專利名稱：利用城市污泥制取生物柴油的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域，具體說(shuō)是利用城市污泥為主要原料，制取生物柴油的一種新的工藝方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)的城市生活污水和工業(yè)廢水量逐年增加，生活污水中含污泥量(以干重量計(jì))約130萬(wàn)噸，而且年增長(zhǎng)率大于10％，特別是在我國(guó)城市化水平較高的城市和地區(qū)的城鎮(zhèn)污水，如果得到全部處理，將產(chǎn)生污泥量(以干重量計(jì))840萬(wàn)噸，污泥處理量十分突出。
歐盟國(guó)家通常實(shí)施對(duì)廢棄物采用消納的層次化管理原則，即循環(huán)利用，優(yōu)先焚燒；美國(guó)1998年產(chǎn)生690萬(wàn)噸干污泥，其中60％有效利用，包括直接對(duì)土地施肥等有效利用；世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)包括污泥等廢棄物的處理和利用進(jìn)行了大量研究，也取得了一定的效果。
我國(guó)對(duì)污泥的處理與處置處于起步階段。在全國(guó)的現(xiàn)有污水處理設(shè)施中，對(duì)污泥有穩(wěn)定處理設(shè)施的不足1/2，處理工藝和配套較為完善的不足1/10，能夠正常運(yùn)行的為數(shù)更少；隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，對(duì)污水處理率的提高，污泥的處理量與日俱增；污泥中的有害物質(zhì)，如可吸附性有機(jī)鹵素(AOX)、陽(yáng)離子合成洗滌劑(LAS)、多氯聯(lián)苯(PCB)、以及鎘、鉻、銅、鋅等，如果污泥施于土壤，重金屬將積累于地表面，通過(guò)食物鏈，在農(nóng)作物、動(dòng)物以及人類體內(nèi)積累；污泥焚燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量巨毒物質(zhì)，如二噁英、呋喃等，除此之外，污泥中還存在其它潛在污染物如放射性污染物等，處理不當(dāng)，將會(huì)給人類健康和環(huán)境造成嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述城市污泥給環(huán)境帶來(lái)的諸多問(wèn)題，發(fā)明了一種處理城市污泥的新方法，采用污泥為主要原料生產(chǎn)生物柴油，緩解燃油緊缺的嚴(yán)重問(wèn)題，改善環(huán)境污染狀況。
利用城市污泥制取生物柴油的工藝方法是由機(jī)械脫水、調(diào)質(zhì)、蒸發(fā)、擠壓、攪拌、反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過(guò)濾各工序組成，其特征是a)組份配方及其含量(重量％)比污泥70.5-56.5溶劑20.0-40.0助劑8.5-2.5
催化劑1.0；b)城市污泥為城市地溝底層污泥，或者生活污水沉淀污泥；c)溶劑為菜籽油、廚房廢油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一種或者混合油均可；d)助劑為甲醇，或者十六醇；e)催化劑為三氯化鋁；f)工藝方法是污泥進(jìn)入工序前，預(yù)先機(jī)械脫水，使污泥含水率≤65％；然后進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)工序，在污泥中加入粘度為10MPa·s的重油，或者蒽油，或者采用重油和蒽油的混合油，比例為污泥的6-8倍，充分?jǐn)嚢杈鶆?；接著，進(jìn)入蒸發(fā)工序，使污泥含水率≤5％；再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓脫油，使污泥含油量≤7％；脫出的重油重新返回調(diào)質(zhì)工序，循環(huán)使用；經(jīng)過(guò)擠壓脫油的污泥進(jìn)入攪拌工序時(shí)，按組份配方及其重量百分比，向攪拌器內(nèi)加入溶劑、助劑和催化劑，充分?jǐn)嚢?0-15分鐘；接著轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)工序加溫為400-600℃，壓力為5.5-9.0MPa，時(shí)間為30-60分鐘；蒸餾工序加熱至360℃，在360℃前餾分油為粗柴油，余渣為生物炭；將粗柴油轉(zhuǎn)入調(diào)合工序時(shí)，在常溫下加入調(diào)合劑硝酸戊酯，其重量百分比為0.2-1.0％，粗柴油進(jìn)入調(diào)合工序前應(yīng)進(jìn)行分析檢測(cè)，調(diào)合劑用量依據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果，確定調(diào)合劑硝酸戊酯用量；當(dāng)粗柴油與常規(guī)普通柴油各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)相同時(shí)，停止加入調(diào)合劑；最后進(jìn)入過(guò)濾工序，除去雜質(zhì)，過(guò)濾液即為合格成品生物柴油，雜質(zhì)返回?cái)嚢韫ば蛑匦吕?；利用城市污泥制取生物柴油的工藝方法是反?yīng)溫度為450-550℃時(shí)，反應(yīng)壓力6.5-8.5MPa，反應(yīng)時(shí)間40-50分鐘。
本發(fā)明的積極效果是采用城市污泥為主要原料制取生物柴油，可變廢為寶，減輕環(huán)境污染，降低了產(chǎn)品成本；溶劑采用植物油，用量少，大量節(jié)省耕地，所需設(shè)備均為常規(guī)傳統(tǒng)石油化工設(shè)備，建廠投資可大幅度降低。


圖1，本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
對(duì)發(fā)明的工藝方法，結(jié)合附圖具體描述如下。
實(shí)施例1利用城市污泥制取生物柴油。本發(fā)明的工藝方法是由機(jī)械脫水、調(diào)質(zhì)、蒸發(fā)、擠壓、攪拌、反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過(guò)濾各工序組成，組份配方及其含量(重量％)污泥70.5-56.5，溶劑20.0-40.0，助劑8.5-2.5，催化劑1.0；原料采用城市地溝底層污泥，或者生活污水沉淀污泥；溶劑為菜籽油、廚房廢油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一種或者混合油均可；助劑為甲醇、或者十六醇；催化劑為三氯化鋁。
工藝方法是先將城市路溝底層污泥進(jìn)行預(yù)處理，首先經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水，使污泥水份含量≤65％，然后轉(zhuǎn)入污泥調(diào)質(zhì)工序，并加入粘度為10MPa·s的重油，重量是污泥的6倍，充分?jǐn)嚢杈鶆?，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)器內(nèi)使水分蒸發(fā)；當(dāng)污泥含水量為≤5％時(shí)，進(jìn)入擠壓工序，擠壓工序采用常規(guī)螺旋擠壓機(jī)，經(jīng)擠壓脫油處理的污泥，含油率≤7％，經(jīng)預(yù)處理后的污泥作為制取柴油原料備用；擠出的重油可以返回調(diào)質(zhì)工序，作為脫水劑重新循環(huán)利用；按本發(fā)明的組份配方及其重量百分比，稱量所需各種原材料。
組份配方及含量(重量％)比污泥70.5，溶劑20.0，助劑8.5，催化劑1.0。
稱取各種原料污泥經(jīng)過(guò)預(yù)處理的路溝底層污泥705kg，溶劑菜籽油200kg，助劑甲醇85kg，催化劑三氯化鋁10kg；攪拌工序采用的攪拌器為普通化工攪拌機(jī)，無(wú)特殊要求；各種原材料進(jìn)入攪拌器充分?jǐn)嚢?0分鐘后，轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度400℃，反應(yīng)壓力5.5MPa，時(shí)間60分鐘；之后，進(jìn)入蒸餾釜，蒸餾溫度360℃前的餾分油為粗柴油，余下的雜質(zhì)為生物炭，可作為生產(chǎn)二硫化碳的原料，或者生產(chǎn)土質(zhì)疏松劑；粗柴油經(jīng)過(guò)檢測(cè)后，進(jìn)入調(diào)合工序，在常溫下將調(diào)合劑硝酸戊酯加入粗柴油，按檢測(cè)結(jié)果，加入硝酸戊酯10kg，粗柴油的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)即可達(dá)到普通柴油標(biāo)準(zhǔn)；再經(jīng)過(guò)過(guò)濾器將雜質(zhì)除去，即可生產(chǎn)出合格的生物柴油；過(guò)濾工序?yàn)V出的雜質(zhì)，可以返回?cái)嚢杵髦匦吕谩?br> 本發(fā)明所制取的生物柴油各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到普通柴油性能標(biāo)準(zhǔn)；采用農(nóng)用柴油車進(jìn)行路面試驗(yàn)，起動(dòng)、運(yùn)行、負(fù)載、爬坡，效果良好，深受各界好評(píng)。
實(shí)施例2利用污泥制取生物柴油。按本發(fā)明提供的原料配方及其含量(重量％)比污泥63.5，溶劑豆油(或者廚房廢油)30.0，助劑十六醇5.5，催化劑1.0。
稱量各種原材料污泥635kg，豆油(或廚房廢油)300kg，十六醇55kg，催化劑10kg；根據(jù)污泥用量，在調(diào)質(zhì)工序加入粘度10MPa·s的重油，5080kg，是污泥的8倍；各種原料進(jìn)入攪拌工序，充分?jǐn)嚢?5分鐘后，轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，加熱到450℃，反應(yīng)壓力6.8MPa，反應(yīng)時(shí)間為50分鐘；進(jìn)入調(diào)合工序，依據(jù)對(duì)粗柴油的檢測(cè)結(jié)果，當(dāng)調(diào)合劑硝酸戊酯加入2kg時(shí)，調(diào)合劑所占比例為0.2％，亦可以生產(chǎn)出合格生物柴油；其它各工序的技術(shù)參數(shù)均與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3依據(jù)本發(fā)明的配方及其含量(重量％)比污泥56.5，溶劑40.0，助劑2.5，催化劑1.0。
稱量各種原料，污泥565kg，溶劑采用花生油，或者蓖麻油400kg，助劑采用甲醇2.5kg，催化劑三氯化鋁10kg；污泥采用路邊地溝污泥，進(jìn)入調(diào)質(zhì)工序時(shí)，依據(jù)污泥重量，加入7倍重油3920kg；將預(yù)處理的污泥和各種原材料，投入攪拌器攪拌14分鐘后，轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)溫度500℃，壓力6.5MPa，時(shí)間45分鐘；依據(jù)對(duì)粗柴油的檢測(cè)分析結(jié)果，共加入調(diào)合劑硝酸戊酯25kg，占粗柴油的2.5％；其它工藝條件均同實(shí)施例1。
實(shí)施例4按本發(fā)明提供的工藝方法，采用居民生活污水沉淀污泥，制取生物柴油。
各原料配方及含量(重量％)比污泥65.0，溶劑大豆油或者花生油30.0，助劑十六醇4.0，催化劑1.0。
稱量各種原材料，污泥居民生活污水沉淀污泥650kg，大豆油或者花生油300kg，十六醇40kg，，三氯化鋁10kg。在污泥進(jìn)入調(diào)質(zhì)工序時(shí)，依據(jù)污泥重量，加入重油4230kg，是污泥量的6.5倍。
各種原料進(jìn)入攪拌器后，充分?jǐn)嚢?3分鐘，接著轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)溫度550℃，壓力8.5MPa，時(shí)間40分鐘；進(jìn)入調(diào)合工序，加入硝酸戊酯8.0kg，占粗柴油的0.8％；其它工序的技術(shù)參數(shù)均與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5采用城市街道地溝污泥為原料生產(chǎn)生物柴油。污泥進(jìn)入預(yù)處理的調(diào)質(zhì)工序，依據(jù)污泥用量加入7.5倍量蒽油；依據(jù)本發(fā)明的配方及其含量(重量％)比污泥61.0，玉米油35.0，十六醇3.0，三氯化鋁1.0。
稱取各種原材料，污泥610kg，玉米油350kg，十六醇30kg，三氯化鋁10kg；各種物料進(jìn)入攪拌器后，充分?jǐn)嚢?2分鐘后，進(jìn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)溫度600℃，壓力7.5MPa，時(shí)間30分鐘；在調(diào)合工序，依據(jù)對(duì)粗柴油的分析檢測(cè)結(jié)果，加入硝酸戊酯9kg，占粗柴油的0.9％；其它技術(shù)工藝條件均同實(shí)施例1。
實(shí)施例6采用城市居民生活污水沉淀污泥制取生物柴油。按原料配方及其含量(重量％)比污泥68.0，溶劑25.0，助劑6.0，催化劑1.0。
稱取污泥680kg，溶劑250kg，菜籽油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油各50kg，助劑甲醇60kg，三氯化鋁10kg；物料進(jìn)入攪拌工序后，充分?jǐn)嚢?4分鐘后，轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)溫度500℃，壓力9.0MPa，時(shí)間35分鐘；依據(jù)對(duì)粗柴油的檢測(cè)結(jié)果，調(diào)合工序共加入硝酸戊酯10kg；調(diào)質(zhì)工序蒽油加入量為污泥的8倍；其它工序及其技術(shù)參數(shù)與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.利用城市污泥制取生物柴油的工藝方法是由機(jī)械脫水、調(diào)質(zhì)、蒸發(fā)、擠壓、攪拌、反應(yīng)、蒸餾、調(diào)合、過(guò)濾各工序組成，其特征是a)組份配方及其含量(重量％)比污泥70.5-56.5溶劑20.0-40.0助劑8.5-2.5催化劑1.0；b)城市污泥為城市地溝底層污泥，或者生活污水沉淀污泥；c)溶劑為菜籽油、廚房廢油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一種或者混合油均可；d)助劑為甲醇，或者十六醇；e)催化劑為三氯化鋁；f)工藝方法是污泥進(jìn)入工序前，預(yù)先機(jī)械脫水，使污泥含水率≤65％；然后進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)工序，在污泥中加入粘度為10MPa·s的重油，或者蒽油，或者采用重油和蒽油的混合油，比例為污泥的6-8倍，充分?jǐn)嚢杈鶆颍唤又?，進(jìn)入蒸發(fā)工序，使污泥含水率≤5％；再經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓脫油，使污泥含油量≤7％；脫出的重油重新返回調(diào)質(zhì)工序，循環(huán)使用；經(jīng)過(guò)擠壓脫油的污泥進(jìn)入攪拌工序時(shí)，按組份配方及其重量百分比，向攪拌器內(nèi)加入溶劑、助劑和催化劑，充分?jǐn)嚢?0-15分鐘；接著轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，反應(yīng)工序加溫為400-600℃，壓力為5.5-9.0MPa，時(shí)間為30-60分鐘；蒸餾工序加熱至360℃，在360℃前餾分油為粗柴油，余渣為生物炭，用作生產(chǎn)二硫化炭；將粗柴油轉(zhuǎn)入調(diào)合工序時(shí)，在常溫下加入調(diào)合劑硝酸戊酯，其重量百分比為0.2-1.0％，粗柴油進(jìn)入調(diào)合工序前應(yīng)進(jìn)行分析檢測(cè)，調(diào)合劑用量依據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果，確定調(diào)合劑硝酸戊酯用量；當(dāng)粗柴油與常規(guī)普通柴油各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)相同時(shí)，停止加入調(diào)合劑；最后進(jìn)入過(guò)濾工序，除去雜質(zhì)，過(guò)濾液即為合格成品生物柴油；過(guò)濾工序的雜質(zhì)返回?cái)嚢韫ば蛑匦吕谩?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥制取生物柴油的工藝方法，其特征是反應(yīng)溫度為450-550℃時(shí)，反應(yīng)壓力6.5-8.5MPa，反應(yīng)時(shí)間40-50分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域，具體說(shuō)是利用城市污泥制取生物柴油的一種新技術(shù)。針對(duì)污泥量大、嚴(yán)重污染環(huán)境，以及能源緊張諸因素，研發(fā)了一種利用廢物制取生物柴油的工藝方法，其特征是組份配方及其含量(重量％)比污泥70.5－56.5，溶劑20.0－40.0，助劑.5－2.5，催化劑1.0；污泥采用城市地溝污泥，或者居民生活污水沉淀污泥，溶劑為菜籽油、豆油、廚房廢油、花生油等，助劑為甲醇，催化劑為三氯化鋁；工藝方法是污泥先經(jīng)過(guò)預(yù)處理脫水，使水含量≤5％，各物料進(jìn)入攪拌工序充分?jǐn)嚢?0－15分鐘后，轉(zhuǎn)入反應(yīng)工序，溫度為400－ 600℃，壓力5.5－9.0MPa，時(shí)間30－60分鐘；蒸餾工序加熱至360℃前的餾分油為粗柴油，轉(zhuǎn)入調(diào)合工序，加入硝酸戊酯0.2－1.0％，即可生產(chǎn)出符合普通柴油標(biāo)準(zhǔn)的柴油。產(chǎn)品深受試驗(yàn)用戶歡迎，可以在柴油機(jī)設(shè)備中推廣使用。
文檔編號(hào)C02F11/00GK1962820SQ20061013441
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者任春山 申請(qǐng)人:任春山