[发明专利]一种有机固废热解制备生物质燃气的工艺方法

说明书

本发明公开了一种有机固废热解制备生物质燃气的工艺方法，本发明采用两段式热解反应对有机固废进行处理，制备生物质燃气，第一段为直接热解反应，第二段为高温热解气催化裂解反应，有机固废热解产生的气态重质组分通过改性分子筛催化剂，进行催化裂化反应，产生了以氢气、甲烷、一氧化碳为主的可燃气体，称为生物质燃气。与常规的催化加氢法相比，减少了一步将生物焦油加热成蒸汽的步骤，降低成本，优化操作，提高其轻质化效率，降低热解能耗；且本发明还采用焦油回流工艺，轻质焦油可以回到热解器中继续反应，增强了焦油与有机固废的交互耦合作用，促进了有机固废中的C‑C键的断裂，降低了焦油总产率，进一步提高了轻质焦油产率，可燃气体组分比例上升，增加了焦油的利用率。

技术领域

本发明公开了一种有机固废热解制备生物质燃气的工艺方法，涉及有机固废处理技术领域。

背景技术

面对日益严重的能源危机以及大规模化石能源的使用带来的环境问题，生物质资源作为一种碳中性燃料，因其可再生、总量大、易收集、氮硫元素含量低等优势，缓解能源结构矛盾以及降低环保压力而成为当前人们关注的焦点。其中，农林废弃物等有机固废是目前生物质能资源中可能源化利用的重点原料。经热化学或生物转化技术，可将有机废弃物转化为生物质燃气、电力、生物乙醇等。但受目前技术手段与工艺生产设备限制，有机固废的资源利用化率仅不到3％。因此，有机固废的气化技术开发具有相当大的潜力和经济环境效益。通过生物质的热解技术，可有效的利用有机固废将其生物质能转化，但在热解过程中，出现焦油组分复杂、化学性能不稳定、热值低、水含量高、具有腐蚀性与氧化性等问题。复杂的焦油组分不仅会堵塞管道，降低设备使用寿命，增加能耗，还会对人体产生危害以及增加环境保护方面问题。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种有机固废热解制备生物质燃气的工艺方法，方法简单，提高生物质燃气产率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种有机固废热解制备生物质燃气的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一：将有机固废进行预处理；

步骤二：将预处理后的有机固废输送至第一热解反应器进行第一段热解反应，得到高温的第一热解气与热解残渣；

步骤三：将步骤二制备的高温的第一热解气通入装有酸性镍基改性ZSM-5分子筛的第二热解反应器中进行高温热解气催化裂化反应，得到第二热解气；将第二热解气进行降温处理，得到生物质燃气与轻质焦油；

步骤四：分离步骤三中的生物质燃气和轻质焦油，并将轻质焦油回流入第一热解反应器中，进行有机固废与轻质焦油共热解反应；所述的生物质燃气包括甲烷和氢气，生物质燃气可进行提纯工序，进而生产城市液化氢气、天然气。

进一步的，步骤一中的预处理包括将有机固废破碎至长度为1～10mm尺寸大小，所述的有机固废为生活垃圾中的有机组分、农林废弃物、污泥。

进一步的，步骤三中的酸性镍基改性ZSM-5分子筛采用等体积浸渍法制备，酸性镍基改性ZSM-5分子筛中的酸性金属镍基负载量和ZSM-5的摩尔比为0％～20％。

进一步的，步骤二中，第一段热解反应的反应温度为400～800℃。第一热解反应器为固定床、流化床、回转移动床中的一种。

进一步的，步骤三中，第二段热解反应的反应温度为400～600℃，反应时间为40～80min。第二热解反应器为流化床、错流床、回转移动床中的一种。

进一步的，步骤三中的降温处理包括：将第二热解气通入冷却塔中冷却至100℃以下。

进一步的，步骤三中，热解气催化裂化反应时通入氮气作为保护气，控制载气流速为80～100ml/min，以14～27℃/min的升温速率升温至设定反应温度。