[发明专利]一种废旧汽车破碎残渣催化气化装置

说明书

技术领域：

本发明属于化学废物利用技术领域，涉及一种由真空转筒式热解反应器和流化床反应器组合的催化气化系统装置，特别是一种用催化剂水蒸气重整制氢的废旧汽车破碎残渣催化气化装置。

背景技术：

目前，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为本世纪最具发展潜力的能源之一。通过先热解后气化的方法从废旧汽车破碎残渣中制取氢气不仅是一种有效的处理废旧汽车塑料的途径，并且有利于氢能源经济的发展，通过热解废旧汽车破碎残渣，得到不同碳链的碳氢化合物，再在催化剂作用下通过甲烷水蒸气重整反应制得氢气。采用真空热解反应器产生热解气体，较之传统方法提高了热解气体浓度，有利于进一步的气化反应。在废旧汽车破碎残渣气化过程中可以通过二氧化碳吸附强化制氢(SERP)技术，其原理是将甲烷水蒸气重整反应过程中产生的CO₂用吸附剂脱除，如式(1)～(3)所示，反应(1)为吸热反应，反应(2)和(3)是放热反应。要在较低温度下获得更多的H₂，需要从反应器中移除CO₂，从而打破化学反应平衡，降低反应平衡常数，使气化反应温度降低，从而生成更多的H₂，使制氢反应条件更温和、能耗更低。该技术的工业可行性研究的关键是甲烷水蒸气重整反应过程中采用的高温CO₂吸附剂的性能研究，而氧化钙具有高的CO₂吸附容量作为高温CO₂吸附剂。因此，既能降低反应温度并且能吸收反应中生成的CO₂的新型催化剂，能够从废旧汽车破碎残渣催化气化反应过程中得到更多的氢气。

C+H₂O→CO+H₂(ΔH＞0)  (1)

CO+H₂O→CO₂+H₂(ΔH＜0)(2)

CaO+CO₂→CaCO₃(ΔH＜0)(3)

传统气化装置不能从固体废弃物及燃料中有效制取氢气，且需要在较高的温度下进行，能耗较高，因此，寻求设计一种催化气化重整制氢系统在能耗、转化率和产氢量等方面都具有明显优势的设备装置正成为业内专家学者研发的重要技术内容。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种催化气化系统装置，该系统装置可用于废旧汽车破碎残渣的催化气化的热解，从而生产富氢合成气，实现废旧汽车的环保式利用。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括热解室、燃烧室、气化室、第一内旋风分离器、第一预热室、第一重力分离室、半焦返料上升段、半焦返料水平段、半焦返料下降段、第一高温气体控制阀、第二预热室、第二重力分离室、第二内旋风分离器、半焦返料器、第一烟气出口、第二烟气出口、半焦入口、热解室下部入口、催化剂入口、热解气体出口、高氢含量气体出口、第二高温气体控制阀、废旧汽车破碎残渣进口、半焦出口、灰渣出口、螺旋抄板和压缩空气泵；以及A为催化剂，B为烟气，C为惰性载体，D为热解气体，E为气化剂，F为流化气体，G为废旧汽车破碎残渣，H为高含氢量气体，I为半焦，K为灰渣的走向或进出口；真空转筒式热解室的一侧制有的半焦出口通过半焦返料器与燃烧室底部的半焦入口连通，热解室的内腔中制有均匀分布的螺旋抄板，热解室的底部一侧制有废旧汽车破碎残渣进口，热解室的顶部的同侧制有热解气体出口，热解气体出口通过串接的压缩空气泵、第一内旋风分离器和第二高温气体控制阀后与气化室的底端连通；半焦返料器包括半焦返料上升段、半焦返料水平段和半焦返料下降段三段管道；热解室的上部制有的热解室下部入口通过第一重力分离室、第一预热室和第一高温气体控制阀与燃烧室的顶部串通式连通，燃烧室的一侧下部制有灰渣出口，燃烧室的顶部端通过串接的第一高温气体控制阀、第二预热室、第二重力分离室与气化室的底部催化剂入口连通；气化室的内腔中顶部制有第二内旋风分离器和高氢含量气体出口；燃烧室的顶端通过第一高温气体控制阀制有可控式烟气出口B，第一重力分离室和第二重力分离室上分别制有第一烟气出口和第二烟气出口，其功能和结构与烟气出口B相同。