专利名称：利用城市污泥制取生物柴油的工艺方法
技术领域：
本发明涉及能源领域，具体说是利用城市污泥为主要原料，制取生物柴油的一种新的工艺方法。
背景技术：
我国的城市生活污水和工业废水量逐年增加，生活污水中含污泥量(以干重量计)约130万吨，而且年增长率大于10％，特别是在我国城市化水平较高的城市和地区的城镇污水，如果得到全部处理，将产生污泥量(以干重量计)840万吨，污泥处理量十分突出。
欧盟国家通常实施对废弃物采用消纳的层次化管理原则，即循环利用，优先焚烧；美国1998年产生690万吨干污泥，其中60％有效利用，包括直接对土地施肥等有效利用；世界发达国家对包括污泥等废弃物的处理和利用进行了大量研究，也取得了一定的效果。
我国对污泥的处理与处置处于起步阶段。在全国的现有污水处理设施中，对污泥有稳定处理设施的不足1/2，处理工艺和配套较为完善的不足1/10，能够正常运行的为数更少；随着我国城市化进程的加快，对污水处理率的提高，污泥的处理量与日俱增；污泥中的有害物质，如可吸附性有机卤素(AOX)、阳离子合成洗涤剂(LAS)、多氯联苯(PCB)、以及镉、铬、铜、锌等，如果污泥施于土壤，重金属将积累于地表面，通过食物链，在农作物、动物以及人类体内积累；污泥焚烧时，会产生大量巨毒物质，如二噁英、呋喃等，除此之外，污泥中还存在其它潜在污染物如放射性污染物等，处理不当，将会给人类健康和环境造成严重后果。
发明内容
本发明的目的是针对上述城市污泥给环境带来的诸多问题，发明了一种处理城市污泥的新方法，采用污泥为主要原料生产生物柴油，缓解燃油紧缺的严重问题，改善环境污染状况。
利用城市污泥制取生物柴油的工艺方法是由机械脱水、调质、蒸发、挤压、搅拌、反应、蒸馏、调合、过滤各工序组成，其特征是a)组份配方及其含量(重量％)比污泥70.5-56.5溶剂20.0-40.0助剂8.5-2.5
催化剂1.0；b)城市污泥为城市地沟底层污泥，或者生活污水沉淀污泥；c)溶剂为菜籽油、厨房废油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一种或者混合油均可；d)助剂为甲醇，或者十六醇；e)催化剂为三氯化铝；f)工艺方法是污泥进入工序前，预先机械脱水，使污泥含水率≤65％；然后进行污泥调质工序，在污泥中加入粘度为10MPa·s的重油，或者蒽油，或者采用重油和蒽油的混合油，比例为污泥的6-8倍，充分搅拌均匀；接着，进入蒸发工序，使污泥含水率≤5％；再经过螺旋挤压机挤压脱油，使污泥含油量≤7％；脱出的重油重新返回调质工序，循环使用；经过挤压脱油的污泥进入搅拌工序时，按组份配方及其重量百分比，向搅拌器内加入溶剂、助剂和催化剂，充分搅拌10-15分钟；接着转入反应工序，反应工序加温为400-600℃，压力为5.5-9.0MPa，时间为30-60分钟；蒸馏工序加热至360℃，在360℃前馏分油为粗柴油，余渣为生物炭；将粗柴油转入调合工序时，在常温下加入调合剂硝酸戊酯，其重量百分比为0.2-1.0％，粗柴油进入调合工序前应进行分析检测，调合剂用量依据检测分析结果，确定调合剂硝酸戊酯用量；当粗柴油与常规普通柴油各项技术性能指标相同时，停止加入调合剂；最后进入过滤工序，除去杂质，过滤液即为合格成品生物柴油，杂质返回搅拌工序重新利用；利用城市污泥制取生物柴油的工艺方法是反应温度为450-550℃时，反应压力6.5-8.5MPa，反应时间40-50分钟。
本发明的积极效果是采用城市污泥为主要原料制取生物柴油，可变废为宝，减轻环境污染，降低了产品成本；溶剂采用植物油，用量少，大量节省耕地，所需设备均为常规传统石油化工设备，建厂投资可大幅度降低。
图1，本发明工艺流程图。
具体实施例方式
对发明的工艺方法，结合附图具体描述如下。
实施例1利用城市污泥制取生物柴油。本发明的工艺方法是由机械脱水、调质、蒸发、挤压、搅拌、反应、蒸馏、调合、过滤各工序组成，组份配方及其含量(重量％)污泥70.5-56.5，溶剂20.0-40.0，助剂8.5-2.5，催化剂1.0；原料采用城市地沟底层污泥，或者生活污水沉淀污泥；溶剂为菜籽油、厨房废油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一种或者混合油均可；助剂为甲醇、或者十六醇；催化剂为三氯化铝。
工艺方法是先将城市路沟底层污泥进行预处理，首先经过机械脱水，使污泥水份含量≤65％，然后转入污泥调质工序，并加入粘度为10MPa·s的重油，重量是污泥的6倍，充分搅拌均匀，转入蒸发器内使水分蒸发；当污泥含水量为≤5％时，进入挤压工序，挤压工序采用常规螺旋挤压机，经挤压脱油处理的污泥，含油率≤7％，经预处理后的污泥作为制取柴油原料备用；挤出的重油可以返回调质工序，作为脱水剂重新循环利用；按本发明的组份配方及其重量百分比，称量所需各种原材料。
组份配方及含量(重量％)比污泥70.5，溶剂20.0，助剂8.5，催化剂1.0。
称取各种原料污泥经过预处理的路沟底层污泥705kg，溶剂菜籽油200kg，助剂甲醇85kg，催化剂三氯化铝10kg；搅拌工序采用的搅拌器为普通化工搅拌机，无特殊要求；各种原材料进入搅拌器充分搅拌10分钟后，转入反应釜进行反应，反应温度400℃，反应压力5.5MPa，时间60分钟；之后，进入蒸馏釜，蒸馏温度360℃前的馏分油为粗柴油，余下的杂质为生物炭，可作为生产二硫化碳的原料，或者生产土质疏松剂；粗柴油经过检测后，进入调合工序，在常温下将调合剂硝酸戊酯加入粗柴油，按检测结果，加入硝酸戊酯10kg，粗柴油的各项技术性能指标即可达到普通柴油标准；再经过过滤器将杂质除去，即可生产出合格的生物柴油；过滤工序滤出的杂质，可以返回搅拌器重新利用。
本发明所制取的生物柴油各项指标均达到普通柴油性能标准；采用农用柴油车进行路面试验，起动、运行、负载、爬坡，效果良好，深受各界好评。
实施例2利用污泥制取生物柴油。按本发明提供的原料配方及其含量(重量％)比污泥63.5，溶剂豆油(或者厨房废油)30.0，助剂十六醇5.5，催化剂1.0。
称量各种原材料污泥635kg，豆油(或厨房废油)300kg，十六醇55kg，催化剂10kg；根据污泥用量，在调质工序加入粘度10MPa·s的重油，5080kg，是污泥的8倍；各种原料进入搅拌工序，充分搅拌15分钟后，转入反应工序，加热到450℃，反应压力6.8MPa，反应时间为50分钟；进入调合工序，依据对粗柴油的检测结果，当调合剂硝酸戊酯加入2kg时，调合剂所占比例为0.2％，亦可以生产出合格生物柴油；其它各工序的技术参数均与实施例1相同。
实施例3依据本发明的配方及其含量(重量％)比污泥56.5，溶剂40.0，助剂2.5，催化剂1.0。
称量各种原料，污泥565kg，溶剂采用花生油，或者蓖麻油400kg，助剂采用甲醇2.5kg，催化剂三氯化铝10kg；污泥采用路边地沟污泥，进入调质工序时，依据污泥重量，加入7倍重油3920kg；将预处理的污泥和各种原材料，投入搅拌器搅拌14分钟后，转入反应工序，反应温度500℃，压力6.5MPa，时间45分钟；依据对粗柴油的检测分析结果，共加入调合剂硝酸戊酯25kg，占粗柴油的2.5％；其它工艺条件均同实施例1。
实施例4按本发明提供的工艺方法，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，溶剂大豆油或者花生油30.0，助剂十六醇4.0，催化剂1.0。
称量各种原材料，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，，三氯化铝10kg。在污泥进入调质工序时，依据污泥重量，加入重油4230kg，是污泥量的6.5倍。
各种原料进入搅拌器后，充分搅拌13分钟，接着转入反应工序，反应温度550℃，压力8.5MPa，时间40分钟；进入调合工序，加入硝酸戊酯8.0kg，占粗柴油的0.8％；其它工序的技术参数均与实施例1相同。
实施例5采用城市街道地沟污泥为原料生产生物柴油。污泥进入预处理的调质工序，依据污泥用量加入7.5倍量蒽油；依据本发明的配方及其含量(重量％)比污泥61.0，玉米油35.0，十六醇3.0，三氯化铝1.0。
称取各种原材料，污泥610kg，玉米油350kg，十六醇30kg，三氯化铝10kg；各种物料进入搅拌器后，充分搅拌12分钟后，进入反应工序，反应温度600℃，压力7.5MPa，时间30分钟；在调合工序，依据对粗柴油的分析检测结果，加入硝酸戊酯9kg，占粗柴油的0.9％；其它技术工艺条件均同实施例1。
实施例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，溶剂25.0，助剂6.0，催化剂1.0。
称取污泥680kg，溶剂250kg，菜籽油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油各50kg，助剂甲醇60kg，三氯化铝10kg；物料进入搅拌工序后，充分搅拌14分钟后，转入反应工序，反应温度500℃，压力9.0MPa，时间35分钟；依据对粗柴油的检测结果，调合工序共加入硝酸戊酯10kg；调质工序蒽油加入量为污泥的8倍；其它工序及其技术参数与实施例1相同。
权利要求
1.利用城市污泥制取生物柴油的工艺方法是由机械脱水、调质、蒸发、挤压、搅拌、反应、蒸馏、调合、过滤各工序组成，其特征是a)组份配方及其含量(重量％)比污泥70.5-56.5溶剂20.0-40.0助剂8.5-2.5催化剂1.0；b)城市污泥为城市地沟底层污泥，或者生活污水沉淀污泥；c)溶剂为菜籽油、厨房废油、豆油、花生油、蓖麻油、玉米油、一种或者混合油均可；d)助剂为甲醇，或者十六醇；e)催化剂为三氯化铝；f)工艺方法是污泥进入工序前，预先机械脱水，使污泥含水率≤65％；然后进行污泥调质工序，在污泥中加入粘度为10MPa·s的重油，或者蒽油，或者采用重油和蒽油的混合油，比例为污泥的6-8倍，充分搅拌均匀；接着，进入蒸发工序，使污泥含水率≤5％；再经过螺旋挤压机挤压脱油，使污泥含油量≤7％；脱出的重油重新返回调质工序，循环使用；经过挤压脱油的污泥进入搅拌工序时，按组份配方及其重量百分比，向搅拌器内加入溶剂、助剂和催化剂，充分搅拌10-15分钟；接着转入反应工序，反应工序加温为400-600℃，压力为5.5-9.0MPa，时间为30-60分钟；蒸馏工序加热至360℃，在360℃前馏分油为粗柴油，余渣为生物炭，用作生产二硫化炭；将粗柴油转入调合工序时，在常温下加入调合剂硝酸戊酯，其重量百分比为0.2-1.0％，粗柴油进入调合工序前应进行分析检测，调合剂用量依据检测分析结果，确定调合剂硝酸戊酯用量；当粗柴油与常规普通柴油各项技术性能指标相同时，停止加入调合剂；最后进入过滤工序，除去杂质，过滤液即为合格成品生物柴油；过滤工序的杂质返回搅拌工序重新利用。
2.根据权利要求1所述的利用城市污泥制取生物柴油的工艺方法，其特征是反应温度为450-550℃时，反应压力6.5-8.5MPa，反应时间40-50分钟。
全文摘要
本发明涉及能源领域，具体说是利用城市污泥制取生物柴油的一种新技术。针对污泥量大、严重污染环境，以及能源紧张诸因素，研发了一种利用废物制取生物柴油的工艺方法，其特征是组份配方及其含量(重量％)比污泥70.5－56.5，溶剂20.0－40.0，助剂.5－2.5，催化剂1.0；污泥采用城市地沟污泥，或者居民生活污水沉淀污泥，溶剂为菜籽油、豆油、厨房废油、花生油等，助剂为甲醇，催化剂为三氯化铝；工艺方法是污泥先经过预处理脱水，使水含量≤5％，各物料进入搅拌工序充分搅拌10－15分钟后，转入反应工序，温度为400－ 600℃，压力5.5－9.0MPa，时间30－60分钟；蒸馏工序加热至360℃前的馏分油为粗柴油，转入调合工序，加入硝酸戊酯0.2－1.0％，即可生产出符合普通柴油标准的柴油。产品深受试验用户欢迎，可以在柴油机设备中推广使用。
文档编号C02F11/00GK1962820SQ20061013441
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者任春山 申请人:任春山