[发明专利]一种污泥化学链气化定向制取合成气方法及实现该方法的装置

权利要求书

1.一种污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将氧载体、载气和含水率为5％～30％的污泥通入污泥反应器进行化学链气化反应，所述的污泥与氧载体的质量比为0.1～1:1，反应温度为850℃～950℃，氧载体反应时间4～15s，得到合成气、污泥灰和还原态氧载体；

(2)将步骤(1)中反应后得到的合成气、污泥灰和还原态氧载体通入一次分离系统，将还原态氧载体进行分离，得到合成气和污泥灰的混合物，分离温度为350℃～500℃，分割粒径为2～4mm；

(3)将步骤(2)中分离后的还原态氧载体通入氧化反应器，反应温度为900℃～1000℃，反应时间为2～10s，使还原态氧载体被氧化为未进行化学链气化反应前的初始状态，再通入污泥反应器进行化学链气化反应，步骤(2)中得到的合成气和污泥灰的混合物通入二次分离系统，将合成气和污泥灰进行分离，分离温度为250℃～300℃，分割粒径为0.25～1mm；

(4)将经过步骤(3)分离后的污泥灰经磷回收单元回收污泥中的磷元素，获得可溶性磷酸盐，分离出的合成气用于发电、费托合成或者燃料电池的制作。

2.根据权利要求1所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：所述的氧载体选自Fe₂O₃、NiO、CuO、MnO₂、Co₂O₃、NiFe₂O₄、CeO₂、Al₂O₃、SrO₂、钙钛矿和铁矿石中的一种以上。

3.根据权利要求2所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：所述的氧载体的制备方法是采用共沉淀法、浸渍法或有机合成法制备前驱体，前驱体经800℃～1000℃煅烧4～6小时后经粉碎筛分，获得所述的氧载体。

4.根据权利要求2所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：所述的氧载体选自铜基氧载体、铁矿石和NiFe₂O₄中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：所述的载气为氮气、惰性气体、二氧化碳或水蒸气。

6.根据权利要求1或2所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：污泥经过脱水干燥至含水率为5％～30％的污泥，干燥温度为80℃～110℃。

7.根据权利要求1或2所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法，其特征在于：所述的污泥与氧载体的质量比为0.4～0.5:1。

8.一种实现权利要求1所述的污泥化学链气化定向制取合成气方法的装置，其特征在于：包括用于污泥和氧载体发生化学炼气化反应的污泥反应器，所述的污泥反应器的第一出口与一次分离系统的第三入口连通，所述的一次分离系统的第三出口与氧化反应器的第四入口连通，所述的一次分离系统的第二出口与二次分离系统的第五入口连通，所述的二次分离系统的第五出口与磷回收单元的第六入口连通，所述的二次分离系统上设置有合成气出口，所述的氧化反应器的第四出口与污泥反应器的第一入口连通。

9.根据权利要求8所述的实现污泥化学链气化定向制取合成气方法的装置，其特征在于：所述的污泥反应器上设置有用于通入污泥和氧载体进入污泥反应器的第二入口，所述的污泥反应器底部还设置有载气入口。

10.根据权利要求8所述的实现污泥化学链气化定向制取合成气方法的装置，其特征在于：所述的氧化反应器上设置有空气进入的空气入口和贫氧空气出口。