[發明專利]一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統及方法

有效

• 申請號: 202110374307.8
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113185071B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 徐東海;姜觀宇;郝博天;楊萬鵬;王瑜;劉璐
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統，其特征在于，包括污泥熱水解預處理單元、污泥水熱碳化單元和產物回收單元；

所述污泥熱水解預處理單元，包括依次相連的污泥漿化機(1)、換熱器(6)、預熱器(4)和水解反應器(5)，污泥漿化機(1)的入口為污泥進料口，出口與換熱器(6)相連，在污泥漿化機(1)與換熱器(6)相連的管路上設有閥門一(3)，換熱器(6)的冷流體出口與預熱器(4)的入口相連，熱流體出口連接至污泥水熱碳化單元；水解反應器(5)設有兩個入口和兩個出口，其入口a連接預熱器(4)的出口，入口b為催化劑進料口，其出口c與換熱器(6)的熱流體進口相連，其出口d以及換熱器(6)的熱流體出口均連接至污泥水熱碳化單元；

所述污泥水熱碳化單元，包括依次相連的水熱碳化反應器(7)和冷卻器(8)，水熱碳化反應器(7)設有三個入口，其入口m與換熱器(6)的熱流體出口相連，入口l與水解反應器(5)的出口d相連，入口n與產物回收單元相連；

所述產物回收單元，包括氣液分離器(10)、離心設備(12)、液液分離器(14)和燃燒器(15)，氣液分離器(10)的入口與冷卻器(8)的出口相連，且在該相連的管路上還設有閥門二(9)；氣液分離器(10)設有兩個出口，其出口p與燃燒器(15)相連，出口q與離心設備(12)相連，離心設備(12)的一個出口v通過閥門三(13)與液液分離器(14)的入口相連，另一個出口u連接水熱炭回收系統，液液分離器(14)的一個出口x連接至燃燒器(15)，另一個出口y通過閥門四(16)連接至水熱碳化反應器(7)的入口n；

在水解反應器(5)中添加有作為催化劑的煤灰或鋸末。

2.根據權利要求1所述的催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統，其特征在于，在污泥漿化機(1)與閥門一(3)相連的管路上設有輸送設備一(2)，在氣液分離器(10)與離心設備(12)相連的管路上設有輸送設備二(11)。

3.根據權利要求1或2所述的催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統，其特征在于，離心設備(12)采用過濾式離心機或沉降式離心機。

4.基于權利要求1～3中任意一項所述的催化熱水解輔助水熱碳化的污泥處置系統的污泥處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)污泥進入污泥漿化機(1)中進行漿化處理，然后輸送至預熱器(4)中進行預熱，預熱污泥流入水解反應器(5)中，同時催化劑由水解反應器(5)的進料口加入，預熱污泥與催化劑進行水解反應制得熱液，熱液和預熱前的冷物料即污泥在換熱器(6)中換熱以回收余熱；

2)經步驟1)熱水解后的熱液進入水熱碳化反應器(7)中進行水熱碳化反應，水熱碳化反應后的反應液經冷卻器(8)冷卻后進入氣液分離器(10)分離回收氣體，剩余液體輸送至離心設備(12)中分離出水熱炭；

3)經步驟2)分離出水熱炭后的液體進入液液分離器(14)，分離出的生物原油被回收，分離出的水相則送入水熱碳化反應器(7)中作為反應介質繼續參與水熱碳化反應；

4)經步驟2)回收的氣體和步驟3)回收的生物原油被分別送入燃燒器(15)中燃燒，用于為步驟1)的污泥預熱提供熱量。

5.根據權利要求4所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟1)中，預熱污泥與催化劑于60～180℃進行水解反應。

6.根據權利要求4所述的污泥處理方法，其特征在于，步驟2)中，是在180～250℃下進行水熱碳化反應。