用垃圾熱解氣制取lng的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于燃燒設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種通過垃圾熱解制備液態(tài)烴混合物的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]資源與環(huán)境是21世紀(jì)的兩大主題，城市生活垃圾處理是這兩大主題中的重要課題。隨著人們環(huán)境資源意識的增強(qiáng)，各國政府對垃圾處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的垃圾處理主要方法填埋、堆肥、焚燒三種技術(shù)日益顯示出其缺陷，如垃圾填埋占用大片土地，堆肥法處理量小、效率低，焚燒法容易產(chǎn)生二次污染，特別是二噁英的污染問題，使其在工業(yè)應(yīng)用方面受到阻礙。而垃圾流化床熱解氣化過程是在無氧氣氛下進(jìn)行，使有垃圾產(chǎn)生裂解，經(jīng)冷凝后形成各種新的氣體和固體，從原理上減少了二噁英的生成，同時大部分的重金屬在熱解氣化過程中溶入灰渣，減少了排放量。垃圾流化床熱解氣中014約占30% (體積含量)左右，4約占31.2%左右(體積含量)，CO約占8.8% (體積含量)左右，CO 2 (體積含量)約占18% (體積含量)左右，H2S約占2% (體積含量)左右，02約占I % (體積含量)左右，CnHm約占6 % (體積含量)，N 2約占2 %左右(體積含量)，其余為少量的HCl和水蒸汽。由于熱解氣中含有大量甲燒、一氧化碳和氫氣，可以用來發(fā)電，或者作為合成氨、合成石油、氫氣制造的原料。無論是用來發(fā)電，還是合成氨、合成石油、氫氣的原料，系統(tǒng)復(fù)雜，裝置規(guī)模較大，投資大、運(yùn)行費(fèi)用高。垃圾熱解氣中的氫碳比在3.5左右，滿足甲烷化的要求，不需要經(jīng)過變換反應(yīng)調(diào)節(jié)氫碳比，只需將垃圾熱解氣中的硫化氫、CnHm、HCl、02、N#P 0)2脫除后，將垃圾熱解氣中的CO和氫氣轉(zhuǎn)化為甲烷后，經(jīng)過脫H2O和Hg后制LNG (liquefied naturalgas，液化天然氣)。
[0003]中國專利申請?zhí)?01310146395.1公開了一種生活垃圾熱解氣凈化方法。將生活垃圾采用全氣化工藝，熱裂解成含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、氮?dú)夂投栊詺怏w氬氣的混合的可燃?xì)怏w，并將此混合的可燃性氣體流，經(jīng)凈化分離后用于同時合成甲醇和/或二甲醚、發(fā)電和合成尿素。實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化，而且能做到零排放。該技術(shù)方案特別關(guān)注了采用全氣化工藝將生活垃圾全部氣化為可燃?xì)怏w，焦炭與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，并將此混合的可燃性氣體流。經(jīng)凈化分離后用于同時合成甲醇和/或二甲醚、發(fā)電和合成尿素。然而該方法的缺點(diǎn)是垃圾熱解反應(yīng)的熱量需要消耗掉熱解生成的一部分燃?xì)猓m然是全氣化工藝仍有部分爐渣產(chǎn)生，造成二次污染。
[0004]中國專利201210282640.7公開了一種垃圾熱解煤氣凈化燃?xì)獍l(fā)電工藝，生活垃圾經(jīng)過破碎、干燥、擠壓造粒制成垃圾顆粒；垃圾顆粒在熱解爐內(nèi)熱解生成粗煤氣，粗煤氣經(jīng)降溫、除塵、除焦油、脫硫脫酸和脫除二噁英后潔凈的燃?xì)膺M(jìn)行直燃發(fā)電。該專利提出了垃圾熱解煤氣凈化后進(jìn)行燃?xì)獍l(fā)電的工藝。然而該方法的缺點(diǎn)是雖然有脫除二噁英的凈化工藝，但仍會產(chǎn)生二噁英；同時該工藝有熱解油生成，需要進(jìn)行處理和操作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對本領(lǐng)域存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提出一種用垃圾熱解氣制取LNG的系統(tǒng)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案為:
[0007]一種用垃圾熱解氣制取LNG的系統(tǒng)，包括篩分和破碎單元、垃圾熱解單元、熱解氣凈化單元、甲烷化單元、干燥單元和液化單元，以上單元依次通過管路連接；
[0008]其中，所述垃圾熱解單元包括垃圾熱解裝置，所述垃圾熱解裝置的煙氣出口連接有余熱鍋爐，所述垃圾熱解裝置的固體物料出口連接有燃燒裝置；所述熱解氣凈化單元包括依次串聯(lián)連接的洗滌塔、脫重?zé)N塔、用甲醇吸收的吸收塔和脫氧反應(yīng)器；所述干燥單元包括依次串聯(lián)連接的干燥設(shè)備和脫汞設(shè)備，液化單元包括依次連接的低溫?fù)Q熱器、氣液分離器、精餾塔和貯罐；
[0009]其中，所述垃圾熱解裝置通過蒸汽管道連接所述甲烷化單元；所述余熱鍋爐和汽包的蒸汽出口通過蒸汽管道連接用于再生甲醇的再生塔。
[0010]所述的系統(tǒng)，還包括CO變換單元，所述CO變換單元設(shè)置有氣體進(jìn)口和氣體出口，熱解氣凈化單元通過管道連接CO變換單元的氣體進(jìn)口，甲烷化單元通過管道連接CO變換單元的氣體出口；
[0011]所述CO變換單元包括順次連接的油水分離器、混合器、熱交換器、變換爐，以及通過管路連接的水冷器和氣液分離器；
[0012]其中，所述熱交換器為列管換熱器，變換爐的氣體出口通過管路連接所述熱交換器的加熱介質(zhì)入口，所述熱交換器的加熱介質(zhì)出口連接所述水冷器。
[0013]其中，所述脫重?zé)N塔有二個，均設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口，二個脫重?zé)N塔的進(jìn)氣口均通過管道連接洗滌塔，管道上設(shè)置有閥門；二個脫重?zé)N塔的出氣口均通過管道連接吸收塔，管道上設(shè)置有閥門；脫重?zé)N塔內(nèi)從上到下放置三層脫重?zé)N劑，第一層脫重?zé)N劑為分子篩(MS)、第二層脫重?zé)N劑為硅膠(SG)第三層脫重?zé)N劑為活性炭(AC)。
[0014]其中，所述甲烷化單元是由2-6段甲烷化反應(yīng)裝置串聯(lián)組成。
[0015]其中，所述干燥單元進(jìn)一步包括過濾器，過濾器連接在脫汞設(shè)備之后。
[0016]其中，所述用甲醇進(jìn)行吸收的吸收塔和脫氧反應(yīng)器之間設(shè)置有壓縮機(jī)；所述余熱鍋爐和熱解氣凈化單元之間設(shè)置有壓縮機(jī)。
[0017]應(yīng)用本實(shí)用新型提出的系統(tǒng)用垃圾熱解氣制取LNG的方法，包括步驟:
[0018]I)垃圾篩分和破碎:將城市生活垃圾進(jìn)行分類篩選，將篩選后的可熱解物質(zhì)經(jīng)剪切和破碎到3?5mm粒徑；
[0019]2)垃圾熱解:破碎后的城市生活垃圾送入垃圾熱解單元，將垃圾快速加熱到800°C?900°C并迅速熱解，以蒸汽作為流化介質(zhì)、加入固體熱載體進(jìn)行流態(tài)化燃燒，產(chǎn)生的垃圾熱解氣由垃圾熱解裝置頂部逸出，進(jìn)入余熱鍋爐回收其熱能產(chǎn)生蒸汽；
[0020]垃圾熱解后產(chǎn)生的半焦和固體熱載體一起經(jīng)輸送裝置進(jìn)入燃燒裝置，在燃燒裝置內(nèi)，通入助燃劑將半焦和固體熱載體-燃燒，熱載體被加熱900?1100°C，煙氣由燃燒裝置頂部逸出進(jìn)入汽包產(chǎn)生蒸汽，給再生塔溶液的再生供熱和變換反應(yīng)提供蒸汽；
[0021]3)垃圾熱解氣凈化:步驟2)回收熱能后的垃圾熱解氣進(jìn)入洗滌塔底部，與洗滌塔中的堿液逆流接觸，脫除熱解氣中的HCl氣體；出洗滌塔的垃圾熱解氣進(jìn)入脫重?zé)N塔底部，在脫重?zé)N塔內(nèi)脫除CnHm(CnHm指的是有機(jī)物中的烴類物質(zhì)，也就是除甲烷之外的有機(jī)物，n，m為整數(shù))，出脫重?zé)N塔的垃圾熱解氣進(jìn)入吸收塔脫除垃圾熱解氣中的h2s、COS (羰基硫)和CO2;出吸收塔的垃圾熱解氣進(jìn)入脫氧反應(yīng)器；
[0022]4)甲烷化:出脫氧反應(yīng)器的垃圾熱解氣進(jìn)入甲烷化單元，通過裝有鎳催化劑的反應(yīng)器而生成甲烷，反應(yīng)的溫度通過甲烷化工藝回路調(diào)節(jié)，即將甲烷化生成的氣體循環(huán)到甲烷化反應(yīng)器入口，通過稀釋原料氣來降低反應(yīng)的熱量，反應(yīng)氣進(jìn)口的溫度為300?400°C，反應(yīng)壓力為3.2?3.8MPa，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量用于產(chǎn)蒸汽；
[0023]5)干燥和脫汞:出甲烷化單元的氣體進(jìn)入脫汞和干燥設(shè)備，用浸硫活性炭脫汞和分子篩吸附劑吸收水；(用裝有浸硫活性炭吸附床脫汞，汞與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞，吸附在活性炭上，從而達(dá)到脫除汞之目的；氣體自上而下通過裝有分子篩吸附劑的脫水塔，分子篩吸附劑高表面積體積比的特性使得該吸附床可以吸收水而產(chǎn)生干氣，干氣的水含量低于I X 10_6，經(jīng)干燥和脫汞處理后的甲烷氣體中水的含量〈lppm，汞含量小于 10ng/m3;
[0024]6)液化:出干燥單元的甲烷氣體進(jìn)入液化單元，在液化單元采用混合制冷劑液化甲烷，甲烷被冷卻后經(jīng)氣液分離器分離后，液相進(jìn)入精餾塔中部進(jìn)行精餾，塔釜獲得LNG產(chǎn)品O
[0025]步驟I)中，是將調(diào)濕的垃圾經(jīng)過刮板沖擊由不同的篩網(wǎng)篩出，將玻璃陶土和廚余分離出來，并分離出塑料和全部的金屬，以及6紙張來；將篩選后的可熱解物質(zhì)經(jīng)剪切和滾壓破碎到3?5mm粒徑。用于熱解垃圾的包括:有機(jī)質(zhì)(廚余、紙張、纖維)、塑料、水分、無機(jī)物、金屬。
[0026]所述步驟2)中以河砂、石英砂或者氧化鋁小球?yàn)楣腆w熱載體。助燃劑為空氣。
[0027]其中，所述步驟2)垃圾熱解產(chǎn)生的熱解氣體由垃圾熱解裝置頂部逸出，經(jīng)過熱解裝置頂部高溫旋風(fēng)除塵后，進(jìn)入余熱鍋爐回收其熱能產(chǎn)生蒸汽，給再生塔溶液的再生供熱和CO變換反應(yīng)提供蒸汽。
[0028]進(jìn)一步地，回收熱能后的垃圾熱解氣降溫至50°C以下，進(jìn)入壓縮機(jī)增壓到3.5MPa，然后進(jìn)行垃圾熱解氣凈化。
[0029]其中，所述步驟3)中堿液是30%氫氧化鈉溶液、石灰乳或者氨水中的一種或多種；步驟3)中采用低溫甲醇洗脫工藝和/或醇胺法脫除垃圾熱解氣中的&5、0^和CO2，所述低溫甲醇洗脫工藝中使用的甲醇失效后經(jīng)再生塔再生，循環(huán)使用。
[0030]所述步驟3)中，脫氧反應(yīng)器內(nèi)采用活性氧化鋁鍍鈀催化劑，去除氣體中氧雜質(zhì)和烴類雜質(zhì)的高活性催化劑，活性氧化鋁鍍鈀催化劑無須再生，操作簡便安全，使用壽命長。進(jìn)一步優(yōu)選地，進(jìn)入脫氧反應(yīng)器之前垃圾熱解氣先用壓縮機(jī)增壓到3.5MPa。
[0031]其中，所述步驟3)中重?zé)N脫除在兩個裝有分子篩(MS)、硅膠(SG)和活性炭(AC)的吸附塔中完成，運(yùn)行時，一個塔處于吸附狀態(tài)，另一個塔處于再生待用狀態(tài)。熱解氣自上而下依次通過吸