CN107033929B - 污泥热解催化制备甲醇合成气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污泥热解催化制备甲醇合成器的方法,①将混合污泥置于热解反应器中,并将一定量催化剂置于混合污泥的上方;②向反应体系中通入惰性气体,使空气排尽;③控制反应体系温度,同时,将生成的气体依次进行冷凝、计量,然后收集得到甲醇合成气;④至计量装置测得7min内气体生成量小于0.1mL时,停止加热反应体系,收集冷凝所得液体,即为焦油;⑤至反应体系温度下降到常温时,打开热解反应器,收集所得固体产物,即为焦炭。本发明提出了热解+催化制备甲醇合成气的工艺,不但解决了污泥处理的技术难题,而且解决了污泥资源化问题,同时通过污泥资源化利用,提高了社会经济效益和生态环境效益。

Description

污泥热解催化制备甲醇合成气的方法
技术领域
本发明属于生物质制气技术领域,具体涉及一种污泥热解催化制备甲醇合成气的方法。
背景技术
随着我国城市化进程和社会经济的不断发展,城市现代化的脚步也越来越快,兴建城市污水厂、管理城市废弃物成为与之密不可分的部分。近几年,城市中的污水处理厂不断增加,城市污水处理率也不断提高。与此同时,作为污水处理的二次污染物,污泥的产量也在不断增加。据相关统计报告,我国污水处理厂每年生产干污泥130万吨,并且保持15%左右的增速。如果全部的城市污水都可以并网处理,那么我国干污泥产量,将达到850万吨/年之多。
污水处理过程产生的污泥严重影响环境,甚至制约经济发展。因此,处理污泥和处理污水同样重要。在发达国家,污泥处理的投资占污水处理厂投资的一半以上,运行成本也占了总成本的一半之多。污泥处理的最终目的,就是将污泥的状态变得稳定,减少污泥的总量,降低二次污染的风险,并且对其进行资源化再利用。
如果想要正确选择处理污泥的方法,以及选择有利的污泥利用技术,就必须以污泥性质的研究作为基础,污泥的组成也是它的基本性质的表现。污水中有很多污染物,在污水处理后很大一部分都会转化到污泥中,因而,污泥中的污染物种类也很多。例如,污泥的无机成分中含有多种重金属,有机组分中含有微量高毒化合物、细菌、病毒和寄生虫卵等有害的生物成分。污泥中成分相当复杂,当然,也会含有一些有益成分,如植物养分(N、P、K)等。因此,污泥具有以下特征:
1.污泥的水含量非常高,通过机械压滤只能将其中的全部自由水以及部分间隙水脱出,剩余的水分只有通过热干燥等方式才能除掉。
2.污泥中有机物含量比较低,根据污泥的来源不同,其中有机质成分的含量也有不同,生活污泥含有的有机成分占干重的60%-70%,而一般工业污泥中有机物含量仅占干重的50%左右。
3.由于部分工业污水进入城市污水处理系统,导致生活污泥和工业污泥中都含有多种重金属离子。
4.污泥中的致病菌和寄生虫卵很多,如果处理不当,这些成分会通过土壤、空气、水源等各种渠道发生污染,引发一些动植物、人类的疾病,对环境以及健康都是巨大的危害。
目前,现有的污泥处理技术有很多,大致包括以下几种:
(1)卫生填埋法:卫生填埋比较简单,容易操作,成本较低,对污泥脱水程度要求不髙。但是,这种方法会产生填埋渗滤液和有害气体,对地下水造成污染,甚至可能引起爆炸或燃烧等。
(2)土地利用法:土地利用是一种投资少、能耗低的方法,运行费用也比较低,还可以以污泥中的有益成分对土壤进行改良,但是,这种方式同时使有毒的物质,如重金属,进入土壤中,造成污染。
(3)焚烧法:焚烧法要求首先对污泥进行干化,对污泥的处理比较彻底。通过焚烧,污泥里的有机物彻底碳化,能够彻底消除污泥中的有害物质,将污泥体积降到最低。但是,焚烧法的投资大、运行费用高。同时,焚烧过程中也有可能产生挥发性有害物质。
(4)热解法:近年来,国内外专家普遍认为,热解法处理污泥将成为一种重要的方法。通过热解,污泥中的有机物可以发生裂解,转化为气态或液态燃料。以热解法处理污泥的主要优点:一是能源回收率高,二是污泥中含量较高的无机成分也可以进一步进行材料化利用。但是单纯利用热解法对污泥进行处理还存在以下问题;一是固体体积的减少不如焚烧法减少的多,二是裂解产生出来的液态产品的燃烧会产生对环境有害的物质,三是热解技术没有焚烧法完善,四是热解机理和动力学研究方面还有很多工作需要进一步探讨,五是在工艺和设备的改进方面有待进一步突破,六是热解成本高,不便于推广应用。
发明内容
针对以上各类污泥处理工艺存在的问题,本发明提出了热解+催化制备甲醇合成气的工艺,不但解决了污泥处理的技术难题,而且解决了污泥资源化利用问题,同时通过污泥资源化利用,提高了社会经济效益和生态环境效益。
为解决以上问题,本发明通过以下技术方案实现:
污泥热解气化的过程非常复杂,一般可将热解气化分为物料的干燥、热解反应、氧化反应和还原反应四个过程。热解反应为氧化还原反应提供足够的物料,氧化反应为整个反应体系提供热量,而经过还原反应,物料最终转化为可燃性气体,这些过程相互影响,实现物质与能量的转化。热解气化技术的影响因素也非常复杂,包括反应条件的影响(温度、压力、停留时间、水蒸气生物质比率、空气当量比等)、物料特性的影响、催化剂的影响等。
设计一种污泥热解催化制备甲醇合成气的方法,包括以下步骤:
(1)将混合污泥置于热解反应器中,并将一定量催化剂置于混合污泥的上方,所述催化剂与混合污泥之间的体积比为5~10:90~95;
(2)向反应体系中通入惰性气体,使空气排尽;所述惰性气体优选为氮气,纯度不低于99.99%,惰性气体的作用是在开始反应前将体系内的空气排净;
(3)控制热解反应阶段温度为580~620℃,催化反应阶段温度为900~1000℃,同时,将生成的气体依次进行冷凝、计量,然后收集得到甲醇合成气;
(4)至计量装置测得7min内气体生成量小于0.1mL时,停止加热反应体系,收集冷凝所得液体,即为焦油;
(5)至反应体系温度下降到常温时,打开热解反应器,取出固体产物,即为焦炭。整个热解催化过程中,固体焦炭和液体焦油的产量采用天平称量获得,气态产物甲醇合成气的产量以气体流量计累计体积计算,气体成分由GC-4000A检测分析仪测定。
所述催化剂由以下步骤制备而成:
(1)将橄榄石进行粉碎,筛分出10~18目的橄榄石粉末;
(2)在通空气量为2~4L/min的条件下,将橄榄石粉末进行煅烧,煅烧温度为550℃,煅烧时间为2h,然后(利用矿石成型剂)成型即得。
该催化剂具备良好的生物质气化催化性能,其颗粒表面均匀分布有大量的,催化活性高、催化效率高,且成本低。
催化剂首次使用后,颜色由原来的砖红色转变为灰黑色,催化效果有所下降。为了提高催化剂的使用寿命,增加经济效益,可以选择以下两种方法对使用过的催化剂进行复性:
(1)将使用过的催化剂在850℃有氧锻烧2h。通过这种方法,催化剂重新恢复为砖红色;
(2)在一次反应结朿后,立即向催化床内通入空气,气流速率为1L/min,持续5~10min,借用催化床的余温50~80℃,使催化剂表面的积碳与通入空气中的氧反应。通过这种方法,催化剂变为红褐色,比原有的砖红色略暗。
复性后的催化剂可重新用于催化反应。实验证明,通过第一种方法复性后的催化剂与初次使用的催化剂相比,催化性能基本相当;通过第二种复性方法,催化剂催化效果保持在93%以上,与不进行复性的催化剂相比,催化效果提高了10%左右。
所述混合污泥的制备方法,包括以下步骤:
在污泥中掺入可燃固体废弃物形成混合污泥,可以提高所得合成气的产量和气体成份。所述可燃固体废弃物可以选用植物源的生物质,如农作物秸秆,林业加工过程中剩余的木屑、枝叶,城市绿化产生的落叶等等。具体方法如下:
(1)将可燃固体废弃物粉碎至粒径不大于0.2mm的粉末;
(2)将粉碎的物料与一定量污泥进行搅拌,均匀混合即得,避免因密度不同而造成的物料混合不均。经过多次实验证明,可燃固体废弃物与污泥的最优经济比为1:4;所述污泥的含水量不大于20wt%。
本发明具有以下积极有益的技术效果:
1.本发明将污泥+可燃固体废弃物搭配形成了混合污泥,并设计了制备催化剂的方法,然后进行热解+催化处理,能大量减少污泥固体体积,平均减少70.15%,并制取甲醇合成气和固体肥料;
2.本发明工艺流程简单,能有效解决污泥处理的经济效益问题和二次污染问题,根据本发明多次实验得出,处理1m3含水率为80%的污泥所需费用为87.6元,而产出的甲醇合成气(粗合成气)收益为74.66Nm3,热值2500Kcal/Nm3,按照市场售价2.0元/Nm3计算,合计收益149.32元。
3.本发明方法对污泥处理后所得的固体肥料属于无污染有机肥料,目前市场售价大约60元/m3
附图说明
图1 本发明混合污泥热解催化产物产量情况;
图中 DS为以生活污泥为原料的实施例1,IS为以工业污泥为原料的实施例2。
图2 本发明混合污泥热解催化气体成分分布情况;
图中 DS为以生活污泥为原料的实施例1,IS为以工业污泥为原料的实施例2。
图3 污泥太阳能干化热解工艺示意图;
图中 1为集热器,2为热泵,3为污泥干化大厅,4为热解催化装置。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。以下实施例所涉及的设备,如无特别说明则均为常规设备;所涉及的原料,如无特别说明,则均为常规原料。
实施例1:一种污泥热解催化制备甲醇合成气的方法,包括以下步骤:
(1)将混合污泥置于热解反应器中,并将一定量催化剂置于混合污泥的上方,所述催化剂与混合污泥之间的体积比为8:92;
(2)向反应体系中通入惰性气体,使空气排尽;所述惰性气体优选为氮气,纯度不低于99.99%,惰性气体的作用是在开始反应前将体系内的空气排净;
(3)工艺流程中设计了两个高温电阻炉,热解反应阶段的电炉额定功率为2000W,额定温度600℃,催化反应阶段的电炉额定功率3000W,额定温度950℃,同时,将生成的气体依次进行冷凝、计量,然后收集得到甲醇合成气,进行成分分析;
(4)至计量装置测得7min内气体生成量小于0.1mL时,停止加热反应体系,收集冷凝所得液体,即为焦油,称重;
(5)至反应体系温度下降到常温时,打开热解反应器,取出固体产物,即为焦炭,称重。整个热解催化过程中,固体焦炭和液体焦油的产量采用天平称量获得,气态产物甲醇合成气的产量以气体流量计累计体积计算,气体成分由GC-4000A检测分析仪测定。
所述催化剂由以下步骤制备而成:
(1)将橄榄石进行粉碎,筛分出10~18目的橄榄石粉末;
(2)在通空气量为3L/min的条件下,将橄榄石粉末(实验证明,通气量在2~4L/min反应速度最快,通气量大于4L/min反而下降)进行煅烧,煅烧温度为550℃,煅烧时间为2h,然后(利用矿石成型剂)成型即得。
所述混合污泥由以下步骤制备而成:
(1)将可燃固体废弃物(玉米秸秆)粉碎至粒径不大于0.2mm的粉末;
(2)将粉碎的物料与一定量生活污泥进行搅拌,均匀混合即得,避免因密度不同而造成的物料混合不均。可燃固体废弃物与污泥的重量比为1:4;所述生活污泥的含水量不大于20wt%。
实施例2:除混合污泥原料采用工业污泥外,其它步骤与实施例1相同。
混合污泥热解催化结果分析
(1)混合污泥热解催化产物产量分布情况
通过实施例1/2得到了混合污泥热解催化的产量情况。图1表示的是实施例1/2的三相产物的情况。从图上可以看出,以工业污泥为原料的固体剩余量比以生活污泥为原料高出25.1%,二者所产生的液体量均比较少,而以生活污泥为原料的气体产量是以工业污泥为原料的1.61倍。
(2)混合污泥热解催化气体分布情况
由图2可知,从气体成分來看,实施例1收集气体中H2:52.42%、CO:21.94%、CH4:11.24%、CO2:14.4%,实施例2收集气体H2:47.75%、CO:20.77%、CH4:10.26%、CO2:21.22%,所产气体的成分分布比较相似,从图上可以看出,除以生活污泥为原料所产H2体积分数略高于工业污泥,CO2体积分数略高于工业污泥,CO和CH4的体积分数相差不大。因此,在污泥热解催化过程中,生活污泥热解催化的气体产量及质量要优于工业污泥。
(3)混合污泥热解催化生产甲醇合成气方案设计与经济效益分析
为了便于本发明技术的推广应用,选择某污水处理厂为例,该污水处理厂设计污水处理量为30000m3/d,占地面积1.2公顷。根据该污水厂的日处理量以及每立方污水的出泥量进行计算,该厂每天产生含水量80%的污泥90t。
根据所依托的污水厂的污水处理量,设计污泥干化热解催化处理工艺,图3表示了这种工艺。该工艺分为三部分:
(1)太阳能热泵系统,利用太阳能集热器将太阳能转化为热能,利用热泵将工艺中可收集到的低品位热转化为高品位热,通过太阳能热泵系统的作用,将空气加热到85°C左右。
(2)污泥干化大厅,污泥干化大厅顶部由集热材料构成,可以将太阳能导入大厅内,大厅地板分布均勾的细孔,由太阳能热泵系统加热的空气可由细孔通入大厅,大厅内带有翻泥设备,可以使污泥受热均勾,使水蒸气快速扩散。
(3)热解催化装置,经过干燥的污泥运输到热解工段,釆用热解催化两段工艺处理混合污泥,批次进料。
经济核算
1)单位经济总投入
(1)干燥阶段:对污泥干燥工段进行设计,釆用太阳能热泵工艺与太阳能干化大厅结合。根据当地的地理位置,城市日照福射,日照时间,每天处理污泥90t,计算出需污泥干化大厅400m2
根据日照时间、日照福射、热解段可回收余热计算,计算太阳能集热器为1250.0m2
根据市场售价,计算上述规模的太阳能污泥干化系统需投资约850万元,可运行15年,则对应每吨80%含水量污泥的折旧费用为每年17.25元。此等规模的干化设备每日运行需运行费用约3000元,则对应每吨含水量污泥的运行费用为33.3元。
(2)热解催化阶段:太阳能干化系统可将含水量80%的污泥脱水至20%以下,则热解催化装置每天处理量为22.5t。需建立日处理量为22.5t的热解催化装置,此等规模的热解催化装置投资约为350万元,可运行10年,则对应每吨80%含水量污泥的折旧费用为10.65元。此等规模的设备每日运行需运行费用2010元,则对应每吨80%含水量污泥的运行费用为22.30元。
(3)其它投入:包括可燃固体废弃物购置费、混合加工费、管理费等,计算每吨80%含水量污泥需要费用4.10元。
综上所述,总经济投入(元/t)=干燥设备折旧费+干燥阶段运行费+热解催化设备折旧费+热解催化阶段运行费+其它费用=17.25+33.3+10.65+22.3+4.1=87.6元/t。
2)单位经济总收入
(1)甲醇合成气(粗合成气):每吨混合污泥可生产甲醇合成气(粗合成气):74.66Nm3,热值2500Kcal/Nm3,按照市场售价2.0元/Nm3计算,合计收益149.32元。
(2)固体肥料:混合污泥处理后的固体肥料属于无污染有机肥料,目前市场售价大约60元/m3,按照固体肥料剩余量20%计算,则每吨混合污泥可回收30元。总收入(元/t)=甲醇合成气+固体肥料=149.32+30=179.32元/t。
3)单位经济总收益
单位经济总收益=经济总收入-经济总投入=179.32-87.6=97.32元/t。
4)投资回收年限
根据上述计算总投入和运行费用,考虑到经济总收入,即可计算出投资回收年限为3.75年。
5)其它效益
其它效益包括政府政策补贴,生态环境改善等。

Claims (6)

1.一种污泥热解催化制备甲醇合成气的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将原料—混合污泥置于热解反应器中,并将一定量催化剂置于混合污泥的上方,所述催化剂与混合污泥之间的体积比为5~10:90~95;所述混合污泥由以下步骤制备而成:
将可燃固体废弃物粉碎至粒径不大于0.2mm的粉末;
将粉碎后的可燃固体废弃物与污泥按照重量比为1:4进行搅拌,均匀混合即得,避免因密度不同而造成的物料混合不均,所述污泥的含水量不大于20%;
所述催化剂由以下步骤制备而成:
将橄榄石进行粉碎,筛分出10~18目的橄榄石粉末;
在通空气量为2~4L/min的条件下,将橄榄石粉末进行煅烧,煅烧温度为550℃,煅烧时间为2h,然后成型即得;
(2)向反应体系中通入惰性气体,使空气排尽;
(3)控制反应体系的热解反应阶段温度为580~620℃,催化反应阶段温度为900~1000℃,同时,将生成的气体依次进行冷凝、计量,然后收集得到甲醇合成气;
(4)至测得7min内气体生成量小于0.1mL时,停止加热反应体系,收集冷凝所得液体,即为焦油;
(5)至反应体系温度下降到常温时,打开热解反应器,收集所得固体产物,即为焦炭。
2.根据权利要求1所述制备甲醇合成气的方法,其特征在于:所述惰性气体为纯度不低于99.99%的氮气。
3.根据权利要求1所述制备甲醇合成气的方法,其特征在于:所述催化剂使用过后在850℃有氧锻烧2h可进行复性。
4.根据权利要求1所述制备甲醇合成气的方法,其特征在于:所述催化剂使用过后通过以下步骤进行复性:在一次反应结朿后,立即向催化床内通入空气,气流速率为1L/min,持续5~10min,借用催化床的余温50~80℃,使催化剂表面的积碳与通入空气中的氧反应。
5.根据权利要求1所述制备甲醇合成气的方法,其特征在于:所述可燃固体废弃物为植物源的生物质。
6.根据权利要求1所述制备甲醇合成气的方法,其特征在于:所述可燃固体废弃物为农作物秸秆,林业加工过程中剩余的木屑、枝叶,或城市绿化产生的落叶。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045524A (zh) * 2007-05-04 2007-10-03 大连理工大学 固体燃料催化气化制富氢气体的方法
CN103979491A (zh) * 2014-05-20 2014-08-13 青岛理工大学 一种污泥与生物质共混气化制氢的方法与装置
CN106433713A (zh) * 2016-11-01 2017-02-22 新疆大学 添加生物质的污泥热解方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10000703B2 (en) * 2015-05-08 2018-06-19 Anellotech, Inc. Catalytic fast pyrolysis process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045524A (zh) * 2007-05-04 2007-10-03 大连理工大学 固体燃料催化气化制富氢气体的方法
CN103979491A (zh) * 2014-05-20 2014-08-13 青岛理工大学 一种污泥与生物质共混气化制氢的方法与装置
CN106433713A (zh) * 2016-11-01 2017-02-22 新疆大学 添加生物质的污泥热解方法

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