剩余活性污泥催化气化制氢的方法技术

本发明专利技术涉及一种剩余活性污泥催化气化制氢的方法，主要解决现有技术中产气量低、氢含量低的问题。本发明专利技术通过采用一种剩余活性污泥催化气化制氢的方法，含水率低于85％的剩余活性污泥从热解器上方进入热解器，污泥与来自于气化器的积炭催化剂混合，生成热解气态产物和半焦；热解气态产物和从热解器底部通入的水蒸气一起上行进入气化器；在气化器内，热解气态产物和水蒸气一起与催化剂移动床层逆流接触，生成富氢气体产物；积炭的催化剂下行至热解器，热解器中的固体产物半焦和积炭催化剂一起下行，然后进入燃烧器；再生后的催化剂循环回气化器，燃烧产生的热烟气从燃烧器顶部排出的技术方案较好地解决了上述问题，可用于剩余活性污泥催化气化制氢中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在污水处理过程中，普遍采用活性污泥法，它可以有效地净化生活污水及各种含有机物的工业废水。这种方法在污水得到净化的同时，从系统中不断分离出剩余污泥。剩余污泥是污水中污染物的浓缩，污水中30-50%的C0D、90%的P转入剩余污泥。如果剩余污泥不能妥善处理，剩余污泥中含有的持久性有机物、重金属、病毒微生物，将进入到环境中，造成二次污染，危及人类和其他生物的健康。另一方面，剩余污泥主要由微生物细胞群体和其解体产物组成，有机质含量高，可以将剩余污泥作为资源加以利用。而随着我国城市化的迅速发展，污水处理厂的数量迅速增加，污泥的产生量也将大幅增加。因此，开展污泥处理技术方面的研究具有重要的经济和社会效益。剩余污泥是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的茶褐色的絮凝体，其含水率高(一般98%)，体积庞大，成分复杂，不易处理。不同的污水处理厂产生的剩余污泥，其所含有害物质的成分也不尽相同，比如，处理生活污水的污水处理厂产生的剩余污泥里除了含有细菌、微生物、寄生虫、悬浮物质和胶体物质之外，还含有一些氣、磷等。污泥既是营养物质又是能源物质，如何利用污泥中的有用成分，实现变废为宝，回收具有实用价值的物质和资源成为最近几年解决污泥问题的主要发展方向。污泥资源化，一方面能够通过适当资源化处理获得附加经济效益，减少污水厂处理总运行开支；另一方面还可避免污泥的环境二次污染。氢能是最理想的洁净能源之一，氢能作为一种二次能源，具有很高的能量密度，燃烧产物清洁无污染等优点。因此，将剩余活性污泥转换成氢能可以解决剩余污泥进入环境带来的二次污染问题，同时还具有一定的经济效益，可以最大程度的实现剩余污泥的低碳经济、循环利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中产气量低、氢含量低的问题，提供一种新的。该方法用于剩余活性污泥催化气化制氢中，具有产气量高、氢含量高的优点。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下:一种，含水率低于85%的剩余活性污泥从热解器上方进入热解器，在热解器内，污泥与来自于气化器的积炭催化剂混合，并流下行，发生快速热解反应，生成热解气态产物和半焦；热解气态产物和从热解器底部通入的水蒸气一起上行进入气化器；在气化器内，热解气态产物和水蒸气一起逆流与下行的催化剂移动床层逆流接触，发生焦油水蒸气催化转化反应，生成富氢气体产物，富氢气体产物从气化器上部引出；在气化反应过程中，催化剂因表面积炭而逐渐失活，积炭的催化剂下行至热解器，热解器中的固体产物半焦和积炭催化剂一起下行，然后进入燃烧器；在燃烧器内，半焦及催化剂表面的积炭和从燃烧器底部通入的热空气发生燃烧反应，使半焦以及催化剂表面积炭烧掉，同时释放出热量，再生后的催化剂循环回气化器，燃烧产生的热烟气从燃烧器顶部排出。上述技术方案中，优选地，所述催化剂为橄榄石。上述技术方案中，优选地，气化器为气固逆流移动床，燃烧器为快速流化床。上述技术方案中，优选地，气化器、热解器和燃烧器的气氛独立分开，气体互不漏窜。上述技术方案中，优选地，热解器的操作条件为:400-600 °C。上述技术方案中，优选地，气化器的操作条件为:700-900 °C。上述技术方案中，优选地，燃烧器的操作条件为:800-900 °C。上述技术方案中，优选地，半焦的积炭量以质量分数计为66-78%。上述技术方案中，优选地，积炭催化剂的积炭量以质量分数计为22-29%。污泥既是营养物质又是能源物质，利用污泥中的有用成分，催化气化制氢的方法，采用外循环逆流移动床催化气化制氢工艺，可以得到焦油含量低，氢含量高的产气。一方面能够通过适当资源化处理获得附加经济效益，减少污水厂处理总运行开支；另一方面还可避免污泥的环境二次污染，取得了较好的技术效果。下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。【具体实施方式】【实施例1】本专利提供一种，含水率低于60%的剩余活性污泥从热解器上方进入热解器，在热解器内，污泥与来自于气化器的积炭催化剂混合，并流下行，发生快速热解反应，生成热解气态产物和半焦；热解气态产物和从热解器底部通入的水蒸气一起上行进入气化器；在气化器内，热解气态产物和水蒸气一起逆流与下行的催化剂移动床层逆流接触，发生焦油水蒸气催化转化反应，生成富氢气体产物，富氢气体产物从气化器上部引出；在气化反应过程中，催化剂因表面积炭而逐渐失活，积炭的催化剂下行至热解器，热解器中的固体产物半焦和积炭催化剂一起下行，然后进入燃烧器；在燃烧器内，半焦及催化剂表面的积炭和从燃烧器底部通入的热空气发生燃烧反应，使半焦以及催化剂表面积炭烧掉，同时释放出热量，再生后的催化剂循环回气化器，燃烧产生的热烟气从燃烧器顶部排出。剩余活性污泥质量为2kg，热解反应器温度为500°C，燃烧器温度为800°C，气化反应器温度800°C，气化器内移动床床层高度100mm，热载体循环量4.22kg/h，半焦的积炭量以质量分数计为71 %，积炭催化剂的积炭量以质量分数计为29%。气体产率为1.56Nm3/kg的产气量，产气中(H2+C0)含量达到54%。【实施例2】按照实施例1所述的条件和步骤，热解反应器温度为400°C，燃烧器温度为800°C，气化反应器温度700°C，气化器内移动床床层高度100mm，热载体循环量4.22kg/h，半焦的积炭量以质量分数计为66 %，积炭催化剂的积炭量以质量分数计为34%。气体产率为1.42Nm3/kg的产气量，产气中(H2+C0)含量达到48%。【实施例3】按照实施例1所述的条件和步骤，热解反应器温度为600°C，燃烧器温度为900°C，气化反应器温度900°C，气化器内移动床床层高度100mm，热载体循环量4.22kg/h，半焦的积炭量以质量分数计为78 %，积炭催化剂的积炭量以质量分数计为22 %。气体产率为1.71Nm3/kg的产气量，产气中(H2+C0)含量达到56%。【主权项】1.一种，含水率低于85%的剩余活性污泥从热解器上方进入热解器，在热解器内，污泥与来自于气化器的积炭催化剂混合，并流下行，发生快速热解反应，生成热解气态产物和半焦；热解气态产物和从热解器底部通入的水蒸气一起上行进入气化器；在气化器内，热解气态产物和水蒸气一起逆流与下行的催化剂移动床层逆流接触，发生焦油水蒸气催化转化反应，生成富氢气体产物，富氢气体产物从气化器上部引出；在气化反应过程中，催化剂因表面积炭而逐渐失活，积炭的催化剂下行至热解器，热解器中的固体产物半焦和积炭催化剂一起下行，然后进入燃烧器；在燃烧器内，半焦及催化剂表面的积炭和从燃烧器底部通入的热空气发生燃烧反应，使半焦以及催化剂表面积炭烧掉，同时释放出热量，再生后的催化剂循环回气化器，燃烧产生的热烟气从燃烧器顶部排出。2.根据权利要求1所述，其特征在于所述催化剂为橄榄石。3.根据权利要求1所述，其特征在于所述气化器为气固逆流移动床，燃烧器为快速流化床。4.根据权利要求1所述，其特征在于所述气化器、热解器和燃烧器的气氛独立分开，气体互不漏窜。5.根据权利要求1所述，其特征在于所述热解器的操作条件为:400-600 °C。6.根据权利要求1所述，其特征在于所述气化器的操作条件为:700-900 °C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剩余活性污泥催化气化制氢的方法，含水率低于85％的剩余活性污泥从热解器上方进入热解器，在热解器内,污泥与来自于气化器的积炭催化剂混合，并流下行，发生快速热解反应，生成热解气态产物和半焦；热解气态产物和从热解器底部通入的水蒸气一起上行进入气化器；在气化器内，热解气态产物和水蒸气一起逆流与下行的催化剂移动床层逆流接触，发生焦油水蒸气催化转化反应，生成富氢气体产物，富氢气体产物从气化器上部引出；在气化反应过程中，催化剂因表面积炭而逐渐失活，积炭的催化剂下行至热解器，热解器中的固体产物半焦和积炭催化剂一起下行，然后进入燃烧器；在燃烧器内，半焦及催化剂表面的积炭和从燃烧器底部通入的热空气发生燃烧反应，使半焦以及催化剂表面积炭烧掉，同时释放出热量，再生后的催化剂循环回气化器，燃烧产生的热烟气从燃烧器顶部排出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牟桂琴，张宏哲，张志远，郭亚逢，唐晓丽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11