[发明专利]一种利用废塑料热转化制取富氢合成气的装置及工艺

权利要求书

1.一种利用废塑料热转化制取富氢合成气的装置，其特征在于，包括废塑料水平 管式炉蒸汽热解部分、高温水蒸气气化部分、旋风分离除尘器部分和高温熔融 部分；

废塑料水平管式炉蒸汽热解部分包括水蒸气进口(3)、废塑料进料口(2)、 水平管式热解炉(4)和混合排出口(11)；高温水蒸气气化部分与混合排出口 (11)相连，包括水蒸气进口(12)、氧化钙进口(13)、颗粒进口(18)和合 成气出口(15)，除尘器颗粒由颗粒进口(18)进入水蒸气气化部分；旋风分离 除尘器部分与合成气出口(15)相连，包括旋风分离除尘器(16)、产品出口(19) 和颗粒出口(17)；高温熔融部分与下料管(9)相连，包括空气进口(6)、热 解固体残渣进口(8)和固体材料排出口(5)，热解固体残渣通过热解固体残渣 进口(8)进入熔池(7)内。

2.使用权利要求1所述的装置制取富氢合成气的工艺，其特征在于，包括以下步 骤：

1)废塑料水平管式炉蒸汽热解

螺旋给料机将固体废塑料送入水平管式热解炉(4)，废塑料在水平管式热 解炉(4)内水平移动；水平管式热解炉(4)中喷入高温水蒸气，在高温水蒸 气和外加热作用下，废塑料发生热裂解生成热解气和热解固体残渣；热解气和 水蒸气由混合排出口(11)进入气化炉膛(14)，热解固体残渣由下料管(9) 进入熔池(7)；

所述的水平管式热解炉(4)内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为 H₂O:C＝1:1-1:3；所述的热解温度为400-600℃；

2)CO₂原位吸附强化水蒸气气化制取富氢合成气

水蒸气由水蒸气进口(12)进入气化炉膛(14)内，与热解气发生气化反 应，发生水蒸气重整，生成HCl、CO₂、CO、H₂和杂质气体；气化炉膛(14) 内喷入氧化钙颗粒，HCl与CaO发生化学反应实现脱氯；来自旋风分离除尘器 (16)的部分颗粒由颗粒进口(18)进入气化炉膛(14)继续进行气化反应； 气化炉膛(14)内生成的富氢合成气由产品出口(19)排出；

所述的气化炉膛(14)内水蒸气与废塑料中碳的摩尔比为H₂O:C＝3:1-6:1； 所述的气化反应温度为500-700℃；所述的氧化钙颗粒中钙与废塑料中碳的摩尔 比Ca：C＝1:1-2:1；

3)热解固体残渣高温熔融处置

空气进入熔池(7)内与热解固体残渣发生燃烧反应，产生高温CO₂，熔融 处置后的固体残渣形成氧化物建筑材料由固体材料排出口(5)排出；所述的热 解固体残渣中碳与空气中氧的摩尔比C：O＝1:1～1:1.2；所述的燃烧反应的温度 为1400-1600℃。

3.根据权利要求2所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤1)中所述 的废塑料在水平管式热解炉(4)内水平移动的进料速度为10-30kg/h。

4.根据权利要求2或3所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中 所述的水蒸气重整与CO₂反应提高富氢合成气中氢气含量；所述的富氢合成气 中含有少量杂质气体。

5.根据权利要求2或3所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中 所述的氧化钙颗粒的粒径为0.40-0.90mm，氧化钙颗粒的质量百分比为高于98％， 其杂质成份包括CaCO₃、MgO或CaCl₂。

6.根据权利要求4所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤2)中所述 的氧化钙颗粒的粒径为0.40-0.90mm，氧化钙颗粒的质量百分比为高于98％，其 杂质成份包括CaCO₃、MgO或CaCl₂。

7.根据权利要求2或3或6所述的制取富氢合成气的工艺，其特征在于，步骤3) 中热解固体残渣燃烧产生的高温CO₂为水蒸气气化重整提供热量的同时作为气 化剂参与气化反应。