【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及廢棄物資源化利用，具體為一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的餐廚垃圾處理方法，如填埋、厭氧消化和焚燒，盡管在一定程度上緩解了垃圾處理問(wèn)題，但仍存在處理效率低、易產(chǎn)生二次污染等局限性。因此，探索一種環(huán)保、高效且能資源化的餐廚垃圾處理方法顯得尤為重要。
2、超臨界水氣化技術(shù)為解決這一問(wèn)題提供了新思路。該技術(shù)通過(guò)使水和餐廚垃圾在超過(guò)水的臨界點(diǎn)（374℃和22.1mpa）的條件下反應(yīng)，利用超臨界水的特殊性能，如氫鍵強(qiáng)度減弱、高擴(kuò)散系數(shù)和強(qiáng)大的溶解有機(jī)物能力，使餐廚垃圾中的有機(jī)分子迅速分解和氣化，生成主要由氫氣和二氧化碳組成的富氫氣體，實(shí)現(xiàn)了垃圾的有效轉(zhuǎn)化和資源化利用。然而，超臨界水氣化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是需要較高的溫度和壓力條件，傳統(tǒng)加熱方式達(dá)到這些條件需消耗大量能量，這限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益。
3、另一方面，超細(xì)銅粉作為一種重要的工業(yè)材料，在電子、化學(xué)、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其獨(dú)特的物理、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，以及高比表面活性，使得超細(xì)銅粉成為高效催化劑、電子材料、摩擦材料和潤(rùn)滑劑等的理想選擇。然而，當(dāng)前超細(xì)銅粉的制備方法往往存在能耗高、環(huán)境污染大等問(wèn)題，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中如何對(duì)餐廚垃圾有效處理的同時(shí)可以提高銅粉制備質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題。
2、本專利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，包括漿料輸出管路、水路預(yù)熱輸出單元、液氧預(yù)熱輸出管路、銅溶液輸出管路、耦合反應(yīng)裝置、排渣單元、氣液分離單元和固液分離單元；
4、所述耦合反應(yīng)裝置包括超臨界水氣化加熱集成單元、氧化模塊以及超臨界水熱合成模塊；所述超臨界水氣化加熱集成單元、氧化模塊以及超臨界水熱合成模塊之間依次連通設(shè)置；
5、所述漿料輸出管路和水路預(yù)熱輸出單元的輸出端連接至超臨界水氣化加熱集成單元的輸入端；所述超臨界水氣化加熱集成單元的輸出端連接排渣單元；
6、所述液氧預(yù)熱輸出管路的輸出端連接至氧化模塊的輸入端；
7、所述銅溶液輸出管路的輸入端用于輸入銅前軀體溶液和改性劑，銅溶液輸出管路的輸出端連接至超臨界水熱合成模塊的輸入端；所述超臨界水熱合成模塊設(shè)有兩組輸出端，其中一組輸出端連接至氣液分離單元；另一組輸出端連接至固液分離單元。
8、優(yōu)選的，漿料輸出管路的輸入端上設(shè)有漿料泵，用于將餐廚垃圾漿料通過(guò)漿料輸出管路經(jīng)漿料泵泵入至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)。
9、優(yōu)選的，水路預(yù)熱輸出單元包括水路輸出管路和第一太陽(yáng)能加熱器；
10、所述水路輸出管路的輸出端經(jīng)第一太陽(yáng)能加熱器后連接至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)；所述水路輸出管路的輸入端設(shè)有水泵，用于將水通過(guò)水路輸出管路通過(guò)水路輸出管路經(jīng)第一太陽(yáng)能加熱器后泵入至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)。
11、優(yōu)選的，超臨界水氣化加熱集成單元包括超臨界水氣化模塊和第二太陽(yáng)能加熱器；
12、所述第二太陽(yáng)能加熱器設(shè)置在超臨界水氣化模塊的外側(cè)壁上，所述超臨界水氣化模塊、氧化模塊以及超臨界水熱合成模塊之間依次連通設(shè)置；
13、所述漿料輸出管路和水路預(yù)熱輸出單元的輸出端連接至超臨界水氣化模塊的輸入端；所述排渣單元連接在超臨界水氣化模塊的輸出端。
14、優(yōu)選的，排渣單元包括第一冷卻器和鎖料斗；
15、所述第一冷卻器的輸入端連接超臨界水氣化加熱集成單元的輸出端；所述第一冷卻器的輸出端連接至鎖料斗的輸入端；所述鎖料斗上還設(shè)有注水管路和排渣管路；所述注水管路上設(shè)有注水球閥，所述排渣管路上設(shè)有排渣針閥。
16、優(yōu)選的，液氧預(yù)熱輸出管路上由輸入端至輸出端的方向上依次設(shè)有液氧泵和空氣預(yù)熱器，用于將液氧通過(guò)液氧泵泵入氧化模塊的同時(shí)通過(guò)空氣預(yù)熱器對(duì)液氧進(jìn)行預(yù)熱。
17、優(yōu)選的，銅溶液輸出管路包括銅前驅(qū)體溶液輸出管路和改性劑輸出管路；
18、所述銅前驅(qū)體溶液輸出管路的輸入端設(shè)有銅前驅(qū)體溶液泵，用于輸入銅前驅(qū)體溶液；所述改性劑輸出管路的輸入端設(shè)有改性劑泵，用于輸入改性劑；
19、所述銅前驅(qū)體溶液輸出管路和改性劑輸出管路的輸出端分別連接至超臨界水熱合成模塊的輸入端。
20、優(yōu)選的，氣液分離單元包括第二冷卻器、氣液分離器以及水箱；
21、所述第二冷卻器的輸入端連接至超臨界水熱合成模塊的一組輸出端，第二冷卻器的輸出端連接至氣液分離器的輸入端，氣液分離器的液體輸出端連接至水箱。
22、優(yōu)選的，固液分離單元包括第三冷卻器和固液分離器；
23、所述第三冷卻器的輸入端連接超臨界水熱合成模塊的另一組輸出端，第三冷卻器的輸出端連接至固液分離器。
24、一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)的使用方法，基于上述所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，包括如下步驟：
25、餐廚垃圾漿料通過(guò)漿料輸出管路進(jìn)入至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)，同時(shí)水通過(guò)水路預(yù)熱輸出單元升溫后進(jìn)入至超臨界水氣化加熱集成單元；
26、超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)對(duì)水和餐廚垃圾漿料加熱后進(jìn)行氣化反應(yīng)得到氣化產(chǎn)物，氣化產(chǎn)物作為反應(yīng)物和熱源通過(guò)灰分分離后，一部分氣化產(chǎn)物流入至氧化模塊內(nèi)，另一部分氣化產(chǎn)物通過(guò)排渣單元進(jìn)行排渣處理；
27、液氧通過(guò)液氧預(yù)熱輸出管路進(jìn)行升溫后進(jìn)入氧化模塊內(nèi)，并與進(jìn)入氧化模塊內(nèi)的氣化產(chǎn)物進(jìn)行氧化反應(yīng)得到氧化產(chǎn)物，所述氧化產(chǎn)物用于為超臨界水熱合成模塊供熱，同時(shí)與剩余的氣化產(chǎn)物作為熱源和還原劑流入至超臨界水熱合成模塊內(nèi)，同時(shí)銅前軀體溶液和改性劑通過(guò)銅溶液輸出管路輸入至超臨界水熱合成模塊內(nèi)，與氧化產(chǎn)物和剩余的氣化產(chǎn)物進(jìn)行還原反應(yīng)后得到產(chǎn)物，產(chǎn)物通過(guò)固液分離單元得到銅粉；同時(shí)剩余的氧化產(chǎn)物在超臨界水熱合成模塊中通過(guò)氣液分離單元分離得到水和氣體。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益的技術(shù)效果：
29、本專利技術(shù)提供了一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，將超臨界水氣化模塊、氧化模塊以及超臨界水熱合成模塊直接連接在一起，通過(guò)直接傳質(zhì)來(lái)傳遞熱量和反應(yīng)產(chǎn)物，有效的提高了對(duì)餐廚垃圾的處理效率。在超臨界水熱合成模塊前設(shè)置氧化模塊，氧化放熱為超臨界水熱合成提供熱量，減少能量輸入。氧化反應(yīng)之后優(yōu)化產(chǎn)物和剩余的富氫合成氣作為熱源和還原劑直接參與超臨界水熱合成反應(yīng)，還原超細(xì)銅粉，避免化學(xué)試劑的使用。本專利技術(shù)通過(guò)氧化模塊傳熱給臨界水熱合成模塊，提高反應(yīng)的溫度。直接傳質(zhì)傳熱減少系統(tǒng)能量損失，加快反應(yīng)速率，提高系統(tǒng)的能量效率。氣化產(chǎn)生的富氫合成氣直接代替化學(xué)還原劑還原超細(xì)銅粉，實(shí)現(xiàn)了超細(xì)銅粉的高效、清潔、低成本制備，提高了銅粉制備的質(zhì)量。
30、進(jìn)一步的，通過(guò)設(shè)置漿料泵，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)餐本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括漿料輸出管路、水路預(yù)熱輸出單元、液氧預(yù)熱輸出管路、銅溶液輸出管路、耦合反應(yīng)裝置（8）、排渣單元、氣液分離單元和固液分離單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述漿料輸出管路的輸入端上設(shè)有漿料泵（1），用于將餐廚垃圾漿料通過(guò)漿料輸出管路經(jīng)漿料泵（1）泵入至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述水路預(yù)熱輸出單元包括水路輸出管路和第一太陽(yáng)能加熱器（3）；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述超臨界水氣化加熱集成單元包括超臨界水氣化模塊（9）和第二太陽(yáng)能加熱器（12）；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述排渣單元包括第一冷卻器（13）和鎖料斗（14）；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述液氧預(yù)熱輸
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述銅溶液輸出管路包括銅前驅(qū)體溶液輸出管路和改性劑輸出管路；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述氣液分離單元包括第二冷卻器（15）、氣液分離器（16）以及水箱（17）；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述固液分離單元包括第三冷卻器（18）和固液分離器（19）；
10.一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括漿料輸出管路、水路預(yù)熱輸出單元、液氧預(yù)熱輸出管路、銅溶液輸出管路、耦合反應(yīng)裝置（8）、排渣單元、氣液分離單元和固液分離單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述漿料輸出管路的輸入端上設(shè)有漿料泵（1），用于將餐廚垃圾漿料通過(guò)漿料輸出管路經(jīng)漿料泵（1）泵入至超臨界水氣化加熱集成單元內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述水路預(yù)熱輸出單元包括水路輸出管路和第一太陽(yáng)能加熱器（3）；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述超臨界水氣化加熱集成單元包括超臨界水氣化模塊（9）和第二太陽(yáng)能加熱器（12）；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾氣化-水熱合成銅粉的一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述排渣單元包括第一冷卻器（13）和鎖料斗（14）；
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭智勇，董潤(rùn)秋，賈寒冰，田江樺，饒勝輝，李?yuàn)W，劉志剛，陳斌，伊磊，王樂(lè)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江西理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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