1.本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种有机质垃圾制取氢气的方法。


背景技术：

2.氢气能源是很好的无二氧化碳排放的绿色能源，碳达峰、碳中和和冶金还原炼铁、火箭都离不开氢气，国内加氢站也越建越多，特别是西安交大解决了固体存储氢气技术后氢能源会有一个爆发期。我国已将氢能写入《政府工作报告》，发展廉价且超级绿色的氢气生产方式，将具有非常好的市场前景。
3.化石能源制取的氢气目前占总产量的90％左右：有二氧化碳等排放大气中的被命名为灰色氢；化石能源制取氢气但二氧化碳回收保存生产的氢气为蓝色氢；而靠太阳能发电、风能发电电解水制取氢气虽为绿色氢，但消耗了大量淡水和铜板等有色金属；垃圾热解制取氢气是目前最好的可以负碳排放的绿色氢气。
4.生活垃圾处理目前最广泛最大众的处理方法是焚烧发电，它虽然比化石能源煤等火力发电要环保很多，但是焚烧发电有大量二氧化碳排放、飞灰、二噁英排放等，已越来越不适合垃圾处理。
5.生活垃圾处理有焚烧、气化和热解。焚烧只能发电，剩下大部分工艺选择了气化，比如美国加州采用日本技术改进的超高温等离子反应火炬制取氢气，实质是气化的改进型，反应剧烈，不好控制，处理垃圾量也不多。剩下小部分单位有热解，也是制取出混合气体后用于加热或者发电，很少单位制取氢气；即使制取氢气都是采用物理分离法，包括化石能源制取氢气一般采用深冷分离或变压吸附psa物理分离法，得到99.999％的氢气。深冷和psa法成本较高，现有的垃圾处理方法具体见表1。
6.表1
[0007][0008]
鉴于以上原因，特提出本发明。


技术实现要素：

[0009]
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种有机质垃圾制取氢气的方法，本发明的方法氢制取量高、成本低、绿色环保。
[0010]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011]
一种有机质垃圾制取氢气的方法，所述的方法包括高温厌氧热解处理和催化重整变换处理。
[0012]
进一步的，还包括硫化氢和酸性物质处理。
[0013]
进一步的，一种有机质垃圾制取氢气的方法，包括如下步骤：
[0014]
(1)将有机质垃圾破碎、脱水、智能分选出有机质，加入催化剂，即为rdf燃料或rdf燃料棒；
[0015]
(2)将所述的rdf燃料或rdf燃料棒中在回转窑中进行高温厌氧热解处理，回收产物，得到含重质焦油的混合气体、高温热解炭，对加热气源的烟道尾气进行换热降温1处理，余热利用产生水蒸气；
[0016]
(3)所述的含重质焦油的混合气体、水蒸气和高温热解炭在催化重整变换回转窑中继续加热分解，蒸汽重整，制取了一氧化碳和氢气，一氧化碳催化变换，制取了氢气，炭产生水煤气，对产物进行换热降温2处理，得到轻质焦油和合成气体；
[0017]
(4)将合成气体经过洗涤塔a处理硫化氢和酸性物质，增产少量氢气，得到可燃气体；
[0018]
(5)将所述的可燃气体经洗涤塔b吸收剩余微量的一氧化碳气体，再进入氢氧化钠洗涤塔提纯氢气，经水汽分离塔b净化分离，得到净化的氢气。
[0019]
进一步的，所述的有机质垃圾为生活垃圾、农作物秸秆、锯末、有机肥、污泥、电石
渣、石油垃圾、装修垃圾、掩埋垃圾、海洋垃圾中的一种或多种。
[0020]
进一步的，步骤(1)中催化剂的质量占rdf燃料棒质量的8-18％，所述的催化剂为电石渣、污泥、白云石、铁块、镍基催化剂中的一种或多种。
[0021]
进一步的，催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成。
[0022]
进一步的，步骤(2)中高温厌氧热解的温度为800-1000℃。
[0023]
进一步的，所述的混合气体包括一氧化碳、氢气和二氧化碳。
[0024]
进一步的，步骤(2)中所述的烟道尾气通过余热锅炉和省煤器换热降温回收热量，同时产生水蒸气。
[0025]
本发明的的高温厌氧热解处理中，为了固硫固氯扼制二噁英减少nox产生增加氢气产量，热解时快速升温，隔绝空气，高温至800-1000℃，连续进料、连续出炭、连续回收含重质焦油的混合气体(co+h2+co2等)。热解的烟道尾气通过余热锅炉+省煤器降温回收热量的，同时产生了水蒸气。
[0026]
进一步的，步骤(3)中重质焦油和水蒸气在催化重整变换回转窑中热解出的小分子气体包括氢气和一氧化碳；
[0027]
进一步的，重质焦油和水蒸气在催化重整变换回转窑中水蒸气和热解炭生成大量的水煤气；
[0028]
进一步的，重质焦油和水蒸气在催化重整变换回转窑中水蒸气和一氧化碳生成大量的氢气和二氧化碳。
[0029]
进一步的，步骤(3)中催化重整变换回转窑中热解炭的温度为800-950℃，热分解中的催化剂为电石渣、污泥、白云石、铁块、镍基催化剂中的一种或多种。
[0030]
进一步的，催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成。
[0031]
本发明所述的催化剂中含有多种物质，含钙、镁、铝、铁、钛等元素，再高温螯合后残渣晶格结合态，可以做到无害化了。
[0032]
水蒸气和二氧化碳作为活化剂，起到活化催化剂的作用，水蒸气和二氧化碳为反应中产物，不需要额外添加其他的活化剂。
[0033]
所述的含重质焦油的混合气体、水蒸气和高温热解炭在催化剂、h2o和co2活化剂催化重整变换下得到轻质轻质焦油和小分子气体混合物，其中，小分子气体混合物主要是一氧化碳和氢气；蒸汽重整，制取了一氧化碳和氢气；一氧化碳催化变换，制取了氢气；炭产生水煤气。再次换热降温，得到轻质焦油和合成气体，其中，涉及的化学反应方程式如下：
[0034]
蒸汽重整：c
nhm
+nh2o＝nco+(n+m/2)h2[0035]
高温下：c(s)+h2o(g)＝co(g)+h2(g)。
[0036]
进一步的，步骤(4)中所述的洗涤塔a包括含有fecl3的氯硫洗涤塔前塔和含铁块的氯硫洗涤塔后塔。
[0037]
进一步的，所述的含有fecl3的氯硫洗涤塔前塔处理硫化氢，所述的含铁块的氯硫洗涤塔后塔处理酸性物质。
[0038]
前塔中的液体连续泵送至后塔，后塔和前塔有自流管，前塔和后塔中发生的化学反应方程式分别如下所示：
[0039]
h2s+2fecl3＝2fecl2+2hcl+s
↓
；
[0040]
fe+2hcl＝fecl2+h2↑
。
[0041]
铁和盐酸反应增产少量氢气。
[0042]
进一步的，步骤(5)中洗涤塔b中含有氯化亚铜的氨性溶液。
[0043]
可燃气体经洗涤塔b吸收上一步剩下的微量的一氧化碳气体，并生成复合物氯化羰基亚铜，彻底除去co，提纯氢气，化学反应方程式如下：
[0044]
2cucl+2co+2h2o＝＝＝＝[cu2cl2(co)2·
2h2o]；
[0045]
产出的二氧化碳在氢氧化钠洗涤塔里吸附提纯氢气：
[0046]
co2+2naoh＝na2co3+h2o。
[0047]
经过水汽分离塔b净化分离，得到少量碳酸钠溶液可利用烟道尾气洗涤塔除去二氧化硫等酸性物质，使烟道尾气达标排放，最后得到大量净化的氢气流入铝合金罐暂存。
[0048]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0049]
本发明的方法将有机质垃圾经过高温厌氧热解处理，重质焦油催化重整变换处理，含硫化氢、氯化氢气体预处理，提高了氢气的提取率，各步骤中的产物循环利用，实现近零排放，无污染，本发明的方法相比较深冷工艺和变压吸附工艺明显降低了成本，绿色环保。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]
图1是本发的一种有机质垃圾制取氢气的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0052]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0053]
如图1所示为本发明的一种有机质垃圾制取氢气的方法的工艺流程图。
[0054]
本发明的有机质垃圾制取氢气的方法，包括高温厌氧热解处理、催化重整变换处理、硫化氢和酸性物质处理，具体方法如实施例1-3所示。
[0055]
实施例1
[0056]
本实施例的一种生活垃圾制取氢气的方法，所述的方法包括如下步骤：
[0057]
(1)将生活垃圾破碎、脱水、智能分选出有机质，加入催化剂，即为rdf燃料棒，催化剂的质量占rdf燃料棒质量的8％，所述的催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成；
[0058]
(2)将所述的rdf燃料棒在回转窑中进行高温厌氧热解处理，高温厌氧热解的温度为800℃，连续进料、连续出炭、连续回收产生的含重质焦油的混合气体，其中，混合气体为co+h2+co2等，对加热气源的烟道尾气通过余热锅炉和省煤器降温回收热量的，回收热量过程中同时产生水蒸气；
[0059]
(3)所述的含重质焦油的混合气体、水蒸气和高温热解炭在催化重整变换回转窑中继续加热分解，催化重整变换回转窑中的热解炭的温度为800℃，催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成，在催化剂以及h2o和co2活化剂重整下，蒸汽重整，制取了一氧化碳和氢气，一氧化碳催化变换，制取了氢气，炭产生水煤气，对产物进行换热降温2处理，得到轻质焦油和合成气体；
[0060]
(4)将所述的合成气体经过洗涤塔a处理硫化氢和酸性物质，增产少量氢气，所述的洗涤塔a包括含有fecl3的氯硫洗涤塔前塔和含铁块的氯硫洗涤塔后塔，混合其他经过前塔处理硫化氢，然后再经过后塔处理氯化氢等酸性物质，后塔和前塔有自流管，前塔液体连续泵送至后塔中，控制前后塔溶液的ph值，再经过水汽分离塔a净化分离出处理后的混合气体；
[0061]
(5)将所述的可燃气体经洗涤塔b吸收剩余微量的一氧化碳气体，洗涤塔b中含有氯化亚铜的氨性溶液，生成复合物氯化羰基亚铜，彻底去除一氧化碳，提纯氢气，再进入氢氧化钠洗涤塔充分反应，控制溶液ph值，最后经水汽分离塔b净化分离，得到少量碳酸钠溶液可利用于烟道尾气洗涤塔除去二氧化硫等酸性物质，使烟道尾气达标排放，最后得到净化的氢气流入铝合金罐暂存。
[0062]
实施例2
[0063]
本实施例的一种农作物秸秆制取氢气的方法，所述的方法包括如下步骤：
[0064]
(1)将农作物秸秆破碎、脱水、智能分选出有机质，加入催化剂，即为rdf燃料，催化剂的质量占rdf燃料质量的13％，所述的催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成；
[0065]
(2)将所述的rdf燃料在回转窑中进行高温厌氧热解处理，高温厌氧热解的温度为900℃，连续进料、连续出炭、连续回收产生的含重质焦油的混合气体，其中，混合气体为co+h2+co2等，对加热气源的烟道尾气通过余热锅炉和省煤器降温回收热量的，回收热量过程中同时产生水蒸气；
[0066]
(3)所述的含重质焦油的混合气体、水蒸气和高温热解炭在催化重整变换回转窑中继续加热分解，催化重整变换回转窑中的热解炭的温度为875℃，催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成，在催化剂以及h2o和co2活化剂重整下，蒸汽重整，制取了一氧化碳和氢气，一氧化碳催化变换，制取了氢气，炭产生水煤气，对产物进行换热降温2处理，得到轻质焦油和合成气体；
[0067]
(4)将所述的合成气体经过洗涤塔a处理硫化氢和酸性物质，增产少量氢气，所述的洗涤塔a包括含有fecl3的氯硫洗涤塔前塔和含铁块的氯硫洗涤塔后塔，混合其他经过前塔处理硫化氢，然后再经过后塔处理氯化氢等酸性物质，后塔和前塔有自流管，前塔液体连续泵送至后塔中，控制前后塔溶液的ph值，再经过水汽分离塔a净化分离出处理后的混合气体；
[0068]
(5)将所述的可燃气体经洗涤塔b吸收剩余微量的一氧化碳气体，洗涤塔b中含有氯化亚铜的氨性溶液，生成复合物氯化羰基亚铜，彻底去除一氧化碳，提纯氢气，再进入氢氧化钠洗涤塔充分反应，控制溶液ph值，最后经水汽分离塔b净化分离，得到少量碳酸钠溶液可利用于烟道尾气洗涤塔除去二氧化硫等酸性物质，使烟道尾气达标排放，最后得到净化的氢气流入铝合金罐暂存。
[0069]
实施例3
[0070]
本实施例的一种石油垃圾制取氢气的方法，所述的方法包括如下步骤：
[0071]
(1)将石油垃圾破碎、脱水、智能分选出有机质，加入催化剂，即为rdf燃料棒，催化剂的质量占rdf燃料棒质量的18％，所述的催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成；
[0072]
(2)将所述的rdf燃料棒在回转窑中进行高温厌氧热解处理，高温厌氧热解的温度为1000℃，连续进料、连续出炭、连续回收产生的含重质焦油的混合气体，其中，混合气体为co+h2+co2等，对加热气源的烟道尾气通过余热锅炉和省煤器降温回收热量的，回收热量过程中同时产生水蒸气；
[0073]
(3)所述的含重质焦油的混合气体、水蒸气和高温热解炭在催化重整变换回转窑中继续加热分解，催化重整变换回转窑中的热解炭的温度为950℃，催化剂为电石渣、白云石和铁块按质量比3:5:2制成，在催化剂以及h2o和co2活化剂重整下，蒸汽重整，制取了一氧化碳和氢气，一氧化碳催化变换，制取了氢气，炭产生水煤气，对产物进行换热降温2处理，得到轻质焦油和合成气体；
[0074]
(4)将所述的合成气体经过洗涤塔a处理硫化氢和酸性物质，增产少量氢气，所述的洗涤塔a包括含有fecl3的氯硫洗涤塔前塔和含铁块的氯硫洗涤塔后塔，混合其他经过前塔处理硫化氢，然后再经过后塔处理氯化氢等酸性物质，后塔和前塔有自流管，前塔液体连续泵送至后塔中，控制前后塔溶液的ph值，再经过水汽分离塔a净化分离出处理后的混合气体；
[0075]
(5)将所述的可燃气体经洗涤塔b吸收剩余微量的一氧化碳气体，洗涤塔b中含有氯化亚铜的氨性溶液，生成复合物氯化羰基亚铜，彻底去除一氧化碳，提纯氢气，再进入氢氧化钠洗涤塔充分反应，控制溶液ph值，最后经水汽分离塔b净化分离，得到少量碳酸钠溶液可利用于烟道尾气洗涤塔除去二氧化硫等酸性物质，使烟道尾气达标排放，最后得到净化的氢气流入铝合金罐暂存。
[0076]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。