阅读说明：本技术 一种联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢燃气的方法 (Method for preparing hydrogen-rich gas by combined treatment of kitchen waste and waste plastic ) 是由 严密 苏红才 冯闳宇 金松洲 杜伟 姜佳豪 周志昊 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢燃气的方法,将收集来的餐厨垃圾和废弃塑料破碎后,输送到超临界水气化反应釜中；反应釜内全是氮气；使用电加热器对反应釜进行加热加压至420℃和23-25MPa；反应连续运行40-60分钟,并使用磁力搅拌器对物料进行搅拌,转速为每分钟100-150转；反应结束后使用冷却水对反应釜进行降至室温；使用抽气机对富氢高品质燃气进行收集,气体干燥后储存。本发明可以实现餐厨垃圾和废旧塑料的高效处理；餐厨垃圾和废弃塑料联合超临界水气化产生的合成气氢气浓度高,品质高；处理过程中极大的降低了对环境的二次污染。(The invention discloses a method for preparing hydrogen-rich gas by jointly treating kitchen waste and waste plastic, which comprises the steps of crushing the collected kitchen waste and waste plastic, and conveying the crushed kitchen waste and waste plastic to a supercritical water gasification reaction kettle; the reaction kettle is filled with nitrogen; heating and pressurizing the reaction kettle to 420 ℃ and 23-25MPa by using an electric heater; the reaction is continuously operated for 40-60 minutes, and a magnetic stirrer is used for stirring the materials, wherein the rotating speed is 100-150 revolutions per minute; cooling the reaction kettle to room temperature by using cooling water after the reaction is finished; and collecting the hydrogen-rich high-quality fuel gas by using an air extractor, and drying and storing the gas. The invention can realize the high-efficiency treatment of the kitchen waste and the waste plastic; the hydrogen concentration of the synthesis gas generated by the combined supercritical water gasification of the kitchen waste and the waste plastic is high, and the quality is high; the secondary pollution to the environment is greatly reduced in the treatment process.)

一种联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢燃气的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，更具体地，属于餐厨垃圾和废旧塑料处理和资源化利用领域，尤其是涉及一种基于超临界水气化联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢高品质燃气的方法。

背景技术

餐厨垃圾主要是居民日常生活和食品加工企业在加工过程中产生的废弃物，餐厨垃圾中含水率高(70％-90％)、有机物含量高、油脂和无机盐含量高，并且营养成分丰富，极易酸化腐败变质，滋生有害的细菌和微生物，对自然和生活环境构成了巨大的威胁。我国的餐厨垃圾年产量巨大，占我国城市生活垃圾比例达30％-60％。

我国是世界上第一大塑料生产国，2017年塑料制品产生量达到7515.54万吨，每年产生巨大数量的塑料垃圾，一部分难以回收的塑料进入海洋，对海洋生物的生存造成巨大威胁。根据我国海洋环境状况公报，渤海、东海、南海海域水体漂浮微塑料平均密度约为0.29个/m³。另外，由于我国近几年电子商务和外卖行业的快速发展，塑料餐盒和包装袋的产量也在不断增加，对环境造成巨大压力，因此塑料垃圾的处理是一个难题。

超临界水是一种均匀的、有高扩散性、高传递特性的非极性溶剂。作为化学反应的介质，超临界水具有良好的传递和溶解特性，而且超临界水的物性很容易通过调节压力和温度来实现控制。在T>374℃，P>22.1MPa的超临界状态下，超临界水可将塑料和餐厨垃圾中的有机物快速溶解气化并产生H₂，CO，CO₂，C_XH_Y。

另外常见的塑料的种类为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯等，与餐厨垃圾相比它们的C/H比例较小，氢元素含量较高，不含氧元素，超临界水气化中主要的制氢反应为水气转化反应和蒸汽重整反应，塑料在餐厨垃圾超临界水气化中添加可以降低二氧化碳的浓度提高氢气浓度，提高合成气的热值和品质。

因此利用一种基于超临界水气化联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢高品质燃气的方法对于处理餐厨垃圾和废旧塑料并实现其能源转化是有前景的。

发明内容

解决的技术问题：本发明根据以上问题提出了一种基于超临界水气化联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢燃气的方法，通过超临界水气化技术实现餐厨垃圾和废旧塑料的联合处理，同时废旧塑料的添加可以提高气相产物中氢气的浓度，降低二氧化碳浓度，提高合成气热值和品质，最终得到富氢高品质燃气，达到餐厨垃圾和废旧塑料的资源化利用的目的。

本发明上述解决的技术问题是通过下面的技术方案得以实现的：

一种联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢燃气的方法，其特征在于：包括下述步骤：

1)将收集来的餐厨垃圾和废弃塑料破碎，按质量比1:0.25～4混合；

2)将混合后的物料输送到超临界水气化反应釜中；

3)物料进行补水至含水量为85-90％；

4)使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行；氮气从进气口排入反应釜内，将空气从出气口排出，当出气口收集的气体经检测全部为氮气时，则同时关闭进气口和排气口；

5)使用电加热器对反应釜进行加热加压至420℃和23-25MPa；

6)反应连续运行40-60分钟，并使用磁力搅拌器对物料进行搅拌，转速为每分钟100-150转；

7)反应结束后使用冷却水对反应釜进行降至室温；

8)使用抽气机对富氢高品质燃气进行收集，气体干燥后储存。

本发明具有以下技术效果：

(1)可以实现餐厨垃圾和废旧塑料的高效处理。

(2)餐厨垃圾和废弃塑料联合超临界水气化产生的合成气氢气浓度高，品质高。

(3)处理过程中极大的降低了对环境的二次污染。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明制备富氢高品质燃气的装置图。

图中标记为：冷却管1、压力安全阀2、压力表3、磁力搅拌器4、电加热炉5、保温层6。

具体实施方式

参见附图。图1为超临界水气化法联合处理餐厨垃圾和废弃塑料制备富氢高品质燃气装置，冷却管1置于电加热炉5内，电加热炉5外部设有保温层6，冷却管1内置有磁力搅拌器4，磁力搅拌器4由电机驱动旋转，所述冷却管1上设有压力安全阀2和压力表3。

实施例1：

将餐厨垃圾和废弃塑料按4：1比例进行混合并输送到反应釜中，对物料补水至含水量为90％，使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行，将反应釜加热加压至420℃和24MPa并维持40分钟，待反应结束后使用冷却水将反应釜进行降温和加压，待反应釜内温度降至室温后，使用抽气机将反应产生的富氢高品质燃气收集。气相组分见表1。

实施例2：

将餐厨垃圾和废弃塑料按3：2比例进行混合并输送到反应釜中，对物料补水至含水量为90％，使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行，将反应釜加热加压至420℃和24MPa并维持40分钟，待反应结束后使用冷却水将反应釜进行降温和加压，待反应釜内温度降至室温后，使用抽气机将反应产生的富氢高品质燃气收集。气相组分见表1。

实施例3：

将餐厨垃圾和废弃塑料按1：1比例进行混合并输送到反应釜中，对物料补水至含水量为90％，使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行，将反应釜加热加压至420℃和24MPa并维持40分钟，待反应结束后使用冷却水将反应釜进行降温和加压，待反应釜内温度降至室温后，使用抽气机将反应产生的富氢高品质燃气收集。气相组分见表1。

实施例4：

将餐厨垃圾和废弃塑料按2：3比例进行混合并输送到反应釜中，对物料补水至含水量为90％，使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行，将反应釜加热加压至420℃和24MPa并维持40分钟，待反应结束后使用冷却水将反应釜进行降温和加压，待反应釜内温度降至室温后，使用抽气机将反应产生的富氢高品质燃气收集。气相组分见表1。

实施例5：

将餐厨垃圾和废弃塑料按1：4比例进行混合并输送到反应釜中，对物料补水至含水量为90％，使用纯氮气排出反应釜内空气，使得反应在氮气氛围下进行，将反应釜加热加压至420℃和24MPa并维持40分钟，待反应结束后使用冷却水将反应釜进行降温和加压，待反应釜内温度降至室温后，使用抽气机将反应产生的富氢高品质燃气收集。气相组分见表1。

表1：餐厨垃圾和废弃塑料联合超临界水气化气相产物。