一种连续式含油污泥催化热解处理装置及工艺

1.本发明涉及高含油污泥处理技术领域，特别是涉及一种连续式含油污泥催化热解处理装置及工艺。


背景技术：

2.高含油污泥热解处理效率低；高含油污泥热解目标产物不明确、产物附加值低；现有含油污泥催化热解工艺多数为批量式处理工艺和装置不成熟，处理效率低，可操作性较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续式含油污泥催化热解处理装置及工艺，提高处理效率，通过原位催化和催化重整工艺提高热解产物的附加值。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.一种连续式含油污泥催化热解处理装置，包括依次连接的混料器、螺旋给料机、反应器一，所述反应器一为立式，使物料在反应过程中下落，反应器一的底部排渣端设置星型排渣阀，用于排出热解产生的热解残渣，反应器一的排渣端对接残渣料斗，混料器用于加入含油污泥，并返入残渣料斗内的部分热解残渣，螺旋给料机为卧式，用于将含油污泥、热解残渣的混合物送入反应器一内，热解残渣作为催化剂，在反应器一内对含油污泥原位催化热解，并产生热解挥发分，反应器一的顶部通过管路依次连接反应器二、冷凝器，冷凝器的排气端依次连接过滤器、气泵、集气袋，冷凝器的排油端连接集油器，反应器二中装有对应目标产物的催化剂，热解挥发分通过反应器二中的催化剂进行异位催化重整，并产生重整挥发分，冷凝器用于对重整挥发分进行冷却，集油器用于收集冷却产生的热解油，过滤器用于干燥和除去杂质，气泵用于将不凝气引入集气袋当中收集。
6.优选地，所述螺旋给料机外设置电炉一段，电炉一段对螺旋给料机内的混合物料进行预加热，反应器一外设置电炉二段，电炉二段提供原位催化热解所需热量，反应器二外设置电炉三段，电炉三段提供异位催化热解所需热量。
7.优选地，所述混料器内设有搅拌桨叶，搅拌桨叶用于混合含油污泥与热解残渣。
8.优选地，所述反应器二装有的催化剂为酸性固体分子筛催化剂，目标产物为富含芳香烃的热解油；或者，所述反应器二装有的催化剂为金属氧化物催化剂，目标产物为富含链烃的轻质油。
9.优选地，所述冷凝器包括外腔体，以及设于外腔体内的u型管路，外腔体中通入循环冷却水，u型管路用于冷却并排出不凝气，u型管路的底部设置排油管。
10.优选地，还包括反应器三，所述反应器三、反应器二并联，反应器三外设置电炉四段，反应器三中装有对应目标产物的催化剂，反应器三与反应器二催化重整、焙烧再生交替进行，焙烧再生所需热量由对应的电炉提供。
11.优选地，反应器二的上游端连接气阀b，反应器二、气阀b之间通过管路连接气阀c，
反应器二的下游端连接气阀g，反应器二、气阀g之间通过管路连接气阀e，反应器三上游端连接气阀a，反应器三、气阀a之间通过管路连接气阀d，反应器三的下游端连接气阀h，反应器三、气阀h之间通过管路连接气阀f；
12.若反应器二内催化剂已失活，需要进行焙烧再生反应，反应器二两端分别与反应器一和冷凝器断开，反应器二内需要通入干燥空气气氛，积碳焙烧产生的烟气通过外接集气袋收集，等到积碳焙烧去处完全后，反应器二内再次通入氮气，保证反应器内处于惰性气氛下；而反应器三内的催化剂为新鲜催化剂，反应器三内进行催化重整反应，反应器三两端分别与反应器一和冷凝器相连；此时，气阀a、气阀c、气阀e和气阀h处于联通状态，气阀b、气阀d、气阀f和气阀g处于断开状态，当反应器三内催化剂失活后，再切换气路为气阀a、气阀c、气阀e和气阀h处于断开状态，气阀b、气阀d、气阀f和气阀g处于打开状态。
13.优选地，还包括控制柜，控制柜内集成控制系统，所述控制柜与各电炉、气阀以及混料器、螺旋给料机、星型排渣阀的驱动电机连接。
14.优选地，冷凝器上游端的所有管路外部均包裹有加热带，用于防止挥发分在管路内冷却。
15.一种连续式含油污泥催化热解处理工艺，包括一种连续式含油污泥催化热解处理装置，
16.含油污泥与热解残渣按比例加入混料器中，含油污泥与热解残渣通过混料器混合均匀，然后混合物料通过螺旋给料机进行给料和输送，同时混合物料通过电炉一段进行预加热，热解残渣返混有利于降低含油污泥粘度，便于含油污泥输送，同时有效避免含油污泥热解粘结在反应器内壁，并且热解残渣对含油污泥热解具有催化效果，热解残渣的预热得到重复利用；
17.受热后的混合物料进入反应器一内发生热解反应，同时物料下落，热解产生的热解残渣通过底部的星型排渣阀排出反应器一，热解残渣通过残渣料斗收集，将其中部分残渣返入混料器当中，而热解产生的热解挥发分进入反应器二或者反应器三进行催化从整；
18.重整挥发分再通过冷凝器进行冷却，冷却产生的热解油排入集油器中，经过冷凝器冷却过后的不凝气经过滤器干燥和除去杂质，最后通过气泵引入集气袋当中收集。
19.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
20.本工艺能够实现高含油污泥连续催化热解处理，处理效率高，装置自动化化程度较高；采用原位催化热解和异位催化重整相结合的工艺，实现了热解产物的定向调控，定向制取高附加值的热解产物，实现了高含油污泥的高质化利用。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图。
22.附图标记
23.附图中，1-混料器；2-螺旋给料机；3-电炉一段；4-反应器一；5-电炉二段；6-控制柜；7-星型排渣阀；8-残渣料斗；9-电动气阀(包括气阀a、气阀c、气阀e、气阀h、气阀b、气阀d、气阀f和气阀g)；10-反应器二；11-电炉三段；12-反应器三；13-电炉四段；14-冷凝器；15-过滤器；16-气泵。
具体实施方式
24.参见图1，一种连续式含油污泥催化热解处理装置，包括依次连接的混料器1、螺旋给料机2、反应器一4，所述反应器一4为立式，使物料在反应过程中下落，反应器一的底部排渣端设置星型排渣阀7，用于排出热解产生的热解残渣，反应器一4的排渣端对接残渣料斗8，混料器1用于加入含油污泥，并返入残渣料斗8内的部分热解残渣，螺旋给料机2用于将含油污泥、热解残渣的混合物送入反应器一4内，热解残渣作为催化剂，在反应器一4内对含油污泥原位催化热解，并产生热解挥发分，反应器一4的顶部通过管路依次连接反应器二10、冷凝器14，冷凝器14的排气端依次连接过滤器15、气泵16、集气袋，冷凝器14的排油端连接集油器15，反应器二10中装有对应目标产物的催化剂，热解挥发分通过反应器二10中的催化剂进行异位催化重整，并产生重整挥发分，冷凝器用于对重整挥发分进行冷却，集油器用于收集冷却产生的热解油，过滤器用于干燥和除去杂质，气泵用于将不凝气引入集气袋当中收集。残渣料斗8通过机械手或管路泵送系统转运。
25.所述螺旋给料机2外设置电炉一段3，电炉一段3对螺旋给料机2内的混合物料进行预加热，反应器一4外设置电炉二段5，电炉二段提供原位催化热解所需热量，反应器二10外设置电炉三段11，电炉三段11提供异位催化热解所需热量。
26.所述混料器1内设有搅拌桨叶，搅拌桨叶用于混合含油污泥与热解残渣。
27.所述反应器二10装有的催化剂为酸性固体分子筛催化剂，目标产物为富含芳香烃的热解油；或者，所述反应器二10装有的催化剂为金属氧化物催化剂，目标产物为富含链烃的轻质油。
28.所述冷凝器14包括外腔体，以及设于外腔体内的u型管路，外腔体中通入循环冷却水，u型管路用于冷却并排出不凝气，u型管路的底部设置排油管。
29.还包括反应器三12，所述反应器三12、反应器二10并联，反应器三12外设置电炉四段13，反应器三12中装有对应目标产物的催化剂，反应器三12与反应器二10催化重整、焙烧再生交替进行，焙烧再生所需热量由对应的电炉提供。反应器二10的上游端连接气阀b，反应器二10、气阀b之间通过管路连接气阀c，反应器二10的下游端连接气阀g，反应器二10、气阀g之间通过管路连接气阀e，反应器三12上游端连接气阀a，反应器三12、气阀a之间通过管路连接气阀d，反应器三12的下游端连接气阀h，反应器三12、气阀h之间通过管路连接气阀f；若反应器二内催化剂已失活，需要进行焙烧再生反应，反应器二两端分别与反应器一和冷凝器断开，反应器二内需要通入干燥空气气氛，积碳焙烧产生的烟气通过外接集气袋收集，等到积碳焙烧去处完全后，反应器二内再次通入氮气，保证反应器内处于惰性气氛下；而反应器三内的催化剂为新鲜催化剂，反应器三内进行催化重整反应，反应器三两端分别与反应器一和冷凝器相连；此时，气阀a、气阀c、气阀e和气阀h处于联通状态，气阀b、气阀d、气阀f和气阀g处于断开状态，当反应器三内催化剂失活后，再切换气路为气阀a、气阀c、气阀e和气阀h处于断开状态，气阀b、气阀d、气阀f和气阀g处于打开状态。
30.还包括控制柜6，控制柜内集成控制系统，所述控制柜6与各电炉、气阀以及混料器1、螺旋给料机2、星型排渣阀7的驱动电机连接。
31.冷凝器14上游端的所有管路外部均包裹有加热带，用于防止挥发分在管路内冷却。
32.一种连续式含油污泥催化热解处理工艺：
33.高含油污泥与含油污泥热解残渣按一定比例加入混料器，含油污泥与含油污泥热解残渣通过混料器中的搅拌桨叶混合均匀，然后混合物料通过螺旋给料机进行给料和输送，同时混合物料通过电炉一段进行预加热。热解残渣返混有利于降低含油污泥粘度，便于含油污泥输送，同时有效避免含油污泥热解粘结在反应器内壁，并且含油污泥热解残渣对含油污泥热解具有一定催化效果，热解残渣的预热得到重复利用。
34.受热后的混合物料进入反应器一内快速发生热解反应，同时物料以一定速率下落，热解产生的热解残渣通过底部的星型排渣阀排出反应器，热解残渣通过残渣料斗收集，其中部分残渣返入混料器当中。而热解产生的热解挥发分通过上部的管路进入反应器二或者反应器三进行催化从整，反应器二和三内装有特定的催化剂，热解挥发分通过催化剂料层进行催化重整，根据催化剂对产物的选择性不同，可以通过选择不同的催化剂定向制取目标产物。例如，选择酸性固体分子筛催化剂，有利于制取富含芳香烃的热解油产物；而选择金属氧化物催化剂，有利于制取富含链烃的轻质油产物。
35.重整挥发分再通过冷凝器内部u型管路进行充分冷却，冷却产生的热解油通过底部的管路排入集油器中，并且冷凝器外腔体中通入循环冷却水，从而保证较佳的冷却效果。经过冷凝器冷却过后的不凝气从u型管路内排出，再经过过滤器干燥和除去杂质，最后通过气泵引入集气袋当中收集。
36.另外，由于催化剂使用一段时间后会发生积碳而失活，失活后的催化剂需要通过氧化焙烧进行再生，所以热解挥发分催化重整反应和催化剂焙烧再生反应在反应器二和三之间交替进行。由于两种反应需要在不同的反应气氛下进行，所以需要通过改变气路调控反应器内的气氛。具体的，若反应器二内催化剂已失活，需要进行焙烧再生反应，反应器二两端分别与反应器一和冷凝器断开，反应器二内需要通入干燥空气气氛，积碳焙烧产生的烟气通过外接集气袋收集，等到积碳焙烧去处完全后反应器内再次通入氮气，保证反应器内处于惰性气氛下；而反应器三内的催化剂为新鲜催化剂，反应器内进行催化重整反应，反应器三两端分别与反应器一和冷凝器相连。此时，气阀a、c、e和h处于联通状态，气阀b、d、f和g处于断开状态，当反应器三内催化剂失活后，再切换气路为气阀a、c、e和h处于断开状态，气阀b、d、f和g处于打开状态。
37.另外，装置中的气阀、电炉和驱动电机均可以通过控制系统自动控制，控制系统集成于控制柜当中，实现装置中各气路的正确控制和各段电炉温度准确控制，以及混料电机、螺旋给料电机和排渣阀电机转速可调，从而保证装置稳定连续的运行。
38.另外，装置中冷却器之前所有的管路外部均包裹有加热带，保证管路内部温度稳定，避免挥发分在管路内冷却，并且装置所有连接处均采取有密封措施，从而保证装置气密性。
39.本发明创新点为：
40.1)采用原位催化热解和异位催化重整相结合的工艺，原位催化的催化剂为含油污泥热解残渣，异位催化重整的催化剂为根据目标产物选择的特定催化剂；
41.2)装置采用四段式，第一段为卧式预热段，第二段为立式催化热解段，第三段为立式催化重整段，第四段为u型冷却段。
42.3)装置工作过程中的气路控制和电炉温度控制，实现反应器二和三内催化重整反应和焙烧再生反应交替进行，避免装置停机频繁更换催化剂。
43.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。