一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法与流程

1.本发明涉及报废汽车破碎残余物资源化的技术领域，尤其涉及一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法。

背景技术：

2.一般而言，报废汽车经过拆解，回收零部件后，对余下部分进行压缩、破碎、分选处理，回收其中的金属和非金属材料，剩余细碎的难回收部分，称为汽车破碎残余物(automobile shredder residue，asr)。
3.目前asr的处置方法主要有：填埋法、焚烧法、化学溶剂处理法及热解气化法。这些方法在asr处理中虽具有一定的实效性，但也存在不足之处。例如，填埋法虽然成本低、操作简单，但asr中含大量有害的重金属、氯联苯(pcbs)、多溴联苯(pbb)、多溴联苯醚(pbde)等环境负荷物质，可能会污染土壤及地下水；焚烧法则会产生二噁英、氯化氢等有毒物质，且焚烧的残留物中含有重金属；化学溶剂处理法仅针对特定物质进行回收，不适用于成分复杂的asr回收；asr作为原料通过热解气化工艺生产可燃性合成气进行能量回收利用，是最具应用前景的处理方式。然而asr在热解气化过程存在焦油、焦炭产率不高，气化反应不充分，可燃性合成气的热值低等问题。在催化剂的作用下，焦油或热解合成气能够进一步裂解成较小的分子。但是，专门用于asr热解气化的催化剂成本高、使用量大、损耗量也大。在实际生产中，asr热解气化的转化率较低，采用催化剂又直接提高了处理成本，严重抑制了asr的无害化处理。
4.有鉴于此，有必要提供一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，用以解决现有的汽车破碎残余物难以无害化处理的问题。
5.本发明提供一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，包括以下步骤：
6.干燥破碎：将汽车破碎残余物烘干后进行多级破碎，得到细碎物料；
7.配料混合：将细碎物料30份，含镍固废1-60份，成型剂1-10份，固氯剂1-10份按质量份数混合均匀，得到混合物料；
8.挤压成型：将混合物料投入到模具中，对混合物料进行挤压塑形，制得小尺寸的固料；
9.热解气化：将固料投入到热解气化炉中，在低氧或无氧气氛下加热，并保持一段时间，使得固料中的汽车破碎残余物中的大分子物质分解成烷类、一氧化碳、氢气、焦油气、水蒸气以及焦炭。
10.进一步的，还包括气液分离过程，将热解气化过程中得到的气体通入激冷器中进行激冷，使得焦油气与其他气体分离。
11.进一步的，还包括洗气净化过程，经过气液分离过程的气体依次经过干式旋风除尘器、碱性液喷淋塔处理净化后，得到洁净的可燃气体。
12.进一步的，成型剂包括硅酸钠、偏硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钙、膨润土、淀粉或聚乙烯醇中的一种或多种。
13.进一步的，固氯剂包括钙、镁、锌的氧化物或氢氧化物中的一种或多种。
14.进一步的，在干燥破碎过程中，首先将汽车破碎残余物投入到工业烘箱中，在100℃-120℃下干燥20min-70min，将汽车破碎残余物的含水率控制在5％-25％。
15.进一步的，在干燥破碎过程中，经过干燥的汽车破碎残余物进行“颚式破碎机-锤式破碎机”二段破碎，得到的汽车破碎残余物的粒度为0.5mm-1mm。
16.进一步的，含镍固废中包括3％～4％的nio。
17.进一步的，在配料混合过程中，按照质量份数的配料比例为细碎物料30份，含镍固废30份，成型剂5份，固氯剂5份。
18.进一步的，所述汽车破碎残余物为由报废乘用车、报废客车或报废货车中的至少一种经拆解、压缩、破碎、分选以及回收钢铁和有金属材料之后获得的剩余部分，包括塑料、橡胶、涂料、合成纤维、泡沫材料、酚醛树脂玻璃纤维复合材料、环氧树脂玻璃纤维复合材料、木屑以及布的混合物。
19.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
20.(1)本发明的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，报废汽车破碎残余物与含镍固废能够共同热解气化，既提高了汽车破碎残余物热解气化反应产物的综合利用率、减少汽车破碎残余物热解气化催化剂的用量、降低催化热解气化工艺成本。又合理利用了含镍固废，从而实现了汽车破碎残余物和含镍固废等大宗工业固体废物的协同减量化、无害化和资源化。
21.(2)本发明的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，在低氧或无氧的条件下对汽车破碎残余物进行热解气化反应，可以大幅减少气体中有害成分的含量，还能够产生可以回收利用的可燃气体，实现了废物的环保再利用。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1为本发明提供的方法流程图；
24.图2是本发明中粗略探究含镍固废与细碎物料比例的试验数据表；
25.图3是本发明中精确探究含镍固废与细碎物料比例的试验数据表；
26.图4是本发明中探究成型剂最佳质量份数的试验数据表；
27.图5是本发明中探究固氯剂最佳质量份数的试验数据表；
具体实施方式
28.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
29.请参阅图1，本实施例中的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，包括以下步骤：
30.干燥破碎：首先将汽车破碎残余物投入到工业烘箱中，调节工业烘箱的内部温度到100-120℃，对汽车破碎残余物持续干燥20min-70min，控制含水率在5％-25％。首先将相对干燥的汽车破碎残余物投入到切割式研磨机进行粗破碎，汽车破碎残余物被粉碎成粒径
为1mm-5mm的破碎粗料。接下来，将破碎粗料投入到台式颚式破碎仪中进行细破碎，得到粒径为0.5mm-1.0mm的细碎物料。
31.配料混合：将细碎物料30份，含镍固废1-60份，成型剂0-10份，固氯剂0-5份混合均匀，得到混合物料。含镍固废为经过烘焙和破碎的含镍粉末状固体，含镍污泥包括3％～4％的nio，ni元素可以对大分子物质的热解气化过程起到催化作用。大分子物质裂解成轻分子气体是一个可逆反应，ni元素作为催化剂能够推动反应平衡往生成轻分子气体的方向移动，提高需要得到的轻分子气体的的转化率。
32.作为进一步的实施方式，在配料混合过程中，配料比例为细碎物料30份，含镍固废30份，成型剂5份，固氯剂5份。请首先参阅图2，在不加成型剂和固化剂的条件下，控制其他反应条件相同，将细碎物料的份数确定为30份，改变含镍固废的份数，以确定细碎物料和含镍固废的最佳比例。在图2中，含镍固废的份数范围在(0-28份)之间时，随着含镍固废份数的增加，对应的轻分子气体的产生量也不断增加。但是，含镍固废的份数范围在(35-60份)之间时，随着含镍固废份数的增加，对应的轻分子气体的产生量不再增加。轻分子气体的气体转化率达到极限，不能中提高。为了得到最准确的配比关系，请参阅图3，在实施例1—22中，可以发现，当细碎物料和含镍固废的比例达到30:30时，轻分子气体的产生量不再增加。即在其他反应条件相同的情况下，当当细碎物料和含镍固废的比例达到1:1时，细碎物料和含镍固废的比例最佳，以最低的成本获得最高的轻质气体转化率。
33.请参阅图4，在实施例a-l中，保持细碎物料和含镍固废的质量份数比例为30:30，添加相同质量的固氯剂，改变成型剂的质量份数，以探究成型剂的最佳质量份数，成型剂能够增强各种物质之间的粘性，方便各种物质之间的挤压成型，同时，成型剂可以使细碎物料与催化剂的接触更加紧密，增大细碎物料与催化剂之间的接触面积，提高细碎物料的裂解速度，缩短反应的时长。从图中可以得知，当成型剂的质量份数为5时，生成43体积份数的轻质气体所需的时间最短，为60min。当成型剂的份数小于5时，生成43体积份数的轻质气体所需的时间不断缩短。当成型剂的份数大于5时，多余的成型剂增加了混合物料整体的质量和体积，增大了细碎物料与含镍固废之间的间隙，降低了反应速度。
34.请参阅图5，在实施例a-l中，保持细碎物料和含镍固废的质量份数比例为30:30，添加相同质量的成型剂，改变固氯剂的质量份数，以探究固氯剂的最佳质量份数，固氯剂可以吸收细碎物料在裂解过程中产生的氯化氢，防止氯化氢对环境的污染。从图中可以得知，当固氯剂的质量份数为5时，生成气体中的氯化氢的含量为0.01体积份数。当成型剂的份数小于5时，生成气体中的氯化氢的体积份数不断减小。当成型剂的份数大于5时，细碎物料中的氯元素已经被固氯剂消耗完，再增加固化剂的质量份数不能再消耗氯化氢，并且对氯化氢的检测仪器的精度只能达到0.01。
35.成型剂包括硅酸钠、偏硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钙、膨润土、淀粉、聚乙烯醇中的一种或多种。成型剂增强各种物质之间的粘性，方便各种物质之间的挤压成型。使得细碎物料与催化剂的接触更加紧密，可以进一步提高细碎物料内部大分子物质的热解气化效率，对废料进行充分回收和再利用。
36.固氯剂包括钙、镁、锌等氧化物或氢氧化物中的一种或多种。固氯剂能够与汽车破碎残余物中的氯(cl)元素相结合，阻止氯化气体的形成，造成不必要的污染。
37.挤压成型：将混合物料投入到模具中，然后通过电子万能试验机的螺旋丝杠给物
料施加预紧力，并用底座的液压机加压(20mpa-80mpa)，保持最大压力1min-5min后脱模，制得直径为1mm-5mm，长度为1mm-10mm的固料。挤压成型的过程将混合均匀的细碎物料和含镍固废塑造成小颗粒，增加二者的接触面积，提高催化效率。
38.热解气化：将固料投入到热解气化炉中，在低氧或者无氧气氛下加热到400℃-1600℃，并保持一段时间，汽车破碎残余物中的塑料、橡胶、涂料、合成纤维、泡沫材料、酚醛树脂玻璃纤维复合材料、环氧树脂玻璃纤维复合材料、木屑以及布中的大分子物质可以发生热解气化反应，最终生产烷类、一氧化碳、氢气、焦油气、水蒸气以及焦炭，焦炭可以与水蒸气进一步发生反应形成氢气和一氧化碳。最终，所有的热解气化产物均能够以气体的形式输出。剩余的固体废料既可以直接用来与汽车破碎残余物混合，在热解气化反应中重复使用。
39.气液分离：将热解气化得到的烷类、一氧化碳、氢气以及焦油气通入到激冷器中，焦油气冷凝成为液体与其他气体分离，可以将焦油的油相富集并存储在焦油储罐中，用作工业原料。
40.洗气净化：经过气液分离处理剩余的气体包括烷类、一氧化碳以及氢气，这些可燃性气体首先经过干式旋风除尘器，将气体中可能存在的尘埃去除，得到相对纯净的混合气体。然后，将混合气体输入到碱性液喷淋塔中，除去混合气体中可能参杂的酸性气体，减少混合气体中的酸性污染物。最后，将得到的纯净可燃气体，可以作为燃料来提供热量。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明之内。

技术特征：

1.一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，包括以下步骤：干燥破碎：将汽车破碎残余物烘干后进行多级破碎，得到细碎物料；配料混合：将细碎物料30份，含镍固废1-60份，成型剂1-10份，固氯剂1-10份按质量份数混合均匀，得到混合物料；挤压成型：将混合物料投入到模具中，对混合物料进行挤压塑形，制得小尺寸的固料；热解气化：将固料投入到热解气化炉中，在低氧或无氧气氛下加热，并保持一段时间，使得固料中的汽车破碎残余物中的大分子物质分解成烷类、一氧化碳、氢气、焦油气、水蒸气以及焦炭。2.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，还包括气液分离过程，将热解气化过程中得到的气体通入激冷器中进行激冷，使得焦油气与其他气体分离。3.根据权利要求2所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，还包括洗气净化过程，经过气液分离过程的气体依次经过干式旋风除尘器、碱性液喷淋塔处理净化后，得到洁净的可燃气体。4.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，成型剂包括硅酸钠、偏硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钙、膨润土、淀粉或聚乙烯醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，固氯剂包括钙、镁、锌的氧化物或氢氧化物中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，在干燥破碎过程中，首先将汽车破碎残余物投入到工业烘箱中，在100℃-120℃下干燥20min-70min，将汽车破碎残余物的含水率控制在5％-25％。7.根据权利要求6所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，在干燥破碎过程中，经过干燥的汽车破碎残余物进行“颚式破碎机-锤式破碎机”二段破碎，得到的汽车破碎残余物的粒度为0.5mm-1mm。8.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，含镍固废中包括3％～4％的nio。9.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，在配料混合过程中，按照质量份数的配料比例为细碎物料30份，含镍固废30份，成型剂5份，固氯剂5份。10.根据权利要求1所述的一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，其特征在于，所述汽车破碎残余物为由报废乘用车、报废客车或报废货车中的至少一种经拆解、压缩、破碎、分选以及回收钢铁和有金属材料之后获得的剩余部分，包括塑料、橡胶、涂料、合成纤维、泡沫材料、酚醛树脂玻璃纤维复合材料、环氧树脂玻璃纤维复合材料、木屑以及布的混合物。

技术总结

本发明公开了一种报废汽车破碎残余物的催化热解气化方法，属于报废汽车破碎残余物资源化的技术领域，其包括：干燥破碎；配料混合；热解气化等方法步骤，本发明能够将报废汽车破碎残余物与含镍固废进行共同热解处理，既提高了汽车破碎残余物热解气化反应产物的综合利用率、减少汽车破碎残余物热解气化催化剂的用量、降低催化热解气化工艺成本。又合理利用了含镍固废，从而实现了汽车破碎残余物和含镍固废等大宗工业固体废物的协同减量化、无害化和资源化。资源化。资源化。