一种废橡胶和/或废塑料制备粗煤气的方法 |
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| 申请号 | CN202211077191.2 | 申请日 | 2022-09-05 | 公开(公告)号 | CN117683568A | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
| 申请人 | 中国石油化工股份有限公司; 中石化巴陵石油化工有限公司; | 发明人 | 王贵顺; 宋星星; 温繁生; 任军平; 王良泉; 孙逢玖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 废 橡胶 和/或废塑料制备粗 煤 气的方法，将废橡胶和/或废塑料与原料煤、 水 混合获得水煤浆，然后将水煤浆送入气流床水煤浆水冷壁 气化 炉，进行气化反应，即得粗煤气；所述水煤浆中，按重量份数计，废橡胶和/或废塑料1‑10份，原料煤50‑70份，水30‑50份；所述气化反应的压 力 为5.9‑7.2MPaG，所述气化反应的 温度 为1350‑1500℃。本发明通过严格控制废橡胶和/或废塑料与原料煤的混配比例，作为水煤浆水冷壁气流床气化炉原料，确保其内水、灰分含量、灰熔点、灰中 钾 钠含量、灰中 硅 铝 比、 氧 化 钙 含量、料浆浓度、料浆 粘度 等满足水煤浆水冷壁气流床气化炉对入炉原料的 质量 要求，经气化后制成粗煤气。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种废橡胶和/或废塑料制备粗煤气的方法，其特征在于：将废橡胶和/或废塑料与原料煤、水混合获得水煤浆，然后将水煤浆送入气流床水煤浆水冷壁气化炉，进行气化反应，即得粗煤气； |
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| 说明书全文 | 一种废橡胶和/或废塑料制备粗煤气的方法技术领域背景技术[0002] 我国是全球塑料生产和消费大国。塑料产品使人们生活便利，同时也带来资源消耗、“白色污染”等问题。据中国物资再生协会此前发布的报告，2020年全国产生废塑料约6000万吨，其中回收量约为1600万吨，废塑料总体回收率为26.7％。而废旧高分子材料中居第二位的废橡胶，2012年我国产生的废轮胎2.8万亿条，总重量1018万吨，经过正规渠道回收部分不足50％，30％以上被当作垃圾进行焚烧、填埋或闲置堆积。 [0003] 目前，废橡胶、废塑料的回收利用已受到世界各国的普遍关注。国内对于废旧橡胶的循环利用主要有生产硫化橡胶粉、再生橡胶和热裂解等三种方法。但胶粉添加至原料橡胶中，会提高体系的粘度，降低拉伸强度，最终导致橡胶制品运用领域受限。再生橡胶因二次废气污染严重和能耗高等缺点，很多国家都将再生橡胶行业作为淘汰产品加以限制。橡胶热裂解是废轮胎回收利用的另一种途径，热裂解后的产品主要为油品和炭黑，但存在其产品质量不高、尾气排放不达标等问题。 发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种废橡胶和/或废塑料制备粗煤气的方法，利用操作温度更高的气流床水煤浆水冷壁气化炉高温气化废橡胶和/或废塑料，使得废橡胶和塑料裂解更完全，制得粗煤气，同时没有后期废水和废气的处理问题，更加环保。 [0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 本发明一种废橡胶和/或废塑料制备粗煤气的方法，将废橡胶和/或废塑料与原料煤、水混合获得水煤浆，然后将水煤浆送入气流床水煤浆水冷壁气化炉，进行气化反应，即得粗煤气； [0007] 所述水煤浆中，按重量份数计，废橡胶和/或废塑料1‑10份，原料煤50‑70份，水30‑50份； [0008] 所述气化反应压力为5.9‑7.2MPaG，所述气化反应的温度为1350‑1500℃。 [0009] 本发明的制备方法，通过严格控制废橡胶和/或废塑料和原料煤的混配比例，制得水煤浆，将其作为高温高压气流床水煤浆水冷壁气化炉原料，确保其内水、灰分含量、灰熔点、灰中钾钠含量、料浆浓度、料浆粘度、灰中的硅铝比(SiO2与Al2O3质量百分含量比)和氧化钙含量等指标，满足气流床水煤浆水冷壁气化炉对入炉原料的质量要求，经高温、弱还原反应后制成粗煤气。 [0010] 优选的方案，所述水煤浆中，按重量份数计，废橡胶和/或废塑料1‑3份，原料煤55‑65份，水35‑45份。 [0011] 本发明中的废橡胶和/或废塑料可以商购，也可以采用常规方法获得，例如将废橡胶和/或废塑料运用常温法或冷冻法经过粉碎前预加工、粉碎、分离与输送、筛分等过程加工成胶粉。常温粉碎分为粗碎(大于2目)，中碎(大于20目)和细碎(大于40目)。冷冻法采用冷媒多为液氮粉碎废橡胶，即先将废橡胶在常温状态下粉碎达到一定粒度后再进入冷冻系统完成细碎。废橡胶和/或废塑料没有特殊要求，尽量除去废物携带的杂质更优。废橡胶和/或废塑料的种类则包括各类高分子有机化合物废料，例如轮胎、胶鞋/鞋底、塑料袋、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PET(聚酯)、EPS(发泡聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物)、PA(尼龙)等边角料或废料。 [0012] 优选的方案，所述废橡胶和/或废塑料的粒径≤40目。 [0013] 在本发明中，对水的选择不受限制，即使是废水也能使用。 [0014] 优选的方案，所述水煤浆中还含有石灰石粉，所述石灰石粉的加入量为废橡胶和/或废塑料与原料煤总量的0～3.5wt％，优选为0～2％ [0015] 水冷壁气化炉有一个重要的技术就是以渣抗渣技术，原料中灰在炉内遇高温熔化，形成半液态状沿炉壁下流，遇炉壁水冷管固化在炉壁上，形成隔热层，从而更好的保护炉壁。因此，原料的灰熔点要与气化炉操作温度匹配，如操作温度过高于灰熔点，其内部渣流动性太好，使炉壁上的原固态保护层破坏，有烧坏气化炉壁的风险；如操作温度过低于灰熔点，其内部渣流动性太差，从而影响气化炉排渣，造成气化炉停车。因此水煤浆的熔点过大过小时，可以通过加入石灰石粉是用于调节水煤浆的灰熔点至合适范围。 [0016] 优选的方案，所述水煤浆中还含有添加剂，所述添加剂的加入量为废橡胶和/或废塑料与原料煤、水的总量的0～1wt％。 [0017] 优选的方案，所述添加剂为木质素磺酸盐。 [0018] 在本发明中，通过木质素磺酸盐作为添加剂，可以提高水煤浆流动性，以便于管道输送，若水煤浆本身流动性较好就可以不加添加剂。 [0019] 优选的方案，所述水煤浆的灰熔点(流动温度FT)为1180‑1450℃，优选为1280‑1450℃。 [0020] 优选的方案，所述水煤浆中，固含量≥57wt％，优选为58‑62wt％[0021] 优选的方案，所述水煤浆的动力粘度为500‑1200mPa·s。 [0022] 优选的方案，所述水煤浆中，固相的粒径D50为10‑200μm，优选为10‑100μm。 [0023] 优选的方案，所述水煤浆中，灰中氧化钙含量为5‑20wt％，优选为10‑15wt％。 [0024] 优选的方案，所述水煤浆中，灰中硅铝比1.5‑3.5，优选为1.6‑3.0。 [0025] 优选的方案，所述水煤浆中，灰中氧化钾与氧化钠总含量为1‑3wt％。 [0026] 原理与优势 [0027] 本发明将废橡胶和/或废塑料与原料煤混配后，加入一定量的添加剂、水或废水、石灰石粉，混合碾磨制成水煤浆，作为高温高压气流床水煤浆水冷壁气化炉原料，确保其内水、灰分含量、灰熔点、灰中钾钠含量、灰中硅铝比、氧化钙含量、料浆浓度、料浆粘度等指标，满足气流床水煤浆水冷壁气化炉对入炉原料的质量要求，送入气化炉中进行气化反应，废橡胶和/或废塑料中的碳氢氧元素转化成一氧化碳和氢气，送至下游分离出较纯净一氧化碳和氢气作为炼油化工企业原料，硫元素转化为硫化氢，送至下游分离出较纯净硫化氢作为制备硫酸原料，氮元素转化为氨气，送至下游分离出较纯净氨作为化工企业原料，废橡胶和/或废塑料灰分随气化炉灰渣排出，用于建筑材料。 [0028] 本发明无需额外加入其他原辅材料，不需要设置废料回收及处理流程，不对大气排放气体，不对环境造成影响，而通常影响水煤浆气化炉运行的原料灰分及其灰组成，可以通过废橡胶和/或废塑料与原料煤的混配比率，以及石灰石和添加剂加入量来严格控制，确保粉煤气化炉长周期安全稳定运行。 [0029] 本发明的优势在于： [0030] 1、本发明通过废橡胶和/或废塑料与原料煤混配，能够满足水煤浆气化炉对入炉原材料的质量要求，无需额外加入其他原辅材料，不需要设置废料回收及处理流程，简单高效。 [0031] 2、本发明通过废橡胶和/或废塑料与原料煤混配，能够使废橡胶和/或废塑料充分气化，制成粗煤气后，运用于化工企业原料或民用燃料，不对大气排放气体，不对环境造成影响，产生极佳的经济效益和社会效益。 [0032] 3、本发明通过废橡胶和/或废塑料与原料煤混配，能够使气化炉温度达到1300‑1500摄氏度，利用高温弱还原条件将废橡胶和/或废塑料充分气化，不造成有机物质浪费和二次环境污染，不对现有高温高压气流床水煤浆气化装置运行产生影响。 [0033] 4、本发明通过废橡胶和/或废塑料与原料煤混配，充分利用橡胶和(或)塑料残、废弃物，减少煤炭开采与使用，实现碳中和与碳循环。 [0034] 5、本发明通过废橡胶和/或废塑料与原料煤混配，改变气化炉原料煤的组成，使调配后的原料煤适应煤气化装置要求，煤气化用原料选择范围更广。 具体实施方式[0035] 下面将通过实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是要对本发明的内容作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容的技术特征所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。 [0036] 实施例1 [0037] 原料煤与废橡胶和/或废塑料，与一定量的添加剂、水或废水、石灰石粉混合碾磨制成水煤浆，各种材料规格见表1，具体配方见表2. [0038] 表1水煤浆制浆材料规格 [0039] [0040] 表2水煤浆配方表 [0041] 原材料 质量粉煤,g 297.04 石灰石粉，g 3.00 橡胶粉，g 15.02 水煤浆添加剂，g 1.99 残液，g 210.30 [0042] 浆液分析结果见表3。 [0043] 表3水煤浆性能测试结果 [0044] [0046] 以HM187A+158A+152(1∶1∶2)混配煤按上述比例加入石灰石粉和添加剂，并加入已粉碎至70um的橡胶粉，送入水煤浆碾磨机内碾磨至粒度中位径为20‑50um的煤浆，一并送入2 气流床水煤浆水冷壁气化炉，按0.6Nm /kg原料(干基)加入纯氧，进行气化反应，控制气化反应压力为6.5MPaG，气化反应的温度为1450℃，其中大部分碳转化为有效成分一氧化碳和氢，少量转化为二氧化碳，硫转化为硫化氢。 [0047] 在气化炉中主要进行以下化学反应： [0048] [0049] [0050] [0051] C+CO2→2CO‑Q [0052] C+O2→CO2+Q [0053] C+H2O→CO+H2‑Q [0054] C+2H2O→2H2+CO2‑‑Q [0055] [0056] [0057] CH4→C+2H2‑Q [0058] CH4+2O2→2H2O+CO2+Q [0059] [0060] [0061] [0062] 生成粗合成气典型值如表4所示： [0063] 表4 [0064] [0065] [0066] 对比例1 |
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