CN113088307A - 一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法。包括破碎机、混料仓、预热炉、压球机、热解炉、吸附净化塔及煤气柜等装置及其附属设备。本发明使用生物质共热解方式处理脲醛树脂，可利用生物质热解析氢产率高的特点，实现对脲醛树脂挥发性产物的二次重整。方法为：通过破碎、混合、预热、压球、热解、净化等步骤，可实现对脲醛树脂难降解挥发性污染物的补集。该发明可高效、清洁处理脲醛树脂这类有机污染性固体废弃物，获得可燃热解气、生物质碳及氮肥。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法。
背景技术
脲醛树脂制品以其价格便宜、耐磨性好、耐弱酸碱腐蚀性等优点，广泛用于各种胶粘剂中，尤其是人造板的制造中。脲醛树脂在大量应用促进产业发展的同时，如何处理废弃的脲醛树脂成了一个新的环境问题。2016年新修订的《国家危险废物名录》已明确将废脲醛树脂等树脂类废物列为第13类危险废弃物。脲醛树脂如处理方式不当，很容易会对环境造成影响。
目前，脲醛树脂类废弃物一般有两种处理方式：一是掩埋，二是焚烧。由于脲醛树脂类废弃物主要是由甲醛和尿素缩聚而成，不仅体积大、密度小，而且具有很强的抗降解性，因此，掩埋的处理方式不仅不会自然分解，反而会占用大量土地，还有可能引起火灾。由于树脂类废弃物属于易燃品，脲醛树脂易于实现焚烧处理。然而，焚烧处理也面临几个问题：一是对空气污染大。由于大多数焚烧处理属于露天开放式燃烧，燃烧并不充分，也没有采取严格的防污措施，因此会产生大量的有毒性物质，如NOx、二噁英、HCl、含有重金属元素的粉尘等；二是在焚烧过程中，挥发分也随之析出燃烧，挥发物中的炭黑随之燃烧，难以回收利用。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法。可以实现脲醛树脂清洁处理的目标，解决了脲醛树脂焚烧处理过程挥发性污染物含量高的技术问题。本发明使用生物质共热解方式处理脲醛树脂。热裂解过程没有O2参与。随着温度的升高，脲醛树脂逐渐裂解成小分子物质，而不像燃烧一样生成复杂、有毒性的物质。裂解后的炭黑可以进一步加工处理，作为吸附剂或填充剂等。此外，使用生物质作为共热解材料，可利用生物质热解析氢产率高的特点，实现对脲醛树脂挥发性产物的二次重整；利用生物质与脲醛树脂热解温度区间不同，通过初次热解的生物质炭实现对脲醛树脂难降解挥发性污染物的补集。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统，包括破碎机、混料仓、预热炉、压球机、热解炉、吸附净化塔及煤气柜等装置及其附属设备。其中：
所述破碎机、混料仓、预热炉、破碎机、压球机、热解炉、吸附净化塔及煤气柜依次连接。
采用一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法主要包括以下步骤：
(1) 破碎机将生物质和脲醛树脂分别进行机械破碎至粒径<1mm；
(2) 在混料仓内，生物质碎屑和脲醛树脂碎屑进行充分搅拌混合均匀，生物质碎屑与脲醛树脂混合质量比为1：0.2~1：5。
(3) 在预热炉内，混合后的粉末被快速加热至150~200℃。
(4) 在压球机模具中，生物质粉末与脲醛树脂粉末在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。制球压力为10~30MPa，球团直径为5~15mm。
(5) 球团在热解炉中被加热至450-700℃，升温速率为2~40℃/min。脲醛树脂与生物质发生共热解反应，球团在热解炉反应后产生生物质碳及热解气。当升温速率为2~10℃/min时，脲醛树脂首先发生热解反应，生物质后发生热解反应，生物质粉末对脲醛树脂裂解产物中的大分子挥发物起到一定的吸附作用；当升温速率>10℃/min时，脲醛树脂与生物质热解反应同时发生，生物质及生物质炭粉末对脲醛树脂裂解产物中的大分子挥发物起到一定的吸附和催化作用。
(6) 热解气进入吸附净化塔进行净化处理。吸附净化塔通过喷水或者水雾或酸溶液将热解气中的大分子挥发物和NH3吸附并从吸附塔底部排除。
(7) 净化后的热解气经煤气管道进入煤气柜储存。
一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法包括冷压工作和热压工作两种模式。在冷压工作模式下，系统主要包括步骤(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)，共6步组成；在热压工作模式下，系统主要包括(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，共7步组成。
所述步骤(1)中破碎机为机械破碎机，如颚式破碎机或反击式破碎机或液压圆锥式破碎机或箱式破碎机或离心反击式破碎机等。
所述步骤(1)中生物质为农作物秸秆或木屑或海藻等。
所述步骤(3)中预热炉为电加热炉或燃气炉等。
所述步骤(5)中热解炉为竖炉或回转窑或转底炉等。
本发明的有益效果：
(1) 利用所述工艺系统装置及方法可高效、清洁处理脲醛树脂这类有机污染性固体废弃物，获得可燃热解气、生物质碳及氮肥；
(2) 该方法可有效降低热解气中NH3%<0.5%，提升热解气品质(热值>5000kJ/m3)。
(3) 利用该方法，可制备具有吸附作用的生物质炭(C%>30%，比表面积>500m2/g)。
附图说明：
图1为本发明实施例1的一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解处理工艺方法流程图；
图2为本发明实施例1的一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解工艺装置系统图；
图3为本发明实施例2的一种脲醛树脂与生物质热压球团共热解工艺方法流程图；
图4为本发明实施例2的一种脲醛树脂与生物质热压球团共热解热压工艺装置系统图；
其中：1-破碎机，2-混料仓，3-传送带，4-预热炉，5-压球机，6-热解炉，7-煤气管道，8-吸附净化塔，9-风机，10-煤气柜。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解处理工艺方法流程图，如图1所示，一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解工艺装置系统，如图2所示，包括：破碎机1，混料仓2，传送带3，压球机5，热解炉6，煤气管道7，吸附净化塔8，风机9，煤气柜10及其附属设备。
所述破碎机1位于混料仓2上部，混料仓2与压球机3及热解炉6通过传送带顺次连接，热解炉6与吸附净化塔5、风机9及煤气柜10通过煤气管道7顺次连接。
(1) 破碎机1将生物质和脲醛树脂分别进行机械破碎至粒径<1mm；
(2) 在混料仓2内，生物质碎屑和脲醛树脂碎屑进行充分搅拌混合均匀，生物质碎屑与脲醛树脂混合质量比为1：5。
(3) 在压球机3模具中，生物质粉末与脲醛树脂粉末在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。造球压力为30MPa，球团直径为15mm。
(4) 球团在热解炉6中被加热至450℃，升温速率为2℃/min。脲醛树脂与生物质发生共热解反应，球团在热解炉6反应后产生生物质碳及热解气。脲醛树脂与生物质热解反应同时发生，生物质及生物质炭粉末对脲醛树脂裂解产物中的大分子挥发物起到吸附和催化作用。
(5) 热解气进入吸附净化塔8进行净化处理。吸附塔8通过水雾的方式将热解气中的大分子挥发物和NH3吸附并从吸附塔底部排除。
(6) 净化后的热解气经过煤气管道7进入煤气柜10储存。
利用本实施例，可有效清洁处理脲醛树脂这类有机污染性固体废弃物，热解气中NH3%<0.5%，热解气热值>5000kJ/m3，可制备生物质炭中碳含量C%>30%，比表面积>500m2/g)。
实施例2
一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解处理工艺方法流程图，如图1所示，一种脲醛树脂与生物质冷压球团共热解工艺装置系统，如图2所示，包括：破碎机1，混料仓2，传送带3，预热炉4，压球机5，热解炉6，煤气管道7，吸附净化塔8，风机9，煤气柜10及其附属设备。
所述破碎机1位于混料仓2上部，混料仓2与预热炉4、压球机5及热解炉6通过传送带顺次连接，热解炉6与吸附净化塔5、风机9及煤气柜10通过煤气管道7顺次连接。
(1) 破碎机1将生物质和脲醛树脂分别进行机械破碎至粒径<1mm；
(2) 在混料仓2内，生物质碎屑和脲醛树脂碎屑进行充分搅拌混合均匀，生物质碎屑与脲醛树脂混合质量比为1：0.2。
(3) 在预热炉内，混合后的粉末被快速加热至200℃。
(4) 在压球机3模具中，生物质粉末与脲醛树脂粉末在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。造球压力为10MPa，球团直径为5mm。
(5) 球团在热解炉6中被加热至700℃，升温速率为40℃/min。脲醛树脂与生物质热解反应同时发生，生物质及生物质炭粉末对脲醛树脂裂解产物中的大分子挥发物起到一定的吸附和催化作用。
(6) 热解气进入吸附净化塔8进行净化处理。吸附塔8通过稀盐酸溶液将热解气中的大分子挥发物和NH3吸附并生成氯化铵溶液。氯化铵溶液从吸附塔底部排除。
(7) 净化后的热解气经过煤气管道7进入煤气柜10储存。
利用本实施例，可有效清洁处理脲醛树脂这类有机污染性固体废弃物，热解气中NH3%<0.1%，热解气热值>7000kJ/m3，可制备生物质炭中碳含量C%>40%，比表面积>750m2/g)。
Claims (3)
1.一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法，其特征在于，破碎机、混料仓、预热炉、压球机、热解炉、吸附净化塔及煤气柜等装置及其附属设备，其中：破碎机位于混料仓上部，混料仓与预热炉、压球机及热解炉通过传送带顺次连接，热解炉与吸附净化塔、风机及煤气柜通过煤气管道顺次连接，步骤如下：(1) 破碎机将生物质和脲醛树脂分别进行机械破碎至粒径<1mm；(2) 在混料仓内，生物质碎屑和脲醛树脂碎屑进行充分搅拌混合均匀;
(3) 在预热炉内，混合后的粉末被快速加热；(4) 在压球机模具中，生物质粉末与脲醛树脂粉末在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触；(5) 球团在热解炉中被加热，脲醛树脂与生物质发生共热解反应，球团在热解炉反应后产生生物质碳及热解气；(6) 热解气进入吸附净化塔进行净化处理，吸附净化塔通过喷水或者水雾或酸溶液将热解气中的大分子挥发物和NH3吸附并从吸附塔底部排除；(7) 净化后的热解气经煤气管道进入煤气柜储存；
一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法包括冷压工作和热压工作两种模式，5. 在冷压工作模式下，系统主要包括步骤(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)，共6步组成；在热压工作模式下，系统主要包括(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)，共7步组成。
2.根据权利要求1所述一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法，其特征在于步骤(2)生物质碎屑与脲醛树脂混合质量比为1：0.2~1：5；步骤(4)制球压力为10~30MPa，球团直径为5~15mm。
3.根据权利要求1所述一种脲醛树脂与生物质共热解工艺装置系统及方法，其特征在于步骤(3)混合后的粉末被快速加热至150~200℃，步骤(5)热解炉中至450~700℃，升温速率为2 ~40℃/min。
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| CN113600138B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-03-22 | 南京林业大学 | 一种氮、氧、硫共掺杂生物质炭材料及制备方法及应用 |
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