用垃圾熱解氣制取lng的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃料領(lǐng)域，具體涉及一種通過垃圾熱解制備液態(tài)烴混合物的方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]資源與環(huán)境是21世紀(jì)的兩大主題，城市生活垃圾處理是這兩大主題中的重要課題。隨著人們環(huán)境資源意識的增強(qiáng)，各國政府對垃圾處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的垃圾處理主要方法填埋、堆肥、焚燒三種技術(shù)日益顯示出其缺陷，如垃圾填埋占用大片土地，堆肥法處理量小、效率低，焚燒法容易產(chǎn)生二次污染，特別是二噁英的污染問題，使其在工業(yè)應(yīng)用方面受到阻礙。而垃圾流化床熱解氣化過程是在無氧氣氛下進(jìn)行，使有垃圾產(chǎn)生裂解，經(jīng)冷凝后形成各種新的氣體和固體，從原理上減少了二噁英的生成，同時(shí)大部分的重金屬在熱解氣化過程中溶入灰渣，減少了排放量。垃圾流化床熱解氣中014約占30% (體積含量)左右，4約占31.2%左右(體積含量)，CO約占8.8% (體積含量)左右，CO 2 (體積含量)約占18% (體積含量)左右，H2S約占2% (體積含量)左右，02約占I % (體積含量)左右，CnHm約占6 % (體積含量)，N 2約占2 %左右(體積含量)，其余為少量的HCl和水蒸汽。由于熱解氣中含有大量甲燒、一氧化碳和氫氣，可以用來發(fā)電，或者作為合成氨、合成石油、氫氣制造的原料。無論是用來發(fā)電，還是合成氨、合成石油、氫氣的原料，系統(tǒng)復(fù)雜，裝置規(guī)模較大，投資大、運(yùn)行費(fèi)用高。垃圾熱解氣中的氫碳比在3.5左右，滿足甲烷化的要求，不需要經(jīng)過變換反應(yīng)調(diào)節(jié)氫碳比，只需將垃圾熱解氣中的硫化氫、CnHm、HCl、02、N#P 0)2脫除后，將垃圾熱解氣中的CO和氫氣轉(zhuǎn)化為甲烷后，經(jīng)過脫H2O和Hg后制LNG (liquefied naturalgas，液化天然氣)。
[0003]中國專利申請?zhí)?01310146395.1公開了一種生活垃圾熱解氣凈化方法。將生活垃圾采用全氣化工藝，熱裂解成含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、氮?dú)夂投栊詺怏w氬氣的混合的可燃?xì)怏w，并將此混合的可燃性氣體流，經(jīng)凈化分離后用于同時(shí)合成甲醇和/或二甲醚、發(fā)電和合成尿素。實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化，而且能做到零排放。該技術(shù)方案特別關(guān)注了采用全氣化工藝將生活垃圾全部氣化為可燃?xì)怏w，焦炭與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，并將此混合的可燃性氣體流。經(jīng)凈化分離后用于同時(shí)合成甲醇和/或二甲醚、發(fā)電和合成尿素。然而該方法的缺點(diǎn)是垃圾熱解反應(yīng)的熱量需要消耗掉熱解生成的一部分燃?xì)?，雖然是全氣化工藝仍有部分爐渣產(chǎn)生，造成二次污染。
[0004]中國專利201210282640.7公開了一種垃圾熱解煤氣凈化燃?xì)獍l(fā)電工藝，生活垃圾經(jīng)過破碎、干燥、擠壓造粒制成垃圾顆粒；垃圾顆粒在熱解爐內(nèi)熱解生成粗煤氣，粗煤氣經(jīng)降溫、除塵、除焦油、脫硫脫酸和脫除二噁英后潔凈的燃?xì)膺M(jìn)行直燃發(fā)電。該專利提出了垃圾熱解煤氣凈化后進(jìn)行燃?xì)獍l(fā)電的工藝。然而該方法的缺點(diǎn)是雖然有脫除二噁英的凈化工藝，但仍會產(chǎn)生二噁英；同時(shí)該工藝有熱解油生成，需要進(jìn)行處理和操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對本領(lǐng)域存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種用垃圾熱解氣制取LNG的方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提出一種用垃圾熱解氣制取LNG的系統(tǒng)。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:
[0008]一種用垃圾熱解氣制取LNG的方法，包括步驟:
[0009]I)垃圾篩分和破碎:將城市生活垃圾進(jìn)行分類篩選，將篩選后的可熱解物質(zhì)剪切和破碎到3?5mm粒徑；
[0010]2)垃圾熱解:將破碎后的城市生活垃圾快速加熱到800°C?900°C并迅速熱解，以蒸汽作為流化介質(zhì)、加入固體熱載體進(jìn)行流態(tài)化燃燒，回收產(chǎn)生的垃圾熱解氣的熱能用于產(chǎn)生蒸汽；
[0011]熱解產(chǎn)生的半焦和固體熱載體進(jìn)入燃燒裝置通入助燃劑將半焦燃燒，固體熱載體被加熱到900?IlOO0C ；
[0012]3)垃圾熱解氣凈化:對步驟2)回收熱能后的垃圾熱解氣進(jìn)行洗滌，脫除其中的HCl氣體；脫除所述垃圾熱解氣中的重?zé)N、H2SXOS (羰基硫)和CO2，再對所得垃圾熱解氣進(jìn)tx脫氧；
[0013]4)甲烷化:將步驟3)脫氧后的垃圾熱解氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量用于產(chǎn)蒸汽，反應(yīng)的溫度通過甲烷化工藝回路調(diào)節(jié)；
[0014]5)干燥和脫汞:甲烷化后的氣體進(jìn)行干燥和脫汞；
[0015]6)液化:采用混合制冷劑液化甲烷、冷卻、氣液分離、精餾、獲得LNG產(chǎn)品。
[0016]步驟I)中，是將調(diào)濕的垃圾經(jīng)過刮板沖擊由不同的篩網(wǎng)篩出，將玻璃陶土和廚余分離出來，并分離出塑料和全部的金屬，以及6紙張來；將篩選后的可熱解物質(zhì)經(jīng)剪切和滾壓破碎到3?5_粒徑。本發(fā)明中用于熱解垃圾的包括:有機(jī)質(zhì)(廚余、紙張、纖維)、塑料、水分、無機(jī)物、金屬。
[0017]所述步驟2)中以河砂、石英砂或者氧化鋁小球?yàn)楣腆w熱載體。助燃劑為空氣。
[0018]其中，所述步驟2)中作為流化介質(zhì)的蒸汽來自于甲烷化產(chǎn)生的蒸汽；垃圾熱解產(chǎn)生的熱解氣體經(jīng)過除塵后，進(jìn)入余熱鍋爐回收其熱能產(chǎn)生蒸汽。
[0019]其中，所述步驟3)中用堿液進(jìn)行洗滌，所述堿液是30%氫氧化鈉溶液、石灰乳或者氨水中的一種或多種；步驟3)中采用低溫甲醇洗脫工藝和/或醇胺法脫除垃圾熱解氣中的&5、0^和CO2，所述低溫甲醇洗脫工藝中使用的甲醇失效后經(jīng)再生塔再生，循環(huán)使用；再生需要的供熱來自步驟2)中的垃圾熱解氣產(chǎn)生的蒸汽。
[0020]所述步驟3)中，脫氧反應(yīng)器內(nèi)可采用活性氧化鋁鍍鈀催化劑，去除氣體中氧雜質(zhì)和烴類雜質(zhì)的高活性催化劑，活性氧化鋁鍍鈀催化劑無須再生，操作簡便安全，使用壽命長。進(jìn)一步優(yōu)選地，進(jìn)入脫氧反應(yīng)器之前垃圾熱解氣先用壓縮機(jī)增壓到3.5MPa。
[0021]其中，所述步驟3)中重?zé)N脫除在兩個(gè)裝有分子篩(MS)、硅膠(SG)和活性炭(AC)的吸附塔中完成，運(yùn)行時(shí)，一個(gè)塔處于吸附狀態(tài)，另一個(gè)塔處于再生待用狀態(tài)。熱解氣自上而下依次通過吸附床層，重?zé)N被吸附脫除。在吸附床中重?zé)N組份達(dá)到飽和前，吸附床由吸附狀態(tài)切換到再生(解吸)狀態(tài)。原料氣進(jìn)入另一已經(jīng)完成再生的床層。飽和床通過再生循環(huán)解吸出重?zé)N，再生過程包括加熱和冷吹兩個(gè)步驟。
[0022]進(jìn)一步地，所述熱解氣經(jīng)凈化之后，分析所得氣體中H2/CO比值，當(dāng)H2/CO比值為1.0-3.2 (不滿足H2/CO比值3.5)，則需要將部分熱解氣與水蒸汽一起進(jìn)入混合器混合，然后進(jìn)入熱交換器和變換爐進(jìn)行CO變換后再進(jìn)行步驟4)的甲烷化，CO變換條件為:反應(yīng)溫度340°C，干氣空速范圍為500?70(?-1,汽氣比范圍為0.35?0.7 (水蒸汽和熱解氣比值)，用出變換爐的變換氣以及余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽為入口垃圾熱解氣換熱升溫；然后再經(jīng)水冷器，溫度降至35-42°C，進(jìn)入氣液分離器。
[0023]經(jīng)過CO變換后氣體中H2/CO要達(dá)到3.2-3.6，再去甲烷化。根據(jù)這個(gè)目標(biāo)計(jì)算與水蒸汽一起混合的熱解氣占全部熱解氣比例。
[0024]其中，垃圾熱解氣出口溫度由130 °C升至300-360 °C ;變換氣由400-350 °C降至150-180°C。然后經(jīng)水冷器，溫度降至40°C左右，然后進(jìn)入