申請日2013.12.09

　　公開(公告)日2014.03.05

　　IPC分類號C02F11/00; C10L1/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種污泥液化制液體燃料工藝，包括以下步驟：1、一定溫度下將污泥原料、循環(huán)溶劑和催化劑按比例混合成漿;2、料漿經預熱后與反應氣體混合發(fā)生液化反應;3、液化后產物進行氣液分離，氣相經油水分離器分離得到輕油、氣體、水相，氣相經脫硫脫碳后得到不凝氣，液相經沉降分離得到油相和殘渣，油相通過蒸餾得到中油和重油;4、部分不凝氣加壓返回反應器參與液化反應;5、部分水相返回制漿步驟。本發(fā)明中污泥原料無需經過干燥處理，直接在CO或合成氣氣氛下進行水熱液化反應，既消耗原料中大量的水分，又對液化產物進行提質，從而得到優(yōu)質油品和其他產品。本發(fā)明將污泥中有機質進行高效轉化，具有良好的環(huán)境和社會效益。

　　權利要求書

　　1.一種污泥液化制備液體燃料的工藝方法，其特征在于，所述方法包括如 下步驟：

　　a、制漿步驟：將污泥原料、催化劑、循環(huán)水和溶劑按質量比混合均勻制得料 漿，其中：干基污泥原料：催化劑的質量比=(10～200)：1，干基污泥原料：循 環(huán)水溶液的質量比=1：(1～10)，干基污泥原料：溶劑的質量比=1：(1～10);

　　b、預熱及液化步驟：將步驟a的料漿加熱至150-280℃與反應氣體混合后進 入反應器，干基污泥原料與反應氣體的質量體積比為1：(1～10)kg/m3，反應溫 度為280-380℃，反應壓力為10-33MPa，停留10-60min，其中反應氣體為合成 氣或一氧化碳;

　　c、產物分離步驟：經步驟b反應后的氣液混合物從反應器頂部流出，先經 100-200℃的高溫分離得到氣相產物和液相產物;高溫分離所得氣相產物進行 25-150℃的低溫分離得到氣體和液體，所得的氣體經脫硫脫碳后得到不凝氣，所 得的液體經油水分離得到輕油和水相;高溫分離所得液相產物進行沉降分離得到 固體殘渣和液體油，液體油進行蒸餾得到中油和重油;

　　d、氣體循環(huán)步驟：步驟c中低溫分離所得不凝氣部分返回至反應器，作為液 化反應循環(huán)氣體;

　　e、溶劑循環(huán)步驟：步驟c中油水分離的水相部分返回至料漿制備罐，作為料 漿制備的循環(huán)水溶液;

　　其中，所述的催化劑為堿金屬鹽或過渡金屬鹽中的一種，所述的溶劑為含芳 烴類有機溶劑。

　　2.如權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述的催化劑為碳酸鈉、氫 氧化鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀、氧化鐵、氫氧化鐵、硫酸亞鐵、硫化亞鐵中的一種 或幾種。

　　3.如權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述的溶劑為含金屬離子的 水溶液，干基污泥原料：溶劑的質量比=1：(1～10)。

　　4.如權利要求3所述的工藝方法，其特征在于，所述的溶劑為木醋液。

　　5.如權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述步驟e的循環(huán)水溶液中 有機物含量低于50%(質量比)，干基污泥原料：循環(huán)水溶液的質量比=1：(1～10)。

　　6.如權利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述的合成氣為一氧化碳和 氫氣的混合氣，氫氣含量為20-80%，一氧化碳含量為20-80%。

　　說明書

　　一種污泥液化制備液體燃料的工藝方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種將污泥制成液體燃料的技術，屬于污泥資源化加工領域。

　　背景技術

　　污泥是污水處理后的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒和膠體 污泥等組成的極其復雜的非均質體，具有水含量高、重金屬含量高和有害微生物 含量高的特點。目前我國污泥處理技術一直落后于相應的污水處理技術，根據 《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》顯示，截至“十一五” 末即2010年，中國城鎮(zhèn)污水處理廠所產生的污泥無害化處置率小于25%，我國 污水處理廠所產生的污泥有80%沒有得到妥善處理，污泥隨意堆放及所造成的污 染與再污染問題凸顯出來，引起社會的廣泛關注。

　　傳統(tǒng)的污泥處理方法主要包括：填埋、肥料化以及焚燒等，但都具有明顯的 缺點：填埋和肥料化利用對水體造成嚴重污染，同時污泥中的重金屬被植物富集， 通過食物鏈與生物鏈的傳遞對人類產生毒害作用;由于污泥本身熱值較低，焚燒 處理會消耗大量的輔助燃料，同時污泥本身高水分的特點導致其燃燒不完全，燃 燒后殘留較多的固體殘渣，燃燒尾氣中含有大量的氮氧化物、硫氧化物等有毒氣 體，直接排放對環(huán)境產生不良影響。

　　近年來，污泥資源化技術得到廣泛關注，資源化技術能充分利用污泥中的有 機成分，實現變廢為寶，同時最大限度的降低對環(huán)境的污染，使污泥資源得到高 效利用。目前污泥資源化利用技術主要包括：污泥沼氣化、污泥碳化以及污泥液 化等。

　　中國專利CN102701200A公開了一種污泥制備活性炭方法，其公開內容是 將干燥后的污泥進行研磨、高溫處理、酸化處理制備活性炭的方法，該方法主要 是采用高溫碳化技術對污泥進行處理，得到活性炭固體。該技術對污泥原料來源 和品質要求較高，同時還需對污泥原料進行干燥處理，得到的活性炭固體需要進 一步酸化處理，增加了運行成本和操作難度。

　　中國專利CN102557366A公開了一種污泥的處理方法，其公開內容是將污 泥在一定溫度和壓力下進行液化、得到液化油的方法，該方法主要是采用高溫高 壓的超臨界水對污泥進行熱解，得到液態(tài)的油品。該技術的本質為對污泥進行熱 解萃取，操作條件苛刻，得到的油品中雜原子含量很高，同時未指出反應后大量 的水如何進行利用。

　　因此，目前我國迫切需要一種將污泥資源化利用的方法，同時該方法具有高 效節(jié)能、操作簡易、原料適應性廣和產品質量高等特點。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明提供一種污泥液化制備液體燃料的工藝方法，在合成氣氣氛和催化劑 下以污泥為原料制備液體燃料的方法，采用如下技術方案：

　　一種污泥液化制備液體燃料的工藝方法，其特征在于，所述方法包括如下步 驟：

　　a、制漿步驟：將污泥原料、催化劑、循環(huán)水和溶劑按質量比混合均勻制得料 漿，其中：干基污泥原料：催化劑的質量比=(10～200)：1，干基污泥原料：循 環(huán)水溶液的質量比=1：(1～10)，干基污泥原料：溶劑的質量比=1：(1～10);

　　b、預熱及液化步驟：將步驟a的料漿加熱至150-280℃與反應氣體混合后進 入反應器，干基污泥原料與反應氣體的質量體積比為1：(1～10)kg/m3，反應溫 度為280-380℃，反應壓力為10-33MPa，停留10-60min，其中反應氣體為合成 氣或一氧化碳;

　　c、產物分離步驟：經步驟b反應后的氣液混合物從反應器頂部流出，先經高 溫分離(100-200℃)得到氣相產物和液相產物;高溫分離所得氣相產物進行低 溫分離(室溫-150℃)得到氣體和液體，所得的氣體經脫硫脫碳后得到不凝氣， 所得的液體經油水分離得到輕油和水相;高溫分離所得液相產物進行沉降分離得 到固體殘渣和液體油，液體油進行蒸餾得到中油和重油;

　　d、氣體循環(huán)步驟：步驟c中低溫分離所得不凝氣部分返回至反應器，作為液 化反應循環(huán)氣體;

　　e、溶劑循環(huán)步驟：步驟c中油水分離的水相部分返回至料漿制備罐，作為料 漿制備的循環(huán)水溶液;

　　其中，所述的催化劑為堿金屬鹽或過渡金屬鹽中的一種，所述的溶劑為含芳 烴類有機溶劑。

　　所述的催化劑優(yōu)選為碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀、氧化鐵、氫氧 化鐵、硫酸亞鐵、硫化亞鐵中的一種或幾種。

　　所述溶劑為含金屬離子的水溶液，優(yōu)選木醋液，干基污泥原料：溶劑的質量 比=1：(1～10)。

　　所述步驟e的循環(huán)水溶液中有機物含量低于50%(質量比)，干基污泥原料： 循環(huán)水溶液的質量比=1：(1～10)。

　　所述的合成氣為一氧化碳和氫氣的混合氣，氫氣含量為20-80%，一氧化碳含 量為20-80%。

　　本發(fā)明的優(yōu)點在于市政污泥資源化利用，對污泥原料無特殊要求，利用污泥 高水分特點，采用合成氣或一氧化碳氣氛，在催化劑催化作用下，通過水煤氣變 換反應，消耗污泥原料中部分水分，產生的活性氫原子對污泥中有機成分進行加 氫處理，生成液體產物;同時在本發(fā)明所述的溫度壓力下，溶劑水處于亞臨界或 臨界狀態(tài)，對加氫后的產物具有高溶解性，能不斷溶解反應產物，進一步提高污 泥加氫催化液化轉化率。本發(fā)明采用的合成氣氣氛對產物油品也具有脫氧、脫硫、 脫氮等效果，從而對產品油進行優(yōu)化升級。本發(fā)明采用氣體循環(huán)和水溶液循環(huán)， 有效促進污泥液化和降低成本。因此，本發(fā)明具有原料適應性廣、液化轉化率高、 產品油質量優(yōu)、操作條件溫和以及環(huán)境效益和社會效益顯著的特點。