一种不同种类碳质原料共气化预处理的方法及气化原料与流程

本发明涉及废弃物资的资源化利用领域，具体地说，一种不同种类碳质原料共气化预处理的方法及气化原料。

背景技术：

1、自塑料发明以来，由于其耐用性、重量轻、可塑性强、能效高等特点，它已广泛应用于建筑、交通、电气电子、农业、包装、医疗等行业。然而，由于塑料制品的生物和化学惰性，其在自然环境中的降解时间较长，并且在生产过程中使用抗氧化剂和稳定剂会进一步延长降解时间。塑料被认为是不可降解的，或者需要几个世纪才能完全降解。因此，塑料，尤其是各种包装袋，在自然环境或垃圾填埋场中积累，造成严重的白色污染。

2、气化技术是将碳质原料转化为合成气(co和h2)的技术，现有的煤气化技术可将碳转化率提高至98％，且合成气可采用现有成熟的ft合成技术实现高附加值的转化。

3、但由于塑料制品，特别是热塑性塑料的制品具有较强的延展性，其可磨性较差，在一些高效气化炉，如流化床气化、粉煤加压气化等炉型上的应用收到限制，因此如何解决废塑料在气化炉上的进料问题是实现废塑料气化，特别是高效利用废塑料中碳氢资源需要首先解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决废塑料与其他碳质原料共气化时，难以满足气化炉进料要求的问题，提供一种不同种类碳质原料共气化预处理的方法及气化原料。

2、本发明第一方面提供一种不同种类碳质原料共气化预处理的方法，包括：

3、(1)一级混合区，将第一碳质原料与第二碳质原料进行掺混，得到混合物料i，在混合物料i中，第一碳质原料的占比为20～60重量％，

4、所述第一碳质原料为热塑性废塑料，所述第二碳质原料为除了第一碳质原料以外的其他碳质原料，第二碳质原料的粒径为≤5mm，

5、(2)低温预处理区，混合物料i进入低温预处理区，在300～400℃温度下，预处理一定时间，将第一碳质原料与第二碳质原料进行固化，经冷却后，得到混合物料ii，

6、(3)二级混合区，将混合物料ii进行筛分分离，将粒径大于5mm的混合物料ii与第三碳质原料进行掺混，得到混合物料iii，所述混合物料iii为气流床气化原料，所述第三碳质原料为粉煤。

7、在本发明中，对第一碳质原料的形状不做任何限定，进一步地，本发明可有效解决热塑性废塑料具有较强的延展性，其可磨性较差，无法作为一些高效气化炉气化原料的问题。在本发明的一种实施方式中，所述第一碳质原料破碎至25mm以下。

8、在本发明的一种实施方式中，在混合物料i中，第一碳质原料的占比为40～60重量％。

9、在本发明的一种实施方式中，所述第二碳质原料选自煤、生物质、热固性废塑料、煤热解半焦、煤干馏焦炭、半炭化生物质、炭化生物质、气化飞灰、气化灰渣、煤矸石、油页岩中的一种或几种。

10、本发明的一种实施方式中，所述煤为从褐煤到无烟煤中的任意一种或几种。

11、在本发明的一种实施方式中，所述生物质为植物，可以是草本植物或木本植物的根、茎、叶，包括但是不限制于农作物秸秆、甘蔗渣、木屑、锯末、树枝、落叶和杂草等等。

12、在本发明的一种实施方式中，所述热固性废塑料为选自酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料、不饱和聚酯、醇酸塑料中的一种或几种。

13、在本发明的一种实施方式中，所述煤热解半焦是指在400～850℃、惰性气氛下对煤进行热解所得的固体产物。

14、在本发明的一种实施方式中，所述煤干馏焦炭是指在高于850℃、惰性气氛下对煤进行热解所得的固体产物。

15、在本发明的一种实施方式中，所述半碳化生物质是指在200～400℃、惰性气氛下对上述生物质进行热解所得的固体产物。

16、在本发明的一种实施方式中，所述炭化生物质是指在高于400℃、惰性气氛下对上述生物质进行热解所得的固体产物。

17、在本发明的一种实施方式中，所述气化飞灰是指在煤气化过程中产生的并由合成气夹带出的含碳粉尘。

18、在本发明的一种实施方式中，所述气化灰渣是指在煤气化过程中产生的、由底部排渣口排出的含碳固体废弃物。

19、在本发明的一种实施方式中，所述煤矸石是指在采煤和洗煤过程中产生的含碳固体废弃物。

20、在本发明的一种实施方式中，所述油页岩是指高灰分含量的含碳沉积岩。

21、在本发明优选的实施方式中，第二碳质原料的粒径为≤1mm。

22、在本发明优选的实施方式中，所述第二碳质原料选自煤、生物质、煤热解半焦、半炭化生物质中的一种或几种。

23、在本发明的一种实施方式中，低温预处理区的温度为320～360℃，预处理时间为20～120min，优选为30～60min。

24、在本发明的一种实施方式中，低温预处理区的反应装置为选自回转窑反应器、移动床反应器、塑料挤出机中一种或几种。

25、在本发明的一种实施方式中，低温预处理结束后，冷却至20～80℃，得到混合物料ii。

26、将步骤(1)所得的混合物料i送往低温预处理区进行低温预处理，在本发明低温预处理的条件下，一方面可以分解出热塑性废塑料中的含卤官能团，使其以小分子的形式逸出，避免对气化单元产生腐蚀，另一方面可以使热塑性废塑料熔融并充分与其他碳质原料均匀混合形成“塑包炭”或“炭包塑”结构。经步骤(2)处理并冷却后的固体物料即为混合物料ii。本发明的发明人发现，通过该低温预处理后，将第一碳质原料(热塑性废塑料)发生软化熔融并与第二碳质原料在微观层面上进行混合，同时第二碳质原料中部分化学键受热断裂形成的自由基攻击废塑料高分子链，改变废旧高分子原有的分子结构，获得的混合物料ii具有较好的破碎性能，成为易磨的人造煤形式。

27、在本发明的一种实施方式中，将混合物料ii进行筛分分离后，所得粒径为5mm以下混合物料ii颗粒返回一级混合区，作为第二碳质原料与第一碳质原料重新混合。

28、在本发明的一种实施方式中，将混合物料ii中粒径大于5mm的颗粒送往二级混合区与第三碳质原料进行机械混合，得到混合物料iii。所述第三碳质原料为粉煤气化原料。在优选的情况下，所述混合物料iii为气流床气化原料。

29、在本发明的一种实施方式中，对粒径大于5mm的混合物料ii的破碎特性，即破碎难易程度进行分析，具体方式为：

30、称量50g样品放入密封式制样机样品钵中，在1.1kw功率条件下破碎1min，回收破碎后的样品放入振动筛中筛分5min中，筛网孔径为1mm，称量筛下物质量并按以下方法计算筛下物占比。

31、

32、以y参数作为衡量样品破碎难易程度。所得y数值越高，说明筛下物占比越高，则表明混合物料ii更易破碎，其与第三碳质原料，即粉煤气化原料混合后同样更易破碎，对现有气化工艺影响越小。

33、在本发明的一种实施方式中，在混合物料iii中，第一碳质原料的占比为1～20重量％，进一步优选为5～10重量％，在上述范围内实施，即可避免对现有气化工艺造成影响，又可将多种碳质原料进行共处理。

34、本发明第二方面提供一种由上述任一方法获得的气化原料。

35、本发明的特点：通过本发明可以实现低价值热塑性废塑料的气化资源化利用，连接气化后续的费托合成等工艺可以实现废塑料到塑料的闭环循环，避免了其它废塑料处理技术对原料的高品质要求。

36、本发明既解决了热塑性废塑料与其他碳质原料共气化时，难以满足气化炉进料要求的问题，又可低成本地将热塑性废塑料与其他碳质原料共气化，避免了额外设计、改造气化炉带来的固定资产投资和操作成本，同时，采用本发明，对正常气化工艺过程影响较小。