一種利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法。該方法將報廢汽車拆解垃圾破碎至粒徑小于5mm的顆粒；將產(chǎn)生氨氣的含氮物料與破碎后的報廢汽車拆解垃圾混合，混合物送入壓力反應(yīng)釜，將溫度升高到300℃～360℃，保溫反應(yīng)30～60min，并維持壓力在10～15Mpa；打開壓力反應(yīng)釜的減壓閥，放出廢氣，冷卻后排出形成的碳化物，以質(zhì)量份數(shù)計，將100份碳化物顆粒與500～1000份水混合，加熱到50～80℃，攪拌，過濾；100份分離出來的提純的碳化物加入1～5份的碳酸鈣粉末，混合均勻后干燥，粉碎，得固體燃料。本發(fā)明利用報廢汽車拆解垃圾制成固體燃料，燃料的灰分少、氯含量低、熱值高。
【專利說明】一種利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種報廢汽車拆解垃圾的利用方法，特別是涉及一種報廢利用汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，適用于報廢汽車人工拆解過程產(chǎn)生的廢物或報廢汽車整車破碎分選回收過程產(chǎn)生的殘渣利用。
【背景技術(shù)】
[0002]報廢汽車拆解產(chǎn)生的垃圾包含塑料、橡膠、涂料、纖維、泡沫材料、復(fù)合材料、金屬顆粒、玻璃、木屑、布、泥沙等多種物質(zhì)的碎片和粉末的混合物，但由于組成復(fù)雜，材料老化污染嚴(yán)重，目前國內(nèi)這類垃圾仍沒有有效的利用途徑，多采用填埋方式進(jìn)行處理，國外則一般采用直接焚燒處理。
[0003]報廢汽車拆解垃圾多來源于石油化工產(chǎn)品，具有較高的熱值。因此焚燒回收其熱能是一個比較好的利用途徑，但所包含的聚氯乙稀(PVC)、聚氨酯等材料在焚燒過程中釋放出氯化氫、二惡英、氰化氫等有毒組分，因此汽車拆解垃圾的直接燃燒存在較大的環(huán)境污染風(fēng)險。另外一方面汽車拆解垃圾的灰分超過50%，燃燒殘渣太多，也不適合用于一般鍋爐的燃料。
[0004]申請?zhí)枮?01110318974.0的中國發(fā)明專利申請公開了一種用催化氣化裝置，在催化劑的作用下將廢舊汽車破碎殘渣轉(zhuǎn)化成一氧化碳、氫等氣體產(chǎn)品再加以利用。現(xiàn)有技術(shù)也提出用熱解的方法將汽車破碎殘渣轉(zhuǎn)化成熱解油加以利用。但采用氣化和熱解的方法，技術(shù)和設(shè)備要求高，工業(yè)推廣困難。中國發(fā)明專利申請CN201110359335.9公開了一種從汽車粉碎殘余物(ASR)中選擇性地分離聚氨酯泡沫和纖維的設(shè)備，但實際上分離出來的塑料由于老化、污染嚴(yán)重，利用價值非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明針對報廢汽車拆解垃圾直接焚燒存在環(huán)境污染、設(shè)備腐蝕的問題，提供一種首先除去汽車拆解垃圾中有害組分并制成固體燃料的方法，實現(xiàn)其安全燃燒利用熱能。
[0006]本發(fā)明針對汽車拆解垃圾直接燃燒容易形成二惡英、氯化氫、氰化氫等有毒組分的問題，提出用氨與脫出的氯化氫反應(yīng)形成氯化銨，再將氯化銨溶解除去，從而達(dá)到消除拆解垃圾焚燒回收熱能過程帶來的環(huán)境污染。
[0007]聚氯乙烯一般在250~350°C發(fā)生氯化氫反應(yīng)，但拆解垃圾中PVC脫出的氯化氫容易與垃圾中的金屬、金屬氧化物和碳酸鈣等組分反應(yīng)，形成難揮發(fā)的氯化物，因此直接加熱拆解垃圾進(jìn)行脫氯化氫，不僅脫出的氯化氫腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，而且部分氯化氫將轉(zhuǎn)為金屬氯化物而殘留在固體中，影響其作為燃料進(jìn)一步利用。
[0008]汽車拆解垃圾中的聚氨酯、胺固化的環(huán)氧樹脂等含氮組分雖然在加熱時會分解形成氨氣或小分子有機(jī)胺，但由于C-N鍵的斷裂溫度低于PVC中的C-Cl鍵斷裂溫度，因此這些含氮組分產(chǎn)生的氨(或胺)將先于氯化氫脫去，碳酸銨、碳酸氫氨等無機(jī)氨的分解溫度則更低。本發(fā)明采用汽車拆解垃圾與能產(chǎn)生氨的材料置于密閉容器中加熱的方法，解決氨氣產(chǎn)生和脫氯化氫溫度不同的問題，同時在一定壓力下，先期產(chǎn)生的氨氣能擴(kuò)散進(jìn)入拆解垃圾的內(nèi)部，獲得更好地與氯化氫結(jié)合的效果。
[0009]脫氯化氫過程的同時，拆解垃圾中的有機(jī)部分被碳化，已碳化的材料因變脆，很容易破碎而與金屬、沙石、玻璃等惰性組分解離，將破碎后的處理殘渣放入水中，先前形成的氯化銨及其他水溶性氯化物能通過水洗溶解而被分離。同時在水洗過程，拆解垃圾中大部分金屬、沙石、玻璃等密度大于水的惰性組分，因沉入水底得到分離，而浮在水面的碳化物則可用于代替煤作為工業(yè)鍋爐或水泥生產(chǎn)過程的燃料。因而通過水洗及沉淀分離，不僅除去了水溶性氯化物，而且降低了碳化物殘渣的灰分，提高了燃料的熱值。
[0010]為了提高水洗分離氯化物的效果，本發(fā)明采用加熱提高溫度的方法，加速氯化物的溶解并降低碳化物對氯離子的吸附。
[0011]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0012]一種利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，包括如下步驟:
[0013](I)將廢舊汽車拆解垃圾破碎至粒徑小于5mm的顆粒；
[0014](2)將產(chǎn)生氨氣的含氮物料與破碎后的廢舊汽車拆解垃圾混合，按廢舊汽車拆解垃圾中氯含量與含氮物料的氮含量質(zhì)量比為1:0.4~0.8的比例加料；混合物送入壓力反應(yīng)釜，將溫度升高到300°C~360°C，保溫反應(yīng)30~60min，并維持壓力在10~15Mpa ;垃圾中的有機(jī)部分被碳化形成碳化物，產(chǎn)生的氯化氫氣體與添加的含氮物料產(chǎn)生的氨氣反應(yīng)生成固體氯化銨；
[0015](3)打開壓力反應(yīng)釜的減壓閥，放出廢氣，冷卻后排出步驟(2)形成的碳化物，并破碎為I~5mm的顆粒；以質(zhì)量份數(shù)計，將100份破碎后的碳化物顆粒與500~1000份水混合，加熱到50~80°C，攪拌20~30min，然后靜置10 -20min,除去水底的沉淀物(大部分碳化物將浮在水面，金屬、 沙石、玻璃等惰性組分則因密度大而沉入水底)，過濾可得到提純的碳化物；
[0016](4)以質(zhì)量份數(shù)計，100份步驟(3)分離出來的提純的碳化物加入I~5份的碳酸鈣粉末，混合均勻后干燥，粉碎，得固體燃料。
[0017]為進(jìn)一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述產(chǎn)生氨氣的含氮物料為碳酸銨、碳酸氫氨和磷酸銨中的一種或多種。
[0018]所述100份破碎后的碳化物顆粒送與500~1000份水混合是在氯離子溶解分離
器中進(jìn)行。
[0019]所述廢舊汽車拆解垃圾包括塑料、橡膠、涂料、合成纖維、泡沫材料、酚醛樹脂玻璃纖維復(fù)合材料、環(huán)氧樹脂玻璃纖維復(fù)合材料、金屬顆粒、木屑、布、玻璃和泥沙的碎片或粉末的混合物。
[0020]所述干燥是在100~105 °C下干燥30~60min。
[0021]所述粉碎是將干燥后物料粉碎成粒徑0.1~Imm的顆粒。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0023]1、本發(fā)明采用含氮材料分解產(chǎn)生的氣體氨吸附垃圾分解產(chǎn)生的氯化氫，與用氫氧化鈉、氧化鈣、碳酸鈣等固體吸附劑吸附氯化氫的方法比較，由于氣體氨分子能充分?jǐn)U散，吸附效率更高，能夠避免形成的氯化氫與垃圾中的金屬、金屬氧化物反應(yīng)形成難溶于水的金屬氯化物，所形成的氯化銨也可以回收更有價值的產(chǎn)品。[0024]2、本發(fā)明采用含氮材料產(chǎn)生的氨在壓力下吸附氯化氫，與直接、連續(xù)通氨氣吸附的方法相比，避免了危險物質(zhì)氨氣的儲存、運(yùn)輸?shù)睦щy，在壓力下吸附氯化氫，不僅有利于氨氣分子擴(kuò)散進(jìn)入垃圾內(nèi)部，而且節(jié)約了氨氣的用量，因此本發(fā)明的吸附效率和吸附效果更佳。
[0025]3、本發(fā)明采用水洗分離和密度分離方法同步除掉了氯離子和惰性組分，降低了碳化物的灰分，提聞了熱值。
[0026]4、本發(fā)明采用脫氯化氫、分離惰性灰分的方法制備固體燃料，工藝簡單，投資低，比一般熱解、汽化回收拆解垃圾的技術(shù)更容易工業(yè)化。
[0027]5、與汽車拆解垃圾直接燃燒回收熱能相比，本發(fā)明利用汽車拆解垃圾制成固體燃料，燃料的灰分少、氯含量低、熱值高，該燃料可在一般工業(yè)鍋爐中或水泥生產(chǎn)代替部分煤使用，利用價值更高，產(chǎn)生的污染更少。
【具體實施方式】
[0028]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0029]實施例中，按歐盟標(biāo)準(zhǔn)DDCEN/TS15289 - 2006《固體生物質(zhì)燃料中全硫和氯的測定方法》測定實施例所得固體燃料中氯的質(zhì)量含量；所得燃料的熱值和灰分按ASTMD5468 - 2002《廢棄材料總熱值和灰分值的試驗方法》測定。
[0030]實施例1
[0031]將廢舊汽車拆解垃圾破碎，得IOOkg含氯1.6%(質(zhì)量含量)、熱值14000KJ/kg、灰分41.22%(質(zhì)量含量)、粒徑小于5mm的報廢汽車拆解垃圾，加入2.2kg碳酸銨(含0.64kg氮)，混合后放入脫氯化氫反應(yīng)釜，在360°C、IOMPa下反應(yīng)30min，得到碳化物85kg，取出碳化物破碎為1-5mm的粒子,然后與850kg水在溶解分離器混合,在80°C下攪拌溶解20min,靜置10分鐘，除去沉淀在水底部的金屬、玻璃、沙石等雜質(zhì)，過濾得到87kg碳材料(含水15%)，加Λ 0.87kg碳酸鈣粉末混合后在105°C干燥30min后獲得77kg固體燃料。再破碎成0.1 -1mm的顆粒。
[0032]取樣按歐盟標(biāo)準(zhǔn)DDCEN/TS15289 -2006《固體生物質(zhì)燃料中全硫和氯的測定方法》測定燃料中氯的質(zhì)量含量為0.085%，經(jīng)過處理除去了垃圾中96%的氯，燃料的熱值和灰分按ASTM D5468 -2002《廢棄材料總熱值和灰分值的試驗方法》測定，燃料的熱值為21000KJ/kg,比處理前提高了 50%，燃料的灰分為28.56% (質(zhì)量含量)，比處理前減少了 12.66%。
[0033]實施例2
[0034]將廢舊汽車拆解垃圾破碎，得IOOkg含氯1.6% (質(zhì)量含量)、熱值14000KJ/kg、灰分41.22% (質(zhì)量含量)、粒徑小于5mm的報廢汽車拆解垃圾，加入4.4kg碳酸銨(含1.28kg氮)，混合后放入脫氯化氫反應(yīng)釜，在300°C、10MPa下反應(yīng)30min，得到碳化物86kg，取出碳化物破碎為1- 5mm的粒子，然后與430kg水在氯離子溶解分離器混合，在50°C下攪拌溶解30min，靜置20分鐘，除去沉淀在水底部的金屬、沙石等雜質(zhì)，過濾得到85kg碳材料(含水15.78%)，加入4.3kg粉末碳酸鈣混合后在105°C干燥60min后獲得80kg固體燃料。再破碎成0.1 -1mm的顆粒。 [0035]取樣測定，所得燃料中氯的含量為0.095% (質(zhì)量含量)，垃圾中95%的氯被脫除了，燃料的熱值為20300KJ/kg，比處理前提高了 45%，燃料的灰分為29.80% (質(zhì)量含量)，比處理前減少了 11.44%ο
[0036]實施例3
[0037]將廢舊汽車拆解垃圾破碎，得IOOkg含氯1.0%(質(zhì)量含量)、熱值15000KJ/kg、灰分38.85%(質(zhì)量含量)、粒徑小于5mm的報廢汽車拆解垃圾,加入4.5kg碳酸氫銨(含0.8kg氮)，混合后放入脫氯化氫反應(yīng)釜，在360°C、15MPa下反應(yīng)30min，得到碳化物88kg，取出碳化物破碎為1-5mm的粒子,然后與880kg水在溶解分離器混合,在50°C下攪拌溶解30min,靜置20分鐘，除去沉淀在水底部的金屬、沙石等雜質(zhì)，過濾得到84kg碳材料(含水16.20%)，加入4.2kg粉末碳酸鈣混合后在105?干燥30min后獲得81kg固體燃料。再破碎成0.1 -1mm的顆粒。
[0038]取樣測定，所得燃料中氯的含量為0.076% (質(zhì)量含量)，經(jīng)處理垃圾中94%的氯被除去了，燃料的熱值為23300KJ/kg，比處理前提高了 55%，燃料的灰分為26.40% (質(zhì)量含量)，比處理前減少了 10.45%。
[0039]實施例4
[0040]將廢舊汽車拆解垃圾破碎，得IOOkg含氯1.6%(質(zhì)量含量)、熱值14000KJ/kg、灰分41.22%(質(zhì)量含量)、粒徑小于5mm的報廢汽車拆解垃圾，加入2.3kg磷酸銨(含0.64kg氮)，混合后放入脫氯化氫反應(yīng)釜，在360°C、IOMPa下反應(yīng)30min，得到碳化物89kg，取出碳化物破碎為1- 5mm的粒子,然后與8900kg水在溶解分離器混合,在80°C下攪拌溶解20min,靜置20分鐘，除去沉淀在水底部的金屬、沙石等雜質(zhì)，過濾得到91kg碳材料(含水15%)，加入
0.91kg粉末碳酸鈣混合后在105 °C干燥30min后獲得77kg固體燃料。再破碎成0.1 -1mm的顆粒。
[0041]所得燃料中氯的含量為0.08%(質(zhì)量含量)，垃圾中96%的氯被脫除了，燃料的熱值為23100KJ/kg，比處理前提高了 65%，燃料的灰分為29.30% (質(zhì)量含量)，比處理前減少了
11.92%。
[0042]實施例5
[0043]將廢舊汽車拆解垃圾破碎，得IOOkg含氯5% (質(zhì)量含量)、熱值12600KJ/kg、灰分45.22% (質(zhì)量含量)、粒徑小于5mm的報廢汽車拆解垃圾，加入2.3kg磷酸銨(含6.86kg氮)和7.1kg碳酸銨(含2kg氮)，混合后放入脫氯化氫反應(yīng)釜，在300°C、15MPa下反應(yīng)30min，得到碳化物91kg，取出碳化物破碎為1- 5_的粒子，然后與9100kg水在溶解分離器混合，在80°C下攪拌溶解30min，靜置20分鐘，除去沉淀在水底部的金屬、玻璃、沙石等雜質(zhì)，過濾得到86kg碳材料(含水15%),加入4.3kg粉末碳酸韓混合后在100°C干燥60min后獲得79kg固體燃料。再破碎成0.1 -1mm的顆粒。
[0044]所得燃料中氯的含量為0.95% (質(zhì)量含量)，表明處理后垃圾中98.7%的氯被脫除了，燃料的熱值為20800KJ/kg，比處理前提高了 65%，燃料的灰分為28.68% (質(zhì)量含量)，比處理前減少了 16.54%ο
【權(quán)利要求】
1.一種利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將廢舊汽車拆解垃圾破碎至粒徑小于5_的顆粒； (2)將產(chǎn)生氨氣的含氮物料與破碎后的廢舊汽車拆解垃圾混合，按廢舊汽車拆解垃圾中氯含量與含氮物料的氮含量質(zhì)量比為1:0.4~0.8的比例加料；混合物送入壓力反應(yīng)釜，將溫度升高到300°C~360°C，保溫反應(yīng)30~60min，并維持壓力在10~15Mpa ;垃圾中的有機(jī)部分被碳化形成碳化物，產(chǎn)生的氯化氫氣體與添加的含氮物料產(chǎn)生的氨氣反應(yīng)生成固體氯化銨； (3)打開壓力反應(yīng)釜的減壓閥，放出廢氣，冷卻后排出步驟(2)形成的碳化物，并破碎為I~5_的顆粒；以質(zhì)量份數(shù)計，將100份破碎后的碳化物顆粒與500~1000份水混合，加熱到50~80°C，攪拌20~30min，然后靜置10 - 20min,除去水底的沉淀物，過濾可得到提純的碳化物； (4)以質(zhì)量份數(shù)計，100份步驟(3)分離出來的提純的碳化物加入I~5份的碳酸鈣粉末，混合均勻后干燥，粉碎，得固體燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生氨氣的含氮物料為碳酸銨、碳酸氫氨和磷酸銨中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于，所述100份破碎后的碳化物顆粒送與500~1000份水混合是在氯離子溶解分離器中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于，所述廢舊汽車拆解垃圾包括塑料、橡膠、涂料、合成纖維、泡沫材料、酚醛樹脂玻璃纖維復(fù)合材料、環(huán)氧樹脂玻璃纖維復(fù)合材料、金屬顆粒、木屑、布、玻璃和泥沙的碎片或粉末的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于，所述干燥是在100~105 °C下干燥30~60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用報廢汽車拆解垃圾制備固體燃料的方法，其特征在于，所述粉碎是將干燥后物料粉碎成粒徑0.1~Imm的顆粒。
【文檔編號】C10L5/46GK103627465SQ201310698081
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】彭紹洪, 梁莎 申請人:廣東石油化工學(xué)院