[發(fā)明專利]雙床交互循環(huán)式污泥熱解制油方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810124363.0
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101307244A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金保升;黃亞繼;仲兆平;賈相如
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C02F11/12;C02F11/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污泥熱解制油方法，屬于能源環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著污水處理的迅猛發(fā)展，污水處理的副產(chǎn)物污泥也巨量增長，傳統(tǒng)的污泥處理方法越來越多的受到人們的質(zhì)疑。污水污泥是一種由有機(jī)殘片、微生物、無機(jī)顆粒、膠體等組成的非均質(zhì)體，污泥含有有毒有機(jī)物、致病微生物和重金屬，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

傳統(tǒng)的污泥處理方法主要有填埋、傾倒入海、堆肥農(nóng)用和直接農(nóng)用等。把污泥直接倒入海中易引起海水大面積污染，這種方法已被許多國家禁用；填埋則由于可用陸地越來越少而無法滿足污泥大量增長的需求以及易引起二次污染而逐漸被發(fā)達(dá)國家棄用；近年來，由于污泥農(nóng)用造成重金屬在農(nóng)田中富集，發(fā)達(dá)國家對污泥農(nóng)用也施加了越來越多的限制。因此，污泥焚燒逐漸成為主要的污泥處置方法。盡管焚燒的減量化、穩(wěn)定化效果很好，但是焚燒造成重金屬在飛灰中富集，且生成氯乙烯、二惡英等有害有機(jī)物。污泥焚燒時為了避免二次污染必須增加相關(guān)污染物處理設(shè)備，從而造成成本增加，同時污泥焚燒溫度較高，能量消耗高，污泥焚燒的成本為一般處理方法的2倍以上。而污泥低溫?zé)峤庵朴停瑒t能有效地克服傳統(tǒng)污泥處置方法的缺點，由于重金屬富集于固體殘渣中穩(wěn)定性好，且反應(yīng)溫度低，避開了二惡英生成區(qū)，NOx和SOx生成也很少，足以滿足苛刻的政策法規(guī)要求，而其經(jīng)濟(jì)性又顯著優(yōu)于焚燒。

污泥熱解制油是國外八十年代中期開始發(fā)展的一項污泥資源化處理技術(shù)。它是污泥在無氧或缺氧條件下，加熱到一定溫度(高溫：600-1000℃，低溫：＜600℃)，使固體物質(zhì)分解為油、不凝性氣體和炭三種可燃物。部分產(chǎn)物作為前置干燥與熱解的能源，其余能量回收利用。由于高溫?zé)峤饽芎拇螅壳把芯恐攸c放在低溫?zé)峤馍稀Ｒ驗槎鄶?shù)不凝性氣體熱值較低，炭與固體殘渣混雜在一起較難分離且含有大量重金屬導(dǎo)致利用價值不高，所以油成為最有價值的能量回收產(chǎn)物。

污泥熱解制油工藝由德國哥庭根大學(xué)B.Bayer在一項法國Shibata1939年專利的基礎(chǔ)上改進(jìn)后首先提出，Bayer和Kutubuddin對該工藝進(jìn)行了較深入的研究，基本弄清了低溫制油的轉(zhuǎn)變機(jī)制。現(xiàn)已證明，該過程與自然界將固態(tài)有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)碳?xì)浠衔锏倪^程相似。Bayer及其合作者已明確證實污泥中的硅酸鋁和重金屬對污泥熱解具有催化作用，此后，眾多學(xué)者對該工藝進(jìn)行了大量的理論和實驗研究。

在實驗室規(guī)模研究中，許多學(xué)者采用固定床反應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器，部分學(xué)者采用流化床對污泥進(jìn)行低溫?zé)峤狻illy?Shen和Dong-Ke?Zhang利用流化床對污泥進(jìn)行熱解，得出當(dāng)熱解溫度為525℃、氣體停留時間為1.5s時，產(chǎn)油率最高(30％)。也有學(xué)者用微波誘導(dǎo)的方法進(jìn)行熱解，并把熱解溫度升高到900℃。

在工業(yè)化試驗研究中，發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)器均有不同的問題和缺陷，比如固定床反應(yīng)器適合間歇操作，而污泥制油是一個連續(xù)過程，只有將多臺固定床反應(yīng)器并列才能實現(xiàn)污泥制油的連續(xù)過程；旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器可以實現(xiàn)間接傳熱，從而提高油品得率，但是由于壁面間接傳熱的限制，反應(yīng)器難以大型化；常規(guī)流化床反應(yīng)器具有混合均勻、傳熱傳質(zhì)速率高、可實現(xiàn)大型化等諸多優(yōu)點，但是需要消耗較多的污泥中的可燃質(zhì)以提供熱解所需的能量，因此油品得率低。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對目前日益嚴(yán)峻的污泥處理問題，提出一種雙床交互循環(huán)式污泥熱解制油方法，該方法可以解決污水廠、城市湖泊和河道的污泥處理所帶來的環(huán)境問題，而且可以獲得高附加值的油品，實現(xiàn)資源的有效循環(huán)利用。

技術(shù)方案：本發(fā)明的雙床交互循環(huán)式污泥熱解制油方法為：

濕污泥在內(nèi)熱式流化床干燥器干燥為含水率5-10％的干污泥，干污泥在流化床熱解反應(yīng)器中發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解產(chǎn)生的熱解殘?zhí)亢筒糠植荒Y(jié)氣體通過氣力輸送裝置送到流化床燃燒反應(yīng)器中燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量加熱惰性床料，高溫惰性床料經(jīng)高溫非機(jī)械閥進(jìn)入流化床熱解反應(yīng)器加熱污泥；經(jīng)旋風(fēng)分離器和陶瓷過濾器凈化后的熱解氣在噴淋塔中冷凝，冷凝產(chǎn)生的油水混合物進(jìn)入儲油罐儲存，不凝結(jié)氣體作為流化床熱解反應(yīng)器的流化氣、流化床燃燒反應(yīng)器的燃料和氣力輸送裝置的氣源；流化床燃燒反應(yīng)器排出的高溫?zé)煔庥脕砑訜崴涂諝猓瑹峥諝庾鳛閮?nèi)熱式流化床干燥器和流化床燃燒反應(yīng)器的流化氣，飽和蒸汽通過內(nèi)熱式流化床干燥器的換熱管加熱濕污泥；設(shè)置輔助燃料加料器，當(dāng)進(jìn)入污泥干燥器的濕污泥含水率很高、熱值很低時，將適量的煤送入流化床燃燒反應(yīng)器燃燒，以保證系統(tǒng)所需的熱能，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

熱解反應(yīng)器和燃燒反應(yīng)器都采用流化床形式，流化床熱解反應(yīng)器的熱解溫度為450-550℃；流化床燃燒反應(yīng)器燃燒溫度為850～900℃。