初始温度对废轮胎热解的影响

以管式炉热解实验和热重分析为基础,研究了初始温度对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。结果表明,初始温度对废轮胎的热解存在重要影响。热重分析结果表明,废轮胎的热解过程存在2个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率;可通过提高升温速率能够缩短热解反应时间。在初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃、初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO和CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为,可以通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

石灰预处理和干发酵对稻草热解特性影响

深入研究生物质热解有助于热解机理的理解,利用热重分析来探讨石灰预处理和干发酵对稻草热解特性的影响。结果表明:预处理使木质素和半纤维素含量增加,而干发酵使VS、半纤维素和纤维素含量降低;预处理和干发酵改变稻草热解特性,但未改变稻草的热反应机理;热解一级动力学方程很好模拟稻草热解的主失重阶段,稻草热解活化能数值为42.3～47.8 kJ/mol,属于正常范围;预处理降低反应活化能,而干发酵增加反应活化能。这为秸秆及其干发酵残渣的气化提供了重要的设计依据。     

污泥热解-自源炭重整获取高品质油气产物

利用污泥热解-自源炭重整的方式获得高品质的燃气和油,为了实现更高的气、油转化率,在600℃的重整条件下,对比了污泥在450～600℃内不同热解温度下产生的热解挥发分利用自源炭催化重整后的气、油产量与特性,同时考察了自源炭生成方式的影响。研究结果表明,550℃下污泥热解产生的热解液产量最高,同时最容易被炭催化裂解,但是因积碳使得污泥转化为气、油的产率不高。600℃下热解产生的挥发分经过重整后获得最高的气体转化率与热值,但也存在积碳问题。与一步升温到600℃的热解炭相比,不同温度下的热解炭继续被加热到600℃所获得的分步热解炭更符合连续化操作要求,但其重整效果总体上不如前者好;而热解温度在450℃时例外,450℃的热解炭继续升温至600℃并重整450℃热解挥发分,能够获得最高的气、油产率并减少碳沉积。在实际情况下的热解-重整连续化操作中推荐热解温度为450℃以及重整温度为600℃,以获得高值产物并降低对热解装置的要求。     

微波热解城市污水污泥的H2S释放影响因素研究

利用微波热解城市污水污泥是实现污泥无害化、减量化和资源化的有效出路之一,但热解过程中产生的恶臭气体(如H2S等)也会对大气环境造成严重的影响.以微波热解城市污水污泥10 min所收集的气体为研究对象,研究了热解终温、污泥含水率、升温速率及矿物催化剂种类4个因素对热解过程中H2S产量的影响.结果表明,随着热解终温的升高,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,800℃时H2S产量为5.86 mg/g(以干污泥计,下同);含水率在50％～80％时,随着含水率的增加,城市污水污泥微波热解过程中的H2S产量逐渐上升,当含水率增至90％时,污泥出现了泥水分层现象,致使后续热解反应无法进行,故没有H2S产生;升温速率越快,热解反应的活化能越高,反应不易进行,H2S产量降低;添加矿物催化剂能有效固硫,且雷尼镍基催化剂的效果更好,热解终温为800℃时的H2S产量为4.15 mg/g,较不添加矿物催化剂时降低约30％;可通过铜铁吸收法和活性炭吸附两步工艺对热解产生的H2S加以吸收处理,处理后的H2S排放浓度满足《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中的厂界一级标准限值.     

废聚氨酯的热解及产物分析

利用热重分析仪和管式炉对废聚氨酯进行热解实验,研究了废聚氨酯的热解特性及热解产物.结果表明,废聚氨酯热解有3个失重阶段,热失重主要发生在200～440℃,600℃热失重趋于稳定.红外光谱图分析发现,热解过程中有大量CO和CO2产生.气质联用检测结果分析显示,热解产物复杂,液体产物中检出苯胺、p-苯胺、苯甲腈等多种芳香类化合物,气体产物以低碳的烷烃和烯烃为主,还检测出有机氯化合物,这是废聚氨酯中氟利昂类发泡剂所致.     

印刷线路板废弃物的热解与动力学实验研究

分别应用管式炉反应器和热重分析手段对印刷线路板废弃物的热解行为和热解动力学进行了实验研究.在管式炉中,研究不同的热解温度:700～950℃,对产物分布和气体成分分布的影响.实验结果表明:PCB热解气体的主要成分是H2和CO2,气体的热值较低,仅为2.09～5.41 MJ/m3,PCB不适合以气体产物为目标的能源利用方式.应用Friedman方法对PCB的热解动力学进行了研究,求得PCB的热解动力学参数分别是:表观活化能190.92 kJ/mol,反应级数5.97,指前因子lnA47.14 min-1.     

生物质废弃物快速热解制取富氢气体的实验研究

采用管式炉对红松锯屑快速热解制取富氢气体进行了实验研究,分析了反应器温度、物料粒径和催化剂对热解产物组成的影响.结果表明高温能加快生物质快速热解进程,减少炭和焦油生成量,利于富氢气体的生成,800℃时气态产物比例可达56.9 wt.%,气态产物中H2体积分数由4.3%(500℃下)上升至17.2%,H2 CO体积分数达68.3%.小粒径能增大热解气态产物的比例,但对气态产物组成的影响很小,这可能与红松锯屑本身质地疏松有关.以与生物质直接混合方式添加的煅烧白云石能使热解产物中H2含量增加,但造成产气过程变缓,炭生成量增多,富氢气体总产量未能得到提高.     

印刷线路板热解过程中溴的迁移实验研究

选取溴化环氧树脂印刷线路板为原料,通过热重红外联用仪和热解-气相色谱/质谱联用仪对其热解过程中溴的迁移规律进行了研究.结果表明,印刷线路板主要热解温度区间在300～380℃,HBr在最大热失重处释放;PCB热解时,含溴化合物主要有溴甲烷、溴苯酚及2-溴,4-异丙基甲苯.     

餐厨垃圾中典型组分的裂解液化特征研究

利用实验室规模的实验装置管式加热炉进行餐厨垃圾热解实验,实验分析了反应温度对餐厨垃圾热解产物分布的影响,米饭、白菜、猪肉、塑料和纸5种原料在最佳温度下可实现热解油质量产率的最大化,分别为45.02%、24.55%、61.19%、73.77%和24.86%。其中,米饭和白菜热解油含水率较高,可达到30%~40%,将含水率降到15%后,测定热值分别为25.51 MJ/kg和17.75 MJ/kg。塑料和纸混合热解时,塑料热解过程的放热效应可缩小纸的热解温度区间,增加热解油产量。红外光谱分析厨余热解油包含多种含氧有机物。通过气质联用仪(GC-MS)分析塑料热解油和塑料与纸混合热解油在180℃以下蒸馏出的液相产物,主要组分为烷烃和烯烃,从成分和热值分析,与汽油、柴油相近。     

城郊乡村生活垃圾衍生燃料热解特性研究

将城郊乡村生活垃圾加工成粒径6.0 mm左右的垃圾衍生燃料(RDF),采用热重(TG)分析和红外光谱等研究其热解特性.结果表明:(1)在RDF挥发分阶段和生物质挥发分阶段,助燃添加剂处于活泼分解阶段,加入了30％(质量分数)秸秆、玉米芯等生物质作助燃添加剂后的RDF(以下简写为混合RDF)分子碎片正发生内部氢重排,总体挥发分产物较多,并且有明显的二次裂解,失重提高到4.85 mg,失重率约提高12％.在RDF与生物质重叠的碳固定阶段,助燃添加剂失重率有一定提高,热重微分(DTG)峰值速率增加,为RDF碳固定阶段的进一步热解提供了良好的支持.(2)快加热产气速率均大于慢加热.(3)热解终温越高,越有利气体析出.(4)RDF的热解固体产率随着热解终温的升高而降低,在850℃时为31.9％;热解气体产率随着热解终温升高而迅速升高,在850℃时可达49.8％.(5)根据红外光谱图,城郊乡村生活垃圾加工成的RDF中所含的氯元素基本上以HCl形式释放.(6)一级动力学反应可以准确地描述物料热解过程.     

热解条件对废旧电路板真空热解油的成分的影响

采用GC/MS检测,研究最终温度(400、500和600℃)和升温速率(5、10和15℃/min)对废旧电路板真空热解油的成分的影响。研究表明,最终温度过高(600℃)、升温速率较小(5℃/min)或较大(15℃/min)都不利于热解油的形成,反而增大不凝气的产量。升高最终温度会增强较低碳数物质的热解效果,产生更多的不凝气;但同时也会限制较高碳数物质的热解,出现较多的环化、聚合反应生成结构复杂的物质。升温速率较高(15℃/min),会产生大量不饱和物质,其在后续发生环化、聚合等反应,生成更多的C14~C18,C6~C9含量则大幅下降。从热解油产量和GC/MS检测结果看,升温速率为10℃/min、最终温度为500℃和恒温1 h,热解充分,热解油C6~C9含量高,有较高的综合利用价值。     

医疗废物中有机质的热解动力学研究

在空气气氛下,对医疗废物中几种有代表性的有机质进行非等温热解实验。分析实验结果发现,热解失重曲线与N2气氛下不同,出现多个DTG峰。利用Freeman Carroll法求出了各有机质的表观动力学参数,并建立了能较好反映各物料失重过程的表观多步反应动力学模型。针对混合物料无法直接求出表观动力学参数,建立了多组分反应动力学模型。     

医疗废物中有机质的热解动力学研究

在空气气氛下，对医疗废物中几种有代表性的有机质进行非等温热解实验。分析实验结果发现，热解失重曲线与N2气氛下不同，出现多个DTG峰。利用Freeman—CarroⅡ法求出了各有机质的表观动力学参数，并建立了能较好反映各物料失重过程的表观多步反应动力学模型。针对混合物料无法直接求出表观动力学参数，建立了多组分反应动力学模型。     

炼焦煤尾煤催化热解制取富氢燃料气

以炼焦煤原煤、尾煤为研究对象，采用微量热重、常量固定床实验装置对其在热解过程中的质量变化和气相产物进行了对比分析。考察了温度、6种催化剂（CaO、MgO、Fe、Ni、NaOH、A1）及其添加比例对炼焦煤尾煤热解制取富氢燃料气的影响。结果表明，尾煤中富集的无机矿物质对热解制取富氢燃料气有促进作用，单位尾煤热解H2产率要比原煤高出1．93％。温度是影响尾煤热解产气的重要参数，热解终温的上升有利于H2产量的提高，随终温800℃升高到950℃H，产量增长了32．59mL／g。在催化热解实验中，除Al和MgO对尾煤热解有抑制作用外，CaO、Fe、Ni及NaOH均对尾煤热解产H2有促进作用，以CaO和Fe效果最为明显。并且不同添加比例的CaO和Fe对热解制取富氢燃料有一定的影响。     

废轮胎粉等离子体热解过程中硫的分布与转化初步研究

采用等离子体热解法处理废轮胎粉,分析硫在热解过程中的分布与转化。考察了等离子体输入功率、废轮胎粉进料速率、水蒸气以及白云石的加入对硫分布的影响。结果表明,等离子体热解过程中,硫在固体产物中的分布率为79.50%～97.50%,即大部分硫主要分布在固体产物中;气体产物中的硫主要为H2S,且H2S浓度随输入功率的增加、废轮胎粉进料速率的降低而降低,同时,在热解过程中加入外加物料(水蒸气、白云石)也将不同程度地降低气体产物中H2S浓度。废轮胎粉中的碳黑在热解后生成热解碳黑,采用核磁共振和X射线光电子能谱分析热解碳黑,结果显示,热解碳黑除表面性质发生了一些变化外,其主体化学性质与商业碳黑基本一致,硫在热解碳黑中以硫化物的形态存在。     

Production of a refined biooil derived by fast pyrolysis of chicken manure with chemical and physical characteristics close to those of fossil fuels

The chemical and physical properties of raw biooils prevent their direct use in combustion engines. We processed raw pyrolytic biooil derived from chicken manure to yield a colorless refined biooil with diesel qualities. Chemical characterization of the refined biooil involved elemental and several spectroscopic analyses. The physical measurements employed were viscosity, density and heat of combustion. The elemental composition (% wt/wt) of the refined biooil was 82.7 % C, 15.3 % H, 0.2 % N and 1.8 % O, no S. Its viscosity was 0.006 Pa.s and a heat of combustion of 43 MJ kg^?1. The refined biooil fraction contains n-alkanes, ranging from n-C₁₄ to n-C₂₇, alkenes varying from C_10:1 to C_22:1, and long-chain alcohols. The refined biooil makes a good diesel fuel due to its chemical and physical properties.     

热解温度和时间对生物干化污泥生物炭性质的影响

污泥热解制备生物炭是一种很有潜力的污泥资源化处置方式,然而,生物炭产量和品质因污泥原料性质、热解条件(如热解温度、时间)的不同而存在显著差异。以生物干化污泥为主要研究对象,系统考察了热解温度及时间等热解因素对生物炭品质的影响。实验结果表明,随着热解温度的升高(300～700℃),热解时间的增加(2～4 h),生物炭产率均下降。低温热解(300℃)生物炭,偏酸性,而高温热解时(700℃)生物炭,偏碱性。生物炭N含量随着热解温度的升高、热解时间的增加而降低,而P、K及微量元素随着热解温度的升高,热解时间的增加而增加。DTPA浸提结果表明,高温热解明显降低了生物炭中微量元素的生物有效性。     

废弃植物中药渣的热解特性及动力学研究

采用热重分析法(TGA)对丹参中药渣的热解特性及其动力学规律进行了研究。分析了不同升温速率(10、30和50℃/min)和不同粒径(0.85~0.6、0.3~0.18和0.125~0.1 mm)药渣的热解特性。结果表明,药渣热解可分为3个阶段:预热干燥阶段、主热解阶段和碳化阶段,随升温速率的升高,热重(TG)和微分热重(DTG)曲线向高温侧移动,药渣的最大失重速率也显著增加;与大颗粒相比较小颗粒的挥发分产量较大。采用Coats-Redfern法和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对药渣热解的动力学进行分析,选出了较为合理的机理函数,并计算得出药渣热解活化能为62~72 kJ/mol。