一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法技术

一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法属于涉及有机无机复合材料。其主要步骤如下：低温真空裂解、过热蒸汽热解、燃气催化重组、燃气净化和机械破碎

【技术实现步骤摘要】
一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法


[0001]本专利技术涉及有机无机复合材料中有机物高效催化转化再生利用的方法，特别是涉及退役风机叶片、废旧线路板典型复合材料中有机组分过热转化及催化重整制备富氢燃气的方法。

技术介绍

[0002]有机无机复合材料因其具有重量轻、耐腐蚀以及强度高等特点，广泛应用于电子、家电、风电、航空、交通、汽车，甚至军事等各个领域。在复合材料广泛应用的同时，因其难以降解、回收处理流程复杂，以退役风电叶片、废旧线路板为代表的富含有机树脂复合材料的回收处理及高值化利用问题长期以来一直没有得到很好的解决。研究经济、环保及高值化利用的有机物降解的产业化循环利用技术成为有机无机复合材料处理的迫切需要。
[0003]对以退役风电叶片以及废旧线路板为代表的有机无机复合材料传统的处置方式是深埋和焚烧，由于其主体组成是耐腐蚀性的有机树脂，导致填埋难降解破坏土地资源，焚烧产生有害气体，造成大气环境污染。因此这两种粗狂性的方式不可取。目前，国内外对对以退役风电叶片以及废旧线路板为代表的典型有机无机复合材料资源化技术主要有物理法，包括破碎分选和研磨等；化学法，主要是有机物油化回收其他有价组分单体回收；热回收法，主要是燃烧和燃料化技术等。
[0004]综合以上分析，每种回收有机无机复合材料的方法均有其优越之处，但是也存在不可忽视的缺点，因此每种技术都无法适用于所有的复合材料。为解决这一问题，本专利技术采用真空裂解以过热蒸汽热解相结合的技术使有机无机复合材料中的有机组分充分分解转化为热解气，并通过催化重整技术制备富氢可燃气体，充分实现了以退役风电叶片以及废旧线路板为典型代表的有机无机复合材料的减量化、资源化和无害化处置，回收过程具有高效转化、清洁回收的效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的主要解决以退役风电叶片、废旧线路板为代表的富含有机树脂复合材料的回收处理及高值化利用问题，提出一种过真空裂解、过热蒸汽转化制备热解气以及催化重整制备富氢可燃气体的方法。该方法原料适应性强、有机物分解充分、减量化明显且回收过程具有高效转化、清洁回收的效果。
[0006]本专利技术所述的一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法如下步骤进行：
[0007](1)低温真空裂解：将破碎至5
×
5cm～20
×
20cm的退役风电叶片或废旧线路板等复合材料放入热解反应器中，添加一定脱溴剂混合均匀后，在真空氛围条件下反应温度控制为480～620℃，反应时间为0.5～2.5h，进行真空裂解，反应结束后得到热解混合气体和低温裂解渣，热解混合气体进入步骤(4)燃气催化重整，其中采用破碎粒度为100～200目常
见的废弃的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥等为脱溴剂，脱溴剂添加量为废弃有机无机复合材料质量百分的5～20％。
[0008](2)过热蒸汽热解：将步骤(1)得到的低温裂解渣在同一热解反应器中通入过热水蒸汽进行过热蒸汽热解，得到热解燃气和裂解渣，得到的热解燃气进入步骤(4)燃气催化重整，其中过热水蒸汽中氧气质量百分比含量为0.1～0.5％，通入过热水蒸汽的温度为650～1200℃，每一百公斤裂解渣通入过热蒸汽速率为0.5～1.5立方米/小时，反应时间为0.5～1.5h。
[0009](3)燃气催化重组：将步骤(1)得到的热解混合气体和步骤(2)得到的热解燃气混合后通过添加催化剂进行燃气催化重组得到混合燃气，其中热解混合气体和热解燃气按体积比1:1～1:5混合，混合后每平方米催化剂的气体通入量为2.5～5.5立方米/小时，所述的催化剂为Ni基、Fe基或者Rh基催化剂。
[0010](4)燃气净化：将步骤(4)得到的混合燃气添加碱液进行燃气净化处置，得到含溴碱液和富氢燃气，含溴碱浸经浓缩结晶可返氯盐回收系统，富氢燃气可用于制备过热蒸汽，其中采用质量百分比为5～20％的NaOH溶液，或质量百分比为10～30％的NaHCO3溶液作为碱洗喷淋净化剂。
[0011](5)机械破碎
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涡电流分选：将步骤(2)得到裂解渣进行机械破碎
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涡电流分选，得到非金属粉末、铁磁物颗粒和金属颗粒，这些产物分类后进行综合回收。
[0012]本专利技术提及的过热蒸汽热解及燃气催化重组主要原理是，过热水蒸气可把热解过程产生的焦炭、焦油以及热解气中含有的有机气体成分转化为富氢燃气，涉及的主要化学反应如下：
[0013]水煤气反应：C+H2O＝CO+H2；
[0014]CO+H2O＝H2+CO2[0015]甲烷转化反应：CO+3H2＝CH4+H2O
[0016]苯酚催化重整制氢反应：C6H5OH+5H2O＝8H2+6CO
[0017]萘催化裂解制氢反应：C
10
H8+10H2O＝10CO+14H2；
[0018]C
10
H8+20H2O＝10CO2+24H2；
[0019]C
10
H8+10H2O＝2CO+4CO2+6H2+4CH4[0020]与现有技术相比，回收过程采用分步热转化，通过真空裂解与过热蒸汽热解的相结合，可以把复合材料中的有机组分充分分解并高效转化为热解气，避免了裂解油及裂解焦炭的富集，热解气中主要含有H2、CO、H(Cl/Br)、CO2、芳烃以及小分子脂肪烃等，通过对热解气的催化重整，提高了气体中的可燃氢的比例得到了具有高热值的富氢燃气，完全符合“双碳”经济及循环经济的思想，具有明显的减量化、资源化和无害化。
[0021]本专利技术特别适合从以退役风电叶片、废旧线路板为代表的富含有机树脂复合材料的回收处理及高值化利用，开发的技术可向富含有机树脂的复合材料高值化回收利用领域的应用推广。
附图说明
[0022]图1表示一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气方法的工艺流程图
具体实施方式
[0023]以下结合实例旨在进一步说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0024]实施例1
[0025]按照如下步骤进行回收：
[0026](1)低温真空裂解：将破碎至5
×
5cm的退役风电叶片复合材料放入热解反应器中，添加一定脱溴剂混合均匀后，在真空氛围条件下反应温度控制为480℃，反应时间为0.5h，进行真空裂解，反应结束后得到热解混合气体和低温裂解渣，热解混合气体进入步骤(4)燃气催化重整，其中采用破碎粒度为100目常见的废弃的代号为P
·
O普通硅酸盐水泥作为脱溴剂，脱溴剂添加量为废弃有机无机复合材料质量百分的5％。
[0027](2)过热蒸汽热解：将步骤(1)得到的低温裂解渣在同一热解反应器中通入温度为650℃过热水蒸汽进行过热蒸汽热解，得到热解燃气和裂解渣，得到的热解燃气进入步骤(4)燃气催化重整，其中过热水蒸汽中氧气质量百分比含量为0.1％，每一百公斤裂解渣通入过热蒸汽速率为0.5立方米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)低温真空裂解：将废弃有机无机复合材料放入热解反应器中，添加一定脱溴剂混合均匀后进行真空裂解，真空氛围条件下反应温度控制为480～620℃，反应时间为0.5～2.5h，反应结束后得到热解混合气体和低温裂解渣，热解混合气体进入步骤(4)燃气催化重整；脱溴剂添加量为废弃有机无机复合材料质量百分的5～20％；(2)过热蒸汽热解：将步骤(1)得到的低温裂解渣在同一反应器中通入过热水蒸汽进行过热蒸汽热解，得到热解燃气和裂解渣，得到的热解燃气进入步骤(4)燃气催化重整；(3)燃气催化重组：将步骤(1)得到的热解混合气体和步骤(2)得到的热解燃气混合后通过添加催化剂进行燃气催化重组得到混合燃气；(4)燃气净化：将步骤(3)得到的混合燃气添加碱液进行燃气净化处置，得到含溴碱液和富氢燃气；(5)机械破碎
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涡电流分选：将步骤(2)得到裂解渣进行机械破碎
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涡电流分选，得到非金属粉末、铁磁物颗粒和金属颗粒。2.如权利要求1所述的一种废弃有机无机复合材料过热催化转化制备富氢燃气的方法，其特征在于，在步骤(1)低温真空裂解过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉锋，田少囡，刘功起，李彬，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：