[发明专利]一种旋转式催化热解装置与方法

说明书

本发明公开一种旋转式催化热解装置与方法，所述旋转式催化热解装置包括密闭外壳、旋转磨床、进料机构和多套微波发生器。其中，受到旋转磨床旋转搅动，小体积的研磨球自动分布在下方靠近研磨壁，作为热解区，而大体积的催化球自动分布在研磨球区域上方，作为催化区；催化球和研磨球通过吸收不同频率的微波而升温，保证催化球外围的耐磨层和研磨球达到所需热解温度，而催化球内核的催化层达到所需催化温度；原料进入装置后，穿过催化球的间隙，进入热解区，受到研磨球和研磨壁的加热、磨擦与破碎，不断剥离表面残炭，实现充分热解，随后生成的热解气穿过催化层，进一步发生催化反应。本装置在研磨原料保证充分热解的同时可实现高效的催化过程。

技术领域

本发明涉及催化热解技术领域，特别涉及一种旋转式催化热解装置与方法。

背景技术

催化热解是处理生物质、生活垃圾、废塑料、废橡胶等有机固体废弃物(有机固废)的高效手段，与传统处理方式相比具有处理周期短、转化效率高、减容效果明显、高效固化重金属以及避免二噁英等有害物质生成等优点，同时还能获得高价值的固液气三项产物，是当前有机固废无害化处置和高值化利用技术中极具应用推广前景的技术。

催化热解技术最为关键的都是相应的热解反应器是否能够实现高效的传热传质。但大部分有机固废的导热性差，难以迅速吸热升温，同时热解表面生成的炭也会阻止进一步的传热传质。如果采用延长原料在反应器内的停留时间或采用更细小的原料颗粒来解决，要么会降低反应器的处理效率，要么会增加粉碎机的功耗，无不提高了有机固废的处理成本。对于流化床式反应器，虽然通过颗粒不断的碰撞能够剥离原料表面的炭，使得催化剂作用于原料内部，但是也存在载气使用量大导致热解气冷凝困难、冷凝热量损失大以及反应器磨损严重、设备庞大等问题。而在一些旋转流化床催化热解反应器中，通过装置的旋转达到原料流化，能够避免使用大量载气的问题。但是，原料、传热颗粒和催化颗粒的剧烈碰撞也会加速催化剂的磨损，极大降低了催化剂的使用寿命，而催化剂的碎片也会影响固体产物的质量，限制了该技术的发展。

对热解气进行非原位催化，能够避免催化剂与原料的直接接触，有效延长催化剂的使用寿命。通常，非原位催化主要采用分离的催化床层甚至单独的催化反应室。如中国专利201080010711.7和200810137286.2，其原料的热解和热解气的催化过程分别在两个反应室中进行，能够方便地调控各自的所需工况。但是快速热解液化是一个不稳定的过程，将热解和催化进行分离，不仅会延长停留时间导致热解气因二次分解或再聚合而变质，同时为了保温和提供额外的反应区域，也不可避免降低空间利用率、提高运行成本。对于中国专利201810487288.8所述的旋转床热解反应器，热解和催化过程在反应室中同时进行，能够通过烟气加热球形载体进行蓄热，为反应过程提供能量，同时利用球形载体进行催化，极大地提高了空间利用率。然而，催化过程所需的最佳温度和热解温度通常并不相同，该类旋转床热解反应器只能通过外界热源逐渐向内传热，无法灵活地改变工况，难以以同时实现最佳的热解和催化过程。同时，由于原料是在球形载体的间隙中流动，破碎原料表面残炭的效果较差，因此传热效率较差。

所以在保证高效传热的同时，延长催化剂的使用寿命、提高装置的空间利用率是目前有机固废催化热解反应器研发的重点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种旋转式催化热解装置与方法，旨在解决现有催化热解装置存在换热效率低、催化效果差、空间占地大、反应条件难以灵活调控等缺点，无法同时实现高效传热和保护催化剂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种旋转式催化热解装置，其包括：

密闭外壳，所述密闭外壳上设置有出料口、气体入口和气体出口；

旋转磨床，所述旋转磨床为空心圆柱状结构且转动设置于所述密闭外壳内，所述旋转磨床的两个相对底面为端板，所述旋转磨床的圆周侧面为布满筛孔的研磨壁；所述旋转磨床内放置有多个催化球和多个研磨球，所述研磨球的直径小于所述催化球的直径，所述研磨球布置在下层靠近所述研磨壁的区域，所述催化球布置在所述研磨球所在区域的上方；