專利名稱：從廢棄物和/或生物質(zhì)生成合成氣和/或液體原料和/或能源材料的工藝的制作方法
從廢棄物和/或生物質(zhì)生成合成氣和/或液體原料和/或
能源材料的工藝本發(fā)明涉及一種回收利用廢棄物和其他材料的工藝，所述工藝將有機組分在溶劑分解過程中先溶解于堿性溶液，隨后將沉降的無機組分分離。此外，所述工藝將活化蒸汽中的有機組分與水分離，隨后通過精餾、提取、吸附(吸收)或衍生作用將所述有機成分分離為單個組分和/或通過熱力學轉化(氣化)將它們轉化為易燃的合成氣。本申請框架下的術語“廢棄物”適用于物主不得不丟棄的所有用后廢料或生產(chǎn)殘余物，其主要組分是·固體和液體生物質(zhì)或由其制成的產(chǎn)品，·塑料(聚合物)，·彈性體，·無機材料，如礦物、金屬及它們的化合物；·有毒或危險的固體或液體材料，如重金屬及其化合物，·鹵化的有機化合物，如防燃劑，·水(濕氣)。根據(jù)現(xiàn)有技術水平，材料回收利用的可能性極為有限?？捎玫慕M分分離技術是嘗試利用水動力差(如風選)，或儀器分析法(如光譜法)，或重力差(漂浮/沉降技術)，或基于各種塑料材料的溶解度差異(通常使用有機溶劑)的工藝。所有這些技術的共同點是分離結果很不令人滿意和/或即使有，也僅可以回收利用一種物質(zhì)。此外，可用的技術是使用熱-動力轉化工藝，例如氣化、熱解、重整等，該熱-動力轉化工藝生成轉化產(chǎn)物，然后該產(chǎn)物將用于熱工藝和/或作為二次材料(如合成氣、單體)。另外可用的技術是在嚴格的工藝條件下使用氫化作用(伯吉尤斯法，Bergius 法)，這可產(chǎn)生有用的產(chǎn)物。大多數(shù)廢棄物處理技術使用機械/物理分離廢棄物進行材料回收利用?；厥盏目稍偕牧?，如薄板、PVC等通常被出售以及作為相對均勻的部分或作為顆粒被再利用。這些材料部分被再利用來生產(chǎn)新產(chǎn)品，然而大多數(shù)情況下，它們沒有真正的市場價值而形成向下循環(huán)?？稍偕锉环蛛x后的最終殘余物大多被用作RDF (垃圾衍生燃料)，使得固有的化學能通過燃燒轉化成電和熱。然而，大多數(shù)情況下，首要的關注點不是能源回收，而是廢棄物處理。無論如何，通過應用燃燒，在損失生產(chǎn)花費的同時，只有廢塑料固有的內(nèi)能被回收，然而在大多數(shù)情況下該損失遠遠高于熱值。德國專利DE 19750327 Cl公開了一種從可再生的纖維素原料和廢料中生產(chǎn)合成氣的技術，該合成氣由于其密度而適合于隨后在CHP發(fā)動機中進行的燃燒，也適合于合成工藝。據(jù)稱該工藝還處理被污染的纖維素材料，如廢木材。然而該工藝不能回收利用混合
4的廢棄物。從這種情況出發(fā)，本發(fā)明的基本目的是不受進料混合物變化的限制來最大效力地利用廢棄物的物質(zhì)組分和/或內(nèi)能。本發(fā)明的一個具體目的是從廢棄物中回收高價值的材料。因此，主要目的是針對有問題的材料，例如汽車和混合廢棄物處理的粉碎殘余物，針對其他散裝廢棄物、混合廢棄物、來自廢棄物分選的殘余物、來自污水廠的粗篩物，有毒的且污染的廢棄物以及帶有高含量不明確的污染物的多種工業(yè)殘余物(PVC、防燃劑)。這項任務已經(jīng)由本專利申請權利要求1所述的工藝所解決。其他的權利要求表示進一步的改進。第一工藝階段是基于這樣的事實通過溶劑分解處理廢棄物的有機組分，使得它們轉化為至少一種液相。以下描述單個廢棄物組分所經(jīng)歷的化學反應。生物聚合物纖維素纖維素在熱的堿性水溶液中經(jīng)歷分子變質(zhì)(剝皮反應)。這導致多官能團化合物， 尤其是羥基-和羧基化合物的形成。木質(zhì)素木質(zhì)素基本上被降解成多種酚類衍生物。由于酚類的高酸度(內(nèi)消旋穩(wěn)定性、丙烯酸殘基的誘導效應)，成鹽的平衡嚴重趨向于鹽一方。因此，這些產(chǎn)物可以容易地溶解于極性溶劑中。脂肪酸生物源脂肪酸乳化成碳酸鹽和丙三醇，在現(xiàn)行的條件下，該醇類組分也以脫質(zhì)子的形式存在。隨著保留時間變長，碳酸通過脫羧作用逐漸變質(zhì)。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)降解成多種化合物，而且形成難聞的化合物，例如硫醇類、胺類和氨。不含雜原子的塑料/聚合物聚烯烴聚烯烴幾乎不受溶劑分解的影響。它們會熔化，然而尤其是聚丙烯在近200°C的溫度下是高粘度的。因此，可能有用的是添加油作為額外的溶劑，以便達到可用泵抽的粘度。瀝青材料在現(xiàn)行工藝溫度下，浙青材料剛剛熔化，然后作為低粘度相浮在表面上。各種焦油化合物焦油化合物主要含有芳香族化合物，焦油化合物一部分轉換成可溶性化合物，然而在現(xiàn)行工藝溫度下，最大的部分也將作為低粘度相浮在表面上。聚苯乙烯聚苯乙烯通常僅在高于250°C的溫度降解成單體或低聚體。然而，由于來自其他有機化合物以及機械攪拌的影響，仍然會存在熱降解。含有雜原子的塑料聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)/聚酯
權利要求
1.一種從廢棄物和/或生物質(zhì)中產(chǎn)生合成氣和/或液體原料和/或能源材料的工藝， 具有以下步驟a)在堿性溶液或水合煉爐中于150至250°C范圍的溫度和介于3至12bar之間的壓力下溶劑分解廢棄物和/或生物質(zhì)中的有機組分，由此使有機組分轉化成至少一種液相，并且無機組分被沉淀；b)通過物理分離方法從液相中除去無機組分；c)將溶劑分解期間生成的蒸汽轉移到精餾塔內(nèi)，在此有機組分與水分離；d)將有機組分通過精餾、提取和吸附進一步分離和/或通過熱氣化轉化成合成氣或可燃氣體。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述溶解分解是在帶有機械攪拌器的壓力容器中或者在連續(xù)反應器中進行。
3.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述堿性溶液是提供在反應器或攪拌容器中，并且所述廢棄物是通過活塞壓力機擬連續(xù)地輸送/添加或者壓力螺旋輸送機以半-分批過程輸送/添加。
4.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述廢棄物是以分批操作通過打開反應器輸送到反應器或攪拌容器中，并且堿性溶液是隨后添加。
5.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述工藝在溶劑分解期間所需的熱是通過至少一個熱交換器或者該工藝中使用的傳熱介質(zhì)例如熱油或蒸汽來傳送。
6.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述溶劑分解的反應時間是2到 20小時。
7.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，對于所述堿性溶液，使用的水溶液或水合煉爐包含40至70重量％的堿性碳酸鹽或堿性氫氧化物，優(yōu)選碳酸鉀。
8.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，向所述堿性溶液中添加有機溶劑， 優(yōu)選地選自碳氫化合物，所述碳氫化合物由芳香族或脂肪族碳氫化合物及其混合物組成。
9.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述堿性溶液具有1.3至1. 7g/ cm3的比重。
10.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述無機組分是通過至少一個排放設備連續(xù)地或分批地除去，并且隨后用循環(huán)的堿性溶液和/或水沖洗。
11.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述無機殘留金屬是通過電解精煉和/或通過電或化學過程回收利用。
12.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述精餾塔包括填料塔。
13.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，通過壓力控制器將所述體系內(nèi)和精餾塔之后的壓力控制在恒定水平。
14.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，攜帶蒸汽中的有機組分是在冷凝器中被除去，并且干凈的攜帶蒸汽被循環(huán)回收到該工藝中。
15.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述有機組分的進一步分離是通過真空精餾進行。
16.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述溶劑分解之后進行有機組分的部分氫化，尤其通過使用雷尼-鎳作為催化劑，以便降低這些有機組分的極性并且相應地增加蒸汽壓力。
17.如前面任一項權利要求所述的工藝，其特征在于，所述溶劑分解之后，以液體形式可利用的有機組分進行氫化和/或加氫裂解，尤其是通過使用雷尼-鎳作為催化劑，以便除去雜原子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從生物質(zhì)和/或廢棄物材料中生成合成氣和/或液體原料的技術，此處術語“廢棄物”指全部的生物源和有機殘余物以及廢棄材料，其帶有粘附的或結合的無機物質(zhì)、有毒材料和水。根據(jù)本發(fā)明，進料經(jīng)機械處理或預備，隨后被送入溶劑分解反應器中，其中生物質(zhì)和/或廢棄物的有機組分在高濃度的堿性溶液或水合煉爐中于150℃-250℃的溫度和3至12bar的壓力下被完全轉化為液相，而剩余的無機殘余物被沉淀。生物質(zhì)以及塑料類廢棄物可完全溶解。沉淀的無機組分可通過物理分離技術從液相中分離并且經(jīng)處理/精制，以便回收有價值的物質(zhì)，尤其是金屬。通過將溶劑分解期間產(chǎn)生的活化蒸汽轉移到精餾塔內(nèi)，蒸汽中的有機組分可以從水中分離。通過催化氫化可提高分離的有機組分的產(chǎn)率，并且最終可增加定量產(chǎn)量的比率。用于能源和/或材料回收的有機組分的下游處理可以在不同工藝階段通過精餾、蒸餾、提取、吸附和/或熱-化學氣化來進行。那些不能分離的以及存在于水溶液或懸浮液中的有機組分優(yōu)選地被氣化成合成氣并用于能源回收。最初引入的堿鹽將在最后的熱處理期間或者有機物分離期間被回收。
文檔編號C10J3/57GK102292415SQ200980155412
公開日2011年12月21日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者托馬斯·繆勒, 文策爾·伯格曼 申請人:文策爾·伯格曼