轧钢含油污泥的热解与动力学分析

利用热重分析仪对一种轧钢含油污泥的热解过程进行了研究,结合元素分析仪、X射线衍射光谱仪和X射线荧光光谱仪对污泥组成的测试结果,解析热解过程中发生的热化学转化和动力学特性.结果表明,在174~447℃范围内,轧钢含油污泥中的油分依次发生挥发和热分解反应,产生的热解炭在652~863℃范围内与残渣中的金属氧化物发生还原反应.使用多重扫描速率的等转化率法对轧钢含油污泥的油分热转化过程进行了动力学分析,获得了表观活化能随转化率的变化曲线,结果表明随着热转化过程的进行,反应的表观活化能不断增大,以α=0.6为界限分为热挥发和热分解2个阶段,对应的平均表观活化能分别为117,186k J/mol;通过对油分与轧钢含油污泥表观活化能变化曲线的比较,发现残渣的存在可以降低油分在蒸发过程中的表观活化能.     

含油污泥低温热解的影响因素及产物性质

 利用外热式固定床反应系统对含油污泥进行了热解实验,研究了污泥性质、热解终温及加热方式对热解产物分布的影响,并对产物性质进行了探讨.结果表明,热解液体与气体的产率随挥发分含量的升高而增大;升高热解终温可促进一次分解与二次分解反应的进行,直到500℃时液体产率达到最大值;而快速加热方式会降低固体与液体的产率;热解的液体产物是组成复杂的宽沸点油,C₅~C₂₇ 的烷烃含量高;热解气体与固体残渣分别以烃类和灰分为主.     

含油污泥热解资源化及过程污染控制研究进展及发展趋势

如何实现含油污泥的无害化处理和资源化回收，是目前石油生产领域面临的一个重大挑战。热解，作为一种在缺氧环境下热化学分解有机物的方法，在无害化处置和资源化利用含油污泥方面具有重大的应用潜力。含油污泥的热解资源化已经成为当前石油开采、提炼及环境保护领域的一个重要关注点，近年来相关研究十分广泛。本文综述了当前国内外学者对含油污泥热解资源化及过程污染控制技术的最新研究成果，以无害化处置和资源化转化含油污泥的热化学新技术为导向，对含油污泥热解资源化及过程污染控制进行全面深入的总结和分析，旨在揭示热解过程中含油污泥组分的增值转化过程及其机制、含氮含硫污染物的产生/转化和迁移途径及其相应机制，重点考察催化热解及共热解过程中的催化剂设计原则及反应工艺优化、含硫含氮小分子有机化合物的生成过程及其影响因素以及重金属元素的迁移转化等，并对其未来工业化规模应用前景和发展趋势进行了展望，以期为未来含油污泥无害化处置和资源化回收工作提供理论和技术参考。     

制浆造纸厂污泥热分解特性及其动力学、热力学分析

热解技术在制浆造纸厂污泥的无害化、资源化、减量化处置方面具有很大的应用潜力。目前对制浆造纸厂污泥在热解过程的热解行为、热动力学特性和产品组成情况了解仍不全面。采用热重红外联用(TG-FTIR)、快速热解-气质联用(Py-GC/MS)技术,研究了制浆造纸厂污泥在不同加热速率下的热分解行为以及挥发性产物的释放特性,并采用多组分平行反应动力学模型、动力学补偿法以及主图法探究了有机物热解动力学。研究结果表明,制浆造纸污泥中的有机物质主要集中在温度范围为140℃至600℃之间进行热解,热解产物主要包括H₂O、CH₄、CO₂、CO、NH₃、酮、醛、羧酸、酚、芳烃、醚和醇类等物质。随着热解温度升高至600～900℃时,制浆造纸污泥中的CaCO₃将会分解,产生大量CO₂,同时CO₂会与热解炭反应生成CO。研究采用的4组分的平行反应动力学模型可以较好地描述制浆造纸污泥中的有机物分解过程。4个假组分的平均表观活化能分别为171.54、179.50、192...     

城市污泥两段式催化热解制合成气研究

为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500℃,热解液产率最大,超过500℃,热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.     

电镀污泥焚烧过程中的热分析以及重金属的迁移规律

选取一种典型的含重金属危险废弃物电镀污泥,研究了电镀污泥的热特性以及不同重金属元素———铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和锰(Mn)在焚烧产物中的迁移和排放特征.热重分析结果表明,干电镀污泥热重的升温过程中主要有几个失重高峰:100℃,150℃和600℃,其中100℃和150℃主要是电镀污泥中的挥发酚的析出,以及一些有机物质的热解和焚烧,而600℃主要是碳酸盐分解的结果;从能谱分析可知电镀污泥主要由O,S,Al,Ca,Cr,Fe等元素,还有一些次要元素如Mg,Cu,Zn,P,Cl,C组成.升温过程中,非金属元素C和Cl有较为明显的下降,Cr,Fe,Mg在900℃以内变化不大.从迁移规律实验可知,重金属Mn、Pb、Ni和Cu在焚烧过程中随着温度升高含量逐渐降低,其中又以Ni的含量下降最为明显,而Cd则正好相反有明显的富集效应.     

温度对生活垃圾可燃组分连续热解的影响

采用外热式移动床热解反应系统进行生活垃圾(MSW)可燃组分的连续热解,研究了热解温度对热解产物的影响规律.结果表明,实验系统运行可靠,质量平衡误差为10.28%~12.15%.温度越高,热解反应越充分,93.49%的挥发分在500℃之前析出,600℃时仅2.03%的挥发分未析出,热解过程基本反应完全.热解温度由400℃升高到600℃时,产物组成中,固体产物由58.26%减少为28.48%,液体产物由26.08%增加到32.30%,气体产物由15.65%增加到39.22%;热解气成分呈现出不同的变化趋势,在标准状态下,热值由5.5×104kJ/m3 减少到3.4×104kJ/m3,密度由1.83kg/m3 减少到1.35kg/m3;固体产物的能量由76.75%降低至26.57%,挥发相产物的能量由23.25%升高至73.43%.     

污泥生物炭中水溶性有机物的三维荧光光谱特征及其与铜的络合

以市政污泥为原料,在400、500和600℃条件下热解制备了污泥生物炭,研究了污泥原料和污泥生物炭中水溶性有机物(DOM)的荧光光谱特性及其与铜的络合能力。结果表明,污泥原料DOM中含有类蛋白质组分和类富里酸组分两大类荧光物质,在400℃和500℃制备的生物炭中只含有类富里酸荧光物质,600℃制备的生物炭中不含荧光物质。污泥生物炭DOM中类富里酸荧光物质受p H和离子强度变化的影响低于污泥原料DOM。污泥生物炭DOM类富里酸物质与Cu2+的络合能力低于污泥生物质DOM,且络合能力均为可见区类富里酸紫外区类富里酸。热解改变了污泥中DOM的组成和性质,可降低与DOM络合Cu2+的迁移性。     

含油污泥与污水污泥共热解特性及动力学研究

热解是危/固废处理处置的一种重要技术手段,热重及热解动力过程研究在快速提升原料热解特性认识上具有较大的参考价值。通过含油污泥、污水污泥及混合污泥热重分析发现,混合污泥和含油污泥的热解进程基本一致,污水污泥的掺入仅改变了混合污泥的热解程度。动力学分析表明,3种样品成分复杂,活化能均较低,热解初期反应强烈,随着有机组分反应逐渐热解完毕,反应级数趋于降低;通过分析3种样品各阶段活化能和频率因子发现,含油污泥和污水污泥的共热解在低温区的相互作用较弱,在高温区表现出一定的协同作用。     

污水污泥热解过程与产气特性的实验研究

采用热失重分析的方法研究南昌市污水处理厂的两种污泥的热解，得到了两种污水污泥的TG—DTG曲线；采用电阻炉对污水污泥进行热解产气实验。实验结果显示，污水污泥热解主要分为三个阶段：水分析出阶段、挥发分析出阶段和无机物分解阶段。热解气体的成分有CO2、CO、H2、CH2、C2H4和C2H6，低温时主要成分是CO2，随着实验中热解温度的升高CO2的含量减少，而H2和CO的含量上升。     

Pyrolysis behaviors of oil sludge based on TG/FTIR and PY-GC/MS

Pyrolysis is an alternative technology for oil sludge treatment. Thermogravimetric Analysis-Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry were employed to investigate the pyrolysis process and products of oil sludge. The pyrolysis process was divided into five stages: drying and gas desorption, oil volatilization, main pyrolysis, semi-coke charring, and mineral decomposition. The main reaction temperatures ranged from 497.6 K to 753.2 K. The products were mainly composed of pairs of alkane and alkene (carbon number ranges from 1 to 27). The mechanisms consisted of random chain scission followed by end chain scission at high temperatures with volatilization occurring during the whole process. This study is useful not only for the proper design of a pyrolysis system, but also for improving the utilization of liquid oil products.     

钢渣对京津冀地区典型罐底油泥热解影响

为了研究钢渣对油泥热解产物的影响,以京津冀地区典型罐底油泥为研究对象,利用固定床反应器、热重分析仪对油泥热解条件及反应特性进行研究,通过单因素实验和响应面实验设计考察了热解终温、升温速率、停留时间和钢渣添加量等对热解产物产率的影响,采用气相色谱（GC）、气质联用（GC-MS）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）等对热解气体、热解回收油和热解焦表征,并对反应后固体残渣采用磁选的方式回收钢渣及分析物相组成（XRD）。热重分析（TG）表明:添加钢渣有利于油泥失重率增加。热解动力学计算表明,油泥单独热解和添加钢渣的反应的表观活化能分别为8.32,7.43 kJ/mol。固定床实验表明:当热解温度为550℃,升温速率为40℃/min,停留时间为30 min时,钢渣添加量为15%时,油泥热解回收油产率最高,达到16.03%。通过17组响应面实验设计,预测回收油产率最高可达16.12%。热解产物分析表明,添加钢渣提高了气体中H₂和CH₄产量增加,降低了CO₂产量。焦油的GC-MS分析表明,添加钢渣提高了焦油中低碳原子数成分含量。这证明了油泥和钢渣协同处置的可行性,可为热态钢渣与油泥的协同处置研究提供数据支撑。     

模拟煤环境中几种无机硫的热分解行为

采用活性焦作为构造煤大分子网络的基质,将无机硫(黄铁矿、硫酸亚铁)混合于其上,形成模拟煤的环境.利用程序升温热解-火焰光度检测器或质谱联用(TPD-FPD/MS)技术和X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱对比研究了FeS₂、FeSO₄在活性焦上及纯态下热分解过程中硫逸出的动态特征及结构变化.结果表明:担载于活性焦上FeSO₄的分解主要发生在200℃～500℃,而纯态FeSO₄的分解温度范围为450℃～600℃,说明活性焦的存在使其分解温度显著降低,且硫的逸出情况更为复杂.黄铁矿与活性焦的物理混合并没有使FeS₂的分解温度降低,但对其分解程度有一定的影响,并与热解气氛密切相关;温度高于400℃后FeS₂分解的硫开始大量逸出,在550℃左右基本失去结构中与铁配位的第2层硫原子而形成FeS.     

Mercury release behaviors of Guizhou bituminous coal during co-pyrolysis: Influence of chlorella

Co-pyrolysis of coal and seaweed can not only effectively decrease the carbon footprint but also improve the quality and output of coal pyrolysis products, however, the influence of seaweed on thermal releasing behaviors of mercury during co-pyrolysis process are still unclear. In this work, the chlorella and Guizhou bituminous coal were mixed and used to reveal the mercury release behavior during co-pyrolysis by the temperature programmed pyrolysis experiments, thermogravimetric and differential thermogravimetric analysis (TG-DTG) and thermogravimetry-mass spectrometry (TG-MS) methods, offering a sufficient explanation on the control technology of mercury pollutants in co-pyrolysis. The results exhibited that a large amount of reducing gases such as CO, H₂ and H₂O were generated in chlorella at the temperature range of 100-500°C, which was favorable for the transformation from oxidized mercury to elemental mercury, thus remarkably increased the release of elemental mercury in the raw coal sample. The mixed chlorella also significantly lowered the decomposition temperature range (from 400-600 to 300-400°C) of pyrite-bound mercury and decreased the decomposition temperatures of the pyrite-bound mercury species. Additionally, in the co-pyrolysis about 91.82% of mercury was released into the gas phase below 400°C and was 13.77% higher than that of in individual pyrolysis of coal.     

Effects of temperature and composite alumina on pyrolysis of sewage sludge

An interactive dual-circulating fluidized bed system has been proposed in which the pyrolysis of sewage sludge(SS) and incineration of biomass proceed simultaneously, and alumina is used as the bed material and heat carrier. The alumina coated with biomass ash would mix with sewage sludge in the pyrolysis reactor of this device. It is important to know the influence of composite alumina(CA) on the pyrolysis progress. Sewage sludge was pyrolyzed in a fixed bed reactor from 400 to 600°C using CA as catalyst. The effects of temperature and CA additive ratio on the products were investigated. The product yields and component distribution of non-condensable gas were more sensitive to the change of temperature, and the maximum liquid yield of 48.44 wt.% and maximum Useable Energy of Liquid of 3871 k J/kg sludge were observed at 500°C with 1/5 CA/SS(mass ratio). The gas chromatography–mass spectrometry results showed that the increase of temperature enhanced devolatilization of organic matter and promoted cyclization and aromatization of aliphatics. The presence of CA could strengthen secondary cracking and interaction among primary products from different organic compounds, such as acid–amine condensation,and reduce the content of oxygenated compounds. When the CA additive amount exceeded a certain proportion, the aromatization was clearly strengthened. The effects of CA on decomposition of fatty acids and formation of aromatics were similar to that of temperature. This means that the reaction temperature could be lowered by introducing CA, which has a positive effect on reducing energy consumption.     

含厨余垃圾的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析

为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH₄、CO₂、H₂O、CO、CO、SO₂ 6种气态产物及官能团,表明CO₂是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。     

污水污泥热解技术研究进展

分析了高温热解法、低温热解法及直接热化学液化法3种最普遍的污泥热解处理方式,结果表明：污泥热解处理有许多优点,不但可以减少污泥的体积,处理彻底,实现其无害化处置,还可以产生热值很高的气体、油类等产物,实现污水污泥的资源化利用。提出了污泥热解技术的发展方向．     

Effects of temperature on pyrolysis products of oil sludge

Temperature is the determining factor of pyrolysis, which is one of the alternative technologies for oil sludge treatment. The effects of final operating temperature ranging from 350 to 550°C on pyrolysis products of oil sludge were studied in an externally-heating fixed bed reactor. With an increase of temperature, the mass fraction of solid residues, liquids, and gases in the final product is 67.00%–56.00%, 25.60%–32.35%, and 7.40%–11.65%, and their corresponding heat values are 34.4–13.8 MJ/kg, 44.41–46.6 MJ/kg, and 23.94–48.23 MJ/Nm³, respectively. The mass and energy tend to shift from solid to liquid and gas phase (especially to liquid phase) during the process, and the optimum temperature for oil sludge pyrolysis is 500°C. The liquid phase is mainly composed of alkane and alkene (C₅–C₂₉), and the gas phase is dominantly HC_S and H₂.     

污水污泥低温热解技术工艺与能量平衡分析

针对一次给料稳定运行污泥热解系统制取三相产物的工艺展开分析,并基于能流图、能源回收率、能耗比等方法和衡算指标讨论该工艺的能量平衡关系。研究发现:热解产物的产率和热值高低受热解终温影响最大,反应时间次之,升温速率最小。不同工况条件下热解过程热量损失具有明显差别,热解停留时间长、升温速率低都造成输入能量、热损失增大。热解过程能量平衡分析也验证了以制取气相产物为目标的污泥热解工艺条件的回收率和能耗比最高,分别为0.94和1.73;与高产出液相油的热解过程相比,产物总能量相差不多而系统消耗的能量能够减少35%。从能源回收、节约能源角度分析,污泥低温热解制取可燃性气相产物的工艺系统具有较高应用价值。     

延长油田含油污泥真空热解研究

利用真空管式热解炉对延长油田含油污泥进行真空热解,研究了热解终温、保温时间、升温速率、催化剂种类及其加量对油回收率的影响;将热解残渣与标准煤粉制成粉末状燃料,测定了燃料热值,分析了燃烧烟气中各项污染物浓度。研究结果表明:热解终温与保温时间对油回收率有很大影响。在各催化剂中,活性白土的催化效果最好,其加量为1%时,油回收率可达83%。粉末状燃料的热值达到24 000 k J/kg,超过烟煤的热值。燃料燃烧烟气中的各项污染物浓度均低于GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》规定的限值,可将其作为燃煤锅炉的燃料使用。真空热解是含油污泥资源化利用的切实可行的方法之一。