一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种市政污泥高效催化热解制取高附加值产物的系统和方法，市政污泥高效催化热解系统包括热解炉、冷凝装置、热解油收集箱、尾气净化装置、热解气收集箱等；方法是将含水率50％左右的污泥原料分别与氢氧化钙、碳酸钙、氯化锌、氯化钙、等催化剂均匀混合，置于热解系统中，得到高附加的热解产物。利用本方法可以满足对不同产物的需求，提供对应的最优工艺参数，不仅可以得到热解气，作为优质燃气用于发电上网，还可获得热解油，用作优质燃油或高附加化工原料。该方法在实现垃圾减量化、无害化的同时，还实现了资源化、能源化，并为不同产物需求提供最优工艺参数，具有非常优良的应用前景。

A system and method for catalytic pyrolysis of municipal sludge to produce high value-added products

【技术实现步骤摘要】
一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统和方法
本专利技术属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统和方法。
技术介绍
随着我国的城镇化快速推进，人们生活水平大幅提升，市政污泥产量越来越多。据统计，我国2015年产生的市政污泥(含水率80％)达到3500万吨，目前已超过4000万吨，预计到2020年，我国每年会产生6000万吨-9000万吨市政污泥，对污泥有效处理处置已刻不容缓。如何在杀死污泥中病毒微生物，减少污泥的体积的同时，实现其“资源化、无害化”，成为解决污泥问题的关键。目前我国污泥的处理和处置主要以卫生填埋、堆肥和焚烧为主，这几种技术都不能很好地实现“资源化、无害化”。污泥热解技术是将脱水干化后的污泥在无氧的环境下，加热到一定温度，在热分解和热解的作用下,使得污泥中的有机物大分子分解成小分子物质，产生生成热解油、热解气和热解残渣(焦炭)3种高附加值产物。但由于污泥热解所得产物品质不是很好，限制了其应用的范围与领域，如何提升热解三相产物的品质成为大规模使用热解三相产物和广泛推广热解技术的关键。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统，包括：热解炉，所述热解炉内设有石英管；所述石英管第一端有氮气进口，第二端为热解产物出口；所述石英管内放置瓷舟。冷凝装置，所述冷凝装置具有热解产物入口、热解气出口、热解油出口；所述热解产物入口与所述石英管第二端相连通；热解油收集箱，所述热解油回收箱具有热解油入口，所述热解油入口与所述热解油出口相连通；尾气净化装置，所述尾气净化装置具有尾气入口、尾气出口，所述尾气入口与所述热解气出口相连通；热解气收集箱，所述热解气收集箱具有净化热解气入口，所述净化热解气入口与所述尾气出口相连通。进一步地，所述冷凝装置为间壁水冷装置，所述冷凝装置下方设有冷凝水入口，上方设有冷凝水出口。进一步地，所述冷凝装置设有热解产物冷凝管，所述冷凝管为连续U型布置；所述冷凝管低端设有所述热解油排出口。进一步地，所述氮气进口通过导气管连接氮气瓶，所述导气管上设有减压阀。本专利技术还提供一种利用上述系统中对市政污泥催化热解制取高附加值产物的方法，包括以下步骤：S1：将污泥原料与催化剂混合均匀，置于所述热解炉中石英管内，在通入氮气保护下进行热解，得到热解产物；所述热解产物为气、液、固混合态的热解气、热解油、热解碳；S2：将热解产物包括热解气、热解油进入管道通入冷凝装置，分离出液态产物热解油；S3：再将分离出热解油的所述热解产物通入尾气净化装置，之后进入热解气收集箱，完成气态产物热解气的收集。进一步地，所述污泥原料含水率40-60％；所述催化剂与污泥原料干基质量比为1：20-1：40。进一步地，所述催化剂包括氢氧化钙、碳酸钙、氯化锌、氯化钙、氧化钙、氧化锌、过磷酸钙中的一种或多种。进一步地，氮气流速为70-150ml/min，热解时间为1-2h，升温速率为10℃/min，热解温度为400-800℃；进一步地，所述催化剂为氧化锌、过磷酸钙混合物；氮气流速100-130ml/min，热解时间为1-2h，热解温度为600-800℃；制取产物中H2含量达85％以上，H2和CO总含量达到90％以上，可作为较高质量的燃气。进一步地，所述催化剂为过磷酸钙、氯化锌、氧化钙混合物；氮气流速为80-110ml/min，热解时间为1.5-2h，升温速率为7-15℃/min，热解温度为600-800℃；芳香族含量高达80％以上，含有大量萘、苯酚及其衍生物、吲哚等，可作为重要的化工原料。进一步地，所述催化剂为磷酸钙组、氧化锌组、氯化钙组、氢氧化钙混合物；氮气流速80-110ml/min，热解时间为1.5-2h，升温速率为7-15℃/min，热解温度为400-600℃；脂肪族含量高达55％以上，其H/C比高，燃烧值高，可用作燃料。本专利技术的有益效果：本专利技术公开的市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统和方法可使市政污泥转化成高附加值的产物，不仅实现了污泥的处理处置，还实现了污泥的“无害化”、“资源化”，变废为宝。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的方法流程图；图2为一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统示意图。附图标记如下：1、氮气瓶；2、减压阀；3、热解炉；4、石英管；5、瓷舟；6、控制面板；7、进水管；8、热解油排出管；9、热解油收集箱；10、尾气净化装置；11、热解气收集箱；12、热解气排出管；13、出水管；14、冷凝装置。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步描述：图1为一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的方法流程图；图2为一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统示意图。下述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术的保护范围之中。实施例1结合图2，对一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统进行详细说明，一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统包括：热解炉3，所述热解炉3内设有石英管4；所述石英管4第一端设有氮气进口，第二端设有热解产物出口；所述石英管4内放置瓷舟5；热解炉上有控制面板6。冷凝装置14，所述冷凝装置14具有热解产物入口、热解气出口、热解油出口；所述热解产物入口与所述石英管第二端相连通；冷凝装置14为间壁水冷装置，所述冷凝装置14下方设有冷凝水进水管7，上方设有冷凝水出水管13；所述冷凝装置14设有热解产物冷凝管，所述冷凝管为连续U型布置；所述冷凝管低端设有所述热解油排出口。热解油收集箱9，所述热解油收集箱9具有热解油入口，所述热解油入口通过热解油排出管8与所述热解油出口相连通；尾气净化装置10，所述尾气净化装置10具有尾气入口、尾气出口，所述尾气入口通过所述热解气排出管12与所述热解气出口相连通；热解气收集箱11，所述热解气收集箱11具有净化热解气入口，所述净化热解气入口与所述尾气出口相连通。所述氮气进口通过导气管连接氮气瓶1，所述导气管上设有减压阀2。实施例2结合图1和图2，对一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的方法进行详细说明，该方法包括以下步骤：S1：将污泥原料含水量50％与催化剂混合均匀，置于所述热解炉中石英管内，在通入氮气保护下进行热解，得到热解产物；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统，其特征在于，包括：/n热解炉，所述热解炉内设有石英管；所述石英管第一端有氮气进口，第二端为热解产物出口；所述石英管内放置瓷舟。/n冷凝装置，所述冷凝装置具有热解产物入口、热解气出口、热解油出口；所述热解产物入口与所述石英管第二端相连通；/n热解油收集箱，所述热解油回收箱具有热解油入口，所述热解油入口与所述热解油出口相连通；/n尾气净化装置，所述尾气净化装置具有尾气入口、尾气出口，所述尾气入口与所述热解气出口相连通；/n热解气收集箱，所述热解气收集箱具有净化热解气入口，所述净化热解气入口与所述尾气出口相连通。/n

【技术特征摘要】
20190411 CN 20191029002671.一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统，其特征在于，包括：
热解炉，所述热解炉内设有石英管；所述石英管第一端有氮气进口，第二端为热解产物出口；所述石英管内放置瓷舟。
冷凝装置，所述冷凝装置具有热解产物入口、热解气出口、热解油出口；所述热解产物入口与所述石英管第二端相连通；
热解油收集箱，所述热解油回收箱具有热解油入口，所述热解油入口与所述热解油出口相连通；
尾气净化装置，所述尾气净化装置具有尾气入口、尾气出口，所述尾气入口与所述热解气出口相连通；
热解气收集箱，所述热解气收集箱具有净化热解气入口，所述净化热解气入口与所述尾气出口相连通。


2.如权利要求1所述的市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统，其特征在于，所述冷凝装置为间壁水冷装置，所述冷凝装置下方设有冷凝水入口，上方设有冷凝水出口。


3.如权利要求2所述的市政污泥催化热解制取高附加值产物的系统，其特征在于，所述冷凝装置设有热解产物冷凝管，所述冷凝管为连续U型布置；所述冷凝管低端设有所述热解油排出口。


4.一种市政污泥催化热解制取高附加值产物的方法，其特征在于，所述方法是利用权利要求1-3任一项所述的市政污泥高效催化热解制取高附加值产物的系统进行的，所述方法包括以下步骤：
S1：将污泥原料与催化剂混合均匀，置于所述热解炉中石英管内，在通入氮气保护下进行热解，得到热解产物；所述热解产物为气、液、固混合态的热解气、热解油、热解碳；
S2：将热解产物包括热解气、热解油进入管道通入冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周智，吴贤波，罗伟，周强，戴煜，谷思敏，张永丽，钟圆，
申请(专利权)人：湖南科谷环保科技有限公司，湖南顶立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43