申请日2013.12.09
公开(公告)日2014.03.05
IPC分类号C02F11/00; C10L1/00
摘要
本发明公开了一种污泥液化制液体燃料工艺，包括以下步骤：1、一定温度下将污泥原料、循环溶剂和催化剂按比例混合成浆;2、料浆经预热后与反应气体混合发生液化反应;3、液化后产物进行气液分离，气相经油水分离器分离得到轻油、气体、水相，气相经脱硫脱碳后得到不凝气，液相经沉降分离得到油相和残渣，油相通过蒸馏得到中油和重油;4、部分不凝气加压返回反应器参与液化反应;5、部分水相返回制浆步骤。本发明中污泥原料无需经过干燥处理，直接在CO或合成气气氛下进行水热液化反应，既消耗原料中大量的水分，又对液化产物进行提质，从而得到优质油品和其他产品。本发明将污泥中有机质进行高效转化，具有良好的环境和社会效益。
权利要求书
1.一种污泥液化制备液体燃料的工艺方法，其特征在于，所述方法包括如 下步骤：
a、制浆步骤：将污泥原料、催化剂、循环水和溶剂按质量比混合均匀制得料 浆，其中：干基污泥原料：催化剂的质量比=(10～200)：1，干基污泥原料：循 环水溶液的质量比=1：(1～10)，干基污泥原料：溶剂的质量比=1：(1～10);
b、预热及液化步骤：将步骤a的料浆加热至150-280℃与反应气体混合后进 入反应器，干基污泥原料与反应气体的质量体积比为1：(1～10)kg/m3，反应温 度为280-380℃，反应压力为10-33MPa，停留10-60min，其中反应气体为合成 气或一氧化碳;
c、产物分离步骤：经步骤b反应后的气液混合物从反应器顶部流出，先经 100-200℃的高温分离得到气相产物和液相产物;高温分离所得气相产物进行 25-150℃的低温分离得到气体和液体，所得的气体经脱硫脱碳后得到不凝气，所 得的液体经油水分离得到轻油和水相;高温分离所得液相产物进行沉降分离得到 固体残渣和液体油，液体油进行蒸馏得到中油和重油;
d、气体循环步骤：步骤c中低温分离所得不凝气部分返回至反应器，作为液 化反应循环气体;
e、溶剂循环步骤：步骤c中油水分离的水相部分返回至料浆制备罐，作为料 浆制备的循环水溶液;
其中，所述的催化剂为碱金属盐或过渡金属盐中的一种，所述的溶剂为含芳 烃类有机溶剂。
2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述的催化剂为碳酸钠、氢 氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氧化铁、氢氧化铁、硫酸亚铁、硫化亚铁中的一种 或几种。
3.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述的溶剂为含金属离子的 水溶液，干基污泥原料：溶剂的质量比=1：(1～10)。
4.如权利要求3所述的工艺方法，其特征在于，所述的溶剂为木醋液。
5.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤e的循环水溶液中 有机物含量低于50%(质量比)，干基污泥原料：循环水溶液的质量比=1：(1～10)。
6.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述的合成气为一氧化碳和 氢气的混合气，氢气含量为20-80%，一氧化碳含量为20-80%。
说明书
一种污泥液化制备液体燃料的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种将污泥制成液体燃料的技术，属于污泥资源化加工领域。
背景技术
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒和胶体 污泥等组成的极其复杂的非均质体，具有水含量高、重金属含量高和有害微生物 含量高的特点。目前我国污泥处理技术一直落后于相应的污水处理技术，根据 《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》显示，截至“十一五” 末即2010年，中国城镇污水处理厂所产生的污泥无害化处置率小于25%，我国 污水处理厂所产生的污泥有80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污 染与再污染问题凸显出来，引起社会的广泛关注。
传统的污泥处理方法主要包括：填埋、肥料化以及焚烧等，但都具有明显的 缺点：填埋和肥料化利用对水体造成严重污染，同时污泥中的重金属被植物富集， 通过食物链与生物链的传递对人类产生毒害作用;由于污泥本身热值较低，焚烧 处理会消耗大量的辅助燃料，同时污泥本身高水分的特点导致其燃烧不完全，燃 烧后残留较多的固体残渣，燃烧尾气中含有大量的氮氧化物、硫氧化物等有毒气 体，直接排放对环境产生不良影响。
近年来，污泥资源化技术得到广泛关注，资源化技术能充分利用污泥中的有 机成分，实现变废为宝，同时最大限度的降低对环境的污染，使污泥资源得到高 效利用。目前污泥资源化利用技术主要包括：污泥沼气化、污泥碳化以及污泥液 化等。
中国专利CN102701200A公开了一种污泥制备活性炭方法，其公开内容是 将干燥后的污泥进行研磨、高温处理、酸化处理制备活性炭的方法，该方法主要 是采用高温碳化技术对污泥进行处理，得到活性炭固体。该技术对污泥原料来源 和品质要求较高，同时还需对污泥原料进行干燥处理，得到的活性炭固体需要进 一步酸化处理，增加了运行成本和操作难度。
中国专利CN102557366A公开了一种污泥的处理方法，其公开内容是将污 泥在一定温度和压力下进行液化、得到液化油的方法，该方法主要是采用高温高 压的超临界水对污泥进行热解，得到液态的油品。该技术的本质为对污泥进行热 解萃取，操作条件苛刻，得到的油品中杂原子含量很高，同时未指出反应后大量 的水如何进行利用。
因此，目前我国迫切需要一种将污泥资源化利用的方法，同时该方法具有高 效节能、操作简易、原料适应性广和产品质量高等特点。
发明内容
本发明提供一种污泥液化制备液体燃料的工艺方法，在合成气气氛和催化剂 下以污泥为原料制备液体燃料的方法，采用如下技术方案：
一种污泥液化制备液体燃料的工艺方法，其特征在于，所述方法包括如下步 骤：
a、制浆步骤：将污泥原料、催化剂、循环水和溶剂按质量比混合均匀制得料 浆，其中：干基污泥原料：催化剂的质量比=(10～200)：1，干基污泥原料：循 环水溶液的质量比=1：(1～10)，干基污泥原料：溶剂的质量比=1：(1～10);
b、预热及液化步骤：将步骤a的料浆加热至150-280℃与反应气体混合后进 入反应器，干基污泥原料与反应气体的质量体积比为1：(1～10)kg/m3，反应温 度为280-380℃，反应压力为10-33MPa，停留10-60min，其中反应气体为合成 气或一氧化碳;
c、产物分离步骤：经步骤b反应后的气液混合物从反应器顶部流出，先经高 温分离(100-200℃)得到气相产物和液相产物;高温分离所得气相产物进行低 温分离(室温-150℃)得到气体和液体，所得的气体经脱硫脱碳后得到不凝气， 所得的液体经油水分离得到轻油和水相;高温分离所得液相产物进行沉降分离得 到固体残渣和液体油，液体油进行蒸馏得到中油和重油;
d、气体循环步骤：步骤c中低温分离所得不凝气部分返回至反应器，作为液 化反应循环气体;
e、溶剂循环步骤：步骤c中油水分离的水相部分返回至料浆制备罐，作为料 浆制备的循环水溶液;
其中，所述的催化剂为碱金属盐或过渡金属盐中的一种，所述的溶剂为含芳 烃类有机溶剂。
所述的催化剂优选为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氧化铁、氢氧 化铁、硫酸亚铁、硫化亚铁中的一种或几种。
所述溶剂为含金属离子的水溶液，优选木醋液，干基污泥原料：溶剂的质量 比=1：(1～10)。
所述步骤e的循环水溶液中有机物含量低于50%(质量比)，干基污泥原料： 循环水溶液的质量比=1：(1～10)。
所述的合成气为一氧化碳和氢气的混合气，氢气含量为20-80%，一氧化碳含 量为20-80%。
本发明的优点在于市政污泥资源化利用，对污泥原料无特殊要求，利用污泥 高水分特点，采用合成气或一氧化碳气氛，在催化剂催化作用下，通过水煤气变 换反应，消耗污泥原料中部分水分，产生的活性氢原子对污泥中有机成分进行加 氢处理，生成液体产物;同时在本发明所述的温度压力下，溶剂水处于亚临界或 临界状态，对加氢后的产物具有高溶解性，能不断溶解反应产物，进一步提高污 泥加氢催化液化转化率。本发明采用的合成气气氛对产物油品也具有脱氧、脱硫、 脱氮等效果，从而对产品油进行优化升级。本发明采用气体循环和水溶液循环， 有效促进污泥液化和降低成本。因此，本发明具有原料适应性广、液化转化率高、 产品油质量优、操作条件温和以及环境效益和社会效益显著的特点。
