[发明专利]一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法

说明书

本发明公开了一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法。该方法包括以下步骤：将生物质和污泥分别经干燥和粉粹过筛得生物质细粉和污泥细粉，按照质量比为1‑3：1取生物质细粉和污泥细粉混合，密封保存备用；将混合细粉置于进料器中，持续通入热解载气，待排尽系统内空气，打开管式炉设定目标温度，待炉内温度升至目标温度后，将进料器中的混合细粉转入反应器内，混合细粉在反应器内升温发生热解，产生不可凝气体、焦油和生物半焦；热解气从反应器中排出后，依次经过冷凝装置、气体净化装置后，干燥后储存即可。本发明方法不仅可以提高热解中合成气的产气率，且降低了热解中生物焦油的产率。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物处理与资源化领域，具体涉及一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法。

背景技术

中国现在是世界上最大的中草药生产和消费国，每年有超过1500家药企生产超过一千五百万吨废弃中药渣。传统的废弃中药渣处理方式主要依靠直接填埋，这样一方面对环境污染严重，药渣中仍有部分药物残留，容易造成地下水的污染和产生刺鼻气体，另一方面也是一种资源的浪费。如何能够清洁高效的利用废弃中药渣成了亟待解决的重要问题。

造纸污泥是造纸工业的一种主要副产物，包含水、纤维、有机化合物、无机盐和无机填充物。污泥中灰分含量高达50％～70％，主要成分包括钙、镁、钠、铝等金属元素，传统处理方法以直接填埋为主，对土地造成了严重的污染，不仅不环保而且不经济。

热解气化被认为是一种富有前景的富碳固体废弃物转化为清洁燃气的技术，受到广泛关注。有研究发现中药渣的气化产生的燃气热值在5000kJ/Nm³以上，表明中药渣具有良好的气化应用潜力。然而生物质在热解中产生的大量焦油仍然是一个对热解气化应用的巨大挑战，焦油在露点以下会在管路中凝聚，过量的焦油容易腐蚀和堵塞燃料管路、过滤装置以及下游设备。如何解决热解气化中产气焦油含量过高的问题成为当前气化研究的热点。传统的焦油去除方法有喷淋法、鼓泡水浴法、干式过滤法以及几种方法的适当组合，这些都属于物理净化，并不能真正除去焦油。用催化裂解法减少燃气中焦油的含量是当前最有效、最先进的方法，催化裂解是在高温或存在催化剂的条件下，将大分子的焦油裂解成为各种小分子气体(如氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳等)，在大、中型气化炉中逐渐被采用。目前常用的焦油催化剂包括镍基催化剂、碱金属催化剂、矿石催化剂等，大量研究表明碱金属及碱土金属元素的存在对生物质焦油有明显的催化作用。如果在中药渣的热解气化中加入富含碱金属及碱土金属元素的高灰造纸污泥，在高温下污泥中的碱金属及碱土金属元素大大催化了焦油的裂解转化，使大分子焦油裂解成为小分子气体，一方面降低了焦油产率，同时也提高了共热解中的气体产率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法，不仅可以提高热解中合成气的产气率，且降低了热解中生物焦油的产率。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种生物质掺混高灰造纸污泥热解制备合成气的方法，包括以下步骤：

步骤1，将生物质和污泥分别经干燥和粉粹过筛得粒径为0.2-0.45mm的生物质细粉和粒径小于0.125mm的污泥细粉，按照质量比为1-3：1取生物质细粉和污泥细粉混合，密封保存备用；

步骤2，将混合细粉置于进料器中，以150ml/min的速率持续通入热解载气，待排尽系统内空气，打开管式炉设定目标温度500-900℃，待炉内温度升至目标温度后，将进料器中的混合细粉转入反应器内，混合细粉在反应器内升温发生热解，产生热解气、焦油和生物半焦；

步骤3，热解气从反应器中排出后，依次经过冷凝装置、气体净化装置后，干燥并输入集气袋，即可。

作为改进的是，步骤1中生物质细粉和污泥细粉的质量比为3：1。