[發(fā)明專利]一種熱裂解污泥制備裂解油和合成氣的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210439519.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN102936087A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于穎;孫冰;嚴(yán)志宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F11/10
• 分類號(hào): C02F11/10;C10B53/00;C10G1/00;C10J3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 畢進(jìn);李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱裂解污泥制備裂解油和合成氣的方法。

背景技術(shù)

污泥熱裂解技術(shù)是在無(wú)空氣或氧氣缺乏的氛圍條件下加熱使污泥中的有機(jī)物發(fā)生化學(xué)裂解，生成生物油（裂解油）、水、合成氣（非凝結(jié)氣體，以CO和H2為主）和污泥基活性炭（即污泥熱裂解殘?jiān)┑募夹g(shù)，可實(shí)現(xiàn)污泥的全部資源化利用，幾乎無(wú)污染物排放。

近30年來(lái)，污泥熱裂解技術(shù)一直被持續(xù)研究，大部分以傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)加熱方式為主，主要包括流化床熱裂解、固定床熱裂解、回轉(zhuǎn)窯熱裂解和電爐熱裂解等技術(shù)，并且這些技術(shù)在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已有工程實(shí)踐。然而，污泥熱裂解傳統(tǒng)加熱技術(shù)產(chǎn)生的生物油中有較高含量的多環(huán)芳烴（PAHs），其具有半揮發(fā)性、生物累積性和較高毒性。同時(shí)，傳統(tǒng)加熱方式熱裂解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的合成氣中CO和H₂的總含量偏低，并且H₂/CO摩爾比通常較低。

微波輔助熱裂解有諸多優(yōu)勢(shì)，如加熱迅速、熱效率高、加熱均勻，并且可表現(xiàn)出“熱點(diǎn)”現(xiàn)象（局部加熱的瞬間高溫）。研究表明，采用微波熱裂解生物質(zhì)，有助于合成氣產(chǎn)量的提高，且生成的合成氣中CO和H₂的比例較高；另外，可以產(chǎn)生更多的生物油，且生物油中PAHs的含量極少。然而由于污泥中微波吸熱物質(zhì)較少，很難采用微波將其加熱到熱裂解溫度。為了解決該技術(shù)問(wèn)題，專利文獻(xiàn)CN?101798163A報(bào)道了一種利用自身熱裂解殘?jiān)涌旌臀勰嗷蛭勰辔⒉崃呀獾姆椒ǎ摲椒ㄊ紫仍谖⒉ㄝo助高溫?zé)崃呀鈼l件下獲得污泥熱裂解殘?jiān)摎堅(jiān)哂辛己玫奈瘴⒉ㄐ阅埽缓髮@得的熱裂解殘?jiān)c污泥按重量比0.5-5%混合，再對(duì)污泥進(jìn)行熱裂解。此外，專利文獻(xiàn)CN?101838094A報(bào)道了一種油田含油污泥微波熱裂解資源化處理方法及裝置，該方法及裝置的主要目的是將含油污泥熱裂解，獲得的污泥熱裂解殘?jiān)鳛槁坊牧希蚶孟跛峄驓溲趸c對(duì)污泥熱裂解殘?jiān)M(jìn)行改性，改性后的殘?jiān)鳛槲讲牧稀Ｈ欢瑸槭刮⒉崃呀馕勰嗉夹g(shù)更具經(jīng)濟(jì)可行性，還有待于對(duì)上述技術(shù)作進(jìn)一步改進(jìn)，在制備污泥基活性炭的同時(shí)，盡量提高生物油和合成氣的產(chǎn)量和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種污泥微波快速熱裂解資源化處理方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將城市生活污泥與吸波材料活性炭和熱裂解催化劑均勻混合后，送入微波加熱裝置中，在惰性反應(yīng)氛圍條件下通過(guò)微波加熱快速升溫進(jìn)行熱裂解，將熱裂解產(chǎn)生的水/裂解油混合體與非凝結(jié)氣體進(jìn)行分離和回收。

具體而言，本發(fā)明是一種熱裂解污泥制備裂解油和合成氣的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）在干基有機(jī)質(zhì)含量大于60%的脫水處理或風(fēng)干后的污泥（含水率范圍一般為10%-85%）中均勻混入活性炭和熱裂解催化劑；

（2）將得到的混合物裝載入微波加熱裝置中，在惰性氣體氛圍下，微波加熱進(jìn)行熱裂解反應(yīng)；

（3）將熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入冷凝器，收集裂解油和水，同時(shí)收集非凝結(jié)氣體作為合成氣。

活性炭具有良好的吸收微波性能，在污泥中混入活性炭可縮短污泥熱裂解的反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)污泥的快速熱裂解。而且污泥熱裂解的速度越快，生成的裂解油和合成氣越多，因而加入活性炭使微波熱裂解污泥技術(shù)更具經(jīng)濟(jì)可行性。對(duì)活性炭的種類沒(méi)有特別限制，可選自椰子殼活性炭、竹子活性炭、污泥經(jīng)熱裂解后產(chǎn)生的污泥殘?jiān)械?種或2種以上，用量一般為污泥重量的5-20%。

熱裂解催化劑的作用為：（1）提高污泥升溫速率，加速熱裂解反應(yīng)；（2）提高裂解油、合成氣（主要成分為H₂、CO和CH₄）相對(duì)于污泥基活性炭的比率；（3）調(diào)節(jié)裂解油和合成氣的組成成分。熱裂解催化劑可選自CaO、Ni_?2O₃、γ-Al₂O₃中的1種或2種以上，用量一般為污泥重量的2-10%。不同的催化劑所起的作用有所不同：CaO可提高合成氣產(chǎn)量，并提高H₂的相對(duì)含量，因而可提高合成氣的質(zhì)量；Ni₂O₃可提高污泥升溫速率，提高裂解油和合成氣的生成量，并增加污泥基活性炭的比表面積；γ-Al₂O₃則可提高合成氣的產(chǎn)量。

為了保持惰性反應(yīng)氛圍，優(yōu)選在微波加熱開始前先向微波加熱裝置中通入惰性氣體（例如氮?dú)猓┮灾脫Q原有微波加熱裝置中的空氣，同時(shí)在加熱反應(yīng)開始后保持每公斤污泥1-3L/分鐘的惰性氣體流量。