利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，属固体废弃物资源利用技术领域。本发明专利技术以废弃聚氨酯为原料，在固定床反应装置中以碱金属，碱土金属或过渡态金属及其氧化物和盐为催化剂，在温度800~1200℃，空气或水蒸气为气化剂下促使废弃聚氨酯发生气化反应，最终制得热值较高的气体燃料和液体燃料。本发明专利技术可以达到废弃聚氨酯减量化，无害化，资源化处理，企业通过建立本生产线可以节省体积较大的废弃聚氨酯的运输成本，而且得到的能源可以供企业自身利用，做到废弃物就地处理并获得能源。本发明专利技术方法为聚氨酯废弃物资源化开辟了一条新途径。

【技术实现步骤摘要】

    本专利技术涉及一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，属固体废弃物资源利用

技术介绍
    聚氨酯（PU）全名为聚氨基甲酸酯，是一类主链上带有-NHCOO-重复单元的聚合物的总称。因具有优良的弹性、耐磨性、可发泡性、耐低温性、耐溶剂性、耐生物老化等性能，这种高分子材料广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、电器等工业领域；在日常生活领域中，聚氨酯被广泛用来制造各种泡沫和塑料海绵，以达到保温和减震的功能。在未来几年，我国需要报废和回收处理的电器的数量将大幅上升，废旧聚氨酯泡沫便是电器废弃物中拆卸获得的一类固体垃圾。对废弃聚氨酯的传统处理方法是填埋法和焚烧法，既消耗资源又污染环境。目前的回收利用技术主要分为物理回收法和化学回收法。物理回收法是利用粘结、热压、挤出成型等方法使聚氨酯废弃物回收利用，也包括通过粉碎的方法将聚氨酯废料粉碎成细片或粉末作为填料。该方法简单易行，但回收得到的泡沫只适用于低档产品。化学回收法是指聚氨酯废弃物在化学试剂、催化剂或热能的作用下，降解成小分子有机化合物，从而实现原料的循环利用。化学回收法技术工艺相对复杂，发展也相对较晚，但发展速度很快。催化气化是指固体有机物在高温和加入催化剂的条件下，与空气中的氧气或含氧物质等气化剂反应，不完全氧化，生成可燃性气体的过程。本专利技术可以达到废弃聚氨酯减量化，无害化，资源化处理，企业通过建立本生产线可以节省体积较大的废弃聚氨酯的运输成本，而且得到的能源可以供企业自身利用，做到废弃物就地处理并获得能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，为聚氨酯废弃物资源化开辟了一条新途径。本专利技术为一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：a.       将聚氨酯废弃物经粉碎、除杂、筛分处理，得到粒径为2.0 ~ 10.0mm的固体颗粒，以碱金属，碱土金属或过渡态金属为催化剂；所述催化剂主要为：氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钙，氧化钙，氯化铁，铁中的任一种；两者混合均匀，其中催化剂与聚氨酯颗粒的质量配比为1:5 ~ 1:15；将上述两者混合物填入固定床反应装置，关闭阀门保证装置的气密性；空气为气化剂时，通入气化剂保持10 ~ 30分钟，水蒸气为气化剂时，通入氩气10-30分钟，将固定床反应装置中气体排净，然后开始加热（如气化剂为水蒸汽，则变换为水蒸汽气氛后开始加热），反应温度为800 ~ 1200℃，载气流速为100 ~ 400L/h；待温度达到预设温度，持续反应40 ~ 100分钟；b.      反应过程中从反应器出来的气化产物经过冷凝装置收集焦油，未凝气体用气体收集装置进行采样收集；反应完成后，先关闭电源，保持气化剂继续通入一定时间后，关闭气化剂，等待装置自然冷却，收集固体残渣；c.       气体的分析用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）和气相色谱分析仪进行分析；气相色谱图根据标样，利用峰面积法计算出气体产物中H2、CO、CnHm几种可燃性气体所占的体积分数，重复测三次，求平均值，可燃气体总量为这些气体体积分数之和。 本专利技术中在气化过程中使用的催化剂，除上述的各化学物质外，还可以为Ni，Mg，MgO，MgCO3中的任一种。本专利技术方法的优点是：废旧聚氨酯在催化气化的反应过程中获得了体积分数较高的可燃性气体，可以经过分离获得气体燃料，液体焦油可以作为液体燃料使用。这样既解决了固体垃圾的污染问题，保护了环境，又实现了废物资源化。本专利技术方法为聚氨酯废弃物的回收处理以及资源再利用开辟了一条新途径。具体实施方式    现将本专利技术的实施例具体叙述于后。实施例1    本实施例中的工艺过程和步骤如下：    (1) 取粒径为3.0-5.0mm的废弃聚氨酯固体颗粒和催化剂氢氧化钠以质量比14:1混合均匀，加入固定床反应装置，通入气化剂——空气，空气流速为180L/h，反应温度为1000℃。待温度达到预设温度，持续反应60分钟，反应同时收集气体。反应完成后，先关闭电源，过10分钟后关闭空气，等待装置自然冷却，收集焦油和固体残渣。对产物分别进行分析，计算得出在此条件下气体产率达到68.5%，其中可燃性气体体积分数可达到51.8%。焦油产率可达25.2%。实施例2    本实施例中的步骤与上述实施例1基本相同。工艺条件不同之处为：以碳酸钠为催化剂，原料和催化剂的质量比为10:1，载气流速为240L/h，反应温度为900℃，最终气体产率为62.1%，可燃性气体体积分数达到49.1 %，焦油产率为27.6%。实施例3       本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例1基本相同。不同之处为：以氧化钙为催化剂，原料与催化剂质量比为8：1，载气流速为360L/h，气化时间为40分钟。最终气体产率为58.4%,可燃性气体体积分数达到40.6%，焦油收率为30.5%。实施例4       本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例1基本相同。不同之处为：以氢氧化钙为催化剂，废弃聚氨酯颗粒直径为5-10mm。最终气体产率为59.7%, 可燃性气体体积分数达到43.6%，焦油收率为30.5%。实施例5       本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例1基本相同。不同之处为：以铁为催化剂，气化剂采用水蒸气，气化剂流速为120L/h, 气化时间为90分钟。最终气体产率为69.7%, 可燃性气体体积分数达到48.6%，焦油收率为22.5%。实施例6       本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例1基本相同。不同之处为：以FeCl3为催化剂，催化剂与聚氨酯质量比为1：10, 水蒸气为气化剂。最终气体产率为59.2%, 可燃性气体体积分数达到35.6%，焦油收率为25.7%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：a.       将聚氨酯废弃物经粉碎、除杂、筛分处理，得到粒径为2.0 ‑ 10.0mm的固体颗粒，和催化剂混合均匀，其中催化剂与聚氨酯颗粒的质量配比为1:5 ~ 1:15；所述的催化剂主要为：氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钙，氧化钙，氯化铁，铁中的任一种；将上述两者混合物填入固定床反应装置，关闭阀门保证装置的气密性；空气为气化剂时，通入气化剂保持10 ~ 30分钟，水蒸气为气化剂时，通入氩气10‑30分钟，将固定床反应装置中空气排净，然后开始加热（如气化剂为水蒸汽，则变换为水蒸汽气氛后开始加热），设定气化温度为800 ~ 1200℃，气化剂流速为100 ~ 400L/h；待温度达到预设温度，持续气化40 ~ 100分钟；b.      反应过程中，从反应器出来的气化产物进入冷凝装置，获得液体产品和未凝气体产品，待反应结束，设备冷却收收集所有固体产品；c.       将所得气体进行仪器分析，定量获得可燃气组成。

【技术特征摘要】
1.一种利用催化气化技术对废弃聚氨酯进行资源化的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.       将聚氨酯废弃物经粉碎、除杂、筛分处理，得到粒径为2.0 - 10.0mm的固体颗粒，和催化剂混合均匀，其中催化剂与聚氨酯颗粒的质量配比为1:5 ~ 1:15；所述的催化剂主要为：氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钙，氧化钙，氯化铁，铁中的任一种；将上述两者混合物填入固定床反应装置，关闭阀门保证装置的气密性；空气为气化剂时，通入气化剂保持10 ~ 30分钟，水蒸气为气化剂时，通入氩气10-30分钟，将固定床反应装置中空气排净，然后开始加热（如气化剂为水蒸汽，则变换为水蒸汽气氛后开...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓亚，张伟，李守光，王立新，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31