專利名稱：把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化成汽油的工藝及設(shè)備的制作方法
把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化成汽油的工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域 化工背景技術(shù) 以CO和H2為主要成分;并且脫除了對(duì)下游工藝中合成催化劑有害成分的氣體 稱為合成氣。目甜工業(yè)生產(chǎn)中用液態(tài)烴、天然氣和煤制合成氣比較成熟，而用生物質(zhì)和生活 垃圾中的有機(jī)物造合成氣，在技術(shù)i:有些障礙。生物質(zhì)是植物現(xiàn)時(shí)固定的太陽(yáng)能，其化學(xué)成 分以C、 H、 O為主，是煤炭等化^燃料的始祖。與煤炭相比，生物質(zhì)具有更高的化學(xué)活性且 有害成分較少，應(yīng)該是非常理想的制合成氣的原料。生活垃圾中含有大量有機(jī)物，是燃料的 "富礦"。其中一部分是原生生物質(zhì)， 一部分是有機(jī)化學(xué)品，含有大量烴類及烴類衍生物 〈如塑料橡膠化纖等>，也是非常好的造合成氣的原料。只是其組成成分復(fù)雜多變，給氣化 和凈化工藝的管理帶來(lái)不便。本人在設(shè)計(jì)用生活垃圾和生物質(zhì)制液體燃料，借鑒了現(xiàn)有的煤 化工工藝，所采用的工藝與煤的間接液化工藝相似，即原料一氣化一凈化氣一合成的路線。

發(fā)明內(nèi)容
1.把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化為汽油的工藝本發(fā)明把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化為汽油的工藝的主要特征為生活垃圾經(jīng)過(guò)篩分 和風(fēng)選，分選出密度較輕的有機(jī)可燃物和密度大的無(wú)機(jī)不燃物，有機(jī)可燃物作氣化原料，無(wú) 機(jī)不燃物填埋。生物質(zhì)原料(包括各種農(nóng)林廢棄物如樹枝、樹葉、鋸末、麥秸桿、玉米秸桿、 稻殼、稻秧、花生秧、花生殼、雜草等)可以不經(jīng)預(yù)處理。生活垃圾中有機(jī)物和生物質(zhì)原料 可以任意比混合。除特殊情況(如體積太大進(jìn)不了設(shè)備，含水大于50%等)夕卜，以原粒度、 原濕度狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)固定(移動(dòng))床氣化爐中，與來(lái)自空分系統(tǒng)、高速(30~280m/s)噴入爐 內(nèi)的氧氣〈含氧70 100%〉氣化劑反應(yīng)，在1000—16(KTC高溫下進(jìn)行氣化。物料受熱依次 經(jīng)歷脫水、分解成氣體和炭質(zhì)，并逐漸失去原有的形狀，在炭質(zhì)氣化析出灰分的同時(shí)，得到 一個(gè)含有水蒸氣、焦油、烴類和C02、 CO、 H2為主要成分，也含有少量有害成份(如HCL、 H2S、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物)的可燃性氣體。緊接著，該氣體再進(jìn)入一個(gè)氣流床氣化爐 中，與粉煤+氧氣+水蒸氣共氣化。在氣流床氣化爐中，根據(jù)氣化溫度調(diào)解供煤量；控制氧煤 比0.7 1.2kg/kg煤；補(bǔ)加水蒸氣與煤比0~0.2kg/kg煤；利用粉煤(60~100%-200目)+氧 氣(含氧80~100%)氣化時(shí)產(chǎn)生的熱能使氣化溫度達(dá)到1400 200(TC，氣化反應(yīng)時(shí)間3~15s。 在共氣化過(guò)程中，利用粉煤析出揮發(fā)分后生成的炭對(duì)焦油等有機(jī)物的催化裂化作用，促使焦 油、烴類、H20、 C02、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物的分解，得到CO+H2為主要成分(含量》 75%)的粗合成氣。出氣化爐的粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)低壓鍋爐，溫度降為100 50(TC后，進(jìn)入一個(gè)移動(dòng)床 顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行第一歩凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，低壓鍋爐的材質(zhì)可用鋼制，也可用陶瓷 或玻璃制。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，+0.5—5,粒級(jí)的濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。粗 合成氣的第一步凈化是在自然壓力(指粗合成氣出氣化爐后沒(méi)再加壓)、較高的溫度(400 700 °C )、空速100~1000 h—'、表觀過(guò)濾速度0. 0002-1.Om/s、濾料顆粒層向下移動(dòng)速率0.0001~0.1m/s 的條件下進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉塵、水分、酸性氣體如COh ftS、 HCL同時(shí)被脫除98%以上，重金屬蒸氣及其化合物脫除70%以上。濾料一次性使用，不再生。初步凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為IO(TC以下，再經(jīng)過(guò)一個(gè)袋式收塵器進(jìn) 行第二歩凈化。該次凈化以精脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。出袋式收塵器后的合成氣加入少量(0 0.05m"itf合成氣)^C蒸氣，然后進(jìn)入固定床過(guò)濾器， 在較低溫度(常溫 120'C)和低過(guò)濾速度(0.0001 0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭完成對(duì)氣體中的各種有害成分進(jìn)行第三步把關(guān)。經(jīng)過(guò)三次凈化后的合成氣含塵量《0.05mg/i^;全氯含量《0.1mg/m,全硫含量《0.1mg/n ; 重金屬含量(以砷計(jì))《0.05mg/m5。合成氣有效成分CO+H2》90%，體積比CO : H2=2~4 。 含水蒸氣1~5%。經(jīng)過(guò)凈化精制的合成氣，壓縮至1.6 10Mpa。該壓縮機(jī)的進(jìn)氣口接活性炭固定床過(guò)濾器 的出口，使整個(gè)凈化系統(tǒng)和氣流床氣化爐形成負(fù)壓。達(dá)到工作壓力的合成氣經(jīng)換熱，被加熱 至180~260°C，依次進(jìn)入幾臺(tái)串聯(lián)的漿態(tài)床三相反映器中進(jìn)行復(fù)雜的反應(yīng)。在漿態(tài)床三相反 應(yīng)器中，液相是反應(yīng)介質(zhì)，它可以是沸點(diǎn)高于36(TC的石蠟(包括液體石蠟)，也可以是礦物 油(如Witco40、 Witoo70)。固相是由多種具有不同催化功能的催化劑組合而成，其中有合成 醇類的催化劑兩種或兩種以上，即有甲醇合成催化劑，也有低炭混合醇合成催化劑，還有醇 類脫水催化劑。這些固體催化劑按一定比例混合，組合成一個(gè)即具有一氧化碳變換功能，又 具有低炭醇合成功能，還具有低碳醇脫水生成混合醚或烴功能的多功能催化體系。這些固體 催化劑的粒度范圍0~74微米，它與液相介質(zhì)混合成漿態(tài)，固體催化劑的濃度18~45%。在 反應(yīng)壓力1.6 10Mpa,反應(yīng)溫度180 35(TC下，漿態(tài)床三相反應(yīng)器中氣相在各自的反應(yīng)器中作 全返混后出反應(yīng)器。合成氣在催化劑上發(fā)生如下主要反應(yīng)CO + H 20 - H2 + C02H2 + C0 ->(CH3 )nOHC02+ 3 H2 CH3 OH + H2 0(CH31— OH——^ CH3 - 0 — (CH3 )x +H2 0 2CH3-OH——> CH3 — 0-CH3+ H2 O CH3-0-CH3 ~^ —CH — +H2 0 在足夠的反應(yīng)時(shí)間(3min 120min)下，出漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)產(chǎn)物呈氣態(tài)，生成物 主要成分是二甲醚、混合醚、低炭烴和二氧化碳。在漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)中，生成的水是中間產(chǎn)物，入反應(yīng)器前合成氣中雖然也 加入少量水，但水參與一氧化碳變換反應(yīng)，被消耗，生成的氫具有很高活性，也立即被利用 了，產(chǎn)物中沒(méi)有水。醇也是中間產(chǎn)物，合成氣在催化劑上轉(zhuǎn)化成醇，但立即在脫水催化劑上 生成了醚，醇類合成不受化學(xué)平衡的限制，故轉(zhuǎn)化率較高。漿態(tài)床三相反應(yīng)器中的反應(yīng)熱，被設(shè)在器內(nèi)的移熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為蒸汽移出。由此可控制漿 態(tài)床三相反應(yīng)器工作在最佳溫度200~340°C，并保持恒溫狀態(tài)。反應(yīng)器中的催化劑會(huì)逐漸失活，生產(chǎn)中定期(每24h 每240h)從反應(yīng)器中放出0.1~10% 的催化劑，保溫濃縮后進(jìn)行蒸餾，分出的催化劑在400 50(TC下燒去積炭，重新還原再生。 反應(yīng)器中同時(shí)加入等量的再生催化劑以維持反應(yīng)活性。離開槳態(tài)床三相反應(yīng)器的氣體，經(jīng)過(guò)換熱(出固定床反應(yīng)器氣體加熱入固定床反應(yīng)器的 氣體)，被加熱到260 42(TC，依次進(jìn)入三臺(tái)串聯(lián)的固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器內(nèi)部裝有擇 形催化固體酸分子篩催化劑。在絕熱和反應(yīng)壓力2 10Mpa的條件下，氣體在反應(yīng)器中呈平推 流，經(jīng)過(guò)0.2min 60min的反應(yīng)時(shí)間，入反應(yīng)器時(shí)以醚類為主的氣體，在具有擇形催化功能的 固體酸分子篩上，發(fā)生脫水反應(yīng)，先生成輕質(zhì)烯烴，而后進(jìn)一步在催化劑的孔道里重整為重 烯烴、脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴，這些烴的碳原子數(shù)受分子篩催化劑孔道直徑限制不大于10， 催化反應(yīng)產(chǎn)物主要為C5 C10的烴，其沸點(diǎn)范圍恰為汽油餾分。轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，出 反應(yīng)器時(shí)產(chǎn)品流溫度比入時(shí)升高30~60°C。固體酸催化劑因積炭會(huì)逐漸失活，需要定期再生。工藝中安裝四臺(tái)反應(yīng)器，其中三臺(tái)工 作， 一臺(tái)在再生。再生方法是往反應(yīng)器中通入400 60(TC的熱空氣燒去催化劑上的積碳。再 生周期約20~30天。催化劑壽命1~2年。出固定床反應(yīng)器的產(chǎn)品氣流依次進(jìn)入換熱器和高壓冷凝器，在高壓冷凝器中被冷卻水降 溫為30~60°C，進(jìn)入高壓產(chǎn)品分離器，分離出水、粗汽油和氣體。分離出的水入蓄水池，酌 情加入生物質(zhì)原料中消耗掉；分離的氣體返回氣化爐作制合成氣的原料；粗汽油減壓進(jìn)入低 壓分離器和穩(wěn)定塔，精制出汽油和液化氣。合成汽油清亮透明，不含雜質(zhì)，含少量醇、醚、 酯類含氧化合物，其沸點(diǎn)范圍與優(yōu)質(zhì)汽油的相同，不但不影響汽油的質(zhì)量，反而改善汽油的 燃燒性能。合成汽油的辛烷值92 93.5。在產(chǎn)品中，汽油占約85%，液化氣約13%。


附圖1是把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化成汽油的工藝示意圖。該工藝可以產(chǎn)生如下效果(l)用農(nóng)林廢棄物、生活垃圾和煤共同作原料，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)汽油和液化氣。產(chǎn)品總熱效率可達(dá)35%以上。(2)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢水、廢氣排放，產(chǎn)生的廢渣可被再利用?；静划a(chǎn)生二次污染。(3)生產(chǎn)費(fèi)用較低，處理生活垃圾有經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
生活垃圾經(jīng)過(guò)篩分和風(fēng)選，分選出密度較輕的有機(jī)可燃物和密度大的無(wú)機(jī)不燃物，有機(jī)可燃物作氣化原料，無(wú)機(jī)不燃物填埋。生物質(zhì)原料(包括各種農(nóng)林廢棄物如樹枝、樹葉、鋸末、麥秸桿、玉米秸桿、稻殼、稻秧、花生秧、花生殼、雜草等)可以不經(jīng)預(yù)處理。生活垃圾中有機(jī)物和生物質(zhì)原料可以任意比混合。除特殊情況(如體積太大進(jìn)不了設(shè)備，含水大于50%等)夕卜，以原粒度、原濕度狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)固定(移動(dòng))床氣化爐中，與來(lái)自空分系統(tǒng)、高速(30~280m/s)噴入爐內(nèi)的氧氣〈含氧70 100%〉氣化劑反應(yīng)，在1000—160(TC高溫下進(jìn)行氣化。物料受熱依次經(jīng)歷脫水、分解成氣體和炭質(zhì)，并逐漸失去原有的形狀，在炭質(zhì)氣化析出灰分的同時(shí)，得到一個(gè)含有水蒸氣、焦油、烴類和C02、 CO、 H2為主要成分，也含有少量有害成份(如HCL、 H2S、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物)的可燃性氣體。緊接著，該氣體再進(jìn)入一個(gè)氣流床氣化爐中，與粉煤+氧氣+水蒸氣共氣化。在氣流床氣化爐中，根據(jù)氣化溫度調(diào)解供煤量；控制氧煤比0.7 1.2kg/kg煤；補(bǔ)加水蒸氣與煤比0~0.2kg/kg煤；利用粉煤(60~100%-200目)+氧氣(含氧80 100%)氣化時(shí)產(chǎn)生的熱能使氣化溫度達(dá)到1400~2000°C，氣化反應(yīng)時(shí)間3 15s。在共氣化過(guò)程中，利用粉煤析出揮發(fā)分后生成的炭對(duì)焦油等有機(jī)物的催化裂化作用，促使焦油、烴類、H20、 C02、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物的分解，得到CO+H2為主要成分(含量>75%)的粗合成氣。出氣化爐的粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)換熱器，溫度降為100 50(TC后，進(jìn)入一個(gè)移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行第一步凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，換熱器的材質(zhì)可用鋼制，也可用陶瓷或玻璃制。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，+0.5_5111111粒級(jí)的濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。粗合成氣的第一步凈化是在自然壓力(指粗合成氣出氣化爐后沒(méi)再加壓)、較高的溫度(400 70(TC)、空速100-1000 h—'、表觀過(guò)濾速度0. 0002 1.0m/s、濾料顆粒層向下移動(dòng)速率0.0001 0.1m/s的條件下進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉塵、水分、酸性氣體如C(V HZS、HCL同時(shí)被脫除98%以上，重金屬蒸氣及其化合物脫除70%以上。濾料一次性使用，不再生。初步凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為IO(TC以下，再經(jīng)過(guò)一個(gè)袋式收塵器進(jìn) 行第二步凈化。該次凈化以精脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。出袋式收塵器后的合成氣加入少量(0 0.05mVi^合成氣沐蒸氣，然后進(jìn)入固定床過(guò)濾器，在較低溫度(常溫 12(TC)和低過(guò)濾速度(0.0001 0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭完成對(duì)氣體中的各種有害成分進(jìn)行第三步把關(guān)。針對(duì)氧化鈣不易脫除的有機(jī)硫，固定床反應(yīng)器中分層裝人用于精脫H2S、精脫COS、精脫CS2的特種活性炭，這些活性炭在操作條件 下對(duì)重金屬蒸氣、氯化氫等有害氣體也有精脫作用。經(jīng)過(guò)三次凈化后的合成氣含塵量《0.05mg/m,全氯含量《0.1mg/rrf;全硫含量-O.lmg/m3; 重金屬含量(以砷計(jì))《0.05mg/m3。合成氣有效成分CO+H2>90%，體積比CO : H2=2~4。 含水蒸氣1~5%。經(jīng)過(guò)凈化精制的合成氣，壓縮至1.6 10Mpa。該壓縮機(jī)的進(jìn)氣口接活性炭固定床過(guò)濾器 的出口，使整個(gè)凈化系統(tǒng)和氣流床氣化爐形成負(fù)壓。達(dá)到工作壓力的合成氣經(jīng)換熱，被加熱 至180 26(TC，依次進(jìn)入三臺(tái)串聯(lián)的漿態(tài)床三相反應(yīng)器中進(jìn)行復(fù)雜的反應(yīng)。在漿態(tài)床三相反 應(yīng)器中，液相是反應(yīng)介質(zhì)，它可以是沸點(diǎn)高于36(TC的石蠟(包括液體石蠟)，也可以是礦物 油.(如Witco40、 Witco70)。固相是由多種具有不同催化功能的催化劑組合而成，其中有合成 醇類的催化劑兩種，即有銅鋅鋁甲醇合成催化劑，也有非負(fù)載超細(xì)改性鐵催化劑，還有ZSM-5 脫水催化劑。這些固體催化劑按一定比例混合，組合成一個(gè)即具有一氧化碳變換功能，又具 有低炭醇合成勸能，還具有低碳醇脫水生成混合醚或烴功能的多功能催化體系。這些固體催 化劑的粒度范圍0~74微.米，它與液相介質(zhì)混合成漿態(tài)，固體催化劑的濃度18~45%。在反 應(yīng)壓力1.6 10Mpa,反應(yīng)溫度180 35(TC下，漿態(tài)床三相反應(yīng)器中氣相在各自的反應(yīng)器中作全 返混后出反應(yīng)器。合成氣在催化劑上發(fā)生如下主要反應(yīng)CO + H2 O H2 + C02H2 +CO ~~> (CH3)n OH C02+ 3H2 CH3 0H +H2 0(CH3 )fOH ~~CH3—0 —(CH3 、 +H2 O 2CH3 — OH 5> CH3O CH3+H2 0CH3—0-CH3 ~> —CH2 +H2 0 在足夠的反應(yīng)時(shí)間(3min 120min)下，出漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)產(chǎn)物呈氣態(tài)，生成物 主要成分是二甲醚、混合醚、低炭烴和二氧化碳。在漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)中，生成的水是中間產(chǎn)物，入反應(yīng)器前合成氣中雖然也 加入少量水，但水參與一氧化碳變換反應(yīng)，被消耗，生成的氫具有很高活性，也立即被利用 了，產(chǎn)物中沒(méi)有水。醇也是中間產(chǎn)物，合成氣在催化劑上轉(zhuǎn)化成醇，但立即在脫水催化劑上 生成了醚，醇類合成不受化學(xué)平衡的限制，故轉(zhuǎn)化率較高。漿態(tài)床三相反應(yīng)器中的反應(yīng)熱，被設(shè)在器內(nèi)的移熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為蒸汽移出。由此可控制衆(zhòng) 態(tài)床三相反應(yīng)器工作在最佳溫度200 340。C，并保持恒溫狀態(tài)。反應(yīng)器中的催化劑會(huì)逐漸失活，生產(chǎn)中定期(每24h 每24qh)從反應(yīng)器中放出0.1~10% 的催化劑，保溫濃縮后進(jìn)行蒸餾，分出的催化劑在400 50(TC下燒去積炭，重新還原再生。 反應(yīng)器中同時(shí)加入等量的再生催化劑以維持反應(yīng)活性?！x開漿態(tài)床三相反應(yīng)器的氣體，經(jīng)過(guò)換熱(出固定床反應(yīng)器氣體加熱入固定床反應(yīng)器的 氣體)，被加熱到260~420°C，依次進(jìn)入三臺(tái)串聯(lián)的固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器內(nèi)部裝有 ZSM-5擇形催化固體酸分子篩催化劑。在絕熱和反應(yīng)壓力2-10Mpa的條件下，氣體在反應(yīng) 器中呈平推流，經(jīng)過(guò)0.2min 60min的反應(yīng)時(shí)間，入反應(yīng)器時(shí)以醚類為主的氣體，在ZSM-5 分子篩上，發(fā)生脫水反應(yīng)，先生成輕質(zhì)烯烴，而后進(jìn)一步在催化劑的孔道里重整為重烯烴、 脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴，這些烴的碳原子數(shù)受分子篩催化劑孔道直徑限制不大于10，催化 反應(yīng)產(chǎn)物主要為C 5 ~ C10的烴，其沸點(diǎn)范圍恰為汽油餾分。轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，出反應(yīng)器時(shí)產(chǎn)品流溫度比入時(shí)升高30~60°C 。ZSM-5催化劑因積炭會(huì)逐漸失活，需要定期再生。工藝中安裝四臺(tái)反應(yīng)器，其中三臺(tái)工 作， 一臺(tái)在再生。再生方法是往反應(yīng)器中通入400 60(TC的熱空氣燒去催化劑上的積碳。再 生周期約20~30天。催化劑壽命1 2年。出固定床反應(yīng)器的產(chǎn)品氣流依次進(jìn)入換熱器和高壓冷凝器，在高壓冷凝器中被冷卻水降 溫為30~60°C，進(jìn)入高壓產(chǎn)品分離器，分離出水、粗汽油和氣體。分離出的水入蓄水池，酌 情加入生物質(zhì)原料中消耗掉；分離的氣體返回氣化爐作制合成氣的原料；粗汽油減壓進(jìn)入低 壓分離器和穩(wěn)定塔，精制出汽油和液化氣。合成汽油清亮透明，不含雜質(zhì)，含少量醇、醚、酯類含氧化合物，其沸點(diǎn)范圍與優(yōu)質(zhì)汽 油的相同，不但不影響汽油的質(zhì)量，反而改善汽油的燃燒性能。合成汽油的辛烷值92 93.5。 在產(chǎn)品中，汽油占約85%，液化氣約13%。 2.生物質(zhì)原料兩段法制合成氣的工藝該工藝的主要特征是生物質(zhì)原料(包括生活垃圾的可燃物與農(nóng)林廢棄物如樹枝、樹葉、 鋸末、麥秸桿、玉米秸桿、稻殼、稻秧、花生秧、花生殼、雜草等原料)，除特殊情況(如體積太大進(jìn)不了設(shè)備，含水大于50%等)夕卜，以原粒度、原濕度狀態(tài)首先在一個(gè)固定(移動(dòng)) 床氣化爐中，用高速(30~280m/s)噴入爐內(nèi)的氧氣〈含氧70 100%〉作氣化介質(zhì)，在1000 —160(TC高溫下進(jìn)行氣化。物料受熱依次經(jīng)歷脫水、分解成氣體和炭質(zhì)，并逐漸失去原有的 形狀，在炭質(zhì)氣化析出灰分的同時(shí)，得到一個(gè)含有水蒸氣、焦油、烴類和C02、 CO、 H2為 主要成分，也含有少量有害成份(如HCL、 H2S、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物)的可燃性氣體。 該氣體再進(jìn)入一個(gè)氣流床氣化爐中，與粉煤+氧氣+水蒸氣共氣化。在氣流床氣化爐中，根據(jù)氣化溫度調(diào)解供煤量；控制氧煤比0.7 1.2kg/kg煤；補(bǔ)加水蒸氣與煤比0~0.2kg/kg煤；利用粉煤(60~100%_200目)+氧氣(含氧80-100%)氣化時(shí)產(chǎn)生的熱能使氣化溫度達(dá)到 1400~2000°C，氣化反應(yīng)時(shí)間3 15s。在共氣化過(guò)程中，利用粉煤析出揮發(fā)分后生成的炭對(duì)焦 油等有機(jī)物的催化裂化作用，促使焦油、烴類、H20、 C02、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物的分' 解，得到CO+H2為主要成分的粗合成氣。生物質(zhì)與煤共制合成氣的方法有兩種實(shí)施方式 一種是生物質(zhì)用固定床上吸式氣化爐 氣化，氣化氣進(jìn)入另一臺(tái)氣流床氣化爐與粉煤+氧氣共氣化制成合成氣'，兩爐分別排出液態(tài)渣； 另一種方式是在一臺(tái)爐子的上部是生物質(zhì)下吸式固定床氣化爐，中部是粉煤+氧氣氣流床氣化 爐，底部是兩爐產(chǎn)物的出口，生物質(zhì)用氧氣氣化產(chǎn)生的粗燃?xì)?、水蒸汽、二氧化碳、殘?zhí)亢?灰渣共同進(jìn)入氣流床氣化爐與粉煤+氧氣共氣化制成合成氣，液態(tài)渣和合成氣并流從底部出口 排出。該方法能產(chǎn)生如下效果(l)簡(jiǎn)化工藝。生活垃圾中常含有較多的水分，有些物料難于 烘干〈如菜葉〉，垃圾中也含有較多韌性物料〈如纖維、橡膠、塑料〉極難破碎，事實(shí)上現(xiàn)在 也沒(méi)有可靠的工業(yè)破碎設(shè)備能有效地粉碎垃圾。該方法對(duì)生活垃圾和生物質(zhì)原料以原粒度、 原濕度利用，簡(jiǎn)化了這些原料的前處理工序。也有效地利用了垃圾或生物質(zhì)中所含的水份， 作為自身氣化和粉煤氣化時(shí)的氣化介質(zhì)，減少了煤氣化時(shí)水蒸氣的加量，在整個(gè)氣化工藝中 可省去專用的蒸汽鍋爐，由氣化爐副產(chǎn)的蒸汽可滿足生產(chǎn)需求，因此可以減少投資和生產(chǎn)費(fèi). 用。〈2〉消除污染。生活垃圾燃燒中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)氯化物(如二惡英)和重金屬粉塵的二次污 染是其能源化利用中的最大障礙。本方法由于在氣流床氣化爐中是高溫下氣化，能把重金屬 最大限度地固化在熔融渣里，冷卻后成為一種惰性的玻璃體，有機(jī)氯化物在氣化溫度下幾乎全部分解，它消除了生活垃圾在利用時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。(3)制成合成氣。本方法把生 活垃圾和生物質(zhì)經(jīng)兩次高溫氣化，最終制成不含焦油和烴類的合成氣，凈化后用于液體燃料 的合成?？纱偈谷藗儗?shí)現(xiàn)使用可再生能源，減少對(duì)化石能源的依賴。
具體實(shí)施方式
以兩爐分別排渣的方式為例。生活垃圾經(jīng)過(guò)篩分和風(fēng)選，分選出密度較輕 的有機(jī)可燃物和密度大的無(wú)機(jī)不燃物。垃圾可燃物可單獨(dú)入爐，也可與農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì) 原料以任意比例混合處理。物料由機(jī)械推料裝置推入一固定床氣化爐中，氣化爐入口處設(shè)有 料封裝置，在固定床氣化爐的爐箅上方，氧氣高速?gòu)膰娍趪娙霠t內(nèi)，與已經(jīng)被烘干并析出揮 發(fā)分后生成的炭層發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度可達(dá)160(TC，生成的液態(tài)渣經(jīng)由爐算滴下；產(chǎn)生 的氣體(C02+H20)向上經(jīng)物料的炭層被還原為C0+H2的氣體，再向上經(jīng)物料的分解層、 干燥層冷卻為10(TC 30(TC，與物料分解產(chǎn)生的焦油和干燥層產(chǎn)生的水蒸氣一起進(jìn)入另一個(gè) 氣流床氣化爐。氣流床氣化爐用粉煤作原料、氧氣+水蒸氣作氣化介質(zhì)，氣流床氣化爐為負(fù)壓 操作，生活垃圾或生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)鈴臓t頂吸入，粉煤和氧氣也從爐頂以大于30m/s 的高速噴入爐內(nèi)，在高溫輻射下迅速起火反應(yīng)，根據(jù)氣化溫度調(diào)節(jié)供煤量，同時(shí)調(diào)節(jié)氧氣和 水蒸汽的補(bǔ)給量，控制反應(yīng)溫度在140(TC 200(TC范圍內(nèi)、反應(yīng)時(shí)間在15s內(nèi)，所有有機(jī)物 基本上分解完全?？刂瞥隹跉怏w溫度^160(TC，基本上可保證合成氣的質(zhì)量。氣流床氣化爐 內(nèi)各氣化產(chǎn)物并流向下，經(jīng)l 15s，從下部噴出液渣和粗合成氣。該方法產(chǎn)生的粗合成氣中，CH4的含量可低于0.5%,有效成分CO+H2的含量可大于80%， 凈化后可作合成氣。3.生活垃圾和生物質(zhì)與煤共造合^氣的氣化爐該爐的主要構(gòu)造特征是由上爐和下爐構(gòu)成，上爐是生活垃圾和生物質(zhì)為原料的固定床 下吸式氣化爐，下爐是粉煤為原料的氣流床氣化爐。兩爐一體相通，中間由一層爐算隔開。 爐體是兩個(gè)直立的同心圓柱體，由鋼板巻焊而成。外圓的外壁包一層50 500mm厚的保溫材 料；兩圓環(huán)間是一個(gè)蒸汽鍋爐；內(nèi)圓的內(nèi)壁向火部分敷30 90mm厚的耐火材料，耐火層內(nèi)的 圓柱形空間是爐膛。爐膛豎向中部是一個(gè)水平放置的爐萆，爐萆上部空間是上爐，下部空間 是下爐。爐頂用一個(gè)鋼制的圓蓋封死。爐頂蓋上裝有防爆裝置，防爆裝置是用法蘭壓緊一個(gè) 0.2~0.5mm厚的鋁片或塑料片。在爐體Jt部靠近爐頂?shù)囊粋?cè)，設(shè)有上爐的給料裝置。該給料裝置是一個(gè)長(zhǎng)1:5 10米的圓 筒或方筒， 一端通入上爐內(nèi)，另一端連接一個(gè)推料的活塞，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可由液壓油缸， 也可用曲軸連桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)。給料筒體可以水平安裝，也可以與水平線呈0 70。夾角傾斜安裝， 傾斜向上推料。上爐給料筒體具有料封作用。'上爐的氧氣供風(fēng)口布置在爐萆上方的爐體圓周上，風(fēng)口距爐萆0.1~1.2米，風(fēng)口數(shù)2~12 個(gè)，可以均勻地設(shè)在一個(gè)平面上，也可以上下交錯(cuò)，間距均勻地對(duì)稱分布。風(fēng)管的中心線與 水平面呈0~30°的夾角，風(fēng)管可以水平也可以向上或向下傾斜往爐中心吹氧。風(fēng)口區(qū)設(shè)有用 水冷卻的玻璃觀察孔。爐萆是厚壁(6~18mm)的無(wú)縫鋼管外敷30~90mm厚的一層耐火材料。鋼管焊接在爐體 內(nèi)圓上，其兩端都與鍋爐相通。在爐萆下部的爐體圓周上，布有2 8個(gè)粉煤和氧氣的噴嘴。噴嘴距爐萆0.1 0.8米，可以 均勻地設(shè)在一個(gè)平面上，也可以上下交錯(cuò)，間距均勻地對(duì)稱分布。氧煤噴槍插入噴嘴。噴槍 一般水平安裝，也可以稍向上或向下傾斜，噴槍中心線與水平線的夾角0~30° 。氧煤噴槍是兩套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管噴氧氣和水蒸汽，兩管環(huán)間噴粉煤，出口處內(nèi)管稍長(zhǎng)，可避免氧氣倒流入 煤管。 下爐爐腔的底部是氣化產(chǎn)物的共同出口，采用縮口結(jié)構(gòu)。其斷面形狀為"、&形。上部 收縮角為120 160° 。底部端蓋呈雙層，上層是倒圓錐形，下層是水平放置的圓形，都用鋼 板制成，焊接在爐體內(nèi)圓上，其間與鍋爐相通。其上面和中心噴口敷一層30 90mm厚的耐火 材料。中心噴口下部有一個(gè)擴(kuò)大的導(dǎo)向筒，'導(dǎo)向筒下口接近淬冷沉渣池的水面，導(dǎo)向筒是雙層， 中間通水，也是鍋爐的組成部分。合成氣出口的里端是導(dǎo)向筒外圓的上部。 淬冷沉渣池和撈渣螺旋的下端設(shè)在地面以下。該爐的工作特征為上爐是個(gè)固定床(移動(dòng)床)氣化爐，生活垃圾的可然物和生物質(zhì)原料在上爐氣化，氧氣(含氧80-100%)作氣化介質(zhì)。上爐氣化的產(chǎn)物通過(guò)爐萆全部進(jìn)入下爐 進(jìn)行二次反應(yīng)。下爐是個(gè)氣流床氣化爐，以上爐的氣化產(chǎn)物+粉煤+氧氣+水蒸氣為氣化原料， 進(jìn)行高溫(1600~2000°C)反應(yīng)。在操作時(shí)，調(diào)節(jié)上爐氧氣的加入量，就能有效地調(diào)節(jié)上爐的氣化速度。調(diào)節(jié)下爐粉煤的 加入量，控制氧煤比0.7 1.2kg/kg煤，補(bǔ)加水蒸氣與煤比0 0.2kg/kg煤，就能控制下爐的 氣化溫度。只要出口氣體溫度大于1600。C，氣體中基本上不含焦油和烴類。操作管理較易。上爐和下爐都在常壓工作，下爐壓力略小于上爐，上爐是下吸式。下爐底部縮小的出口， 使4體和液態(tài)渣高速噴出，避免阻塞。采f水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)向火部分僅涂敷一層較薄的耐火材料，工作時(shí)以渣抗渣，以渣 護(hù)壁。金用時(shí)間較長(zhǎng)。鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽供氣化爐自用，鋼制爐體只承受鍋爐水溫和低壓， 安全可靠。從爐腔噴出的氣化產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)一個(gè)由導(dǎo)向筒和爐體組成的慣性除灰裝置，出爐氣體的含 塵量減，溫度降低。

附圖2是生活垃圾和生物質(zhì)與煤共造合成氣的氣化爐的示意圖。 該氣化爐能將生活垃圾中可燃物和常規(guī)農(nóng)林廢棄物，以原粒度、原濕度狀態(tài)與粉煤共氣 化，制成基本不含焦油和烴類的粗合成氣。
具體實(shí)施方式
生活垃圾經(jīng)過(guò)篩分,風(fēng)選等筒單處理,分選出可燃有機(jī)物作為氣化原料,可 直接入爐，也可與農(nóng)林廢棄物原料以任意比例混合入爐處理。物料由上爐的給料裝置通過(guò)推 料活塞擠壓送入上爐內(nèi)的料室，物料由爐壁支撐。給料裝置的擠壓段具有料封作用，它阻斷 爐內(nèi)外的氣體流通，可使上爐內(nèi)呈微正壓。在爐萆上方，氧氣從爐體圓周以大于30m/s的速度向中心噴入，與被爐內(nèi)高溫輻射此時(shí) 己經(jīng)析出揮發(fā)分成為炭質(zhì)的物料發(fā)生氣化反應(yīng)，物料失去了原有的形態(tài)，炭質(zhì)與氧或水反應(yīng) 逐漸成為氣體，殘?zhí)亢突曳衷谘鯕獾母叨韧牧飨卤淮祫?dòng)離開固定床物料反應(yīng)層，細(xì)粒固體顆 粒之間被氣流隔開，與產(chǎn)生的氣體并流向下進(jìn)入爐萆下的氣流床氣化爐，在下爐中繼續(xù)參與 氣化反應(yīng)。粉煤和氧氣+補(bǔ)加水蒸氣從位于爐萆下的噴口高速噴入下爐，由于噴口是相對(duì)的，氣流、 煤粉與從爐萆上落入的炭渣、灰粉等混合物高度湍流，在高溫輻射下，煤粉被快速干餾和熱 分解，并瞬間著火，在火焰中進(jìn)行氣化反應(yīng)。生成的合成氣連同液態(tài)渣和未反應(yīng)的煤、炭并 流向下，經(jīng)縮小的出口，噴出爐膛，在導(dǎo)向筒中向下運(yùn)動(dòng)，由于慣性，液態(tài)渣大部分落入水 渣池的水中被淬冷，氣體則經(jīng)導(dǎo)向筒的下部、由沉渣池水面的上方轉(zhuǎn)彎向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)氣體出口出爐。爐渣由撈渣螺旋從沉渣池?fù)瞥鰻t外。4. 適應(yīng)生活垃圾造氣的全干法三步除塵脫毒凈化工藝.生活垃圾或生活垃圾與煤共造的粗合成氣，在利用時(shí)，對(duì)下游設(shè)備或下游工藝中催化劑 有害成分的含量和種類，都隨生活垃圾中所含成分的變化而變化。通常，生活垃圾的成分變 化莫測(cè)，氣化后也引起粗合成氣所含的有害成分復(fù)雜多變，其中不但時(shí)時(shí)產(chǎn)生不同含量的含5、 CL、 F成分的酸性氣體或有機(jī)有害氣體，也不時(shí)產(chǎn)生含有重金屬蒸氣和重金屬化合物組成 的飛灰。這些特點(diǎn)，使現(xiàn)有工業(yè)上常使用的一些用于煤制氣的凈化工藝難以適應(yīng)或難以徹底 消除污染。本發(fā)明適應(yīng)生活垃圾造氣的全干法三步除塵脫毒凈化工藝的主要特征為出氣化爐的粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)換熱器，溫度降為100 50(TC后，進(jìn)入一個(gè)移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行第一步凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，換熱器的材質(zhì)可用鋼制，也可用陶瓷或玻璃制。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，+0.5—5111111粒級(jí)的濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。粗合成氣的第一步凈化是在自然壓力(指粗合成氣出氣化爐后沒(méi)再加壓)、較高的溫度(400 70(TC)、空速100 1000 h一'、表觀過(guò)濾速度O. 0002~1.0m/s、濾料顆粒層向下移動(dòng)速率0.0001 0.1m/s的條件下進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉塵、水分、酸性氣體如C02 、 H2S、 HCL同時(shí)被脫除98%以上，重金屬蒸氣及其化合物脫除70%以上。濾料一次性使用，不再生。初步凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為IO(TC以下，再經(jīng)過(guò)一個(gè)袋式收塵器進(jìn) 行第二步凈化。該次凈化以精脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。出袋式收塵器后的合成氣進(jìn)入固定床過(guò)濾器，在較低溫度(常溫 12(TC)和低過(guò)濾速度(0.01 0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭完成對(duì)氣體中的各種有害成分進(jìn)行第三歩把關(guān)。該工藝能產(chǎn)生如下效果(1)能把用生活垃圾為原料造氣產(chǎn)生的粗合成氣，達(dá)到下列 凈化目標(biāo)氣體含塵量《0.05mg/n!;全氯含量《0.1mg/n/;全硫含量《0.1mg/nf;重金屬含量 (以砷計(jì))《0.05mg/m3。可以滿足化學(xué)合成工藝要求。(2)對(duì)環(huán)境影響小，不造成二次污染。凈化i藝中產(chǎn)生的固體廢棄物可被水泥工業(yè)再利用，撲集了粉塵和少量重金屬的濾料，仍是含CaO為主要成分，它以少量摻入可作燒制水泥的原料，不影響水泥質(zhì)量，并可以把重金屬 封閉在水泥制品里。(3)基本上消除了高溫氯對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕。
具體實(shí)施方式
出氣化爐的粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)換熱器，溫度降為100 50(TC后，進(jìn)入一 個(gè)移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行第一步凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，換熱器的材質(zhì)可用鋼制，也可 用陶瓷或玻璃制。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，裝有+0.5—5mm粒級(jí)的CaO (完全煅燒的石灰 石)或CaO'MgO(完全煅燒的白云石)作濾料。新燒制的石灰是多孔物質(zhì)，對(duì)于含有水分、酸 性氣體和重金屬蒸氣的粗合成氣來(lái)說(shuō)，這種堿性濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。粗合成氣的 第一步凈化是在自然壓力(指出氣化爐后沒(méi)再加壓)、較高的溫度(400 70(TC )、空速100~1000 h 、氣體呈水平方向穿過(guò)一定厚度的顆粒料層，表觀過(guò)濾速度0.0002 1.0m/s、濾料顆粒層向 下移動(dòng)，移動(dòng)速率0.001~0.1m/s的條件下進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉 塵與濾料碰撞失去動(dòng)能被顆粒層捕集;水分、酸性氣體C02 、 H2S、 HC1與CaO發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)而同時(shí)被消除；重金屬蒸氣被多孔的CaO吸附。粉塵、水分、C02 、 H2 S、 HC1脫除率 大于98%，重金屬蒸氣在CaO中的吸附率70Q/()以上。濾料一次性使用，不再生。離開移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為IO(TC以下，再經(jīng)過(guò)一個(gè)袋式收塵器進(jìn)行第二步凈化。該次凈化以精細(xì)脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。沒(méi)有被 顆粒濾料層捕集的微細(xì)粒(多數(shù)小于9um)，在致密濾布的表面聚集，通過(guò)定期振打脫落再排出收塵器外，與氣體分離。出袋式收塵器的合成氣，用固定床過(guò)濾器，在較低溫度(常溫 12(TC)和低過(guò)濾速度 (0.01 0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭對(duì)氣體中的各種有害成分把關(guān)。針對(duì)氧化 鈣不易脫除的有機(jī)硫，固定床過(guò)濾器中分層裝人用于精脫H2 S、精脫COS、精脫CS2的特 種活性炭，這些活性炭在操作條件下對(duì)重金屬蒸氣、氯化氫等有害氣體也有精脫作用。固定 床反應(yīng)器中的活性炭更換周期一般一年，.設(shè)置兩臺(tái)， 一臺(tái)生產(chǎn)，另一臺(tái)備用。
權(quán)利要求
1。把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化為汽油的工藝本發(fā)明把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化為汽油的工藝的主要特征為生活垃圾經(jīng)過(guò)篩分和風(fēng)選，分選出密度較輕的有機(jī)可燃物和密度大的無(wú)機(jī)不燃物，有機(jī)可燃物作氣化原料，無(wú)機(jī)不燃物填埋。生物質(zhì)原料(包括各種農(nóng)林廢棄物如樹枝、樹葉、鋸末、麥秸桿、玉米秸桿、稻殼、稻秧、花生秧、花生殼、雜草等)可以不經(jīng)預(yù)處理。生活垃圾中有機(jī)物和生物質(zhì)原料可以任意比混合。除特殊情況(如體積太大進(jìn)不了設(shè)備，含水大于50％等)外，以原粒度、原濕度狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)固定(移動(dòng))床氣化爐中，與來(lái)自空分系統(tǒng)、高速(30～280m/s)噴入爐內(nèi)的氧氣&lt;含氧70～100％&gt;氣化劑反應(yīng)，在1000-1600℃高溫下進(jìn)行氣化。物料受熱依次經(jīng)歷脫水、分解成氣體和炭質(zhì)，并逐漸失去原有的形狀，在炭質(zhì)氣化析出灰分的同時(shí)，得到一個(gè)含有水蒸氣、焦油、烴類和CO2、CO、H2為主要成分，也含有少量有害成份(如HCL、H2S、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物)的可燃性氣體。緊接著，該氣體再進(jìn)入一個(gè)氣流床氣化爐中，與粉煤+氧氣+水蒸氣共氣化。在氣流床氣化爐中，根據(jù)氣化溫度調(diào)解供煤量；控制氧煤比0.7～1.6kg/kg煤；補(bǔ)加水蒸氣與煤比0～0.2kg/kg煤；利用粉煤(60～100％-200目)+氧氣(含氧80～100％)氣化時(shí)產(chǎn)生的熱能使氣化溫度達(dá)到1400～2000℃，氣化反應(yīng)時(shí)間3～15s。在共氣化過(guò)程中，利用粉煤析出揮發(fā)分后生成的炭對(duì)焦油等有機(jī)物的催化裂化作用，促使焦油、烴類、H2O、CO2、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物的分解，得到CO+H2為主要成分(含量≥75％)的粗合成氣。出氣化爐的粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)低壓鍋爐，溫度降為100～500℃后，進(jìn)入一個(gè)移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行第一步凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，低壓鍋爐的材質(zhì)可用鋼制，也可用陶瓷或玻璃制。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，+0.5-5mm粒級(jí)的濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。粗合成氣的第一步凈化是在自然壓力(指粗合成氣出氣化爐后沒(méi)再加壓)、較高的溫度(400～700℃)、空速100～1000h-1、表觀過(guò)濾速度0.0002～1.0m/s、濾料顆粒層向下移動(dòng)速率0.0001～0.1m/s的條件下進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉塵、水分、酸性氣體如CO2、H2S、HCL同時(shí)被脫除98％以上，重金屬蒸氣及其化合物脫除70％以上。濾料一次性使用，不再生。初步凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為100℃以下，再經(jīng)過(guò)一個(gè)袋式收塵器進(jìn)行第二步凈化。該次凈化以精脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。出袋式收塵器后的合成氣加入少量(0～0.05m3/m3合成氣)水蒸氣，然后進(jìn)入固定床過(guò)濾器，在較低溫度(常溫～120℃)和低過(guò)濾速度(0.0001～0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭完成對(duì)氣體中的各種有害成分進(jìn)行第三步把關(guān)。特種活性炭是指用于精脫H2S、精脫COS、精脫CS2的專用活性炭制品，也包括用于精脫HCl的活性炭制品。經(jīng)過(guò)三次凈化后的合成氣含塵量≤0.05mg/m3；全氯含量≤0.1mg/m3；全硫含量≤0.1mg/m3；重金屬含量(以砷計(jì))≤0.05mg/m3。合成氣有效成分CO+H2≥90％，體積比CO∶H2＝2～4。含水蒸氣1～5％。經(jīng)過(guò)凈化精制的合成氣，壓縮至1.6～10Mpa該壓縮機(jī)的進(jìn)氣口接活性炭固定床過(guò)濾器的出口，使整個(gè)凈化系統(tǒng)和氣流床氣化爐形成負(fù)壓。達(dá)到工作壓力的合成氣經(jīng)換熱，被加熱至180～260℃，依次進(jìn)入幾臺(tái)串聯(lián)的漿態(tài)床三相反映器中進(jìn)行復(fù)雜的反應(yīng)。在漿態(tài)床三相反應(yīng)器中，液相是反應(yīng)介質(zhì)，它可以是沸點(diǎn)高于360℃的石蠟(包括液體石蠟)，也可以是礦物油(如Witco40、Witco70)。固相是由多種具有不同催化功能的催化劑組合而成其中有合成醇類的催化劑兩種或兩種以上，即有甲醇合成催化劑，也有低炭混合醇合成催化劑；還有醇類脫水催化劑。這些固體催化劑按一定比例混合，組合成一個(gè)即具有一氧化碳變換功能，又具有低炭醇合成功能，還具有低碳醇脫水生成混合醚或烴功能的多功能催化體系。這些固體催化劑的粒度范圍0～74微米，它與液相介質(zhì)混合成漿態(tài)，固體催化劑的濃度18～45％。在反應(yīng)壓力1.6～10Mpa，反應(yīng)溫度180～350℃下，漿態(tài)床三相反應(yīng)器中氣相在各自的反應(yīng)器中作全返混后出反應(yīng)器。合成氣在催化劑上發(fā)生如下主要反應(yīng)<reaction>CO+H<sb>2</sb>O<chf height="32" width="60" align="middle" arrowtype="reverse"></chf>H<sb>2</sb>+CO<sb>2</sb></reaction><!--img id="icf0001" file="S2008100025234C00021.gif" wi="224" he="14" img-content="drawing" img-format="tif"/-->H2+CO→(CH3)nOH<reaction>CO<sb>2</sb>+3H<sb>2</sb><chf height="32" width="60" align="middle" arrowtype="reverse"></chf>CH<sb>3</sb>OH+H<sb>2</sb>O</reaction><!--img id="icf0002" file="S2008100025234C00022.gif" wi="300" he="17" img-content="drawing" img-format="tif"/-->(CH3)nOH→CH3-O-(CH3)x+H2O<reaction>2CH<sb>3</sb>OH<chf height="32" width="60" align="middle" arrowtype="reverse"></chf>CH<sb>3</sb>-O-CH<sb>3</sb>+H<sb>2</sb>O</reaction><!--img id="icf0003" file="S2008100025234C00023.gif" wi="337" he="18" img-content="drawing" img-format="tif"/-->CH3-O-CH3→-CH3-+H2O在足夠的反應(yīng)時(shí)間(3min～120min)下，出漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)產(chǎn)物呈氣態(tài)，生成物主要成分是二甲醚、混合醚、低炭烴和二氧化碳。在漿態(tài)床三相反應(yīng)器的催化反應(yīng)中，生成的水是中間產(chǎn)物，入反應(yīng)器前合成氣中雖然也加入少量水，但水參與一氧化碳變換反應(yīng)，被消耗，生成的氫具有很高活性，也立即被利用了，產(chǎn)物中沒(méi)有水。醇也是中間產(chǎn)物，合成氣在催化劑上轉(zhuǎn)化成醇，但立即在脫水催化劑上生成了醚，醇類合成不受化學(xué)平衡的限制，故轉(zhuǎn)化率較高。漿態(tài)床三相反應(yīng)器中的反應(yīng)熱，被設(shè)在器內(nèi)的移熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為蒸汽移出。由此可控制漿態(tài)床三相反應(yīng)器工作在最佳溫度200～340℃，并保持恒溫狀態(tài)。反應(yīng)器中的催化劑會(huì)逐漸失活，生產(chǎn)中定期(每24h～每240h)從反應(yīng)器中放出0.1～10％的催化劑，保溫濃縮后進(jìn)行蒸餾，分出的催化劑在400～500℃下燒去積炭，重新還原再生。反應(yīng)器中同時(shí)加入等量的再生催化劑以維持反應(yīng)活性。離開漿態(tài)床三相反應(yīng)器的氣體，經(jīng)過(guò)換熱(出固定床反應(yīng)器氣體加熱入固定床反應(yīng)器的氣體)，被加熱到260～420℃，依次進(jìn)入三臺(tái)串聯(lián)的固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器內(nèi)部裝有擇形催化固體酸分子篩催化劑。在絕熱和反應(yīng)壓力2～10Mpa的條件下，氣體在反應(yīng)器中呈平推流，經(jīng)過(guò)0.2min～60min的反應(yīng)時(shí)間，入反應(yīng)器時(shí)以醚類為主的氣體，在具有擇形催化功能的固體酸分子篩上，發(fā)生脫水反應(yīng)，先生成輕質(zhì)烯烴，而后進(jìn)一步在催化劑的孔道里重整為重烯烴、脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴，這些烴的碳原子數(shù)受分子篩催化劑孔道直徑限制不大于10，催化反應(yīng)產(chǎn)物主要為C5～C10的烴，其沸點(diǎn)范圍恰為汽油餾分。轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，出反應(yīng)器時(shí)產(chǎn)品流溫度比入時(shí)升高30～60℃。固體酸催化劑因積炭會(huì)逐漸失活，需要定期再生。工藝中安裝四臺(tái)反應(yīng)器，其中三臺(tái)工作，一臺(tái)在再生。再生方法是往反應(yīng)器中通入400～600℃的熱空氣燒去催化劑上的積碳。再生周期約20～30天。催化劑壽命1～2年。出固定床反應(yīng)器的產(chǎn)品氣流依次進(jìn)入換熱器和高壓冷凝器，在高壓冷凝器中被冷卻水降溫為30～60℃，進(jìn)入高壓產(chǎn)品分離器，分離出水、粗汽油和氣體。分離出的水入蓄水池，酌情加入生物質(zhì)原料中消耗掉；分離的氣體返回氣化爐作制合成氣的原料；粗汽油減壓進(jìn)入低壓分離器和穩(wěn)定塔，精制出汽油和液化氣。合成汽油清亮透明，不含雜質(zhì)，含少量醇、醚、酯類含氧化合物，其沸點(diǎn)范圍與優(yōu)質(zhì)汽油的相同，不但不影響汽油的質(zhì)量，反而改善汽油的燃燒性能。合成汽油的辛烷值92～93.5。在產(chǎn)品中，汽油占約85％，液化氣約13％。
2.生物質(zhì)原料兩段法制合成氣的工藝該工藝的主要特征是生物質(zhì)原料(包括生活垃圾的可燃物與農(nóng)林廢棄物如樹枝、樹葉、 鋸末、麥秸桿、玉米秸桿、稻殼、稻秧、花生秧、花生殼、雜草等原料)，除特殊情況(如體 積太大進(jìn)不了設(shè)備，含水大于50%等)夕卜，以原粒度、原濕度狀態(tài)首先在一個(gè)固定(移動(dòng)) 床氣化爐中，用高速(30~280m/s)噴入的氧氣〈含氧70 100%〉作氣化介質(zhì)，在1000—1600 。C高溫下進(jìn)行氣化。物料受熱依次經(jīng)歷脫水、分解成氣體和炭質(zhì)，并逐漸失去原有的形狀， 在炭質(zhì)氣化析出灰分的同時(shí)，得到一個(gè)含有水蒸氣、焦油、烴類和C02、 CO、 H2為主要成 分，也含有少量有害成份(如HC1、 H2S、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物)的可燃性氣體。該氣 體再進(jìn)入一個(gè)氣流床氣化爐中，與粉煤+氧氣+水蒸氣共氣化。在氣流床氣化爐中，根據(jù)氣化 溫度調(diào)解供煤量；控制氧煤比0.7 1.2kg/kg煤；補(bǔ)加水蒸氣與煤比0 0.2kg/kg煤；禾U用粉 煤(60~100%-200目)+氧氣(含氧80-100%)氣化時(shí)產(chǎn)生的熱能使氣化溫度達(dá)到1400 2000 °C，氣化反應(yīng)時(shí)間3 15s。在共氣化過(guò)程中，利用粉煤析出揮發(fā)分后生成的炭對(duì)焦油等有機(jī) 物的催化裂化作用，.促使焦油、烴類、H20、 C02、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物的分解，得到 CO+H2為主要成分的粗合成氣。生物質(zhì)與煤共制合成氣的方法有兩種實(shí)施方式 一種生物質(zhì)用固定床上吸式氣化爐氣化， 氣化氣進(jìn)入另一臺(tái)氣流床氣化爐再與粉煤+氧氣共氣化制成合成氣，兩爐分別排出液態(tài)渣;'另 一種方式是在一臺(tái)爐子的上部是生物質(zhì)下吸式固定床氣化爐，中部是粉煤+氧氣氣流床氣化' 爐，底部是兩爐產(chǎn)物的出口。生物質(zhì)用氧氣在上部固定床爐氣化產(chǎn)生的粗燃?xì)?、水蒸汽、?氧化碳、殘?zhí)亢突以裙餐M(jìn)入中部氣流床氣化爐與粉煤+氧氣共氣化制成合成氣，液態(tài)渣和 粗合成氣并流從底部出口排出。
3.生活垃圾中可燃物和生物質(zhì)與煤共造合成氣的氣化爐該爐的主要構(gòu)造特征是由上爐和下爐構(gòu)成，上爐是生活垃圾和生物質(zhì)為原料的固定床 下吸式氣化爐，下爐是粉煤為主要原料的氣流床氣化爐。兩爐一體相通，中間由一層爐算隔 開。爐體是兩個(gè)直立的同心圓柱體，由鋼板巻焊而成。外圓的外壁包一層50 500mm厚的保 溫材料；兩圓環(huán)間是一個(gè)蒸汽鍋爐；內(nèi)圓的內(nèi)壁向火部分敷30 90mm厚的耐火材料，耐火材 料層內(nèi)的圓柱形空間是爐膛。爐膛豎向中部(中線上下各一米)是一個(gè)水平放置的爐萆，爐 萆上部空間是上爐，下部空間是下爐。爐頂用一個(gè)鋼制的圓蓋封死，園蓋可以是平面，也可以是拋物面形。爐頂蓋上裝有防爆 裝置，防爆裝置是用法蘭壓緊一個(gè)0.2~0.5mm厚的鋁片或塑料片。在爐體上部靠近爐頂?shù)囊粋?cè)，設(shè)有上爐的給料裝置。該給料裝置是一個(gè)長(zhǎng)1.5-10米的圓 筒或方筒， 一端通入上爐內(nèi)，另一端連接一個(gè)推料的活塞，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可由液壓油缸， 也可用曲軸連桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)。給料筒體可以水平安裝，也可以與水平線呈0 70。夾角傾斜安裝， 傾斜向上推料。上爐給料筒體具有料封作用。上爐的氧氣供風(fēng)口布置在爐萆上方的爐體圓周上，風(fēng)口距爐萆0.1 1.2米，風(fēng)口數(shù)2 12 個(gè)，可以均勻地設(shè)在一個(gè)平面上，也可以上下交錯(cuò)，間距均勻地對(duì)稱分布。風(fēng)管的中心線與 水平面呈0~30°的夾角，風(fēng)管可以水平也可以向上或向下傾斜往爐中心吹氧。風(fēng)口區(qū)設(shè)有用 水冷卻的玻璃觀察孔。'爐萆是厚壁(6~18mm)的無(wú)縫鋼管外敷30 卯mm厚的一層耐火材料。鋼管焊接在爐體 內(nèi)圓上，其兩端都與鍋爐相通。在爐萆下部的爐體圓周上，布有2 8個(gè)粉煤和氧氣的噴嘴。噴嘴距爐萆0.1 0.8米，可以 均勻地設(shè)在一個(gè)平面上，也可以上下交錯(cuò)，間距均勻'地對(duì)面形稱分布。氧煤噴槍插入噴嘴。噴槍一般水平安裝，也可以稍向上或向下傾斜，噴槍中心線與水平線的夾角0~30° 。氧煤噴 槍是兩套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管噴氧氣，兩管環(huán)間噴粉煤，出口處內(nèi)管稍長(zhǎng)，可避免氧氣倒流入煤管。 補(bǔ)加水蒸氣加入氧氣中。下爐爐腔的底部是氣化產(chǎn)物的共同出口，采用縮口結(jié)構(gòu)。其斷面形狀為"^二"形。上部 收縮角為100~160° 。底部端蓋呈雙層，上層是倒圓錐形，下層是水平放置的圓形，都用鋼 板制成，焊接在爐體內(nèi)圓上，其間與鍋爐相通。其上面和中心噴口表面敷一層30 190mm厚 的耐火材料。中心噴口下部有一個(gè)擴(kuò)大的導(dǎo)向筒，導(dǎo)向筒下口接近淬冷沉渣池的水面，導(dǎo)向筒是雙層， 中間通水，也是鍋爐的組成部分。合成氣出口的里端是導(dǎo)向筒外圓的上部。 淬冷沉渣池和撈渣螺旋的下端設(shè)在地面以下。耐火材料指的是含氧化鋁80%以上的高鋁黏土、含氧化鋁80%以上的耐火混凝土、含 鉻耐火混凝土、剛玉和炭化硅。該爐的工作特征為上爐是個(gè)固定床(移動(dòng)床)氣化爐，生活垃圾的可然物和生物質(zhì)原 料在上爐氣化，氧氣(含氧80~100%)作氣化介質(zhì)。上爐氣化的產(chǎn)物通過(guò)爐萆全部進(jìn)入下爐 進(jìn)行二次反應(yīng)。下爐是個(gè)氣流床氣化爐，以上爐的氣化產(chǎn)物+粉煤+氧氣+水蒸氣為氣化原料， 進(jìn)行高溫(1600~2000°0反應(yīng)。在操作時(shí)，調(diào)節(jié)上爐氧氣的加入量，就能有效地調(diào)節(jié)上爐的氣化速度。調(diào)節(jié)下爐粉煤的 加入量，控制氧煤比0.7 1.2kg/kg煤，補(bǔ)加水蒸氣與煤比0 0.2kg/kg煤，就能控制下爐的 氣化溫度。只要出口氣體溫度大于1600'C，氣體中基本上不含焦油和烴類。操作管理較易。上爐和下爐都在常壓工作，常壓指大氣壓加減100kpa范圍的氣壓。下爐壓力略小于上爐， 上爐是下吸式。下爐底部縮小的出口，使氣體和液態(tài)渣高速(30~100米/秒)噴出，避免阻塞。采用水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)向火部分僅涂敷一層較薄的耐火材料。工作時(shí)耐火材料上掛渣， 以渣抗渣，以渣護(hù)壁。使用時(shí)間較長(zhǎng)。鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽供氣化爐自用，鋼制爐體只承受鍋 爐水溫(120~220°C)和低壓(50pa 100kpa)，安全可靠。從爐腔噴出的氣化產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)一個(gè)由導(dǎo)向筒和鍋爐組成的慣性除灰裝置，出爐氣體在出 爐前經(jīng)過(guò)初歩除灰和冷卻。
4.適應(yīng)生活垃圾造氣的全干法三步除塵脫毒凈化工藝本發(fā)明適應(yīng)生活垃圾造氣的全干法三步除塵脫毒凈化工藝的主要特征為出氣化爐的 粗合成氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)換熱器，溫度降為100 50(TC后，進(jìn)入一個(gè)移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器中進(jìn)行 第一歩凈化。因?yàn)楦邷芈雀g，換熱器的材質(zhì)可用鋼制，也可用陶瓷或玻璃制。在移動(dòng)床顆 粒層過(guò)濾器中，+0.5—5! 111粒級(jí)的濾料同時(shí)也是吸附劑和反應(yīng)劑。濾料是指能符合此工藝要 求的堿金屬或堿土金屬制品。粗合成氣的第一歩凈化是在自然壓力(指出氣化爐后沒(méi)再加壓)、 較高的溫度(400~700°C)、空速100 1000h-'、表觀過(guò)濾速度0. 002~1.0m/s、濾料顆粒層向下 移動(dòng)速率0.001~0.1m/s的條件下，除塵、脫水、脫二氧化碳和脫毒同時(shí)進(jìn)行。在移動(dòng)床顆粒 層過(guò)濾器中，粗合成氣中的粉塵、水分、酸性氣體C02 、 H2S、 HCl同時(shí)被脫除99。/。以上， 重金屬蒸氣及其化合物脫除80%以上。濾料一次性使用，不再生。出移動(dòng)床顆粒層過(guò)濾器凈化后的氣體進(jìn)入一個(gè)換熱器，被降溫為10(TC以下，再經(jīng)過(guò)一 個(gè)袋式收塵器進(jìn)行第二步凈化。該次凈化以精密脫塵為目的。由致密濾布把關(guān)。致密濾布是 指由各種纖維(包括植物纖維、化學(xué)和合成纖維、天然礦物纖維)紡織的，具有l(wèi)mm以上厚 度，空隙不大于2um的濾布。'出袋式收塵器的合成氣，進(jìn)入固定床過(guò)濾器，在較低溫度(常溫 12(TC)和低過(guò)濾速度(0.001~0.8m/s)下，由分層裝入的各種特種活性炭第三步對(duì)氣體中的各種有害成分把關(guān)。 特種活性炭是指用于精脫H2 S、精脫COS、精脫CS2的專用活性炭制品，也包括用于精脫 HC1的活性炭制品。
全文摘要
把農(nóng)林廢棄物和生活垃圾轉(zhuǎn)化成汽油的工藝，是將生活垃圾中可燃物和生物質(zhì)以原粒度、原水分狀態(tài)在固定(移動(dòng))床氣化爐中用氧氣作氣化介質(zhì)進(jìn)行氣化，得到含水蒸氣的可燃性氣體再與粉煤+氧氣+水蒸氣在一個(gè)氣流床氣化爐中，在1600～2000℃高溫下共氣化，制成不含焦油的粗合成氣。合成氣經(jīng)三級(jí)全干法凈化工藝，脫除對(duì)下游合成催化劑有毒的含硫含氯氣體。在漿態(tài)床三相反應(yīng)器中，用既具有甲醇合成功能，又具有甲醇脫水功能的雙功能催化劑，由合成氣合成二甲醚。出漿態(tài)床三相反應(yīng)器的二甲醚氣體，在一個(gè)裝有ZSM-5沸石分子篩的固定床反映器中進(jìn)一步進(jìn)行脫水反應(yīng)和合成反應(yīng)，在反應(yīng)器壓力2～10MPa，溫度200～300℃，反應(yīng)時(shí)間2～60min條件下，二甲醚在ZSM-5分子篩催化劑上轉(zhuǎn)化為汽油。
文檔編號(hào)C10G1/00GK101225318SQ20081000252
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者杜新國(guó) 申請(qǐng)人:杜新國(guó)