專利名稱：生物污泥與有機垃圾的燃油化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從污水處理廠排出的生物污泥、藻類污泥和有機垃圾制取油類產品的方 法，屬于固體廢物處理與資源化領域及新能源領域的技術。特別是生物污泥與有機垃圾的燃 油化方法。
背景技術：
在各種產業(yè)過程和生活活動中排出大量的廢水，應用比較普遍的是微生物處理，而微生 物處理過程中生物在分解水中有機物的同時，自身增殖產生大量的剩余污泥。污泥的處理需 要耗費很多能源，處理費用高。另一方面，污泥中含有大量的有機物，是豐富的資源。污泥 的直接利用有堆肥和作固體燃料等方法。堆肥利用方面，由于污泥中含有許多有毒有害物質， 會污染土壤和農作物，應用受到限制。直接作固體燃料，則如果燃燒不完全會產生異味廢氣。 同時這些利用方法也由于將資源簡單利用，其價值不高。另外，富營養(yǎng)化造成的藻類繁殖， 污染水源，在去除時與污水處理廠的生物污泥具有同樣的特點和利用方面的問題。如能將污 泥中的有機物制成油類，則利用價值會大大提高，同時也能適當補足油類燃料資源的短缺。 但作為工業(yè)規(guī)模的污泥油化要取得良好的經(jīng)濟效益，就必須使處理量達到一定規(guī)模，而通常 的污水處理廠的污泥及藻類的量都難于達到這一產量。另外，有機垃圾如城市生活垃圾，農 作物秸稈，樹木的枝葉等由于生物難降解的特性，其利用途徑受到了嚴重限制。通常，熱解 作為有效的方法被采用，但植物材料的熱解產生大量的焦油，其利用價值也不高。因此，探 索包括植物材料在內的有機垃圾的有效的處理方法，開拓利用途徑就成為其資源化的重要課 題。綜上可見，如能將兩者結合開發(fā)出一種達到較大規(guī)模又能得到良好的油類產品的方法對 于污泥和有機垃圾的資源化具有重要的意義。發(fā)明內容本發(fā)明的目、的在于提供由生物污泥與有機垃圾制取油類物質的方法，該方法具有能使污泥與有機垃圾變ji油類產品的特點。本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的。本發(fā)明的生物污泥與有機垃圾的燃油化方法，是將生物污泥與有機垃圾作為原料進行熱 解得到油類物質的方法，生物污泥包括污水生物處理得到的污泥和藻類污泥，有機垃圾包括 城市生活垃圾，農作物秸稈和樹木材料。所述的熱解方法至少采用如下方式之一進行熱解生物污泥與有機垃圾混合后進行熱解， 或生物污泥熱解后產生的熱解氣態(tài)產物通過被加熱的有機垃圾進行熱解，或有機垃圾熱解后 產生的熱解氣態(tài)產物通過被加熱的生物污泥進行熱解，或生物污泥熱解后產生的熱解氣態(tài)產 物與有機垃圾的熱解氣態(tài)產物混合后進一步被熱解。所述的生物污泥與有機垃圾的原料比例為生物污泥占30-80%，有機垃圾占70-20%。 所述的熱解溫度為25(TC至60(TC之間進行。所述的生物污泥與有機垃圾熱解后，熱解氣態(tài)產物進行控制不同溫度的分段冷卻得到不 同的產品餾分。所述的生物污泥與有機垃圾的熱解氣態(tài)產物在氣態(tài)或經(jīng)冷卻后的產物經(jīng)過催化裂解和催 化加氫工序生產油類產品。所述的催化加氫方法，將有機垃圾的熱解氣態(tài)產物中的氫經(jīng)過分離純化或不純化直接作 為氫的原料用于催化加氫。下面對本發(fā)明加以詳細說明本發(fā)明的關鍵技術之一是生物污泥與有機垃圾作為原料進行熱解得到油類物質。這樣通 過有機垃圾的熱解得到芳香烴類油狀物，既解決污泥原料數(shù)量的不足問題，又能使有機垃圾 的熱解中產生的氫氣及甲烷等為污泥熱解物中的大分子物質的低分子化提供了材料。本發(fā)明的關鍵技術之二是生物污泥與有機垃圾混合后進行熱解，也可以是生物污泥熱解 后產生的熱解氣態(tài)產物與有機垃圾混合后進行熱解，也可以是有機垃圾熱解后產生的熱解氣 態(tài)產物與生物污泥混合后進行熱解，還可以是有機垃圾熱解后產生的熱解，態(tài)產物與生物污 泥熱解后產生的熱解氣進行混合。這些具體的方法可根據(jù)有機垃圾的性質和整體工藝的優(yōu)化 要求決定。本發(fā)明的關鍵技術之三是前述生物污泥與有機垃圾的熱解氣態(tài)產物在控制不同溫度條件 下分段冷卻得到不同的產品餾分。這樣，可以得到不同沸點的組分，有利于后續(xù)加工。前述生物污泥與有機垃圾的熱解氣態(tài)產物在氣態(tài)或經(jīng)冷卻后的產物經(jīng)過催化裂解和催化 加氫工序生產油類產品，并將有機垃圾的熱解氣態(tài)產物中的氫經(jīng)過分離純化或不純化直接用 作為氫的原料用于催化加氫。通過催化裂解得到低分子的油類產物，特別是將有機垃圾的氣 化產物中的氫作為氫源對所得產物進行催化加氫可以將熱解產物中的重組分進行輕質化，得 到更多的油類物質。本發(fā)明中的生物污泥主要指由微生物或藻類組成的生物污泥，其含量和種類并沒有嚴格 的限制。有機垃圾可以是城市生活垃圾，也可以是農作物秸稈，野草，樹木的枝葉，樹皮， 廢材等，還可以包括泥炭，褐煤等成煤時間很短的煤。生物污泥在熱解過程中可以產生直鏈 烴類，為熱解產物的油類生產奠定了基礎。而有機垃圾中大量含有植物材料，在熱解中能產 生較多的氫氣可以為污泥油類的催化加氫提供了氫源，為低成本油類制造創(chuàng)造了條件。本發(fā)明將能夠產生直鏈烴的污泥與產生芳香烴類化合物的有機垃圾混合熱解，并利用可 以產生較多氫氣的有機垃圾進行催化裂解和催化加氫達到低成本，較多量地制油的目的。同 時通過熱解氣態(tài)產物的分段冷卻得到不同組分的餾分實現(xiàn)了低成本分離。


圖1為本發(fā)明實施例1的流程示意圖。圖2為本發(fā)明實施例2的流程示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例3的流程示意圖。圖中1-農作物秸稈，la-城市生活垃圾，2-生物污泥，3-物料混合器，4-熱解爐，4a-農 作物秸稈熱解爐，4b-生物污泥熱解爐，4c-城市生活垃圾熱解爐，5-—段冷凝器，6-二段冷凝 器，7-三段冷凝器，8-三段冷凝后氣體，9-四段冷凝器，10-不凝氣，11-一段冷凝餾分加氫反 應器，12-二段冷凝餾分加氫反應器，13-催化重整反應器，14-液體燃油，15-酸性氣體脫除器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一歩的詳細說明 實施例1.如圖1所示，將破碎到5mm的農作物秸稈1 (小麥秸稈，含水率《10%，重量比占30%) 與污水處理廠的混合污泥2經(jīng)干燥達含水率10% (重量比占70%)后，在原料混合器3中混 合，然后送入外熱式熱解爐4在350 38(TC的溫度下進行熱解。熱解得到的氣態(tài)產物經(jīng)過一 段冷凝器5控制溫度在28(TC冷凝，得到蠟狀物A1。未冷凝氣態(tài)產物進入二段冷凝器6，在 20(TC冷凝得到乳狀物Bl，氣態(tài)產物再進一步進入三段冷凝器7在15(TC冷凝得到油狀物Cl， 氣態(tài)產物8進入四段冷凝器9，在5(TC冷凝排出液態(tài)物質(圖中未表示)后，不凝氣體10通 過管路分別進入反應器11和反應器12，分別與蠟狀餾分Al和乳狀餾分Bl進行催化加氫， 然后與餾分Cl混合后進行催化重整反應器13改質后得到液體燃油14 實施例2:如圖2所示，將破碎到6-10mm的農作物秸稈(玉米秸稈)1 (重量比占50%)送入熱解 爐4a在350 38(TC的溫度下進行熱解，產生的氣體不經(jīng)冷凝通入干燥達含水率10%后的污 水處理廠污泥2 (重量比占50%)的熱解爐4b，在380 42(TC的溫度下進行熱解，得到的 氣態(tài)產物進入一段冷凝器5，經(jīng)過28(TC冷凝得到蠟狀物A2，未冷凝氣進入二段冷凝器6， 在20(TC冷凝得到乳狀物B2，氣態(tài)產物再進一歩進入三段冷凝器7在150'C冷卻得到油狀物 C2，氣體8進入四段冷凝器9，在5(TC冷凝排出液態(tài)物質(圖中未表示)后，不凝氣體10 先通過氣體分離器(圖中未標出)分離得到較純的氫氣后通過管路分別進入反應器11和反應 器12分別與蠟狀餾分A2和乳狀餾分B2進行催化加氫，然后與餾分C2混合后進行催化重整 反應器13改質后得到液體燃油14供移動工具如卡車作燃料油用。 實施例3:如圖3所示，將破碎到5-10mm的城市生活垃圾la (重量比占40%)送入熱解爐4c在 380 410'C的溫度下進行熱解，產生的氣體在保溫條件下通入酸性氣體脫除器15，用氧化鐵 脫除氯化氫等酸性氣體后，與污水處理廠污泥2 (干燥達含水率10%,重量比占60%)在污 泥熱解爐4b中，380 40(TC的溫度下進行熱解。熱解得到的氣態(tài)產物在一段冷凝器5，經(jīng)過 29(TC冷凝得到蠟狀物A3,未冷凝氣進入二段冷凝器6，在21(TC冷凝得到乳狀物B3，氣態(tài)產物再進一歩進入三段冷凝器7在15(TC冷卻得到油狀物C3，氣體8進入四段冷凝器9，在 5(TC冷凝排出液態(tài)物質(圖中未表示)后，不凝氣體IO先通過氣體分離器(圖中未標出)分 離得到較純的氫氣后通過管路分別進入反應器11和反應器12分別與蠟狀餾分A2和乳狀餾 分B2進行催化加氫，然后與餾分C2混合后進行催化重整反應器13改質后得到液體燃油14。 實施例4:工藝流程及工藝條件如實施例2和圖2所示，所不同的是干燥達含水率10%后的污水處 理廠污泥2(重量比占70%)進入熱解爐熱解后產生的氣態(tài)產物不經(jīng)冷卻直接進入破碎到6mm 的農作物秸稈1 (稻草秸稈，含水率《10%，重量比占30%)的熱解爐中熱解，得到氣態(tài)產 物。其后的氣態(tài)產物的冷凝與燃料油的調質則與實施例2相同。 實施例5:將破碎到5mm的農作物秸稈(玉米或小麥秸稈，含水率《10%，重量比占40%)與污水 處理廠的混合污泥經(jīng)干燥達含水率10% (重量比占60%)后，在原料混合器中混合，然后送 入外熱式熱解爐在350 38(TC的溫度下進行熱解。熱解得到的氣態(tài)產物經(jīng)過一段式冷凝器控 制溫度在5(TC冷凝，得到的液體物質經(jīng)除酸工序后作為船舶等大型移動工具的液體燃料油。 實施例6:將破碎到5mm的城市生活垃圾(含水率《10%，重量比占70%)與污水處理廠的混合污 泥經(jīng)干燥達含水率10% (重量比占30%)后，在原料混合器中混合，然后送入外熱式熱解爐 在350 450'C的溫度下進行熱解。熱解得到的氣態(tài)產物經(jīng)過一段式冷凝器控制溫度在50"C冷 凝，得到的液體物質經(jīng)除酸工序后作為大型燃燒爐的液體燃料油。 實施例7:將破碎到5mm的城市生活垃圾(含水率《10%，重量比占70%)與干燥達含水率10%的 污水處理廠混合污泥(重量比占30%)分別在各自的外熱式熱解爐中于380 420'C的溫度下 進行熱解，得到氣態(tài)產物后混合，然后送入外熱式氣體熱解爐在380 40(TC的溫度下進行進 一歩的熱解。進一步熱解得到的氣態(tài)產物經(jīng)過一段式冷凝器控制溫度在5(TC冷凝，得到的液 體物質經(jīng)除酸工序后作為大型燃燒爐的液體燃料油。
權利要求
1.一種生物污泥與有機垃圾的燃油化方法，其特征是將生物污泥與有機垃圾作為原料進行熱解得到油類物質的方法，生物污泥包括污水生物處理得到的污泥和藻類污泥，有機垃圾包括城市生活垃圾，農作物秸稈和樹木材料。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征是所述的熱解方法至少采用如下方式之一進行熱解生物污泥與有機垃圾混合后進行熱解，或生物污泥熱解后產生的 熱解氣態(tài)產物通過被加熱的有機垃圾進行熱解，或有機垃圾熱解后產生的熱解氣 態(tài)產物通過被加熱的生物污泥進行熱解，或生物污泥熱解后產生的熱解氣態(tài)產物 與有機垃圾的熱解氣態(tài)產物混合后進一歩被熱解。
3. 如權力要求1所述的生物污泥與有機垃圾的燃油化方法，其特征是所述的生物污泥與有機垃圾的原料比例為生物污泥占30-80%，有機垃圾占70-20%。
4. 如權利要求1或2所述的生物污泥與有機垃圾的燃油化方法，其特征是 所述的熱解溫度為25(TC至60(TC之間進行。
5. 如權利要求1或2所述的方法，其特征是所述的生物污泥與有機垃圾熱 解后，熱解氣態(tài)產物進行控制不同溫度的分段冷卻得到不同的產品餾分。
6. 如權利要求1或2所述的方法，其特征是所述的生物污泥與有機垃圾的 熱解氣態(tài)產物在氣態(tài)或經(jīng)冷卻后的產物經(jīng)過催化裂解和催化加氫工序生產油類'產品。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征是所述的催化加氫方法，將有機垃圾 的熱解氣態(tài)產物中的氫經(jīng)過分離純化或不純化直接作為氫的原料用于催化加氫。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物污泥與有機垃圾的燃油化方法。生物污泥與有機垃圾作為原料進行熱解得到油類物質。生物污泥熱解后產生的熱解氣態(tài)產物與有機垃圾混合后進行熱解，也可以是有機垃圾熱解后產生的熱解氣態(tài)產物與生物污泥混合后進行熱解，還可以是有機垃圾熱解后產生的熱解氣態(tài)產物與生物污泥熱解后產生的熱解氣進行混合。在控制不同溫度條件下分段冷卻得到不同的產品餾分。這樣，可以得到不同沸點的組分，有利于后續(xù)加工。本發(fā)明將能夠產生直鏈烴的污泥與產生芳香烴類化合物的有機垃圾混合熱解，將產生較多氫氣的有機垃圾進行催化裂解和催化加氫達到低成本，較多量地制油的目的。同時通過熱解氣態(tài)產物的分段冷卻得到不同組分的餾分實現(xiàn)了低成本分離。
文檔編號C10G3/00GK101402874SQ200810152869
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權日2008年11月6日
發(fā)明者姬愛民, 張書廷 申請人:天津大學