[发明专利]一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统及方法

权利要求书

1.一种催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统，其特征在于，包括污泥热水解预处理单元、污泥水热碳化单元和产物回收单元；

所述污泥热水解预处理单元，包括依次相连的污泥浆化机(1)、换热器(6)、预热器(4)和水解反应器(5)，污泥浆化机(1)的入口为污泥进料口，出口与换热器(6)相连，在污泥浆化机(1)与换热器(6)相连的管路上设有阀门一(3)，换热器(6)的冷流体出口与预热器(4)的入口相连，热流体出口连接至污泥水热碳化单元；水解反应器(5)设有两个入口和两个出口，其入口a连接预热器(4)的出口，入口b为催化剂进料口，其出口c与换热器(6)的热流体进口相连，其出口d以及换热器(6)的热流体出口均连接至污泥水热碳化单元；

所述污泥水热碳化单元，包括依次相连的水热碳化反应器(7)和冷却器(8)，水热碳化反应器(7)设有三个入口，其入口m与换热器(6)的热流体出口相连，入口l与水解反应器(5)的出口d相连，入口n与产物回收单元相连；

所述产物回收单元，包括气液分离器(10)、离心设备(12)、液液分离器(14)和燃烧器(15)，气液分离器(10)的入口与冷却器(8)的出口相连，且在该相连的管路上还设有阀门二(9)；气液分离器(10)设有两个出口，其出口p与燃烧器(15)相连，出口q与离心设备(12)相连，离心设备(12)的一个出口v通过阀门三(13)与液液分离器(14)的入口相连，另一个出口u连接水热炭回收系统，液液分离器(14)的一个出口x连接至燃烧器(15)，另一个出口y通过阀门四(16)连接至水热碳化反应器(7)的入口n；

在水解反应器(5)中添加有作为催化剂的煤灰或锯末。

2.根据权利要求1所述的催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统，其特征在于，在污泥浆化机(1)与阀门一(3)相连的管路上设有输送设备一(2)，在气液分离器(10)与离心设备(12)相连的管路上设有输送设备二(11)。

3.根据权利要求1或2所述的催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统，其特征在于，离心设备(12)采用过滤式离心机或沉降式离心机。

4.基于权利要求1～3中任意一项所述的催化热水解辅助水热碳化的污泥处置系统的污泥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)污泥进入污泥浆化机(1)中进行浆化处理，然后输送至预热器(4)中进行预热，预热污泥流入水解反应器(5)中，同时催化剂由水解反应器(5)的进料口加入，预热污泥与催化剂进行水解反应制得热液，热液和预热前的冷物料即污泥在换热器(6)中换热以回收余热；

2)经步骤1)热水解后的热液进入水热碳化反应器(7)中进行水热碳化反应，水热碳化反应后的反应液经冷却器(8)冷却后进入气液分离器(10)分离回收气体，剩余液体输送至离心设备(12)中分离出水热炭；

3)经步骤2)分离出水热炭后的液体进入液液分离器(14)，分离出的生物原油被回收，分离出的水相则送入水热碳化反应器(7)中作为反应介质继续参与水热碳化反应；

4)经步骤2)回收的气体和步骤3)回收的生物原油被分别送入燃烧器(15)中燃烧，用于为步骤1)的污泥预热提供热量。

5.根据权利要求4所述的污泥处理方法，其特征在于，步骤1)中，预热污泥与催化剂于60～180℃进行水解反应。

6.根据权利要求4所述的污泥处理方法，其特征在于，步骤2)中，是在180～250℃下进行水热碳化反应。