一种由生活垃圾制备富氢合成气的装置及方法与流程

本发明属于固体废弃物的资源化利用和co2分离捕集技术领域，特别涉及一种由生活垃圾制备富氢合成气同时实现co2分离的装置及方法。

背景技术：

随着经济社会的快速发展和城市化进程的加速布局，全球各地产生的生活垃圾也在逐年升高，若处置不当，在造成污染环境的同时还会引起能源资源的重大浪费。2018年我国生活垃圾清运量达到2.28亿吨，每年还在以近6-8％的速率增长。

在我国实行无害化处理的垃圾中约52％的生活垃圾进行了卫生填埋，45％进行了焚烧处理，其余无害化处理量占比约3％。其中垃圾焚烧在国内外是一种发展较为成熟的垃圾热处理技术，具有减量化、资源化程度较高，占地面积小等优点，其在我国的无害化处理占比逐年提高。但是不容忽视的是，在垃圾焚烧过程中易造成二噁英及重金属的排放，虽然通过运行优化、排放控制等手段一定程度上能够有所抑制，但其存在的潜在危害仍然备受争议，垃圾焚烧产生的飞灰也主要因此被列入危险废弃物名录。如何避免垃圾在无害化处理过程中的二次污染，成为了现阶段垃圾处理行业的热点。

生活垃圾气化熔融技术，作为最有发展潜力的新一代垃圾处理技术在发达国家尤其是日本和欧洲得到广泛研究和快速发展。相比较于传统焚烧技术，二噁英、重金属等污染物的释放进一步降低，产生的熔融灰渣能够实现金属的回收利用，所获的玻璃体残渣可以直接用于水泥、建材等行业，能够极大程度上降低热处理过程的二次污染，真正意义上实现城市垃圾的减量化、无害化和资源化的“三化”目标。

目前国际上实际应用较多的垃圾气化熔融技术为高温气化直熔技术。该技术借鉴高炉炼铁工艺，在同一炉体中自上而下实现垃圾的干燥、热解/气化、灰渣熔融过程，代表公司为日本的nippon和jfe。高温气化直熔一般采用28-38％的富氧空气进行垃圾的气化，并向炉中掺烧一定比例的焦炭等辅助燃料提供熔融所需热量。

由于采用富氧空气气化，产生的合成气中约含50％的氮气，造成烟气热损失较大，可燃组分相对较低，限制了合成气的应用范围。另外，在垃圾气化过程中会产生腐蚀性气体，由于酸性气体的高温腐蚀性限制了垃圾资源化利用的效率。在实现“碳中和”目标的推动下，生活垃圾处理过程如何降低碳排放、实现碳分离也将逐渐成为关注的焦点。针对以上技术的不足之处，亟需开发出能源利用效率高、环境污染小的垃圾气化处理技术。

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明要解决的技术问题是提供一种由生活垃圾制备富氢合成气的装置及方法，使用该装置或通过该方法能够简单高效地得到可燃组分含量更高的富氢合成气，并同时实现co2的分离。

用于解决问题的方案

具体地，本发明通过如下方案解决本发明要解决的技术问题。

[1]一种由生活垃圾制备富氢合成气的装置，所述装置包含：

气化熔融部分，其包括配置为将生活垃圾转化为粗合成气和熔渣的气化熔融炉，所述气化熔融炉具有可燃气体和水蒸气进气口及氧气进气口；

合成气净化部分，其包含净化塔和位于其下游的第一气固分离器；其中所述净化塔配置为使粗合成气与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使粗合成气中的co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，并对气化焦油进行催化重整，得到精合成气和失活的吸收剂；所述第一气固分离器配置为对精合成气和失活的吸收剂进行气固分离，其气体出口与所述可燃气体和水蒸气进气口相连；和

吸收剂再生部分，其包含再生塔和位于其下游的第二气固分离器；所述再生塔配置为对失活的吸收剂进行热解再生，转化为再生的吸收剂和富含co2的气体；所述第二气固分离器配置为对再生的吸收剂和富含co2的气体进行气固分离，其固体出口与设置于净化塔的用于接收吸收剂的净化塔回料口相连。

[2]根据[1]所述的装置，其中所述气化熔融炉包括气化熔融反应区，所述气化熔融反应区自上而下依次包括干燥区、热解区、气化区、燃烧区和熔融区。

[3]根据[1]所述的装置，其中所述合成气净化部分还包括位于第一气固分离器的下游的气液分离器，所述气液分离器的入口与设置于第一气固分离器的气体出口和所述可燃气体和水蒸气进气口之间的分流装置相连，其配置为对来自第一气固分离器的气体进行冷凝组分的分离，得到干燥的富氢合成气。

[4]根据[1]所述的装置，其中所述净化塔采用流态化运行方式，优选的运行方式为鼓泡床、湍动床或者快速床，运行温度为500-700℃。

[5]根据[1]所述的装置，其中在第一气固分离器的固体出口的下游位置并且再生部分的上游位置还设置有分流装置，其与卸料口相连，配置为将失活的吸收剂的至少一部分经卸料口排出。

[6]根据[1]所述的装置，其中所述再生塔以流态化方式运行，优选的运行方式为鼓泡床、湍动床或者快速床，运行温度为850-1000℃。

[7]根据[1]所述的装置，进一步包括新鲜吸收剂供给部分，所述新鲜吸收剂供给部分包括新鲜吸收剂料仓和与其连接的吸收剂输送器，其中所述吸收剂输送器与设置于再生塔的新鲜吸收剂给料口连接。

[8]一种由生活垃圾制备富氢合成气的装置，所述装置包含气化熔融部分、合成气净化部分、吸收剂再生部分和新鲜吸收剂供给部分，其中所述气化熔融部分包括上吸式气化熔融炉(1)，其配备有可密封的生活垃圾进料器(6)，并具有粗合成气出口(10)，液态排渣口(13)，氧气进气口(12)和可燃气体和水蒸气进气口(11)；

所述合成气净化部分包括净化塔(2)、一号旋风分离器(4)和气液分离器(7)；净化塔(2)设置有净化塔出口(15)，与粗合成气出口(10)连接的净化塔进气口(14)，净化塔回料口(21)；一号旋风分离器(4)的入口与净化塔出口(15)连接，一号旋风分离器气体出口(16)通过分流装置分别与气液分离器(7)的入口和可燃气体和水蒸气进气口(11)连接，一号旋风分离器(4)的固体出口通过分流装置分别与失活吸收剂卸料口(19)和再生塔回料口(18)连接；气液分离器(7)上还设置有用于排出干燥的富氢合成气的气液分离器出口(17)；

吸收剂再生部分包括再生塔(3)和二号旋风分离器(5)；再生塔(3)设置有再生塔流化介质进气口(23)，与一号旋风分离器(4)的固体出口连接的再生塔回料口(18)，与二号旋风分离器(5)的入口连接的再生塔出口(20)，二号旋风分离器(5)的固体出口与净化塔回料口(21)相连，二号旋风分离器(5)上还设置有二号旋风分离器气体出口(22)，用于将富含co2的气体排出；

新鲜吸收剂供给部分包括新鲜吸收剂料仓(8)和吸收剂输送器(9)，新鲜吸收剂料仓(8)通过吸收剂输送器(9)与设置于再生塔(3)的再生塔新鲜吸收剂进料口(24)连接。

[9]一种制备富氢合成气的方法，包括以下步骤：

气化熔融步骤：在可燃气体和水蒸气以及氧气的存在下使生活垃圾气化并熔融，转化为粗合成气和熔渣；

合成气净化步骤：使所述粗合成气与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使粗合成气中的co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，并对气化焦油进行催化重整，得到精合成气和失活的吸收剂；并对包含精合成气和失活的吸收剂的物料进行气固分离；将精合成气的至少一部分输送至气化熔融步骤；任选地分离另一部分精合成气中的冷凝组分，得到干燥的富氢合成气；

吸收剂再生步骤：对失活的吸收剂进行热解再生；对热解得到的包含再生的吸收剂和co2的物料进行气固分离；将再生的吸收剂输送至合成气净化步骤进行循环利用。

[10]一种利用[1]-[8]任一项所述的装置制备富氢合成气的方法，包括以下步骤：

气化熔融步骤：将生活垃圾、可燃气体和水蒸气以及氧气供给至气化熔融部分，在所述气化熔融部分中使所述生活垃圾气化并熔融，转化为粗合成气和熔渣；

合成气净化步骤：将来自所述气化熔融部分的粗合成气供给至合成气净化部分，使其与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，得到精合成气和失活的吸收剂；对包含精合成气和失活的吸收剂的物料进行气固分离；

将精合成气的至少一部分输送至气化熔融部分；

任选地将精合成气的另一部分输送至气液分离器进行冷凝组分的分离，得到干燥的富氢合成气；

吸收剂再生步骤：将来自所述合成气净化部分的失活的吸收剂供给至吸收剂再生部分进行吸收剂的热解再生；对热解得到的包含再生的吸收剂和co2的物料进行气固分离；

将再生的吸收剂输送至合成气净化部分进行循环利用。

[11]根据[9]或[10]所述的方法，其中在所述气化熔融步骤中，生活垃圾自上而下经过干燥、热解、气化、燃烧和熔融过程，所述熔融的温度为1300-1800℃。

[12]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述气化熔融步骤中的可燃气体和水蒸气中的至少一部分来自所述合成气净化步骤产生的精合成气，来自所述精合成气的可燃气体完全燃烧产生的热量为生活垃圾完全燃烧产生热量的20-50％。

[13]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述气化熔融步骤中的水蒸气与所述生活垃圾的质量比为0.5-3.0。

[14]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述气化熔融步骤中的氧气的量与生活垃圾的化学需氧量比值为0.1-0.4。

[15]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述表面负载有过渡金属的吸收剂为表面负载有过渡金属的碳酸钙矿石。

[16]根据[15]所述的方法，其中所述碳酸钙矿石为选自石灰石、方解石和霰石中的一种或多种，所述过渡金属为镍、铜、钴和/或铁，所述过渡金属的负载量为碳酸钙矿石的1-10％。

[17]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述粗合成气与吸收剂的接触在500-700℃的温度下进行。

[18]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述吸收剂的热解在850-1000℃的温度下进行。

[19]根据[9]或[10]所述的方法，还包括将新鲜的吸收剂供给至吸收剂再生步骤。

[20]根据[9]或[10]所述的方法，还包括在所述气化熔融步骤前对生活垃圾进行破碎的步骤。

[21]根据[9]或[10]所述的方法，其中所述干燥的富氢合成气包含h2、co和甲烷，其中h2的体积含量为70-90％，co的体积含量为5-20％，甲烷的体积含量为5-10％。

发明的效果

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明的装置集成了生活垃圾的气化熔融、合成气的净化和吸收剂的再生，从而使得利用本发明的装置能够更简单高效地由生活垃圾生产高品质的富氢合成气，提高生活垃圾的资源化利用效率，降低合成气中的焦油含量，降低烟气的高温腐蚀性，同时实现对co2的捕集和分离。

具体而言，本发明采用水蒸气为气化介质，有利于获得氢气含量较高的合成气；在气化熔融炉底部通入氧气和由本发明制备获得的富氢合成气进行燃烧提供气化熔融所需热量以及气化水蒸气，显著降低了外部热源的输入量；采用表面负载有过渡金属的碳酸钙矿石，利用cao/caco3循环实现对co2的捕集和分离，cao对合成气中的酸性气体如h2s和hcl也具有良好的吸附效果，能够净化合成气并降低合成气的高温腐蚀性；此外负载的过渡金属能够对气化产生的焦油进行催化重整，从而显著降低焦油含量，提高合成气的可燃组分含量与热值。

附图说明

图1为本发明的由生活垃圾制备富氢合成气的装置及工艺流程示意图。

附图标记说明

图中：1-上吸式气化熔融炉；2-净化塔；3-再生塔；4-一号旋风分离器；5-二号旋风分离器；6-生活垃圾进料器；7-气液分离器；8-新鲜吸收剂料仓；9-吸收剂输送器；10-粗合成气出口；11-可燃气体和水蒸气进气口；12-氧气进气口；13-液态排渣口；14-净化塔进气口；15-净化塔出口；16-一号旋风分离器气体出口；17-气液分离器出口；18-再生塔回料口；19-失活吸收剂卸料口；20-再生塔出口；21-净化塔回料口；22-二号旋风分离器气体出口；23-再生塔流化介质进气口；24-再生塔新鲜吸收剂进料口。

具体实施方式

<装置>

本发明的目的在于提供一种由生活垃圾制备富氢合成气的装置，所述装置包含：

气化熔融部分，其包括配置为将生活垃圾转化为粗合成气和熔渣的气化熔融炉，所述气化熔融炉具有可燃气体和水蒸气进气口及氧气进气口；

合成气净化部分，其包含净化塔和位于其下游的第一气固分离器；其中所述净化塔配置为使粗合成气与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使粗合成气中的co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，并对气化焦油进行催化重整，得到精合成气和失活的吸收剂；所述第一气固分离器配置为对精合成气和失活的吸收剂进行气固分离，其气体出口与所述可燃气体和水蒸气进气口相连；和

吸收剂再生部分，其包含再生塔和位于其下游的第二气固分离器；所述再生塔配置为对失活的吸收剂进行热解再生，转化为再生的吸收剂和富含co2的气体；所述第二气固分离器配置为对再生的吸收剂和富含co2的气体进行气固分离，其固体出口与设置于净化塔的用于接收吸收剂的净化塔回料口相连。

以下将详细描述本发明装置的各个部分。

气化熔融部分

气化熔融部分包括将生活垃圾气化并熔融的气化熔融炉，优选为上吸式气化熔融炉。气化熔融炉具有：生活垃圾进料口、气化熔融反应区、可燃气体和水蒸气进气口、氧气进气口、气体出口，和液态排渣口。其中生活垃圾进料口设置于顶部，气体出口设置于顶部侧壁，液态排渣口设置于底部，可燃气体和水蒸气进气口及氧气进气口设置于液体排渣口的上方。

气化熔融反应区自上而下依次包括干燥区、热解区、气化区、燃烧区和熔融区。在一些实施方案中，这些反应区之间没有严格的界限，相邻的反应区之间存在重叠的区域，在重叠区域中，同时进行多种反应。例如在干燥区和热解区之间的重叠区域中，同时进行着生活垃圾的干燥和热解。

生活垃圾与高温水蒸气及氧气在气化熔融炉中发生气化反应，自上而下经过干燥、热解、气化、燃烧和熔融过程，最终落入炉膛底部熔融区并从底部液态排渣口排出本发明的装置。气化熔融炉的底部熔融区温度控制在1300-1800℃。排出的熔渣冷却后可直接用于建材。

合成气净化部分

本发明的装置中，所述合成气净化部分包括净化塔、第一气固分离器和任选的气液分离器。

净化塔具有：接收来自气化熔融部分的粗合成气的气体入口，接收吸收剂的净化塔回料口，吸收区，以及排出物料的出口。其中吸收区中容纳有表面负载有过渡金属的吸收剂，并进行粗合成气与吸收剂的接触。净化塔优选采用流态化运行方式，运行温度为500-700℃。净化塔的运行方式进一步优选为鼓泡床、湍动床或快速床。

第一气固分离器位于净化塔的下游，其具有接收净化塔的排出物料的入口，排出精合成气的气体出口，以及排出失活的吸收剂的固体出口。

气液分离器位于第一气固分离器的下游，其具有接收精合成气的入口和排出干燥的富氢合成气的出口。

在第一气固分离器的气体出口、气液分离器的入口和可燃气体和水蒸气入口之间还任选地设置有分流装置，其配置为将精合成气的至少一部分输送至气化熔融部分并任选地将另一部分输送至气液分离器。

在第一气固分离器的固体出口的下游位置并且再生部分的上游位置还设置有分流装置，所述分流装置与卸料口相连，配置为将失活的吸收剂的至少一部分经卸料口排出本发明的装置。

吸收剂再生部分

吸收剂再生部分包括再生塔和第二气固分离器。再生塔具有：接收来自合成气净化部分的失活的吸收剂的固体入口，流化介质进气口，热解区，以及排出物料的出口。再生塔中进行失活的吸收剂的热解再生，其优选以流态化方式运行，运行温度为850-1000℃。再生塔的运行方式进一步优选为鼓泡床、湍动床或快速床。

第二气固分离器位于再生塔的下游，其具有接收再生塔排出物料的入口，气体出口和固体出口，其中固体出口与净化部分的接收吸收剂的净化塔回料口连接。

来自净化部分的失活的吸收剂在再生塔中进行热解再生，再生塔的排出物料通过位于其下游的第二气固分离器进行气固分离，分离得到的再生的吸收剂经固体出口被输送至净化部分进行再次循环利用，分离得到的富含co2的气体经气体出口排出本发明的装置并任选地进行进一步的固定处理。

本发明的装置中，第一和第二气固分离器可以为本领域已知的任何能够实现气固分离的设备，例如旋风分离器、重力沉降器、惯性分离器以及各种电除尘设备，也可以由这些设备中的多个并联或串联而成。

本发明的气液分离器可以为本领域已知的任何能够实现气液分离的装置，例如冷凝器、离心分离器等。

在一个实施方案中，本发明的装置可进一步包括新鲜吸收剂供给部分，其包括新鲜吸收剂料仓和与其连接的吸收剂输送器。在该实施方案中，再生塔还设置有与吸收剂输送器连接的新鲜吸收剂给料口，以将新鲜的吸收剂供给至吸收剂再生部分。

在一个实施方案中，本发明的装置可进一步包括生活垃圾的破碎部分，在生活垃圾被供给至气化熔融部分前先对其进行破碎。破碎可利用本领域已知的各种设备进行，例如万能破碎机、剪切式破碎机、垃圾撕碎机等。

利用本发明的装置能够在不产生二次污染的情况下将生活垃圾转化为富氢合成气并同时实现碳分离，是一种无害化程度高、环境友好的垃圾资源化利用技术。

以下结合附图对本发明装置的优选实施方案进行详细说明。

如图1所示，本发明的装置包括气化熔融部分、合成气净化部分、吸收剂再生部分和新鲜吸收剂供给部分。其中气化熔融部分包括上吸式气化熔融炉1，其顶部配备有可密封的生活垃圾进料器6，顶部侧壁设有粗合成气出口10，底部设有液态排渣口13，在液态排渣口13上方设置有氧气进气口12和可燃气体和水蒸气进气口11。

合成气净化部分包括净化塔2、一号旋风分离器4和气液分离器7。净化塔2的顶部设置有净化塔出口15，底部设置有与粗合成气出口10连接的净化塔进气口14，底部侧壁还设置有净化塔回料口21。一号旋风分离器4的入口与净化塔出口15连接，一号旋风分离器气体出口16通过分流装置分别与气液分离器7的入口和可燃气体和水蒸气进气口11连接，一号旋风分离器4的固体出口通过分流装置分别与失活吸收剂卸料口19和再生塔回料口18连接。气液分离器7上还设置有用于排出富氢合成气的气液分离器出口17。

吸收剂再生部分包括再生塔3和二号旋风分离器5。再生塔3的底部设置有再生塔流化介质进气口23，底部侧壁设置有与一号旋风分离器4的固体出口连接的再生塔回料口18，上部设置有与二号旋风分离器5的入口连接的再生塔出口20。二号旋风分离器5的固体出口与净化塔回料口21相连，二号旋风分离器5上还设置有二号旋风分离器气体出口22，用于将分离的co2排出。

新鲜吸收剂供给部分包括新鲜吸收剂料仓8和吸收剂输送器9，新鲜吸收剂料仓8通过吸收剂输送器9与设置于再生塔3的底部侧壁的再生塔新鲜吸收剂进料口24相连。

<方法>

本发明的另一目的是提供一种制备富氢合成气的方法，包括以下步骤：

气化熔融步骤：在可燃气体和水蒸气以及氧气的存在下使生活垃圾气化并熔融，转化为粗合成气和熔渣；

合成气净化步骤：使所述粗合成气与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使粗合成气中的co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，并对气化焦油进行催化重整，得到精合成气和失活的吸收剂；并对包含精合成气和失活的吸收剂的物料进行气固分离；将精合成气的至少一部分输送至气化熔融步骤；任选地分离另一部分精合成气中的冷凝组分，得到干燥的富氢合成气；

吸收剂再生步骤：对失活的吸收剂进行热解再生；对热解得到的包含再生的吸收剂和co2的物料进行气固分离；将再生的吸收剂输送至合成气净化步骤进行循环利用。

具体地，本发明提供一种利用本发明的装置制备富氢合成气的方法，包括以下步骤：

气化熔融步骤：将生活垃圾、可燃气体和水蒸气以及氧气供给至气化熔融部分，在所述气化熔融部分中使所述生活垃圾气化并熔融，转化为粗合成气和熔渣；

合成气净化步骤：将来自所述气化熔融部分的粗合成气供给至合成气净化部分，使其与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，使co2和酸性气体的至少一部分与吸收剂结合，得到精合成气和失活的吸收剂；对包含精合成气和失活的吸收剂的物料进行气固分离；

将精合成气的至少一部分输送至气化熔融部分；

任选地将精合成气的另一部分输送至气液分离器进行水蒸气的分离，得到干燥的富氢合成气；

吸收剂再生步骤：将来自所述合成气净化部分的失活的吸收剂供给至吸收剂再生部分进行吸收剂的热解再生；对热解得到的包含再生的吸收剂和co2的物料进行气固分离；

将经再生的吸收剂输送至合成气净化部分进行循环利用。

以下将详细描述本发明方法的各个步骤。

本发明的方法中，生活垃圾在气化熔融部分的气化熔融炉中与高温水蒸气及氧气发生气化反应，自上而下经过干燥、热解、气化、燃烧和熔融过程，最终落入炉膛底部熔融区并从底部液态排渣口排出。气化熔融炉的底部熔融区温度控制在1300-1800℃；低于1300℃时部分高熔点灰渣难以形成熔融态可能造成排渣困难，高于1800℃时所需投入的能量过高，影响系统的经济运行。

可燃气体和气化水蒸气从气化熔融炉的底部的可燃气体和水蒸气进气口给入，其中可燃气体和气化水蒸气中的至少一部分来自合成气净化部分得到的精合成气，来自精合成气的可燃气体完全燃烧产生的热量应为生活垃圾完全燃烧产生热量的20-50％。根据运行模式的不同可以适当调节可燃气体中来自精合成气的可燃气体所占的比例，例如当希望系统运行能够获得较高的富氢合成气产量时，可燃气体中来自精合成气的可燃气体所占的比例应当选取较低值，而当希望系统能够实现自热运行，注重垃圾无害化处理过程而不十分注重富氢合成气产量时，可燃气体中来自精合成气的可燃气体所占的比例应当选择较高值，甚至将精合成气全部送回气化熔融炉内燃烧以避免较高的外部热源需求量。

水蒸气作为气化介质对于合成气中的氢气含量有较大影响，对于不同的生活垃圾组成和气化温度存在最优的水蒸气加入量，优选地，水蒸气与生活垃圾的质量比为0.5-3.0，优选为0.8-1.5。

氧气从气化熔融炉的底部的氧气进气口给入，加入的氧气与生活垃圾的化学需氧量比值为0.1-0.4，优选为0.2-0.3。添加氧气的主要目的有两个，一是促进底部加入的可燃气体燃烧从而为熔融区提供热量，二是促进炉膛底部生活垃圾的不完全气化产物如焦炭等燃烧以实现完全处理以及提供部分热量，与此同时剩余的氧气能够参与气化熔融炉上部生活垃圾的气化反应。氧气的通入量同样存在较优的范围，通入量过低无法实现底部可燃组分的燃烧并维持炉膛所需热量，过高则会导致粗合成气中的可燃组分比例降低，气化效率变低。

生活垃圾气化产生的粗合成气从气化熔融部分排出后，被输送至合成气净化部分。在合成气净化部分，粗合成气与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，同时进行co2的分离、酸性气体的脱除和气化焦油的催化重整得到精合成气，其中酸性气体主要为hcl和h2s等。co2的分离吸收、酸性气体的脱除主要通过碱性吸收剂活性组分cao完成，其对气化产生的焦油也有一定的催化裂解作用，但效果有限。焦油的有效催化裂解与重整主要通过吸收剂表面负载的过渡金属来完成。

粗合成气与吸收剂的接触在净化塔中进行，净化塔优选采用流态化运行方式，进一步优选的运行方式包括鼓泡床、湍动床和快速床等。粗合成气与吸收剂的接触在500-700℃的温度下进行，温度过高时cao吸收co2和酸性气体的效率降低，导致所需的吸收剂循环量加大，而温度过低时焦油催化裂解与重整的效率降低，影响合成气品质，另外温度过低不利于系统能量的综合利用。

净化塔排出的包含精合成气和失活的吸收剂的物料经过第一气固分离器实现气固分离。分离后的精合成气全部或部分经可燃气体和水蒸气进气口进入气化熔融部分参与燃烧和气化，另一部分精合成气(如果存在的话)经过气液分离器分离冷凝组分后得到干燥的富氢合成气。

经气固分离后的失活的吸收剂的部分或全部被输送至吸收剂再生部分进行吸收剂的热解再生。吸收剂的热解在再生塔中进行，再生塔采用流态化运行方式，进一步优选的运行方式包括鼓泡床、湍动床和快速床等。吸收剂的热解在850-1000℃的温度下进行，温度过低时无法对失活的吸收剂进行有效再生，温度过高则会导致系统运行的外部热量输入增加，能耗提高。长期使用后失活的吸收剂可在合成气净化部分与吸收剂再生部分之间的工艺点排出。

再生塔排出的包含再生的吸收剂和co2的物料通过第二气固分离器实现气固分离，分离后的再生的吸收剂被送输送至合成气净化部分进行循环利用，分离后的富含co2的气体由第二气固分离器顶部出口排出。

在一个实施方案中，本发明的方法还包括将新鲜的吸收剂供给至吸收剂再生部分的步骤。具体地，存储在新鲜吸收剂料仓的新鲜的吸收剂经吸收剂输送器由进料口输送至吸收剂再生部分，吸收剂输送器优选为颗粒输送器。

本发明的方法中，作为原料的生活垃圾通常包括由日常生活所产生的各种垃圾，包括但不限于厨余垃圾、纸张、塑料、织物和生物质等。一般而言，生活垃圾中的所有有机物均可作为生产富氢合成气的原料。

本发明的方法可进一步包括生活垃圾的破碎步骤，生活垃圾在被供给至气化熔融部分前先经过破碎。破碎可利用本领域已知的各种方法进行，例如通过万能破碎机、剪切式破碎机、垃圾撕碎机等进行。

本发明所采用的吸收剂优选为颗粒状，进一步优选为表面负载有过渡金属的碳酸钙矿石。碳酸钙矿石为选自石灰石、方解石和霰石中的一种或多种。由于成本较低且容易获取，因此优选采用原矿石。吸收剂表面负载的过渡金属为镍、铜、钴和/或铁等，过渡金属与碳酸钙矿石的质量比为1-10％。过渡金属负载量存在最优范围，负载量过低无法对焦油形成高效的催化作用，而负载量过高则导致过渡金属用量偏高，吸收剂的使用成本增加。

由本发明得到的干燥的富氢合成气主要由h2、co和甲烷等可燃气体组成，其中h2的体积含量为70-90％，co的体积含量为5-20％，甲烷的体积含量为5-10％。

以下结合附图进一步说明本发明方法的优选实施方式。

参照图1，将生活垃圾、可燃气体和水蒸气以及氧气分别经由生活垃圾进料器6、可燃气体和水蒸气进气口11和氧气进口12供给至上吸式气化熔融炉1。在上吸式气化熔融炉1中，生活垃圾与高温水蒸气及氧气发生气化反应，自上而下经过干燥、热解、气化、燃烧和熔融过程，最终落入炉膛底部高温熔融区并从底部液态排渣口13排出。

生活垃圾气化产生的粗合成气由粗合成气出口10排出，然后经由净化塔进气口14被输送至净化塔2中与表面负载有过渡金属的吸收剂接触，进行co2的分离、酸性气体的脱除和气化焦油的催化重整，转化为精合成气，与此同时，吸收剂与co2和酸性气体反应转化为失活的吸收剂。净化塔中的包含精合成气和失活的吸收剂的物料经净化塔出口15排出，进入一号旋风分离器4进行气固分离。分离后得到的精合成气由一号旋风分离器气体出口16排出，一部分被输送至气液分离器7进行气液分离后经气液分离器出口17排出，另一部分经由可燃气体和水蒸气进气口11被输送至上吸式气化熔融炉1中。

分离后得到的失活的吸收剂经再生塔回料口18被输送至再生塔3进行热解，热解后得到的包含co2以及再生的吸收剂的物料由再生塔出口20排出，然后被输送至二号旋风分离器5进行气固分离，分离后的再生的吸收剂经由净化塔回料口21返回净化塔2中进行循环利用，分离后的气体作为高浓度烟气经由二号旋风分离器气体出口22排出。

产业上的可利用性

本发明在生活垃圾处理领域具有广阔的应用前景。