[发明专利]超绝热部分氧化焦油焦碳清除及气体重整方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于焦油焦碳清除及气体重整方法技术领域，涉及一种超绝热部分 氧化焦油焦碳清除及气体重整方法及装置。特别涉及到将有机燃料包括煤、生 物质、普通废弃物、工业有机废物、废塑料、废橡胶、垃圾衍生燃料等固体可 燃物在热解、气化装置内进行热化学转化，对过程中产生的焦油和焦碳进行清 除、对产生的粗可燃气体进行重整的方法和装置。

背景技术

有机固体废弃物产量巨大，储量丰富，对其能源回收再利用具有重要意义。 焚烧、热解及气化等热化学转化技术是处理有机固体废弃物的有效方法之一。 热解、气化技术是固体废弃物热化学转化的主要方法。其原理是将有机固体废 弃物在气化介质(空气、氧气、水蒸气及其混合物)的参与下(热解是在无氧 条件下)，通过热化学的方法转化为可燃气体、焦油以及焦碳的过程，已经成为 当前发展最为迅速的能源化利用技术之一。按照炉型分类主要有固定床、流化 床、鼓泡床等。

但是在有机固体废弃物的热解、气化等热化学转化过程中存在很多问题， 其主要表现为产生的可燃气体热值较低，可燃气体中焦油和焦碳含量较高等问 题。燃气热值较低导致燃气的高值利用降低，不能作为燃料大规模应用于工业 生产、汽轮机、内燃机等设备；而产生的焦油是一种大分子烃类有机物，低温 时(200℃以下)易凝结为液体或固体，易与水、灰以及碳黑结合形成固体粘 状或块状物，给过程设备、内燃机和汽轮机的运行带来严重问题。

目前对焦油的解决方法主要有两种：一是水洗脱除焦油方法。这种方法通 过将气化、热解产生的可燃气体通过水溶液达到清除的目的，虽然对可燃气体 的净化有一定效果，但是造成了严重的环境污染和资源浪费。二是焦油的催化 裂解方法。这种方法是利用不同的催化剂对焦油进行催化裂解达到消除焦油的 目的。这种方法具有处理成本低，清洁无污染以及改善可燃气体产率和燃气热 值的优点。但是，其存在的问题是燃气中的焦油和碳黑对催化剂的表面覆盖能 力较强，造成了催化剂活性丧失较快，催化效率下降等问题。近年来，虽然有 的学者利用贵金属作为催化剂对焦油清除效果能有一定改善，但催化剂昂贵的 价格造成了生产成本的增加。另外由于实际的热解、气化产生的粗可燃气体中 含带有大量的碳黑，这些碳黑对催化剂表面具有较强的吸附性，而催化剂本身 对碳黑没有清除功能，这就大大影响了催化剂的催化性能和催化效果。当前使 用的催化剂，在形态上绝大多数为颗粒状或者粉体状催化剂，这些催化剂比表 面积小，对环境要求高，分散不紧凑等问题，其受工艺条件以及催化效率的限 制，催化剂的实用性受到较大的限制。

发明内容

本发明目的是提供了一种超绝热部分氧化焦油焦碳清除及气体重整方法与 装置。解决了基于多孔陶瓷重整催化的，广泛应用于气化、热解热化学转化过 程的焦油、焦碳清除及可燃气体重整方法和装置。

本发明的技术方案包括多孔陶瓷催化剂的制备方法和焦油焦碳清除方法及 装置，以下分别叙述两种方案的具体步骤。

方案一

本发明的多孔陶瓷催化剂的制备方法主要有两种：

(1)在多孔陶瓷的最初生产加工过程中，通过在多孔陶瓷的基本组成成分，如 氧化铝、堇青石或碳化硅中添加不同比例的金属或金属氧化物，如NiO、 CeO、MgO、CaO、ZnO、Fe₂O₃、Co、Pt、Rh、Ru或Pd，从而实现对陶 瓷催化性能的改性，然后通过对多孔陶瓷进行烧制，制成具有催化剂性能 的多孔陶瓷体；

(2)以普通的商业多孔陶瓷作为催化剂载体，将多孔陶瓷浸泡于不同金属盐化 合物溶液中，如硝酸盐化合物、碳酸盐化合物、硫酸盐化合物等，并对其 进行干燥处理，然后再将其在400-1200℃温度下进行煅烧，从而达到将金 属的氧化物均匀涂敷于多孔陶瓷空隙内壁面以及陶瓷外表面上的目的，实 现多孔陶瓷的催化剂功用。

方案二

不同热化学转化过程中的焦油焦碳清除方法及装置。