[发明专利]一种利用有机废弃物实现碳氢循环利用的方法和系统

说明书

本发明属于能源、化工和循环经济领域，涉及一种利用有机废弃物实现碳氢循环利用的方法和系统。有机废弃物首先进行粗碎和干燥预处理，然后进行热解，将干燥过程中产生的H₂O与捕集的CO₂，与有机废弃物热解产物混合后进行气化重整，生产合成气用于合成甲醇和氨，进一步合成有机原料和化工产品，以甲醇或氨为原料的有机产品及其衍生物使用废弃后可采用本发明的方法进行碳氢元素的循环利用。所述系统包括：有机废弃物预处理系统、热解系统、烟气处理系统、CO₂储存装置、气化重整系统、合成气净化系统、气体分离系统、空分系统、合成甲醇(氨)系统和有机废弃物循环回收系统。本发明可实现CO₂减排，减少化石资源消耗，并消纳有机废弃物。

技术领域

本发明属于能源、化工和循环经济领域，具体涉及一种利用有机废弃物实现碳氢循环利用的方法和系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前，有机产品的生产和有机废弃物的处理存在温室气体排放量大、资源循环利用水平较低等问题。

从生产过程来看，有机工业材料、生活用品的生产消耗了大量化石原料，并且排放了大量CO₂与大气污染物。以甲醇和氨这两种重要化工原料为例。目前甲醇合成气主要通过煤炭或天然气等化石原料制备，某些地区由于天然气资源的限制，大部分合成气通过煤炭气化的方法制备。为了调整煤炭中过高的碳氢比，大量的碳在制备合成气的过程中以CO₂的形式排放到大气中。根据目前的技术水平，以煤和以天然气为原料的生产工艺每生产1吨甲醇，分别向大气中排放约7.4吨和3.9吨CO₂，并且生产过程伴有SO₂、NO_x和烟尘的排放。目前氨主要以煤为原料制备。按照煤制合成氨的行业平均水平，生产1吨氨需要原料煤约2.5吨，合成能耗约为1.3～1.6吨标准煤，约向大气排放8.4吨CO₂，且生产过程伴有SO₂、NO_x和烟尘的排放。CO₂与大气污染物排放对环境造成不利影响，进而威胁人类与其他生物的健康。此外，利用化石原料合成甲醇和氨会还加重不可再生资源紧张问题。

从有机废弃物处理过程来看，目前的处理方式也存在温室气体和环境污染物排放的问题，而且循环利用水平较低，造成资源的大量浪费。有机废弃物主要包括有机生活垃圾、工业固废，以及农业秸秆。有机生活垃圾、工业固废主要通过填埋法、焚烧法和堆肥法处置。填埋法占用土地较多，臭气不易控制，渗滤液处理难度较高，有机废弃物稳定化周期较长，在周期内容易发生CO₂与甲烷等气体的泄露，环境风险影响时间长。焚烧法虽然有助于实现废弃物减容、减重及资源化，但是会产生大量CO₂与大气污染物。堆肥法是通过微生物的作用实现有机废弃物无害化和资源化的一种处理方式，但仍无法避免温室气体的产生和排放。在农业秸秆的处理过程中，秸秆还田会导致部分碳元素排放到大气中；秸秆燃烧发电及秸秆燃料化的利用方式，不利于发挥秸秆作为生物质的固碳作用。此外，有研究表明，每年仍有大量秸秆尚未有效利用，还有相当数量的秸秆被露天焚烧，不仅造成资源浪费，而且排放大量CO₂与大气污染物，对大气环境、人体健康构成很大威胁。

碳中和是重大国家战略决策，实现碳中和目标的要求之一是重塑低碳工业流程，而清洁的合成气制备过程是实现绿色低碳化工的基础，碳氢循环利用可为化工行业提供绿色低碳的碳源和氢源，是CO₂减排的可持续安全途径。

发明内容