裂解技術在下游的規范應用尚處于起步階段(附報告目錄)
1、熱裂解技術的發展歷程
熱裂解技術是一種具有較長歷史的工業化生產技術,大量應用于木材、煤炭、重油、油母頁巖等燃料的加工處理。例如木材通過熱解干餾可得到木炭;以焦煤為主要成分的煤通過熱解碳化可得到焦炭;氣煤、半焦通過熱解氣化可得到煤氣;重油也可進行熱解氣化處理;油母頁巖的低溫熱解干餾則可得到液體燃料產品。
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20世紀70年代起,熱裂解技術在國外固廢處理領域開始得到實際應用。固體廢物經過熱解處理除可得到便于貯存和運輸的燃料及化學產品外,在高溫條件下所得到的碳渣還會與物料中某些無機物與金屬成分構成硬而脆的惰性固體產物,使其后續的填埋處理作業可以更為安全和便利地進行。實踐證明,熱解處理是一種有發展前景的固體廢物處理方法,其工藝適宜于包括城市垃圾、污泥、廢塑料、廢樹脂、廢橡膠等具有一定能量的有機固體廢物采用。各國對熱解技術的開發主要集中在兩個方面:一個是以回收貯存性能源(燃料氣、燃料油和炭黑)為目的,以美國為代表;另一個是減少焚燒造成的二次污染和需要填埋處置的廢物量,以無公害型處理系統的開發為目的,以日本為代表。
2、熱裂解技術在國內的發展
隨著我國經濟生活的不斷改善,城市垃圾中的有機物含量越來越多,其中廢塑料、廢輪胎等高熱值廢物的增加尤為明顯。城市垃圾中的廢塑料、廢橡膠成分不僅會在焚燒過程中產生爐膛局部過熱,從而造成爐排及耐火襯里的燒損,同時也是二噁英的主要發生源。由于各國對焚燒過程中排放限制的嚴格化,廢棄物的焚燒處理越來越成為關注的焦點問題,在此背景下,廢棄物的熱裂解處理技術已成為我國研究開發的熱點。
3、技術發展水平分析
裂解技術在有機固廢、危廢處理領域的規范應用尚處于起步階段,隨著2015年新《環境保護法》的實施,符合安全、環保要求的連續化裂解設備日益成為市場主流。同時,由于裂解技術在有機固廢、危廢處理領域體現出的優異技術性能,裂解技術及裂解裝備未來有望在更多的領域實現工業化、規模化應用。
由于國內石油等能源較為匱乏,國內企業較早開始探討對廢輪胎進行裂解處理,以提煉出燃料油、炭黑等產出物。通過恒譽環保等行業內領先企業的持續技術改進,目前國內企業已能夠在安全、環保的前提下,實現對廢輪胎的資源化、無害化、減量化處理,并將該技術成功推廣至廢塑料、污油泥、有機危廢等處理領域。目前國內外企業在有機廢棄物裂解處理領域的技術水平的差異主要體現在是否能夠實現工業連續化生產,裂解設備按主要技術特點及難易程度不同可分為連續式裂解設備和間歇性裂解設備:
(1)連續式設備的主要特征是連續進料、連續出料,整個生產線的運行呈連續狀態。由于連續生產,連續式設備不存在頻繁停機/開閉罐、冷卻后再重新加熱等情況,因而連續式設備具備處理量大、安全、節能、環保、使用壽命長等特點。同時,由于連續式設備存在裂解過程易結焦、進出料難以動態密封、產出物易聚合等技術難點,業內能夠提供連續化裂解設備的生產廠家較少。
(2)間歇式設備則按批次對物料進行處理,每一批次的物料處理完畢后整個生產線停機導出產出物,待下一批次物料投入后再開機運行。間歇式設備主要存在以下缺點:a、間歇式設備每處理一批物料都需要經歷開罐-投料-閉罐-處理-開罐-取料的過程,一方面會導致效率低下、處理量小、能耗高,不能實現批量處理導致處理成本較高,另一方面在開閉罐過程中,完全避免裂解氣泄露的技術難度大、成本高,裂解氣通常都為易燃有機氣體,其泄露會導致安全與環保隱患;b、由于投料與出料過程裂解設備停止運行,待投料完成后裂解設備再重新開始工作,導致裂解設備會循環經歷升溫-恒溫-降溫-升溫的過程,減少裂解設備的使用壽命。因此,間歇式設備僅針對部分由于物料原因難以實現連續裂解處理的情況下,存在其用武之地。以有機危廢-化工廢料為例,由于其具有較強的揮發性,開袋后連續投料會導致環境污染嚴重,因而適合直接連同包裝物直接投入裂解主機,就比較適宜采取間歇式設備進行處理。
此外,國外同行業企業目前更多側重于對裂解產物尤其是炭黑的應用研究,以進一步提高裂解產出物的經濟價值。