CN102559233A - 一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，1）垃圾预处理--得到适合微波裂解的结构化垃圾；2）垃圾微波裂解；3）将裂解产生的裂解气引出，经水喷淋冷却，分离出液体和气体，液体进行过滤以除去其中的杂质；4）对除杂后的液体经油水分离器分离出焦油和水，焦油在常压下蒸馏得到不同馏程的油类，其中馏程小于120℃的馏分即为制备的燃料油。本发明利用微波加热处理垃圾，使其在高温下裂解，然后回收制备得到燃料油。本方法操作简单，资源利用率高，得到的燃料油与标准2号燃料油指标要求相当，油品好，可显著降低垃圾对环境所造成的危害，实现垃圾无害化处理。

Description

一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术，具体指一种基于微波加热使垃圾高温裂解产生的气体经处理后制备燃料油的方法,属于垃圾处理与资源化利用技术领域。

 

背景技术

随着城镇化水平越来越高，城市生活垃圾处理已成为世界性难题。现有处理垃圾的方式主要有填埋法、焚烧法及堆肥法三种。填埋法：最大优势是处理成本相对较低，因污染环境、占用大量土地资源，实用价值逐渐降低；堆肥法：处理成本低，但堆肥过程难以控制，对坏境的二次污染风险较大；对有机物的利用不完全，肥料成份复杂，减量化较小等因素，将逐步被淘汰；焚烧法：具有许多独特优点逐步成为城市生活垃圾无害化处理的主流，主要表现在：1）垃圾经焚烧处理后，垃圾中的病原体彻底消灭，燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理后达到排放要求；2）垃圾经焚烧后可减重80%，减容90%以上，减量效果好，节约大量土地；3）尾气、热能可充分回收和利用。但是生活垃圾焚烧技术正处于发展和研究阶段，技术成熟程度相对较低，设备运行效果差，运行平均垃圾电能热回收率在5%～8%，最高为10%，垃圾的减容率为60%～80%，各项指标长期达不到设计要求。

但是，目前焚烧法的缺陷也日益凸显，如二噁英排放量长期不达标；炉渣中可燃物含量≥5%，炉渣热灼减率≥3%，受垃圾水分和热值限制，长期添加大量的助燃物质煤或重油，添加量高达30%～60%,大幅提高运行处理成本；尾气中飘浮物和重金属高价氧化物含量较高，长期不能达标排放；投资大，资金回收周期长，即使政府补贴费用90～120元/吨，仍处于亏损运行，阻碍了整个技术发展和推广应用。

总之，我国垃圾处理技术还存在占地面积大、环境污染严重、资源回收利用率低的缺陷。近年来虽然引进了一些国外的处理方法，但并不适合我国“高湿、高橱余物”的垃圾特点。因此，迫切需要开发一种适合我国城市垃圾特点的无害化、能实现资源化利用的处理方法。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，本方法资源利用率高、操作简单、可显著降低垃圾对环境所造成的危害，真正实现垃圾无害化处理。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，其处理过程为：

1）垃圾预处理--将垃圾分选只留下有机物垃圾并经脱水和粉碎处理得到水分含量≤13%、粒度≤100mm的适合微波裂解的结构化垃圾；

2）垃圾微波裂解--将第1）步得到的结构化垃圾送入微波裂解装置内，在350～650℃下进行微波裂解，控制微波裂解装置内压力不大于1.6Mpa；

3）将裂解产生的裂解气从微波裂解装置引出，再经水喷淋冷却，冷凝得到的液体随喷淋水、不能冷凝的裂解气一起进入水汽分离器，分离出液体和气体，液体进行过滤以除去其中的杂质；

4）对除杂后的液体经油水分离器分离出焦油和水，焦油在常压下蒸馏得到不同馏程的油类，蒸馏在氮气保护下进行，其中馏程小于120℃的馏分即为制备的燃料油。

第4）步采用油水分离器分离焦油和水时，油水分离器为间歇式油水分离器，静置时间30min以上以使焦油和水充分分离。

第4）步对油水分离器分离出的焦油用氯化钙或硫酸钠吸收焦油中含有的水分，过滤后再蒸馏。

本发明利用微波加热处理垃圾，使其在高温下裂解，然后回收制备得到燃料油。本方法操作简单，资源利用率高，得到的燃料油与标准2号燃料油指标要求相当，油品好，可显著降低垃圾对环境所造成的危害，实现垃圾无害化处理。

 

附图说明

图1-本发明垃圾微波裂解产物制备燃料油工艺流程示意图。

 

具体实施方式

本发明以垃圾微波裂解气制备燃料油，具体方法如下，可以同时参见图1：

1）垃圾预处理—并不是所有的垃圾都可以进行裂解，因此本发明对垃圾进行了预处理，将垃圾分选只留下有机物垃圾并经脱水和粉碎处理得到水分含量≤13%、粒度≤100mm的适合微波裂解的结构化垃圾。

2）垃圾微波裂解--将第1）步得到的结构化垃圾送入微波裂解装置内，采用频率915MHz或2450MHz的工业微波，在350～650℃下进行微波裂解，控制微波裂解装置内压力不大于1.6Mpa。微波裂解产生高温裂解气，裂解气温度120℃～500℃。高温裂解气中含有水、焦油和灰分杂质，其主要成分见表1。

表1  垃圾微波裂解气主要成分

3）将裂解产生的裂解气从微波裂解装置引出，再经水喷淋冷却至常温，冷凝得到的液体随喷淋水、不能冷凝的裂解气一起进入水汽分离器，分离出液体和气体；

液体为含有灰分的焦油、水的混合物，其主要成分见表2。

表2  垃圾微波裂解液体产物主要成分

液体进行过滤以除去其中的灰分杂质。此时液体为焦油和水的混合物。

4）对除杂后的液体经油水分离器将水分离得到焦油，焦油密度为0.94～0.98g/cm³，焦油在常压下蒸馏得到不同馏程的油类，其中馏程小于120℃的馏分即为制备的燃料油。

由于垃圾成分复杂，造成垃圾微波裂解焦油产物的化学组成复杂，焦油中主要成分是芳香族和脂肪烃类有机物，采用液相色谱-质谱联用仪分析焦油中的有机物含量见表3。本发明用蒸馏的方法分离出低沸点有机物作为燃料油，小于250℃馏分主要含脂肪烃化合物、芳香族化合物，两者比例为1:1.04；脂肪烃成分主要为C₆～C₂₇的烯烃和烷烃，尤以烷烃为多，烯烃含量则较少。芳香族化合物成分主要是芳香族化合物，其中苯、对二甲苯、苯乙烯、苯酚等均有一定含量。其它化合物成分含量较低，主要为少量酸性物质和胺类物质。

表3  550℃下垃圾微波裂解焦油的主要成分分析

本发明将垃圾微波高温裂解气水喷淋冷却、水气分离并过滤的液体产物作为原料，液体产物经油水分离得到焦油。焦油常压蒸馏可得到不同馏程的油类，由于裂解焦油中轻组分含量高于煤焦油和石油（煤焦油和石油170℃以下馏分含量分别为0.4～0.8%、6.5%），裂解焦油170℃以下馏分含量为19.78%，其中馏程小于120℃的馏分可直接用作民用或工业燃料油，其它馏分可作为化工原料或沥青等，馏程分布见表4。

表4  本发明垃圾微波裂解焦油的馏程分布

从表4可以看出，燃料油的收率接近焦油质量的8.9%。燃料油检测结果见表5，该燃料油与标准2号燃料油指标要求相当，净热值54.7 MJ/kg。

表5  燃料油检测结果（检测单位：陕西能源质量监督检验）

由于微波裂解焦油轻组分含量高，其密度比水小，油水分离采用间歇或连续的油水分离器，分离时，密度较小的焦油从油水分离器顶部出口输出，水从底部出来。由于焦油的化学组成复杂，与水有一定的相容性，油水分离时应有较长的停留时间，在采用间歇式油水分离器时应有30min以上的静置时间，以使焦油和水充分分离。分离后的焦油含有少量水，可用氯化钙、硫酸钠等吸水性物质吸收、干燥，再过滤即可进行蒸馏。

本发明采用常压蒸馏，冷凝回收馏程小于120℃的馏分作为燃料油。由于垃圾微波裂解焦油化学组成复杂，常含有氧化物、易分解有机成分，为避免焦油中不稳定的化合物在蒸馏过程中被空气氧化，蒸馏在氮气保护下进行。

Claims (4)

1.一种以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，其特征在于，本方法处理过程为：

1）垃圾预处理--将垃圾分选只留下有机物垃圾并经脱水和粉碎处理得到水分质量含量≤13%、粒度≤100mm的适合微波裂解的结构化垃圾；

2）垃圾微波裂解--将第1）步得到的结构化垃圾送入微波裂解装置内，在350～650℃下进行微波裂解，控制微波裂解装置内压力不大于1.6Mpa，裂解产生裂解气；

3）将裂解气从微波裂解装置中引出，再经水喷淋冷却，冷凝得到的液体随喷淋水、不能冷凝的裂解气一起进入水汽分离器，分离出液体和气体，液体进行过滤以除去其中的杂质；

4）对除杂后的液体经油水分离器分离出焦油和水，焦油在常压下蒸馏得到不同馏程的油类，其中馏程小于120℃的馏分即为制备的燃料油。

2.根据权利要求1所述的以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，其特征在于：第4）步采用油水分离器分离焦油和水时，油水分离器为间歇式油水分离器，静置时间30min以上。

3.根据权利要求1或2所述的以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，其特征在于：第4）步对油水分离器分离出的焦油用氯化钙或硫酸钠吸收焦油中含有的水分，过滤后再蒸馏。

4.根据权利要求3所述的以垃圾微波裂解制备燃料油的方法，其特征在于：第4）步的蒸馏在氮气保护下进行。

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