申请日2014.04.29
公开(公告)日2014.07.16
IPC分类号C10G1/00; C02F11/00
摘要
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种从污泥中制备原料油的方法，该方法将湿污泥进行机械脱水得污泥中间体;然后向所述污泥中间体中加入脱硫剂，除臭剂和催化剂，混合搅拌，再次脱水，使得污泥含水量在40%以下，形成干污泥;将所述干污泥进行组合催化裂解反应，从裂解釜顶部收集所述混合汽;所述混合汽经冷却器冷却、气液分离，得到气体和油水混合物，将所述油水混合物经油水分离器分离后收集油相，得原料油。该方法可以将污泥转变为原料油，变废为宝，将污泥中的有机物通过组合催化裂变的方式转变成可储存的能源，不产生二次污染，反应采用的温度低于500℃，所以不含产生二噁英类致癌废气。
权利要求书
1.一种从污泥中制备原料油的方法，其特征是，具体步骤为：
(1)将湿污泥进行机械脱水，使湿污泥含水量为65%-75%，得污泥中间体;
(2)向所述污泥中间体中加入脱硫剂，除臭剂和催化剂，混合搅拌，再次脱水，使得污泥含水量在40%以下，形成干污泥;所述脱硫剂为电石渣，脱硫剂用量占污泥中间体质量的0.1%-1%;所述除臭剂用量为污泥中间体质量的1%-5%;所述催化剂用量为污泥中间体质量的0.1%-0.5%;所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1%-1.5%，硅占污泥中间体质量的0.8%-1%，铝占污泥中间体质量的0.8%-1%，钙占污泥中间体质量的0.8%-1%，钠占污泥中间体质量的0.1%-0.2%，铁占污泥中间体质量的0.4%-0.5%，镁占污泥中间体质量的0.1%-0.15%;
(3)将所述干污泥进行组合催化裂解反应，反应温度为300℃-500℃，反应时间为20-30分钟，反应在常压下进行;裂解反应之后产生混合汽和渣，从裂解釜顶部收集所述混合汽;
(4)所述混合汽经冷却器冷却，经气液分离，得到气体和油水混合物;
(5)将所述油水混合物经油水分离器分离后收集油相，得原料油。
2.根据权利要求1所述从污泥中制备原料油的方法，其特征是，步骤(2)
所述电石渣是采用电石乙炔法生产乙炔气体所剩余的渣，主要成分为氢氧化钙，氢氧化钙含量大于90%。
3.根据权利要求1所述从污泥中制备原料油的方法，其特征是，步骤(2)所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1.5%，硅占污泥中间体质量的1%，铝占污泥中间体质量的1%，钙占污泥中间体质量的1%，钠占污泥中间体质量的0.2%，铁占污泥中间体质量的0.5%，镁占污泥中间体质量的0.15%。
4.根据权利要求1所述从污泥中制备原料油的方法，其特征是，步骤(2)所述除臭剂为木屑，木屑用量为污泥中间体质量的2%-3%。
5.根据权利要求1所述从污泥中制备原料油的方法，其特征是，步骤(3)所述反应温度为400℃-450℃。
6.根据权利要求1-5之一所述从污泥中制备原料油的方法，其特征是，步骤(4)所述气体经吸附处理后达标排放。
说明书
一种从污泥中制备原料油的方法
技术领域
本发明属于污泥处理领域，具体涉及一种从污泥中制备原料油的方法。
背景技术
随着城镇污水处理量不断增加，污水处理产生的污泥处理问题日趋突出。目前我国污泥的处理处置多采用填埋，其他处理方式处理污泥的量很小，填埋污泥对周围环境和地下水资源影响很大，存在严重的二次污染。据不完全统计我国已填埋的污泥超过几亿吨，现在每年填埋量超过3000万吨。这些填埋的污泥还在大量制造新的污染，对周边的环境造成极大的恶果。现有技术中对污泥的处理主要有以下几种：
1、填埋法，例如：单独填埋、混合填埋和特殊填埋。污泥干化填埋技术是重点，但毒害物质未消除，会污染土壤和地下水，环保无法达标，占地成本大，无收入，未利用，毒害物以渗透液形式污染附近水域和土壤，所产生的气体甲烷，存在爆炸和燃烧危险隐患。
2、将污泥作为土地利用，例如，农用、园林绿化利用、土地改造。堆肥技术处理污泥过于简单，有害物质与重金属污染难以消除，环保无法达标，把污泥当成泥土看待，忽略污染，一次性投资与运行成本较建材利用低，毒害物与重金属污染未消除，利用后被扩散二次污染。
3、干化焚烧法，例如单独焚烧 、垃圾混合焚烧和送火电厂焚烧 。流化床炉焚烧，干化混合燃烧发热技术是重点，但焚烧过程中产生大量大气污染、二噁英等有害物质因处理成本太高，而使环保达标十分困难。把污泥当成废弃物一烧了之或者简单利用了其中的热能，一次性投资最大，运行维护费最高，收入低，所产生的废气含二噁英致癌，所产生的悬浮颗粒物致癌或其他病变，继续污染大气环境。
4、将污泥作为建材用，例如制砖、制轻质建材或其他材料，制建材技术简单，其中重金属固化是关键，一般制建材的废气不会处理，大气二次污染严重。毒害物一定程度被固化在建材中，有二次污染环境的风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种污泥处理的新方法，该方法可以将污泥转变为原料油，变废为宝，将污泥中的有机物通过组合催化裂变的方式转变成可储存的能源，不产生二次污染，反应采用的温度低于500℃，所以不含产生二噁英类致癌废气。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种从污泥中制备原料油的方法，具体步骤为：
(1)将湿污泥进行机械脱水，使湿污泥含水量为65%-75%，得污泥中间体;
(2)向所述污泥中间体中加入脱硫剂，除臭剂和催化剂，混合搅拌，再次脱水，使得污泥含水量在40%以下，形成干污泥;所述脱硫剂为电石渣，脱硫剂用量占污泥中间体质量的0.1%-1%;所述除臭剂用量为污泥中间体质量的1%-5%;所述催化剂用量为污泥中间体质量的0.1%-0.5%;所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1%-1.5%，硅占污泥中间体质量的0.8%-1%，铝占污泥中间体质量的0.8%-1%，钙占污泥中间体质量的0.8%-1%，钠占污泥中间体质量的0.1%-0.2%，铁占污泥中间体质量的0.4%-0.5%，镁占污泥中间体质量的0.1%-0.15%;
(3)将所述干污泥进行组合催化裂解反应，反应温度为300℃-500℃，反应时间为20-30分钟，反应在常压下进行;裂解反应之后产生混合汽和渣，从裂解釜顶部收集所述混合汽;
(4)所述混合汽经冷却器冷却，经气液分离，得到气体和油水混合物;
(5)将所述油水混合物经油水分离器分离后收集油相，得原料油。
步骤(2)所述电石渣优选是采用电石乙炔法生产乙炔气体所剩余的渣，主要成分为氢氧化钙，氢氧化钙含量大于90%。
优选方案：步骤(2)所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1.5%，硅占污泥中间体质量的1%，铝占污泥中间体质量的1%，钙占污泥中间体质量的1%，钠占污泥中间体质量的0.2%，铁占污泥中间体质量的0.5%，镁占污泥中间体质量的0.15%。
步骤(2)所述除臭剂优选为木屑，木屑用量优选为污泥中间体质量的2%-3%。
步骤(3)所述反应温度优选为400℃-450℃。
优选方案：步骤(4)所述气体经吸附处理后达标排放。
下面对本发明做进一步解释和说明
本发明从污泥中制备原料油的原理： 污泥由有机物，无机物和水三部分组成，其中水约80%，有机物和无机物共约20%。有机物主要三大类，蛋白质(主要是氨基酸类)，碳水化合物(主要是淀粉和纤维素类)，还有脂肪酸类，脂类。这些高分子有机物在催化剂的耦合作用下，发生定向裂变和定向合成，产生类似于石油类化学结构的有机物，这就是本发明所述的原料油。本发明所述的原料油是指，一种油相物质，具有燃烧值，可以作为原料，再经催化裂解裂化分馏等步骤还可产生汽油，柴油等车用油。所述燃烧值是表明本发明所制备得到的液体物质可以燃烧，是油类物质。燃烧值是送湖南省化工院检测得出的数据。
所述含水量是指污泥中含水的质量百分含量。
与现有技术相比，本发明的优势在于:
1) 通过本发明的方法，可以将污泥中的有机物通过组合催化裂变的方式转变成可储存的能源，可运输的能源，资源利用率较高。
2) 本发明的方法采用的技术使污泥中除汞以外的重金属固定在固态产物中，不产生二次污染。
3) 本发明的方法，由于采取了脱硫等措施，新方法SOX排放量减少80%以上。
4) 反应采用的裂解温度低于500℃，所以不含产生二噁英类致癌废气。
本发明所述污泥是城市污水处理厂处理污水后所产生的污泥，本发明将所述污泥视为一种宝贵的资源，采用高新技术，将其变废为宝转变为新能源，节能减排，实现污泥治理的“无害化、减量化、资源化、能源化”， 为解决城镇污泥处理开辟了一条新的途径。该项目实施不仅能明显改善城区的环境质量，解决当地政府头疼的问题，而且还节约土地和燃料资源。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种从污泥中制备原料油的方法，具体步骤为：
(1)将湿污泥进行机械脱水，使湿污泥含水质量为65%-75%，得污泥中间体;
(2)向所述污泥中间体中加入脱硫剂，除臭剂和催化剂，混合搅拌，再次脱水，使得污泥含水量在40%以下，形成干污泥;所述脱硫剂为电石渣，脱硫剂用量占污泥中间体质量的0.5%;所述除臭剂用量为污泥中间体质量的3%;催化剂用量为污泥中间体质量的0.3%;所述除臭剂为木屑。所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1.5%，硅占污泥中间体质量的1%，铝占污泥中间体质量的1%，钙占污泥中间体质量的1%，钠占污泥中间体质量的0.2%，铁占污泥中间体质量的0.5%，镁占污泥中间体质量0.15%。催化剂以固体粉末状加入至污泥中间体中，粉末粒度在100目以下为好。
所述电石渣是采用电石乙炔法生产乙炔气体所剩余的渣，主要成分为氢氧化钙，氢氧化钙含量大于90%。
(3)取含水约40%的污泥100公斤，进行催化裂解反应，反应时间20分钟，温度控制在450℃，反应在常压下进行;裂解反应之后产生混合汽和渣，从裂解釜顶部收集所述混合汽;
(4)所述混合汽经冷却器冷却，经气液分离，得到气体和油水混合物;
(5)将所述油水混合物经油水分离器分离后收集油相，得原料油。
结果获油水混合物14公斤，其中原料油6KG,热值8000大卡以上，渣54公斤，平均热值2000大卡/公斤。
实施例 2
一种从污泥中制备原料油的方法，具体步骤为：
步骤(1)和(2)与实施例1相同，催化剂有所变化，所述催化剂为由锰、硅、铝、钙、钠、铁和镁组成，其中锰占污泥中间体质量的1%，硅占污泥中间体质量的0.8%，铝占污泥中间体质量的0.8%，钙占污泥中间体质量的0.8%，钠占污泥中间体质量的0.1%，铁占污泥中间体质量的0.4%，镁占污泥中间体质量的0.1%;
步骤(3)，取含水20%一下的污泥100公斤，进行催化裂解反应，反应时间控制在20分钟，温度控制400℃。裂解反应之后产生混合汽和渣，从裂解釜顶部收集所述混合汽;
步骤(4)所述混合汽经冷却器冷却，经气液分离，得到气体和油水混合物;
步骤(5)将所述油水混合物经油水分离器分离后收集油相，得原料油。
结果获油水混合物15.7公斤，其中原料油 8 KG，热值8000大卡，渣78公斤，平均热值2000大卡。