本實用新型屬于垃圾資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當前，我國垃圾圍城的程度日趨嚴重，傳統(tǒng)垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒發(fā)電等，這些方法雖然各有特點，但都存在一定不足，無法滿足當今社會對垃圾處理減量化、無害化和資源化的要求。

垃圾熱解技術(shù)是在無氧條件下，利用高溫使生活垃圾中有機高分子的化學鍵發(fā)生斷裂，釋放出各種揮發(fā)份的反應過程，其產(chǎn)物為固體炭、熱解氣和熱解油，垃圾熱解過程不會產(chǎn)生二次污染，并且其中的熱解油可作為產(chǎn)品出售。因此，相對于其他處理方式，將垃圾進行熱解能夠滿足現(xiàn)階段垃圾處理要求，并可帶來一定的經(jīng)濟性，具有廣闊的發(fā)展前景。

苯是一種重要的有機化工原料，具有十分廣泛的工業(yè)用途。隨著我國有機化工工業(yè)的迅速發(fā)展，市場對苯的需求量增大。用乙炔制苯是一種制備苯的方法。乙炔在高溫和催化劑存在的條件下，自身能發(fā)生加成反應生成苯。

垃圾熱解時，其反應器內(nèi)部正好是高溫環(huán)境，而且垃圾熱解后產(chǎn)生的熱解炭可以作為乙炔反應生成苯的催化劑。因此，垃圾熱解時的環(huán)境非常適合乙炔發(fā)生反應生成苯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)。

一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)床熱解反應器、乙炔存儲裝置、冷卻裝置和苯分離裝置；

所述旋轉(zhuǎn)床熱解反應器包括進料區(qū)、預熱區(qū)、反應區(qū)和出料區(qū)，所述進料區(qū)設有進料口，所述反應區(qū)設有乙炔入口和熱解油氣出口，所述出料區(qū)設有出料口；

所述乙炔存儲裝置設有乙炔出口，所述乙炔出口與所述乙炔入口相連；

所述冷卻裝置設有熱解油氣入口和熱解油出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連；

所述苯分離裝置設有熱解油入口和苯出口，所述熱解油入口與所述熱解油出口相連。

在本實用新型的一個實施方案中，所述乙炔入口設置在所述反應區(qū)底面上。

在本實用新型的一個實施方案中，所述熱解油氣出口設置在所述反應區(qū)的側(cè)壁上，且位于所述反應區(qū)的加熱裝置的下方。

在本實用新型的一個實施方案中，所述預熱區(qū)和所述反應區(qū)的加熱裝置為蓄熱式輻射管燃燒器，所述蓄熱式輻射管燃燒器設置在所述旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的外側(cè)壁上，其高度在料層高度以上，且輻射管燃燒器表面噴涂陶瓷涂層。

在本實用新型的一個實施方案中，所述反應區(qū)的料板采用氣體分布板。

在本實用新型的一個實施方案中，所述系統(tǒng)還包括進料裝置，所述進料裝置的出口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的進料口相連。

在本實用新型的一個實施方案中，所述系統(tǒng)還包括出料裝置，所述出料裝置的入口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的出料口相連。

本實用新型所提供的系統(tǒng)，將乙炔通入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器中，在垃圾熱解產(chǎn)生的甲烷、氫氣和二氧化碳氣氛中，以及在垃圾熱解產(chǎn)生的熱解炭的催化作用下，乙炔反應生成苯。本實用新型所提供的系統(tǒng)將垃圾熱解和乙炔制苯的反應結(jié)合在一起，垃圾熱解為乙炔制苯的反應提供了所需的條件，節(jié)約了能耗也節(jié)省了投資和運行成本，而且工藝流程也非常簡單。

此外，本實用新型所提供的系統(tǒng)也提高了垃圾熱解油中芳烴的含量，使所得的垃圾熱解油的品質(zhì)得到提升，明顯的提高了垃圾熱解油的經(jīng)濟價值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例的一種旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

本實用新型首先提供了一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進料裝置、旋轉(zhuǎn)床熱解反應器、乙炔存儲裝置、出料裝置、冷卻裝置和苯分離裝置。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的外形為圓形，其包括進料區(qū)、預熱區(qū)、反應區(qū)和出料區(qū)。其中，進料區(qū)設有進料口，反應區(qū)設有乙炔(C₂H₂)入口和熱解油氣出口，出料區(qū)設有出料口。

乙炔入口可以設置在反應區(qū)的任何位置，其最優(yōu)的位置為反應區(qū)的底面上。在相同的壓力下，乙炔的密度小于空氣的密度，乙炔從下往上進入反應區(qū)，能與垃圾熱解產(chǎn)生熱解炭(C)充分的接觸，并在垃圾熱解產(chǎn)生的不凝氣體(甲烷(CH₄)、氫氣(H₂)、二氧化碳(CO₂)等)的氛圍中反應生成苯。

熱解油氣的出口可以設置在反應區(qū)的任意位置，其最優(yōu)的位置為反應區(qū)的側(cè)壁上，且位于反應區(qū)的加熱裝置的下方。這樣熱解油氣不經(jīng)過加熱裝置所在的高溫區(qū)，避免油氣發(fā)生二次裂解，有利于提高熱解油收率。

預熱區(qū)和反應區(qū)的加熱裝置不需要特別限定，其最優(yōu)的選擇為蓄熱式輻射管燃燒器。蓄熱式輻射管燃燒器能夠產(chǎn)生均勻分布的溫度場，使熱解物料均勻受熱，并能實現(xiàn)熱解氣與加熱裝置產(chǎn)生煙氣的隔絕，簡化了后續(xù)工藝流程。蓄熱式輻射管燃燒器設置在旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的外側(cè)壁上，其高度在料層高度以上，且蓄熱式輻射管燃燒器的表面噴涂有陶瓷涂層。蓄熱式輻射管燃燒器的數(shù)量不限，需要根據(jù)不同區(qū)域所需要的溫度進行設置。

反應區(qū)的料板不需要特別限定，其最優(yōu)的選擇為氣體分布板。選用氣體分布板可以讓乙炔在反應區(qū)內(nèi)分布更加均勻，有利于提高其反應效果。

反應區(qū)的數(shù)量可以設置多個，以控制不同的反應溫度。圖2所示的旋轉(zhuǎn)床熱解反應器設有兩個反應區(qū)。

旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的底部設有轉(zhuǎn)動機械，轉(zhuǎn)動機械帶動環(huán)形底面轉(zhuǎn)動，位于底面上的物料隨之轉(zhuǎn)動，經(jīng)過各個區(qū)域受熱發(fā)生熱解。

從乙炔入口通入的乙炔經(jīng)氣體分布板進入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器后向上流動，與生成的熱解炭接觸，在熱解炭的催化作用下，乙炔發(fā)生反應，生成苯。

乙炔生成苯的反應需要在高溫和催化劑存在的條件下才能進行，旋轉(zhuǎn)床熱解反應器在熱解垃圾時，其內(nèi)部正好是高溫環(huán)境，而且垃圾熱解后產(chǎn)生的熱解炭可以作為乙炔反應生成苯的催化劑。

乙炔在生成苯的同時，自身也會發(fā)生分解反應：

上述反應為可逆反應。垃圾熱解后產(chǎn)生的不凝氣體中含有甲烷、氫氣，因此能在一定程度上抑制乙炔發(fā)生分解反應。此外，垃圾熱解后產(chǎn)生的不凝氣體中還含有二氧化碳，二氧化碳不僅能調(diào)節(jié)甲烷的分壓，二氧化碳還具有與分解生成的炭反應消除積碳的功能。

進料裝置設有入口和出口，進料裝置的出口與旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的進料口相連。進料裝置用于將垃圾送入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器中。

乙炔存儲裝置設有乙炔出口，乙炔出口與乙炔入口相連。乙炔存儲裝置用于為旋轉(zhuǎn)床熱解反應器提供乙炔。

出料裝置設有入口和出口，出料裝置的入口與旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的出料口相連。出料裝置用于將垃圾熱解后產(chǎn)生的熱解炭送出旋轉(zhuǎn)床熱解反應器。

冷卻裝置設有熱解油氣入口和熱解油出口，熱解油氣入口與熱解油氣出口相連。冷卻裝置用于分離熱解油和熱解氣。

苯分離裝置設有熱解油入口和苯出口，熱解油入口與熱解油出口相連。苯分離裝置用于從熱解油中將苯提取出來。

下面參考具體實施例，對本實用新型進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實施例所用的測試方法均為本行業(yè)中常用的測試方法。

實施例1

本實施例提供一種熱解垃圾制備苯的系統(tǒng)。

如圖1所示，本系統(tǒng)包括進料裝置、旋轉(zhuǎn)床熱解反應器、出料裝置、乙炔存儲裝置、冷卻裝置和苯分離裝置。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的外形為圓形，其包括進料區(qū)、預熱區(qū)、反應區(qū)和出料區(qū)。其中，進料區(qū)設有進料口，反應區(qū)設有乙炔入口和熱解油氣出口，出料區(qū)設有出料口。

乙炔入口設置在反應區(qū)底面上。熱解油氣出口設置在反應區(qū)的側(cè)壁上，且位于反應區(qū)的加熱裝置的下方。預熱區(qū)和反應區(qū)的加熱裝置為蓄熱式輻射管燃燒器，蓄熱式輻射管燃燒器設置在旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的外側(cè)壁上，其高度在料層高度以上，且輻射管燃燒器表面噴涂陶瓷涂層。反應區(qū)的料板采用氣體分布板。旋轉(zhuǎn)床熱解反應器的底部設有轉(zhuǎn)動機械。

進料裝置與進料口相連，用于將垃圾送入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器中。

出料裝置與出料口相連，用于將垃圾熱解后產(chǎn)生的熱解炭送出旋轉(zhuǎn)床熱解反應器。

乙炔存儲裝置設有乙炔出口，乙炔出口與乙炔入口相連。乙炔存儲裝置用于存儲乙炔，并將乙炔送入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器中。

冷卻裝置設有熱解油氣入口和熱解油出口，熱解油氣入口與熱解油氣出口相連。冷卻裝置用于分離熱解油和熱解氣。

苯分離裝置設有熱解油入口和苯出口，熱解油入口與熱解油出口相連。苯分離裝置用于提取苯。

實施例2

本實施例利用實施例1所提供的系統(tǒng)熱解垃圾制備苯。所用的垃圾的組成成分如表1所示，該制備過程具體如下：

垃圾首先經(jīng)分選、破碎、干燥、成型處理后大部分為可熱解的有機物。選取1噸粒徑為10-30mm、含水率為13wt％的垃圾，控制反應二區(qū)溫度為650℃。壓制成型的垃圾經(jīng)進料裝置進入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器，均勻布于旋轉(zhuǎn)床反應器底面上，隨底面的轉(zhuǎn)動，經(jīng)預熱區(qū)、反應一區(qū)和反應二區(qū)加熱至650℃進行熱解反應，生成熱解油氣(包括不凝氣體和熱解油)和熱解炭。在不通入乙炔氣的情況下，垃圾熱解得到的不凝氣體中的甲烷、氫氣、二氧化碳和一氧化碳的量如表2所示。生成的不凝氣體的體積為946.8m³。

然后，往旋轉(zhuǎn)床熱解反應器通入乙炔，通入的乙炔的量為94.68m³。乙炔在向上流動過程中與生成的熱解炭接觸，在熱解炭的催化作用下，進一步促進乙炔反應生成苯。含有苯的熱解油氣自位于反應二區(qū)側(cè)壁的熱解油氣出口排出，之后經(jīng)歷冷卻裝置得到熱解油、熱解氣。熱解得到的熱解炭經(jīng)出料裝置排出，熱解氣進一步處理后收集備用，將熱解油進一步送入苯分離裝置中，分離后得到苯。剩下的不含苯的熱解油收集后備用。

通入乙炔后，增加的苯量為垃圾自身熱解產(chǎn)生的苯的1.95倍。

實施例3

本實施例利用實施例1所提供的系統(tǒng)熱解垃圾制備苯。所用的垃圾的組成成分如表1所示，該制備過程具體如下：

垃圾首先經(jīng)分選、破碎、干燥、成型處理后大部分為可熱解的有機物。選取1噸粒徑為10-30mm、含水率為5wt％的垃圾，控制反應二區(qū)溫度為750℃。壓制成型的垃圾經(jīng)進料裝置進入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器，均勻布于旋轉(zhuǎn)床反應器底面上，隨底面的轉(zhuǎn)動，經(jīng)預熱區(qū)、反應一區(qū)和反應二區(qū)加熱至750℃進行熱解反應，生成熱解油氣(包括不凝氣體和熱解油)和熱解炭。在不通入乙炔氣的情況下，垃圾熱解得到的不凝氣體中的甲烷、氫氣、二氧化碳和一氧化碳的量如表2所示。生成的不凝氣體的體積為1262.6m³。

然后，往旋轉(zhuǎn)床熱解反應器通入乙炔，通入的乙炔的量189.39m³。乙炔在向上流動過程中與生成的熱解炭接觸，在熱解炭的催化作用下，進一步促進乙炔反應生成苯。含有苯的熱解油氣自位于反應二區(qū)側(cè)壁的熱解油氣出口排出，之后經(jīng)歷冷卻裝置得到熱解油、熱解氣。熱解得到的熱解炭經(jīng)出料裝置排出，熱解氣進一步處理后收集備用，將熱解油進一步送入苯分離裝置中，分離后得到苯。剩下的不含苯的熱解油收集后備用。

通入乙炔后，增加的苯量為垃圾自身熱解產(chǎn)生的苯的3倍。

表1垃圾的組成成分

表2熱解氣中甲烷、氫氣、二氧化碳和一氧化碳的含量

綜上，可以得知，本實用新型所提供的系統(tǒng)，將乙炔通入旋轉(zhuǎn)床熱解反應器中，在垃圾熱解產(chǎn)生的甲烷、氫氣和二氧化碳氣氛中，以及在垃圾熱解產(chǎn)生的熱解炭的催化作用下，乙炔反應生成苯。本實用新型所提供的技術(shù)方案將垃圾熱解和乙炔制苯的反應結(jié)合在一起，垃圾熱解為乙炔制苯的反應提供了所需的條件，節(jié)約了能耗也節(jié)省了投資和運行成本，而且工藝流程也非常簡單。

此外，本實用新型所提供的系統(tǒng)也能提高了垃圾熱解油中芳烴的含量，使所得的垃圾熱解油的品質(zhì)得到提升，從而提高了垃圾熱解油的經(jīng)濟價值。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。