
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的偏铝酸钠溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:100）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属钴负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Co-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g城市固体废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为50%，其主要成分为是芳香烃、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为15.1%。
实施例6：
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的拟薄水铝石溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四丙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:200）的前提下，加入硅溶胶，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属铒负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Er-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在1L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温至350℃，反应1h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为800℃，反应1h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为36%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为26.8%。
实施例7：
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的拟薄水铝石溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四丙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:100）的前提下，加入硅溶胶，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属铒负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Er-ZSM-5，金属活性组分含量为0.5%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在0.5L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温500℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为700℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为30%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为24.5%。
实施例8：
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对石墨烯进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的拟薄水铝石溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四丙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:10）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属铒负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Er-ZSM-5，金属活性组分含量为1.0%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在0.5L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温500℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为0.5L•min-1，反应温度为700℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为32%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为23.6%。
实施例9：
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对石墨烯进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的拟薄水铝石溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四丙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:50）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120 ℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属钴负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Co-ZSM-5，金属活性组分含量为1.0%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在0.5L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温450℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为2L•min-1，反应温度为750℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为34%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为26.1%。
实施例10：
催化剂制备：依据尺寸和孔道大小等对碳纳米管进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；然后将1.0 g的拟薄水铝石溶解于2 mL的去离子水中，加入有机结构导向剂四乙基氢氧化铵，接着控制硅铝比（1:20）的前提下，加入硅酸四乙酯，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h。之后，将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h。晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600℃进行焙烧，得到多级孔分子筛。通过浸渍法将金属钴负载到多级孔分子筛上得到高效催化剂，Co-ZSM-5，金属活性组分含量为3.0%。
称取100g林业废弃物加入到双层旋转裂解炉1中，在0.5L•min-1的氮气作为载气的条件下，加热升温400℃，反应2h，将固体产物转移到双层旋转活化炉2中，水蒸气和二氧化碳的混合气的比例为1:1，流速为2L•min-1，反应温度为750℃，反应2h。实验结果：热解过程气体产物的主要成分为一氧化碳、甲烷、氢气等，热解产生的液体产物产率为41%，其主要成分为是芳香烃、苯酚及其衍生物、短链烷烃、烯烃等，活性炭的产率为24.5%。

Claims (10)

1.一种固体废弃物的处理方法，其特征在于包括如下步骤：（1）对固体废弃物进行裂解；（2）将裂解产生的固体残渣活化为活性炭，裂解产生的气体采用催化剂进行催化改质。
2.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述的固体废弃物为农业废弃物、林业废弃物或城市废弃物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述裂解过程采用的载气为惰性气体；所述的活化过程的载气为二氧化碳和水蒸气的混合气体，体积比为1:10-10:1；所述惰性气体和活化气体的流速为0.1-10 L·min-1。
4.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述裂解过程的温度为250-600℃，活化过程的温度为600-1000℃。
5.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，步骤（2）所述催化剂为金属活性组分负载在多级孔分子筛上，其中金属活性组分占整个催化剂的重量百分数为0.5-3%。
6.根据权利要求5所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述的金属活性组分为镍、钴、饵、钯、铂、金中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述的催化剂的制备方法包括如下步骤：
（1）依据尺寸和孔道大小对无机碳材料进行分类，获得分级碳源作为硬模板剂；
（2）然后将铝源溶解于去离子水中，加入有机结构导向剂，接着控制硅铝比1:10~1:200的前提下，加入硅源，充分搅拌均匀后形成凝胶，转移到带有聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜内，置于120℃干燥箱中晶化48 h；
（3）将反应液移入到含有分级无机碳材料的水溶液中，搅拌5 h，继续晶化48 h；晶化完成后，离心分离出固体，经抽滤，洗涤、干燥，600 ℃进行焙烧，得到多级孔分子筛；
（4）采用浸渍或离子交换法将金属活性组分负载到多级孔分子筛上得到催化剂。
8.根据权利要求7所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述无机碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种或几种；所述铝源为偏铝酸钠或拟薄水铝石中的一种或几种；所述有机结构导向剂为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或几种；所述硅源为硅酸四乙酯、水玻璃、硅胶中的一种或几种。
9.一种用于权利要求1所述处理方法的固体废弃物资源化利用装置，其特征在于由裂解炉（1）、活化炉（2）、催化塔（3）、精馏塔（4）、液体储罐（5）和气体储罐（6）组成；其中裂解炉（1）连接活化炉（2）；裂解炉（1）连接催化塔（3），催化塔（3）再连接精馏塔（4），精馏塔（4）再连接液体储罐（5）；精馏塔（4）还连接气体储罐（6）；活化炉（2）也连接气体储罐（6）。
10.如权利要求9所述的固体废弃物资源化利用装置，其特征在于，所述裂解炉和和活化炉均为双层旋转炉。
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