[发明专利]一种赤泥催化生物质红外热解的热解装置及热解方法

说明书

一种赤泥催化生物质红外热解的热解装置及热解方法，组成元件包括供气系统、热解反应系统、产物检测和回收系统，所述供气系统的气瓶、气体质量流量计、混合气体预热器以及蒸汽发生器通过导气管连接，热解反应系统的热解反应器周围是红外加热装置的管式红外加热元件，中心安装有带孔的石英板，产物检测与回收系统进行在线分析气体成分。采用本发明能够实现生物质与热解过程中升温快，通过此装置以及基于此装置的热解方法，生物质与赤泥得到无害化处理，并且在催化热解的作用下获得高品质的焦油和热解气。

技术领域

本发明涉及废资源化利用技术领域，尤其是一种赤泥催化生物质红外热解的热解装置及 热解方法。

背景技术

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，随着铝工业的发展和铝土矿石品 位的降低，赤泥量将越来越大，且赤泥为碱性物质，随着雨水的冲淋，赤泥中的碱会被溶出， 可能污染地表水和地下水，我国的生物质与赤泥利用前景相当具有发展潜力。

生物质包括农产品加工剩余物、林业木质剩余物、动物粪便等，每年在全球范围内生物 质的产量十分巨大，可达到千亿吨级。我国的生物质资源储量折合标准煤可达4.6亿吨。目 前，生物质处理方法主要是焚烧或不处理，焚烧生物质是对生物质中碳氢能源的极大浪费， 还会对大气环境造成严重的污染。而赤泥的主流处理方法有筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离 使部分碱液回收利用和将赤泥干燥脱水后堆存，部分企业采用干法堆存，虽然减少了堆存量 及可增加堆存的高度，但处理成本增加，并仍需占用土地，同时南方雨水充足，也容易造成 土地碱化及水的污染等。

热解是一种从废弃含能材料中获取能源的一种很好的方法，通过热解煤与生物质等都可 获得较多的焦油与热解气，赤泥中含有Al₂O₃、Fe₂O₃等金属氧化物，已经有研究者通过分别 热解生物质与单纯金属氧化物催化剂获得了较高的焦油产率，但是关于生物质与赤泥共热解 装置的研发很少。

发明内容

为了解决目前生物质与赤泥处理的弊端，本发明提供了一种赤泥催化生物质红外热解的 热解装置及热解方法，能够实现生物质与热解过程中升温快，结果产量高，通过此装置以及 基于此装置的热解方法，生物质与赤泥得到无害化处理，并且在催化热解的作用下获得高品 质的焦油和热解气。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种赤泥催化生物质红外热解的热解装 置，组成元件包括供气系统、热解反应系统、产物检测和回收系统，组成元件的具体结构和 连接关系为：

所述供气系统的气瓶、气体质量流量计、混合气体预热器以及蒸汽发生器，所述气瓶与 气体质量流量计连接，气体质量流量计通过导气管与混合气体预热器进口管道连接，蒸汽发 生器与气体质量流量计连接，气体质量流量计同样与混合气体预热器进口管道连接，混合气 体预热器的出口管道连接到加热器的进气口。通过供气系统可以实现赤泥与生物质可以在不 同热解气氛下进行热解反应，通过考察不同的热解气氛可知道热解的最佳气氛条件。

所述热解反应系统包括加热器、反应器、支柱、塞子、反应板、热电偶、石英棉、单片机、压力表以及温度表，反应器塞子与混合气体预热器焊接，反应器顶端与加热器的孔隙填充石英棉，反应器被管式红外加热元件包覆在其中心，在反应器外壁有一热电偶，加热器上部通过支柱支撑，加热器下部内嵌单片机、压力表温度与显示表，压力表与反应器焊接，温度显示表与热电偶连接，反应板与反应器一体连接；

所述产物检测与回收系统包括保温加热带、旋风分离器、半焦回收槽、冷凝器、油类分 离器、冰水浴池、丙酮洗瓶、出气阀、湿式流量计、集气仓以及气相色谱分析仪，所述半焦 回收槽位于热解反应系统的左下方，半焦回收槽通过不锈钢管与反应器焊接，不锈钢管外部 缠绕保温加热器，旋风分离器、油类分离器、丙酮洗瓶、湿式流量计，集气仓以及气相色谱 分析仪依次通过硅胶管连接，油类分离器位于冷凝器之中，丙酮洗瓶置于冰水浴池内，集气 仓与气相色谱分析仪连接进行在线分析气体成分。