一种皮革废料催化热解气化的方法技术

本发明专利技术涉及一种皮革废料的处理方法，将皮革进行热解、气化处理。具体是将具有高熔点、低挥发性的碱金属的铝酸盐、硅酸盐以一定负载量负载到皮革废料上，在300‑600℃范围内热解，在800‑1200℃气化，气化后得到含有催化剂的气化残渣通过水洗实现催化剂的回收。将碱金属铝酸盐、硅酸盐应用于皮革废料的催化气化处理中，该催化剂具有在催化性能好、高温下挥发性小、对设备腐蚀小、灰渣的熔融温度高、回收简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废物处理领域，具体涉及一种皮革废料催化气化催化剂及其使用方法。
技术介绍
我国是世界上最大的皮革生产国与消费国，在皮革生产过程中会产生大量的皮革废料，同时废弃的皮革消耗品也会伴随大量的皮革废弃物，大量皮革废弃物若不加以处理直接废弃到环境中将对环境产生危害。目前皮革废料多采用回收再利用、填埋、焚烧的方式进行处理。只有少部分优质皮革具有回收再利用的价值，而大部分难以回收再利用的废料多采用填埋、焚烧的方式处理，填埋的皮革废料很难分解，同时会占用大量的土地，而焚烧过程中会有部分污染物质产生，易对环境产生二次污染。而皮革废料作为含碳材料，挥发分高、灰分低，热值在10-25MJ/Kg，可以对皮革进行热解、气化处理进而转化为燃气，实现废物的资源化利用。催化气化是一种新型的气化方式，催化气化可以降低气化温度，提高气化反应速率，调变气体的组成。传统的催化剂多为碱金属、碱土金属等，将碱金属应用到皮革废料中可以抑制热解过程焦油的产生，减小焦油对后续工段的处理，同时催化剂的添加可以显著提高气化过程的反应速率，提高气化炉的处理量。而传统的碱金属催化剂Na2CO3，K2CO3，KOH熔点较低，而为了消除皮革中的污染物，气化通常在高温下进行，高温下添加的碱金属催化剂会产生熔融现象，熔融的碱金属会附着在气化炉炉壁上，影响气化炉的操作。同时，在高温下会有部分碱金属挥发到气相，造成催化剂的流失，挥发的碱金属也会腐蚀气化炉的设备。因此一种低挥发，难失活、易回收的碱金属催化剂对于催化气化是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种对气化炉设备的腐蚀，催化剂回收率高的皮革废料催化热解气化的方法。本专利技术解决上述问题的技术方案是：本专利技术是提供一种皮革废料处理的方法，将催化剂负载的皮革废料经过热解、气化后制备燃气，实现对皮革废料的处理。催化剂为碱金属铝酸盐或/和硅酸盐，该催化剂具有易回收、熔点高、挥发性低的特点，气化后的灰渣通过水洗过滤后实现催化剂的回收。本专利技术提供一种皮革废料进行催化气化处理的方法，包括以下步骤：(1)将碱金属催化剂以机械混合、浸渍或喷洒的方式与皮革废料混合，混合后得到负载催化剂的皮革废料，其中Na的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素Na计算为皮革废料质量的1-4wt％，K的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素K计算为皮革废料质量的1-8wt％。(2)将皮革废料加入气化炉中，800-1200℃气化，压力为0-5MP，气化剂为空气、氧气、水蒸汽、CO2的一种或数种。(3)将气化渣放入水中，在50-90℃下搅拌1-2h，再经过抽滤并洗涤滤饼，得到含有铝酸盐和硅酸盐的溶液，其中水的添加量为气化渣重量的1-100倍。所述的Na的铝酸盐铝酸钠或偏铝酸钠，Na的硅酸盐为硅酸钠。所述的K的铝酸盐铝酸钾，K的硅酸盐为硅酸钾。所述的气化炉为固定床气化炉、流化床气化炉和固定床气化炉。所述气化剂的量为皮革废料质量的1.3-7倍。所述的催化剂浸渍法包括以下步骤：1)根据负载量称取碱金属催化剂，加入水后，充分搅拌，得到含有碱金属催化剂的溶液；2)将粉碎、干燥后的皮革废料倒入制备的溶液中，在40-90℃下水浴加热，并保持搅拌，直至明显的液相消失；3)得到的混合物质在80-110℃下干燥2-12h，得到负载催化剂的皮革废料。所述机械混合法包括以下步骤：将碱金属催化剂与皮革废料混合，混合后在振动研磨机上研磨3-10min后，得到机械混合法制备负载催化剂的皮革废料。所述喷洒法包括以下步骤：(1)根据负载量称取碱金属催化剂，以皮革废料为基准添加0.5-10倍的水，并加热到40-90℃；(2)碱金属催化剂溶液以喷雾的形式负载到皮革废料上，80-110℃下干燥2-12h，得到负载催化剂的皮革废料。本专利技术的优点与技术效果如下：1、碱金属的铝酸盐、硅酸盐可以显著降低气化温度，提高气化的反应速率；2、碱金属的铝酸盐、硅酸盐具有较高的熔点，在气化过程中碱金属的挥发量很小，催化剂回收率高(84-96％)，对气化炉设备的腐蚀较小；3、铝酸盐、硅酸盐的添加使气化灰渣的熔融温度升高(>1200℃)，避免在气化过程中产生熔融结渣现象。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，但专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：本实施例以皮革废料为样品，以铝酸钠和硅酸钠为催化剂，采用固定床气化炉，通过溶液浸渍法将铝酸钠和硅酸钠负载到皮革废料上。催化剂负载步骤如下：1)铝酸钠与硅酸钠质量比为1,水和铝酸钠的质量比为40，水和硅酸钠的质量比为40，混合物在60℃下搅拌至完全溶解；2)碱金属元素Na质量为皮革废料质量的1wt％，将粉碎后的皮革废料加入溶液中，搅拌并保持温度直至液相消失；3)得到的混合物在110℃干燥12h，得到负载催化剂的皮革废料。取负载催化剂的皮革废料，加入固定床气化炉气化，碱金属元素Na质量为皮革废料质量的1wt％，铝酸钠与硅酸钠质量比为1，压力为0.1MP，气化温度为800℃，气化剂为空气与CO2，空气/皮革废料质量比为1.5，CO2/皮革废料质量比为2。气化残渣按液固比为20，将气化渣放入水中，在温度50℃下，搅拌浸取1h后，经过滤后并洗涤滤饼，得到含有铝酸钠和硅酸钠的溶液。反应后碳的转化率与催化剂回收率见表1。实施例2：本实施例以皮革废料为样品，以铝酸钠为催化剂，采用流化床气化炉，通过机械混合法将铝酸钠负载到皮革废料上。催化剂负载步骤如下：碱金属元素Na质量为皮革废料质量的4wt％，将铝酸钠与皮革废料混合放入振动粉碎机中，研磨5min后取出，得到机械混合法制备催化剂负载的皮革废料。取一定量负载铝酸钠的皮革废料，加入流化床气化炉气化，碱金属元素Na质量为皮革废料质量的4wt％，压力为3MP，气化温度为1000℃，气化剂为空气与水蒸汽，空气/皮革废料质量比为3，水蒸汽/皮革废料质量比为2。气化残渣按液固比为40，将气化渣放入水中，在温度60℃下，搅拌浸取1h后，经过滤后并洗涤滤饼，得到含有铝酸钠和硅酸钠的溶液。反应后碳的转化率与催化剂回收率见表1。实施例3：本实施例以皮革废料为样品，以铝酸钾为催化剂，采用气流床气化炉，通过喷洒法将铝酸钾负载到皮革废料上。催化剂负载步骤如下：1)碱金属元素K质量为皮革废料质量的8wt％，以水与铝酸钾的质量比为20制备催化剂溶液，并加热到80℃；2)将制备的溶液以喷雾形式喷洒到皮革废料上，80℃下干燥12h，得到负载催化剂的皮革废料。取负载铝酸K钾的皮革废料，加入气流床气化炉气化，碱金属元素K质量为皮革废料质量的8wt％，压力为5MP，气化温度为1200℃，气化剂为氧气与水蒸汽，氧气/皮革废料质量比为0.7，水蒸汽/皮革废料质量比为2。气化残渣按液固比为60，将气化渣放入水中，在温度70℃下，搅拌浸取1h后，经过滤后并洗涤滤饼，得到含有铝酸钾和硅酸钾的溶液。反应后碳的转化率与催化剂回收率见表1。实施例4：本实施例以皮革废料为样品，以硅酸钾为催化剂，采用固定床气化炉，通过溶液浸渍法将硅酸钾负载到皮革废料上。催化剂负载步骤如下：1)水和硅酸钾的质量比为40，混合物在60℃下搅拌至完全溶解；2)碱金属元素K质量为皮革废料质量的2wt％，将粉碎后的皮革废料加入溶液中，搅拌并保持温度直至液相消失；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种皮革废料催化热解气化的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将碱金属催化剂以机械混合、浸渍或喷洒的方式与皮革废料混合，混合后得到负载催化剂的皮革废料，其中Na的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素Na计算为皮革废料质量的1‑4 wt%，K的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素K计算为皮革废料质量的1‑8wt%；（2）将皮革废料加入气化炉中，800‑1200℃气化，压力为0‑5 MP，气化剂为空气、氧气、水蒸汽、CO2的一种或数种；（3）将气化渣放入水中，在50‑90℃下搅拌1‑2 h，再经过抽滤并洗涤滤饼，得到含有铝酸盐或/和硅酸盐的溶液，其中水的添加量为气化渣重量的1‑100倍。

【技术特征摘要】
1.一种皮革废料催化热解气化的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将碱金属催化剂以机械混合、浸渍或喷洒的方式与皮革废料混合，混合后得到负载催化剂的皮革废料，其中Na的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素Na计算为皮革废料质量的1-4wt%，K的铝酸盐或/和硅酸盐的负载量以金属元素K计算为皮革废料质量的1-8wt%；（2）将皮革废料加入气化炉中，800-1200℃气化，压力为0-5MP，气化剂为空气、氧气、水蒸汽、CO2的一种或数种；（3）将气化渣放入水中，在50-90℃下搅拌1-2h，再经过抽滤并洗涤滤饼，得到含有铝酸盐或/和硅酸盐的溶液，其中水的添加量为气化渣重量的1-100倍。2.如权利要求1所述的一种皮革废料催化热解气化的方法，其特征在于所述的Na的铝酸盐铝酸钠或偏铝酸钠，Na的硅酸盐为硅酸钠。3.如权利要求1所述的一种皮革废料催化热解气化的方法，其特征在于所述的K的铝酸盐铝酸钾，K的硅酸盐为硅酸钾。4.如权利要求1所述的一种皮革废料催化热解气化的方法，其特征在于所述的气化炉为固定床气化炉、流化床气化炉和固定床气化炉。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志青，梅艳钢，黄戒介，房倚天，陈有川，张永奇，徐弈丰，郭金霞，李莉，赵建涛，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14