[发明专利]一种利用垃圾制备液态燃料和化工产品的工艺及垃圾催化热解系统

说明书

本发明公开了一种利用垃圾制备液态燃料和化工产品的工艺及垃圾催化热解系统，垃圾首先发生催化热解气化反应，生成气体产物，分离出的固体残渣用作环保材料，再脱除气体中的氮、硫和氯，脱除的化合物用于制备化工产品，然后气体再经过水煤气变换反应，得到氢气和一氧化碳比例适宜的合成气，合成气再经过催化液化反应生成液态燃料，液态燃料被收集用于加工化工产品，气体产物则被循环利用或作为燃料气产品；垃圾催化热解系统包括垃圾催化热解气化单元，脱氯、脱硫和脱硝处理单元，水煤气变换单元，合成气催化液化单元和蒸汽单元。资源合理被利用，反应压力大幅降低，垃圾热解效率高，杂质脱除简便易行，产品质量大幅提高，产品多样化。

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种利用垃圾制备液态燃料和化工产品的工艺及垃圾催化热解系统。

背景技术

高速的城市化进程导致了大量的垃圾产生和堆积，并且每年仍以8～10％的速度增长，全国主要城市年产生活垃圾2.0亿吨左右。预计到2030年将会达到4.09亿吨，到2050年将达到5.28亿吨。历年累积堆存的城市生活垃圾总量更是高达70亿吨。目前我国超过三分之一的城市，正深陷垃圾围城的困局。这些每年大幅度增长的城市生活垃圾绝大部分呈现露天集中堆放状态，不仅严重影响城市市容，而且污染了人类赖以生存的水、大气和土壤，对城镇居民的身体健康构成极大的威胁。

另一方面，我国垃圾处理行业整体仍处于无害化处理的初级阶段。简单的垃圾焚烧处理不仅让垃圾中蕴藏的大量可利用的碳源白白浪费掉，而且将产生大量的铅，铬，砷，汞等重金属，造成土壤和水体污染，导致社会群体事件频发。同时在垃圾焚烧过程中产生的大量氮氧化物和硫氧化物将直接导致臭氧层的破坏和酸雨的产生。垃圾的简易填埋不仅占用大量土地，还增加了运输费用和处置负荷，还会导致渗滤液污染和甲烷释放等环境问题。随着国内城镇化水平的不断提升，必将会产生越来越多的城市生活垃圾，城市生活垃圾已经成为城市建设发展中的棘手问题，因此寻求有效地处理处置生活垃圾的技术和方法迫在眉睫。

目前国内生活垃圾处理方法主要采用堆肥、填埋及焚烧处理三种：

(1)堆肥技术：工艺比较简单，适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，对垃圾中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量的垃圾投资比单纯的焚烧处理大大降低。堆肥技术在欧美国家起步较早，目前已经达到工业化应用的水平。但引进国外技术投资巨大，不适合我国国情。针对这一情况，我国一些研究单位和企业已经开始了这方面的工作，并取得了一定的成绩。

(2)填埋技术：填埋技术的特点是操作简单，可以处理所有种类的垃圾。但占地面积大，同时存在严重的二次污染，例如垃圾渗出液会污染地下水及土壤，垃圾堆放产生的臭气严重影响场地周边的空气质量，另外，垃圾发酵产生的甲烷气体既是火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应。近年来有的城市已经认识到这一问题，建立了一批具有较高水平的卫生填埋厂，较好地解决了二次污染问题，但建设投资大，运行费用(包括规范的填埋、渗出液处理及甲烷收集利用等)高。最关键的是填埋厂处理能力有限，服务期满后仍需投资建设新的填埋场，进一步占用土地资源。

(3)焚烧技术：对垃圾进行焚烧处理减容、减量及无害化程度都很高，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化，是一种较好的垃圾处理方法。但对焚烧条件控制不当会存在烟气污染问题，且设备投资巨大。国外目前通过改进焚烧系统工艺及强化烟气处理等手段已经较好地解决了尾气污染问题，但投资也相应增加。但是同常规的燃煤发电相比，垃圾焚烧电厂的发电装机容量都很小，而且由于腐蚀问题，目前垃圾焚烧发电的效率一般远低于燃煤发电的水平，电价无法同火电竞争，因此垃圾电厂的运行往往依赖于政府的财政补贴。