一种污泥催化热裂解气化方法技术

本发明专利技术公开了一种污泥催化热裂解气化方法。该方法包括以下步骤：(1)将污泥置于120～150℃环境中，使其含水率降低至70～75％；(2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；(3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％；(4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，然后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。本发明专利技术能够高效的完成对污泥的热裂解，且可尽可能的降低有害成分的产生。且可尽可能的降低有害成分的产生。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥催化热裂解气化方法


[0001]本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种污泥催化热裂解气化方法。

技术介绍

[0002]随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂数量不断增多，污泥产生量也日益增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已经达到 3000万吨(含水率80％)。
[0003]污泥焚烧处理处置是实现污泥减量化、稳定化和无害化的重要手段。然而，污泥直接焚烧存在燃烧效率低、能量利用方式单一的问题；此外，污泥焚烧烟气中含有PM2.5、NO
x
、SO2和二噁英等污染物，处理不当极易造成二次污染。随着民众环保意识的增强和人口密度的增大，污泥焚烧设施选址日益困难。因此，开发可以替代焚烧的污泥热处理技术，已成为污泥处理处置行业发展和环境保护的迫切需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种污泥催化热裂解气化方法，可有效的对污泥进行资源化利用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
[0007](1)将污泥置于120～150℃环境中，加热1～3h，使其含水率降低至70～75％；
[0008](2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；
[0009](3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％，然后于300～380℃干馏，分离干馏后的污泥和干馏产生的气体；
[0010](4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，将碳化后的污泥与催化剂混合后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。
[0011]进一步地，步骤(2)中所述加热使用的热源为污泥气化热以及天然气燃烧产生的热量。
[0012]本专利技术在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300
‑
450℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％
‑
55％的中干污泥颗粒。
[0013]进一步地，步骤(3)中所述干燥过程依次包括：蒸馏、干化和干燥。具体过程为：
[0014]污泥颗粒在干燥机的蒸馏盘上持续翻滚，并进入干化盘，经干化盘处理后污泥颗粒的含水率降低至30～40％，然后进入干燥盘，经干燥盘处理后其含水率降低至10％～15％。
[0015]进一步地，步骤(3)中所述干燥使用的热源为污泥热裂解产生的温度为 300～450
℃的气体；所述气体再与干燥过程中产生的气体一同排出，并可返回至步骤(1)中作为热源。
[0016]进一步地，干馏产生的气体包括：烷类(CmHn)、一氧化碳(CO)、焦油等可燃气体和水蒸气(H2O)、塑料橡胶等物质中的氯(Cl)元素生成氯化氢(HCl) 气体，硫(S)元素生成(H2S)气体，以上所有气体一起从干馏机组上部排出，经管道输入延时机组的蒸馏盘进行余热利用。
[0017]进一步地，步骤(4)中所述碳化过程会产生产生油，反应水(蒸汽冷凝水)，沼气(未冷凝的空气)和固体碳化物，沼气经过补充热燃烧装置处理后可返回至步骤(3)中，作为干化盘的热源。
[0018]进一步地，污泥在无氧高温800
‑
1200℃条件下热裂解，污泥中的有机物都转化成可燃气体(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢气、CO)和C，还会产生极少量的大分子碳化有机物(油类)，这部分可燃气体通过通过燃烧后可返回至步骤 (3)的干燥盘中进行热利用。
[0019]进一步地，步骤(4)中所述催化剂的添加量为污泥重量的0.5～1％。
[0020]进一步地，催化剂的添加量为污泥重量的0.6％。
[0021]进一步地，催化剂为氧化钙、三氧化二镍和活性炭中的至少一种。
[0022]进一步地，还包括步骤(5)：热裂解气化后产生的无机熔渣经氧化还原处理后，形成多孔的无机颗粒。
[0023]本专利技术处理过程中使用到的设备均为本领域的常规设备的常用功能，在此不再赘述。也可使用与不同条件相匹配的功能设备，以完成整个污泥热裂解气化过程，但本专利技术方案和实施例中所提及的设备均为本领域常规设备。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术在热解过程中添加了催化剂，催化剂中使用的活性炭在热裂解的过程中能够缩短热裂解的反应时间，实现污泥的快速热裂解，同时，氧化钙或三氧化二镍能够提升污泥热裂解过程中的升温速率，加速热裂解反应。因此，在催化剂的配合下，能够将污泥的热裂解时间缩短1/3～1/2，大大提升了污泥的热裂解效率。
[0026]本专利技术通过对污泥进行加热，使污泥经过一系列的物理热化学反应，改善脱水性能，从而使得污泥中的水分得到快速蒸发达到干化污泥(含水率15％所下)；再通过热能将干污泥(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)。使污泥中的有机污染物转变成可燃的气体；固化/稳定重金属，使污泥稳定化、无害化、资源化利用。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0028]实施例1
[0029]一种污泥催化热裂解气化方法，包括以下步骤：
[0030](1)将含水率80％污泥从污泥暂存罐泵入园盘式预热装置进行预热破壁蒸发处理，污泥在此的过程中与温度在120℃的园盘接触进行间接热交换，在1小时内不断脱去部
分附着水，水变成蒸汽排出装置外进入废气急冷凝装置，污泥逐步脱水变含水率70～75％的初干污泥。
[0031](2)将初干污泥，由上而下进入平行切割装置分离污泥，在部分天然气补热和污泥气化热上升过来的温度高达300℃的灼热的烘烤下，污泥的水在急剧受热中瞬间蒸发，由于污泥透气性很差，瞬间产生的大量蒸汽无法通过料层透气，在颗粒外表和容腔表面之间形成高压蒸汽隔离膜，将污泥与容腔内表面隔离开进行脱模。完成趋近镂空的含水率50％
‑
55％的中干污泥颗粒。
[0032](3)经过制粒的污泥颗粒进入延时干燥机组，延时干燥机组分三部分，(一部分是蒸馏盘，二部分是干化盘，三部分是干燥盘)污泥颗粒在蒸馏盘上面不停翻滚逐步进入干化盘.完成干化的污泥颗粒含水率30％
‑
40％，再进入三部分是干燥盘进入干燥，完成干燥段的准干污泥颗粒含水率为10％
‑
15％；热源由裂解反应釜上升来的温度高达450℃的灼热气，灼热气与污泥间接换热再直接换热变成蒸气，所有气体一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将污泥置于120～150℃环境中，加热1～3h，使其含水率降低至70～75％；(2)于300～450℃加热步骤(1)处理后的污泥，使其形成含水率为50～55％的污泥颗粒；(3)将污泥颗粒于300～450℃干燥至含水率为10～15％，然后于300～380℃干馏，分离干馏后的污泥和干馏产生的气体；(4)将干馏后的污泥置于450～600℃的温度下碳化，将碳化后的污泥与催化剂混合后，再于800～1200℃无氧环境中热裂解气化即可。2.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热使用的热源为污泥气化热以及天然气燃烧产生的热量。3.根据权利要求1所述的污泥催化热裂解气化方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥过程依次包括：蒸馏、干化和干燥，具体过程为：污泥颗粒在干燥机的蒸馏盘上持续翻滚，并进入干化盘，经干化盘处理后污泥颗粒的含水率降低至30～40％，然后进入干燥盘，经干燥盘处理后其含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鸣，肖相权，田果，李佳君，
申请(专利权)人：四川怡和盛达环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：