[发明专利]一种污泥液化制备液体燃料的工艺方法

说明书

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%。