CN109250684A - 一种用于处理含pvc塑料垃圾的脱氯制氢装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，包括第一螺旋移动床、第二螺旋移动床、流化床、脱氯塔和焦油裂解器；所述第一螺旋移动床用于对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；第二螺旋移动床用于对干燥脱水物料进行高温绝氧热解，并产生高温热解气体和废料；流化床用于对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；脱氯塔用于对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；焦油裂解器用于对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。本发明通过将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的无害可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染。

Description

一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置
技术领域
本发明属于脱氯制氢技术领域，具体涉及一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置。
背景技术
城市固体废弃物包括工业固体废物、城市生活垃圾和危险废物一共3类，其中城市生活垃圾主要是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物。城市生活垃圾的收集、运输和处理过程会产生大量的有害成分，从而对大气、土壤、水源等造成污染，是我国和世界各国面临的重大环境问题之一。世界各国都把城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化作为综合解决城市生活垃圾问题的原则，我国提出对固体废弃物防治应实行减量化、资源化、无害化的发展方向，目前，城市生活垃圾的处理技术主要有填埋、堆肥、热处置三大技术。其中主要的热处置技术分为直接焚烧和热解气化两种。相较于两种处理技术，从资源化、能源化利用的角度，直接焚烧是固态非均相燃烧，存在燃烧不充分、温度分布不均等问题，导致效率较低，而热解气化可以将城市生活垃圾转化为成分较为稳定的气态、液态和固态3种形态产品加以利用，可有效提高其利用效率、利用范围和经济性；从污染物排放角度，由于直接焚烧的不充分性所引起的二次污染，特别是二恶英的排放问题，制约着该技术的广泛应用。
氢能源是一种新兴的能源，目前普遍采用化石原料制氢，电解水制氢等方式，城市垃圾中有一部分就是来自于化石原料，若能利用城市垃圾，特别是含有PVC废料的垃圾制氢是一种废物利用，同时节省电能或者化石能源的新途径。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，包括第一螺旋移动床、第二螺旋移动床、流化床、脱氯塔和焦油裂解器；所述第一螺旋移动床用于对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；第二螺旋移动床用于对干燥脱水物料进行高温绝氧热解，并产生高温热解气体和废料；流化床用于对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；脱氯塔用于对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；焦油裂解器用于对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。
由上可知，本发明的作用原理：将含PVC塑料的垃圾进行预破碎处理送入第一螺旋移动床，由第一螺旋移动床对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；接着第二螺旋移动床对干燥脱水物料进行高温绝氧热解，并产生高温热解气体和废料；再接着流化床对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；同时脱氯塔对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；最后焦油裂解器对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。
综上所述，本发明通过将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的无害可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染；而且本发明对含PVC塑料垃圾物料进行分级化处理，先对物料进行干燥，再进行热解并脱氯，以及加氧气化，每一级处理均可精确控制，充分分解利用垃圾原料用以生产高附加值氢气。
作为本发明的一种改进，所述第一螺旋移动床和第二螺旋移动床都设有进料口、出料口、进气口和出气口，流化床设有进料口、排渣口、进气口和出气口，脱氯塔设有进气口和出气口，焦油裂解器设有混气入口、空气入口、燃气入口和出气口，第一螺旋移动床的出料口通过第一物料输送器与第二螺旋移动床的进料口相连通，第二螺旋移动床的出料口通过第二物料输送器与流化床的进料口相连通，第二螺旋移动床的出气口与脱氯塔的进气口相连通，脱氯塔的出气口和流化床的出气口分别与焦油裂解器的混气入口相连通。
作为本发明的一种改进，所述第一物料输送器和第二物料输送器为高温螺旋输送机。
作为本发明的一种改进，所述脱氯制氢装置还包括CO变换反应器和变压吸附分离器，CO变换反应器设有可燃气体入口、水蒸气入口和出口气，变压吸附分离器设有进气口、氢气出口和杂气出口，CO变换反应器的可燃气体入口与焦油裂解器的出气口相连通，CO变换反应器的出口气与变压吸附分离器的进气口相连通。
作为本发明的一种改进，所述脱氯制氢装置还包括第一燃烧器和第二燃烧器，第一燃烧器和第二燃烧器设有燃气入口、空气入口和热气出口，第一燃烧器的燃气入口与焦油裂解器的出气口相连通，第一燃烧器的热气出口与第一螺旋移动床的进气口相连通；第二燃烧器的燃气入口与焦油裂解器的出气口相连通，第二燃烧器的热气出口与第二螺旋移动床的进气口相连通。
进一步地，所述第一螺旋移动床和第二螺旋移动床分别包括卧式炉体，卧式炉体一端的顶部设有进料口、另一端的底部设有出料口，卧式炉体顶部设有出气口，卧式炉体内在轴向设有由电机驱动的螺旋轴，螺旋轴上固定有螺旋叶片，螺旋轴用于将物料搅拌并从进料口输送至出料口处；所述卧式炉体内在螺旋叶片的下方设有布风板，布风板下方设有分割密封板，密封板、布风板与卧式炉体底壁之间的空间构成风箱结构，所述风箱在卧式炉体底壁上设有进气口。
进一步地，所述的焦油裂解器为列管式反应器，焦油裂解器的列管内填装有镍基催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染；
2.本发明对含PVC塑料垃圾物料进行分级化处理，先对物料进行干燥，再进行热解并脱氯，以及加氧气化，每一级处理均可精确控制，充分分解利用垃圾原料用以生产高附加值氢气；
3.使用高效的镍基催化剂，降低了焦油裂解的反应温度，提高了反应空速，减小了反应器体积，大大提高了反应效率，降低投资和运行成本。
附图说明
图1为本发明用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置的示意图；
图2为本发明用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置的第一螺旋移动床和第二螺旋移动床的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例
请参考图1至图2，一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，包括第一螺旋移动床1、第二螺旋移动床2、流化床3、脱氯塔4和焦油裂解器5；所述第一螺旋移动床1用于对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；第二螺旋移动床2用于对干燥脱水物料进行高温热解，并产生高温热解气体和废料；流化床3用于对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；脱氯塔4用于对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；焦油裂解器5用于对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。
由上可知，本发明的作用原理：将含PVC塑料的垃圾进行预破碎处理送入第一螺旋移动床，由第一螺旋移动床对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；接着第二螺旋移动床对干燥脱水物料进行高温热解，并产生高温热解气体和废料；再接着流化床对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；同时脱氯塔对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；最后焦油裂解器对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。具体地，所述高温热解气体为HCl、长链焦油分子、N2、H2、CH4、CO和CO2等混合气体，废料为炭渣与一些难于分解的高聚物等混合物；脱氯气体为长链焦油分子、N2、H2、CH4、CO和CO2等混合气体；汽化气体为H2、N2、CH4、CO、CO2和焦油分子2等混合气体；可燃气体为H2、N2、CO、CO2等小分子永久气体。
综上所述，本发明通过将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的无害可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染；而且本发明对含PVC塑料垃圾物料进行分级化处理，先对物料进行干燥，再进行热解并脱氯，以及加氧气化，每一级处理均可精确控制，充分分解利用垃圾原料用以生产高附加值氢气。
在本实施例中，具体地，所述第一螺旋移动床1和第二螺旋移动床2都设有进料口、出料口、进气口和出气口，流化床3设有进料口、排渣口、进气口和出气口，脱氯塔4设有进气口和出气口，焦油裂解器5设有混气入口、空气入口、燃气入口和出气口，第一螺旋移动床1的出料口通过第一物料输送器10与第二螺旋移动床2的进料口相连通，第二螺旋移动床2的出料口通过第二物料输送器11与流化床3的进料口相连通，第二螺旋移动床2的出气口与脱氯塔4的进气口相连通，脱氯塔4的出气口和流化床3的出气口分别与焦油裂解器5的混气入口相连通。第一螺旋移动床和第二螺旋移动床的进气口用于通入反应所需的热气，流化床的进气口用于通入高温汽化所需的空气和水蒸气，焦油裂解器的空气入口用于通入焦油裂解所需要的空气，焦油裂解器的燃气入口用于通入焦油裂解所需要的燃烧气体。在上述基础上，所述第一物料输送器10和第二物料输送器11为高温螺旋输送机。
在本实施例中，所述脱氯制氢装置还包括CO变换反应器6和变压吸附分离器7，CO变换反应器6设有可燃气体入口、水蒸气入口和出口气，变压吸附分离器7设有进气口、氢气出口和杂气出口，CO变换反应器6的可燃气体入口与焦油裂解器5的出气口相连通，CO变换反应器6的出口气与变压吸附分离器7的进气口相连通。CO变换反应器可将可燃气体中CO转换为二氧化碳和氢气，然后变压吸附分离器将CO变换反应器输出的混合气体中氢气和其他杂气分离，实现氢气的回收利用。
在本实施例中，所述脱氯制氢装置还包括第一燃烧器8和第二燃烧器9，第一燃烧器8和第二燃烧器9设有燃气入口、空气入口和热气出口，第一燃烧器8的燃气入口与焦油裂解器5的出气口相连通，第一燃烧器8的热气出口与第一螺旋移动床1的进气口相连通；第二燃烧器9的燃气入口与焦油裂解器5的出气口相连通，第二燃烧器9的热气出口与第二螺旋移动床2的进气口相连通。所述第二燃烧器为欠氧燃烧，出口热气不含氧气。通过第一燃烧器和第二燃烧器利用焦油裂解器产生的可燃气体分别为第一螺旋移动床和第二螺旋移动床提供反应热气，降低反应所需的能源，提高资源的有效利用率。另外，焦油裂解器产生的可燃气体也可以经焦油裂解器的燃气入口通入至焦油裂解器内与空气燃烧为焦油裂解反应提供热量。
在本实施例中，所述第一螺旋移动床1和第二螺旋移动床2分别包括卧式炉体100，卧式炉体100一端的顶部设有进料口101、另一端的底部设有出料口102，卧式炉体100顶部设有出气口103，卧式炉体100内在轴向设有由电机104驱动的螺旋轴105，螺旋轴105上固定有螺旋叶片106，螺旋轴105用于将物料搅拌并从进料口101输送至出料口102处；所述卧式炉体100内在螺旋叶片106的下方设有布风板107，布风板107下方设有分割密封板108，密封板108、布风板107与卧式炉体100底壁之间的空间构成风箱结构，所述风箱在卧式炉体100底壁上设有进气口109。
在本实施例中，所述的焦油裂解器5为列管式反应器，焦油裂解器5的列管内填装有镍基催化剂。使用高效的镍基催化剂，降低了焦油裂解的反应温度，提高了反应空速，减小了反应器体积，大大提高了反应效率，降低投资和运行成本。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明将危害环境的含PVC塑料垃圾转化为高附加值且脱去氯元素的可燃气体，提高了城市垃圾资源的利用率，同时降低了城市垃圾对环境的污染；
2.本发明对含PVC塑料垃圾物料进行分级化处理，先对物料进行干燥，再进行热解并脱氯，以及加氧气化，每一级处理均可精确控制，充分分解利用垃圾原料用以生产高附加值氢气；
3.使用高效的镍基催化剂，降低了焦油裂解的反应温度，提高了反应空速，减小了反应器体积，大大提高了反应效率，降低投资和运行成本。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：包括第一螺旋移动床、第二螺旋移动床、流化床、脱氯塔和焦油裂解器；所述第一螺旋移动床用于对含PVC塑料垃圾进行干燥脱水处理，并得到干燥脱水物料；第二螺旋移动床用于对干燥脱水物料进行高温绝氧热解，并产生高温热解气体和废料；流化床用于对高温热解废料进行高温汽化，并产生汽化气体和灰渣；脱氯塔用于对高温热解气体进行脱氯处理，并得到脱氯气体；焦油裂解器用于对汽化气体和脱氯气体的混合气体进行焦油裂解处理，得到无害可燃气体。
2.根据权利要求1所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述第一螺旋移动床和第二螺旋移动床都设有进料口、出料口、进气口和出气口，流化床设有进料口、排渣口、进气口和出气口，脱氯塔设有进气口和出气口，焦油裂解器设有混气入口、空气入口、燃气入口和出气口，第一螺旋移动床的出料口通过第一物料输送器与第二螺旋移动床的进料口相连通，第二螺旋移动床的出料口通过第二物料输送器与流化床的进料口相连通，第二螺旋移动床的出气口与脱氯塔的进气口相连通，脱氯塔的出气口和流化床的出气口分别与焦油裂解器的混气入口相连通。
3.根据权利要求2所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述第一物料输送器和第二物料输送器为高温螺旋输送机。
4.根据权利要求2所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述脱氯制氢装置还包括CO变换反应器和变压吸附分离器，CO变换反应器设有可燃气体入口、水蒸气入口和出口气，变压吸附分离器设有进气口、氢气出口和杂气出口，CO变换反应器的可燃气体入口与焦油裂解器的出气口相连通，CO变换反应器的出口气与变压吸附分离器的进气口相连通。
5.根据权利要求2所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述脱氯制氢装置还包括第一燃烧器和第二燃烧器，第一燃烧器和第二燃烧器设有燃气入口、空气入口和热气出口，第一燃烧器的燃气入口与焦油裂解器的出气口相连通，第一燃烧器的热气出口与第一螺旋移动床的进气口相连通；第二燃烧器的燃气入口与焦油裂解器的出气口相连通，第二燃烧器的热气出口与第二螺旋移动床的进气口相连通。
6.根据权利要求1所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述第一螺旋移动床和第二螺旋移动床分别包括卧式炉体，卧式炉体一端的顶部设有进料口、另一端的底部设有出料口，卧式炉体顶部设有出气口，卧式炉体内在轴向设有由电机驱动的螺旋轴，螺旋轴上固定有螺旋叶片，螺旋轴用于将物料搅拌并从进料口输送至出料口处；所述卧式炉体内在螺旋叶片的下方设有布风板，布风板下方设有分割密封板，密封板、布风板与卧式炉体底壁之间的空间构成风箱结构，所述风箱在卧式炉体底壁上设有进气口。
7.根据权利要求1所述的用于处理含PVC塑料垃圾的脱氯制氢装置，其特征在于：所述的焦油裂解器为列管式反应器，焦油裂解器的列管内填装有镍基催化剂。
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