一種垃圾無(wú)氧碳化處理催化劑及其制備和使用方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種垃圾無(wú)氧碳化處理催化劑及其制備和使用方法及應(yīng)用，屬于催化 劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，生活垃圾的處理問(wèn)題是世界性難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前約有2/3的城市陷入 垃圾圍城的困境，僅城市生活垃圾的年產(chǎn)量就近1. 5億噸。傳統(tǒng)的生活垃圾的處理方法有 填埋法、堆肥法和焚燒法。其中，填埋法占地面積大、存在污染地下水的隱患、且容易引起火 災(zāi)和爆炸；堆肥法對(duì)前期的垃圾分類的要求較高，有氧分解過(guò)程中產(chǎn)生的臭味會(huì)污染環(huán)境， 堆肥成本過(guò)高或質(zhì)量不佳影響堆肥產(chǎn)品銷售；焚燒法投資大、對(duì)垃圾的熱值有較高要求，且 焚燒過(guò)程產(chǎn)生的二惡英會(huì)引起大氣污染。二惡英在焚燒爐內(nèi)的生成來(lái)源是石油產(chǎn)品、含氯 塑料等。生活垃圾中含大量的氯化鈉（NaCl)、氯化鉀（KCl)等化學(xué)物質(zhì)，而當(dāng)這些垃圾中的 有機(jī)物質(zhì)在含有氯的環(huán)境下燃燒，就會(huì)產(chǎn)生二惡英。
[0003] 近年來(lái)，由于人口的增加、城市規(guī)模的擴(kuò)大和人民生活水平的提高，我國(guó)城市生活 垃圾產(chǎn)生量平均以8. 98%的速度持續(xù)大幅度增長(zhǎng)。我國(guó)城市垃圾在產(chǎn)量迅速增加的同時(shí)， 垃圾構(gòu)成及其理化問(wèn)題也相應(yīng)地發(fā)生了很大變化。我國(guó)城市生活垃圾構(gòu)成擁有以下變化趨 勢(shì)：（1)有機(jī)物增加；（2)可燃物增多；（3)可回收利用物增多；(4)可利用價(jià)值增大。
[0004] 習(xí)慣上稱直接從油井中開(kāi)采出來(lái)未加工的石油為原油，它是一種由各種烴類組成 的黑褐色或暗綠色黏稠液態(tài)或半固態(tài)的可燃物質(zhì)。地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。它由不 同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成，其主要組成成分是烷烴，此外石油中還含硫、氧、氮、磷、釩等元 素?？扇苡诙喾N有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。按密度范圍分為輕質(zhì)原油、中 質(zhì)原油和重質(zhì)原油。石油主要被用來(lái)作為燃油和汽油，燃料油和汽油組成世界上最重要的 一次能源之一。石油也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品，如溶劑、化肥、殺蟲(chóng)劑和塑料等的原料。
[0005] 石油產(chǎn)品一般是指經(jīng)過(guò)煉油廠加工所獲得的各種產(chǎn)品。石油產(chǎn)品根據(jù)用途可分為 如下幾類：（1)燃料類：汽油、噴氣燃料、煤油、柴油、重油等；(2)溶劑油類：石油醚、抽提溶 劑油、橡膠溶劑油、溶劑煤油等；（3)潤(rùn)滑油類：噴氣機(jī)潤(rùn)滑油、汽油機(jī)油、柴油機(jī)油、汽輪機(jī) 油、冷凍機(jī)油、汽缸油、機(jī)械油、儀表油等；(4)電器用油類：變壓器油、油開(kāi)關(guān)用油、電容器 油等；(5)液壓油類：航空液壓油、錠子油等；(6)潤(rùn)滑脂類：鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂、鋁基 潤(rùn)滑脂、鋇基潤(rùn)滑脂、精密儀表脂等；（7)石蠟類：石蠟、高溶點(diǎn)石蠟、工業(yè)用石蠟、提純地蠟 等；（8)瀝青類：道路石油瀝青、建筑石油瀝青、專用石油瀝青等；（9)石油苯類：甲苯、苯、 二甲苯等；（10)其它真空泵油、擴(kuò)散泵油、防銹脂、石油焦、石油酸等。
[0006] 生活垃圾中，含有塑料制品、橡膠制品、尼龍薄膜制品等人們生產(chǎn)、生活中需要的 日用品，這些都是石油類產(chǎn)品，且都以固體形式存在。由于塑料制品、橡膠制品、尼龍薄膜制 品等在自然界中不易為各種環(huán)境因素的作用而迅速降解，甚至30年、50年的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不 會(huì)腐蝕。如果采用前述的填埋法、堆肥法和焚燒法，都難以實(shí)現(xiàn)這些物質(zhì)的完全降解。尤其 在這些制品大量使用、廢棄品與日俱增的當(dāng)下，如果處置不力，就會(huì)出現(xiàn)廢棄塑料、廢棄橡 膠制品和廢棄尼龍薄膜制品對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重危害。因此，有必要研宄一種新的生活垃圾的處 理方法。
[0007] 垃圾碳化熱解技術(shù)是一種安全衛(wèi)生、技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用的垃圾處理新技術(shù)，與其 它垃圾處理方式如填埋、堆肥、焚燒相比，具有投資少、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、建設(shè)周期 短、選址容易、處理工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其主要設(shè)備是垃圾碳化熱解爐。
[0008] 垃圾碳化熱解技術(shù)，是近年來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)新的垃圾處理技術(shù)，其具有如下幾個(gè)特 點(diǎn)：（1)垃圾處理過(guò)程中，主機(jī)不用煤、不使用任何輔助燃料，運(yùn)行成本低，使用本身碳化垃 圾過(guò)程中所產(chǎn)生油氣提供熱值；（2)處理范圍廣，垃圾不需分選可直接進(jìn)入熱解爐；(3)煙 氣量小、有害成分少、處理工藝簡(jiǎn)單，處理成本低；（4)垃圾減量化效果明顯，碳化熱解后產(chǎn) 生的碳渣可用作水泥廠原料，也可用作制磚；（5)選址簡(jiǎn)單，處理站只要距居民區(qū)有600米 距離即可，可以節(jié)約大量運(yùn)輸費(fèi)用，減少矛盾糾紛。
[0009] 但目前的垃圾碳化熱解技術(shù)也存在一些不足，比如減量化和資源化達(dá)不到國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)，而且提取不出燃料，造成垃圾中可利用成分的浪費(fèi)。
[0010] 本發(fā)明人經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐，研宄出一種垃圾無(wú)氧碳化熱解產(chǎn)油技術(shù)，即利 用垃圾中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧條件下對(duì)其進(jìn)行加熱蒸餾，使有機(jī)物產(chǎn)生裂 解，經(jīng)冷凝后形成各種新的氣體、液體和固體，然后從中提取燃料油。該垃圾無(wú)氧碳化熱解 產(chǎn)油技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理的"資源化、無(wú)害化、減量化"，而且可以產(chǎn)油，帶來(lái)更多的 經(jīng)濟(jì)效益。
[0011] 本發(fā)明人針對(duì)上述垃圾無(wú)氧碳化熱解產(chǎn)油技術(shù)，研制出一種垃圾無(wú)氧碳化處理催 化劑，然后將此催化劑按比例加入到垃圾中，使垃圾在230~800°C碳化，然后使垃圾中的 塑料制品、橡膠制品、尼龍薄膜制品等各種可還原成原油的物質(zhì)汽化，最后再用冷凝的方式 把汽化的油還原成液體油。目前，尚未有此種功能的催化劑的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垃圾無(wú)氧碳化處理催化劑及其制 備和使用方法及應(yīng)用。本發(fā)明的催化劑能將垃圾中的塑料制品、橡膠制品、尼龍薄膜制品等 各種可還原成原油的物質(zhì)汽化，實(shí)現(xiàn)垃圾減量化90%以上，還能提取出燃料產(chǎn)品，創(chuàng)造了經(jīng) 濟(jì)效益，并且解決了生活垃圾碳化處理過(guò)程中不同物質(zhì)組分需要不同的分解溫度和時(shí)間的 問(wèn)題。
[0013] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種垃圾無(wú)氧碳化處理催化劑，由如 下重量份數(shù)的組份組成：密陀僧8~10份、2-叔丁基對(duì)甲酚1~3份、2-甲基-6-叔丁基 苯酚1~2份和苯并三氮唑1~2份。
[0014] 本發(fā)明所采用的幾種組份的功能分別為：
[0015] 密陀僧（Lithargyrum)又名氧化鉛，是一種含氧化鉛的固體催干劑，為鉛的氧化 物礦物。密陀僧呈紅色，屬四方晶系，很重也很軟，有油脂光澤，入油起促進(jìn)干燥作用。其物 理性質(zhì)：為黃色或略帶紅色的黃色粉末或細(xì)小片狀結(jié)晶，遇光易變色；沸點(diǎn)為1535°C，熔點(diǎn) 為888°C;不溶于水，不溶于乙醇，溶于硝酸、乙酸、熱堿液；相對(duì)密度（水=1)為9. 53g/cm3。 其化學(xué)性質(zhì)為：在空氣中能逐漸吸收二氧化碳，加熱到300~500°C時(shí)變?yōu)樗难趸U，溫 度再高時(shí)變?yōu)橐谎趸U。有毒。密陀僧主要用作顏料鉛白、制造鉛皂、冶金助溶劑、油漆催 干劑、陶瓷原料、橡膠硫化促進(jìn)劑、殺蟲(chóng)劑，鉛鹽塑料穩(wěn)定劑原料，鉛玻璃工業(yè)原料，鉛鹽類 工業(yè)的中間原料，少量用作中藥和用于蓄電池工業(yè)，并用于制造防輻射橡膠制品。在本發(fā)明 中，密陀僧的主要作用是促進(jìn)橡膠硫化、穩(wěn)定塑料。
[0016] 2-叔丁基對(duì)甲酚，為白色針狀結(jié)晶，不溶于水，能溶于醚、丙酮、苯和氯仿，有刺激 性。分子式為C 11H16O,分子量為164. 25,熔點(diǎn)為50~52°C，沸點(diǎn)為244°C，閃點(diǎn)為105°C，折 光率：1. 4963,溶解度為0. lg/mL，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0017]
[0018] 2-叔丁基對(duì)甲酚為重要的化工中間體，是生產(chǎn)雙酚類抗氧化劑、表面活性劑和紫 外線吸收劑等的重要原料，也被廣泛地應(yīng)用于聚烯烴和聚氯乙烯等行業(yè)。此外，也作為抗氧 化劑使用，廣泛應(yīng)用于化學(xué)助劑、塑料、橡膠、石油產(chǎn)品、合成材料等生產(chǎn)領(lǐng)域。在本發(fā)明中， 2-叔丁基對(duì)甲酚主要用作橡膠、塑料、石油類產(chǎn)品的化學(xué)助劑。
[0019] 2-甲基 _6_ 叔丁基苯酷（2, 6-ditert-butyl-4_methylphenol，簡(jiǎn)稱 BHT)，中文 名：抗氧劑264,化學(xué)式：C15H240,分子量：220. 36。2-甲基-6-叔丁基苯酚是一種多用途的不 著色抗氧化劑、自由基捕捉劑、醫(yī)藥中間體。廣泛應(yīng)用于食品、橡膠、醫(yī)藥行業(yè)，可作為聚氯 乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、ABS樹(shù)脂、丁基橡膠等橡膠及乳膠的抗氧劑，能有效 地抑制空氣氧化、熱降解及銅害等，具有不污染、不著色、熔點(diǎn)低等特點(diǎn)。在本發(fā)明中，2-叔 丁基對(duì)甲酚主要用作橡膠、塑料、石油類產(chǎn)品的化學(xué)助劑。
[0020] 苯并三氮唑（l，2,3-Benzotriazole)，又名1，2,3_苯并三氮唑，別名苯并三氮雜 茂、連三氮茚，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0021]
[0022] 苯并三氮唑外觀呈白色或微黃色針狀結(jié)晶，露置空氣中逐漸氧化變紅，溶于醇、 苯、甲苯和三氯甲烷，微溶于水。苯并三氮唑是一個(gè)有價(jià)值的化合物，廣泛用于化學(xué)領(lǐng)域的 各個(gè)方面，如作為合成洗滌劑的防腐劑、抗凝劑、潤(rùn)滑劑、制備染料中間體、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié) 劑、照相防霧劑等。在本發(fā)明中，苯并三