【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及甲烷转化制氢领域，更具体地说，它涉及一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的应用及其催化甲烷裂解制氢的方法和装置。
技术介绍
1、甲烷裂解产物为c和h2，可以达到产出高纯h2的目的。甲烷性质稳定，通过向反应中加入催化剂可以降低反应所需活化能，提高反应效率。目前，在甲烷催化裂解制氢的研究中，炭材料作为催化剂，因为价格低廉、催化性能良好而日益受到重视。炭催化剂的选择主要倾向于工业活性炭、炭黑以及煤半焦等。已有研究指出，过渡金属(ni、co、fe等)以及过渡金属合金对甲烷裂解有着显著的催化作用。
2、剩余污泥是厌氧发酵处理过程中的必然产物。污泥热解技术能够消除污泥的臭味和致病菌、固定重金属并减量化，被认为是实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化目标的一种极其有效的处理处置方式。然而生物污泥热解后的产物污泥残渣，很少得到应用。污泥热解残渣是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质结构，且含有一定比例的金属离子和十分丰富的官能团结构。此外，厌氧发酵剩余污泥由于其多孔结构以及灰分中含催化剂活性过渡金属而具有一定的催化活性，且能原位再生，颇具潜力。
3、但目前没有将厌氧发酵处理过程中的剩余污泥用作甲烷裂解的工艺，并且剩余污泥通过传统的加热方式加热，会由于受到热量传递的限制，导致床层温度分布不均匀，影响到甲烷的转化率。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种厌氧发酵剩余污泥残渣用于催化甲烷微波裂解制氢的新用途；同时，本专利
2、为实现上述目的及其他相关目的，
3、本专利技术的第一方面，提供一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法在餐厨垃圾处理中的应用。
4、本专利技术的第二方面，提供一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，包括以下步骤:
5、脱水，将厌氧发酵反应后剩余污泥脱水；
6、预热，将用于盛装脱水后剩余污泥的容器预热至800-1000℃，将系统内空气排出；
7、热解，在n2气氛下进行热解；
8、备样，热解后的残渣进行研磨，过筛，置于干燥环境中备用；
9、除杂，取一定量污泥残渣，置于装置内空吹扫除杂气；
10、反应，微波系统装置以550-750w运行，以污泥残渣为催化剂催化甲烷裂解反应。
11、通过采用上述技术方案，以污泥热解残渣为催化剂在微波加热条件下催化甲烷裂解制氢，能够在降低反应运行成本的前提下，资源化应用厌氧发酵剩余污泥，提高甲烷转化率和氢产量。
12、优选的，所述微波系统装置以560-700w运行。
13、通过采用上述技术方案，微波系统装置以560-700w运行，污泥残渣为催化剂催化甲烷裂解反应的甲烷转化率更高。
14、优选的，预热后，用n2以100ml/min的流量吹扫5min，排出系统内空气。
15、通过采用上述技术方案，用n2以100ml/min的流量吹扫5min，不仅能干净的排出系统内空气，还不会引用影响反应的杂质。
16、优选的，所述预热步骤中，预热至880-900℃。
17、通过采用上述技术方案，将脱水后的厌氧发酵反应后剩余污泥预热至880-900℃，能进一步提高裂解反应时的甲烷转化率。
18、优选的，所述备样步骤中，过筛的孔径为0.25mm。
19、通过采用上述技术方案，过筛的孔径为0.25mm，筛选的污泥颗粒粒径小于0.25mm，此时，高裂解反应时的甲烷转化率最佳。
20、优选的，所述除杂步骤中使用ch4、n2或者h2(60ml/min)空吹3min。
21、通过采用上述技术方案，使用ch4、n2或者h2(60ml/min)空吹3min除杂，既能将杂质排出干净，又不会引入新的杂质影响裂解反应。
22、本专利技术的第三方面，提供一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的装置包括ch4气瓶、n2气瓶、h2气瓶、微波炉、反应器、电阻炉、温控系统和气体取样袋，所述反应器设有进口和出口，ch4气瓶，n2气瓶和h2气瓶能够与反应器进口连通，电阻炉和微波炉设有供反应器伸入的通道，温控系统与电阻炉电连接，气体取样袋能够与反应器出口连通。
23、通过采用上述技术方案，将厌氧发酵反应器中的剩余污泥，采回后将电阻炉预热，通过气瓶提供100ml/min的ch4、n2或h2流量吹扫石英反应器将空气排出，然后将污泥样品置于反应器中，再盛有污泥的石英反应器缓缓推入电阻炉内，并使污泥在n2气氛下进行热解，然后再ch4下进行微波裂解制氢，能够在降低反应运行成本的前提下，资源化应用厌氧发酵剩余污泥，提高甲烷转化率和氢气产量。
24、优选的，所述反应器为石英反应器。
25、优选的，还包括流量控制器，所述ch4气瓶、n2气瓶、h2气瓶的瓶口设有气分管，流量控制器安装在气分管上。
26、如上所述，本专利技术的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，具有以下有益效果：
27、1、以污泥热解残渣为催化剂在微波加热条件下催化甲烷裂解制氢，能够在降低反应运行成本的前提下，资源化应用厌氧发酵剩余污泥，提高甲烷转化率和氢气产量。
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1.一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法在餐厨垃圾处理中的应用。
2.一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述微波系统装置以560-700W运行。
4.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：预热后，用N2以100mL/min的流量吹扫5min，排出系统内空气。
5.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述预热步骤中，预热至880-900℃。
6.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述备样步骤中，过筛的孔径为0.25mm。
7.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述除杂步骤中使用CH4、N2或者H2空吹3min。
8.一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的装置，其特征在于：包括CH4气瓶、N2气瓶、H2气瓶、
9.根据权利要求8所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的装置，其特征在于：所述反应器为石英反应器。
10.根据权利要求8所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的装置，其特征在于：还包括流量控制器，所述CH4气瓶、N2气瓶、H2气瓶的瓶口设有气分管，流量控制器安装在气分管上。
...【技术特征摘要】
1.一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法在餐厨垃圾处理中的应用。
2.一种厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述微波系统装置以560-700w运行。
4.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：预热后，用n2以100ml/min的流量吹扫5min，排出系统内空气。
5.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述预热步骤中，预热至880-900℃。
6.根据权利要求2所述的厌氧发酵剩余污泥残渣催化甲烷裂解制氢的方法，其特征在于：所述备样步骤中，过筛的孔径为0.25mm。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，
申请(专利权)人：中晶城康资源再生利用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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