废弃印刷线路板热解过程传热特性实验研究

为了改善印刷线路板热解过程中的传热性能、提高废弃印刷线路板热解效率和产率、减少热解过程对环境的二次污染,本文设计并搭建了一套固定床热解实验装置,在高温氮气渗流条件下对3种不同尺寸废弃印刷线路板颗粒料层的热解过程进行了对比实验;测试了颗粒料层热解过程沿轴向和径向的温度分布,分析了线路板颗粒尺寸对物料层温度场和对热解区域迁移速度的影响,阐明了沿热解炉高度方向物料温度参数随时间的变化特征,揭示了热解区域和热解状态对于沿轴向的温升速率和温度梯度的影响规律.结果表明:较大颗粒料层的热解区域纵向迁移速度要快于小颗粒料层,当颗粒尺寸分别为1.5、2.5和3.5 cm时,热解区域的纵向迁移速度分别为0.47、0.50和0.63 m·h~(-1);热解区域和热解状态对于沿轴向的温升速率和温度梯度有显著影响;废弃印刷线路版热解过程的能源利用效率较低,只有29.50%～37.13%,主要损失为热解装置和物料的蓄热损失.研究结果对印刷线路板热解装置的设计和运行具有重要的指导意义.     

湿污泥热解制取富氢燃气影响因素研究

采用管式炉热解装置,在700～1000℃温度范围内对不同含水率的生物污泥进行中高温常压热解实验,研究了加热模式、热解终温、物料含水率及升温速率对热解产物产率及气相产物组成的影响规律.结果表明:待温度达到设定温度后,迅速将物料送入反应区的加热模式有利于得到高品质燃气;高温能减少固体碳和焦油的生成,促进富氢气体产生;同时,随着物料含水率的增加,氢气体积分数从17%提高到36%,当含水率为84%时,H2+CO的含量(体积分数)达到最大值;提高热解升温速率能使气相产物产率得到相应增加.湿污泥在高温条件下进行的快速热解过程,一次性完成了污泥干燥、热解和气化,更有利于氢气组分和其他可燃气体的生成,所得气体热值高达12MJ.m-3以上.     

初温和终温对废轮胎热解产物分布影响

以热重分析和固定床热解实验为基础,研究初温和终温对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。实验结果表明:废轮胎的热解过程存在两个主要失重过程,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。固定床实验表明: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、CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为:可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℃。     

热解条件对废印刷电路板真空热解气相产物的影响

用管式炉对废印刷电路板环氧树脂粉末进行真空热解,通过GC/MS和IC对冷凝后气相中的有机和无机组份进行分析,考察了真空度、升温速率和终温对气相产物成份的影响。研究表明,冷凝后气相中主要有机组份为苯酚和苯系物,主要无机组份为HBr、NO_2、SO_2;随着真空度的提高,气相产率降低,苯系物和HBr的含量增加,苯酚和NO_2、SO_2的含量减少;加快升温速率导致气相产率降低,苯系物的含量增加,苯酚含量减少;提高终温使气相中苯酚和苯系物的含量降低,HBr、NO_2和SO_2的含量增加。为了降低气相产物对环境的影响,综合考虑最佳热解条件为真空度0.09 MPa、升温速率10℃/min、终温500℃。     

无热载体蓄热式旋转床生活污泥热解技术研究

以无热载体蓄热式旋转床为热解装置,研究不同热解终温对生活污泥热解产物产率和产物性质的影响。结果表明:热解液随着温度升高呈先升高后降低趋势,当热解终温为550℃时,热解液产率最高,为39.05%;热解气产率与热解终温呈正比,产气率在650℃最高,为16.86%,热值为19.90 MJ/m3;热解固体产率与热解终温呈反比,当热解终温为500℃时,热解固体产率达到最大值为47.69%。试验结果可为旋转床污泥热解工业化运行提供数据支持。     

温度对垃圾热解液体产物性质的影响

选用生活垃圾作为试验物料,利用铝甑试验台、元素分析、红外分析(FTIR)等方法,对不同温度下垃圾热解液体产物的性质进行研究。结果表明:热解终温600℃,升温速率20℃/min时垃圾的热解液产率最高;600℃的垃圾热解油含氧量最低,为20.28%,热值达到31.42 MJ/kg;各温度下垃圾热解液的含水率为20%~30%,酸值大于30 mg/g(KOH),灰分在600℃时达到最大,为0.25%;通过热解油的FTIR分析,垃圾热解油中含有酚类、醛类、羧酸类、酮类、芳香烃类、脂肪族等多种组分,其中600℃下垃圾热解油的芳香烃类物质较多,羧酸类物质较少。     

有害固体废物热解焦油特性研究

通过对几种有害固体废物(皮橡胶，废电路板，医疗废物，废油漆，污泥)的热解实验，考察了不同工况下有害固体废弃物热解焦油的特性。研究了不同工况下焦油产率的影响因素。物料特性、热解终温及加热方式，对有害固体废物热解焦油的产率有着重要的影响。在实验温度范围内，不同工况条件下，对热解焦油密度和热值进行了测定，热解焦油密度在0．75—0．95g／m1范围内，焦油热值在6．306—9．112kal／g之间，高于原始物料的热值。对不同工况下的热解焦油进行了族分分析，焦油中一般饱和烃和极性物的含量较高。     

热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响

以橡木为原料,在不同的热解终温、升温速率和恒温时间下制备生物炭.对生物炭产率、p H、元素组分、工业组分、比表面积、红外光谱等理化特征进行分析,并考察生物炭对水溶液体系中NO-3-N、NH+4-N、PO3-4-P的吸附性能.结果表明:生物炭的产率受热解终温影响最大(极差:54.57%),恒温时间次之(极差:1.16%),升温速率最小(极差:0.42%).随热解终温、升温速率和恒温时间的增加,所得生物炭的p H和C含量增加,而H和O含量降低.热解终温对生物炭表面官能团影响较大,升温速率和恒温时间基本无影响.生物炭对氮、磷的吸附性能主要受热解终温影响.NO-3-N的吸附量最大可达2.80 mg·g-1(600℃),且随热解终温的升高呈指数增加.比表面积、表面碱性官能团和表面金属氧化物与NO-3-N吸附有关.随热解终温的增加,NH+4-N吸附量降低,最大吸附量为3.12 mg·g-1(300℃).阳离子交换量(CEC)是影响NH+4-N吸附的主要因素.PO3-4-P吸附量随热解终温的增加呈先增后减的趋势(在500℃达到最大,为9.75 mg·g-1),且吸附过程主要受生物炭表面碱性官能团和表面金属氧化物的影响.     

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.     

页岩气开发油基钻屑-单组分生物质共热解特性

油基钻屑与生物质热解油分别存在产率低、有害组分含量高的问题,为探究二者共热解是否可以产生协同作用,采用固定床反应器研究了热解温度、终温时间（热解温度保持时间）、升温速率、N₂流量、生物质与油基钻屑混合比例（质量比）等因素对油基钻屑与单组分生物质共热解的影响.结果表明:①油基钻屑与单组分生物质热解效果随热解温度和终温时间的增加而增强、随升温速率的加快而减弱,N₂流量对热解过程影响不大;最佳热解工艺参数为热解温度350℃、终温时间60 min、升温速率10℃/min、N₂流量0.15 L/min.②共热解可产生协同作用,当生物质与油基钻屑混合比例分别为3:7、7:3时,热解灰渣含油量较理论值下降较为明显,降幅分别为21.71%、17.64%.③共热解可减少生物质热解过程中有害物质的生成,提高油基钻屑的液相产率,生物质单独热解时液相产物中有害组分占比高达74.92%;加入适量油基钻屑共热解时有害组分占比明显降低,当油基钻屑与生物质混合比例为7:3、8:2时,有害组分占比可分别降至22.74%、17.57%.研究显示,共热解产生的协同作用可减少有害物质的生成,提高热解油产率,在油基钻屑无害化、资源化利用与生物质开发中具有良好的应用前景.      

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.     

低温热解油厌氧消化产甲烷条件研究

对低温热解油的厌氧消化条件进行研究,包括新鲜接种污泥的驯化,热解油厌氧消化条件的影响因素和生物质热解参数对最终厌氧消化的影响.通过控制不同热解参数及厌氧发酵参数的方法对耦合过程进行研究.结果表明,新鲜接种污泥经过驯化可以显著提升其对热解油中抑制物的耐受性,进而大幅提升热解油厌氧消化的甲烷产量.中温的培养条件更适合浓度为4%的热解油厌氧消化甲烷化,而高温的培养条件更适合浓度为10%的高浓度热解油.此外,0.85mm生物质粒径、300℃热解温度在下游的消化阶段有更高的甲烷产量.     

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.     

海岸线塑料垃圾低温热解及其污染物排放特征

在对典型海岸线实地调研的基础上,模拟不同盐度海岸线环境（10mg/g和35mg/gNaCl含量）,并对比现有相关研究（500mg/gNaCl含量）,对海岸线塑料垃圾进行低温热解.通过检测其热解固、液、气产物组成,分析了海岸线环境对塑料垃圾低温热解特性和污染物排放的影响.结果表明,在550℃低温热解过程中,砂质和岩基塑料垃圾热解产生的主要气体为CO和CH₄,NaCl可以增加热解气体的产量,35mg/g时增加程度最明显,其中砂质塑料热解气体产率从18.97%增加到26.07%,岩基塑料从19.27%增加到30.12%,但NaCl同时会降低气体的释放速率;所有样品的NaCl基本留在了固体残渣中,其他产物中几乎没有检测到含氯物质的存在,且发现NaCl可以减少岩基塑料热解颗粒物的产生.该结果说明海岸线塑料垃圾低温热解处置可以有效控制含氯污染物排放.     

PVC热解过程中HCl的生成及其影响因素

采用热重分析仪(TG)对聚氯乙烯(PVC)的热解特性进行研究.在不同条件下进行PVC热解制取氯化氢(HCl)实验,研究载气流量、入料量、热解时间和热解温度对氯化氢产率的影响,得出最佳热解条件;采用离子色谱(IC)、气相色谱(GC)、气质联用仪(GC-MS)对热解产物进行化学分析,揭示PVC热解制取HCl过程的反应机理.结果表明:PVC热解制取氯化氢的最佳热解条件为载气流量100mL/min、热解时间30min、入料量1.2g和热解温度400℃;PVC热解存在2个失重阶段,即260~320 ℃和390~600 ℃;随热解温度升高,焦油产率由0.95%升高到20.29%、HCl产率由25.69%升高到53.76%,而半焦产率则由54.39%下降到11.27%、气体产率变化范围为9.09%~18.97%;当热解温度低于400 ℃时,气体组分仅检测到H2、C2H4、C3H6;当热解温度高于400 ℃时,检测到的气体组分为H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8;随着热解温度的升高,焦油组分中不稳定组分逐渐转化为稳定组分.PVC热解制取HCl的第1反应阶段主要是脱除HCl的链式反应,同时生成少量的苯等芳香族化合物及环烷烃等有机化合物;第2反应阶段主要为少量HCl生成、焦油的结构重整、分子重排、脱苯环和同分异构化等.     

金属催化剂对油漆板材催化热解产物的影响

研究使用CaCO₃、CaO、Fe₂O₃、还原铁粉、Na₂CO₃5种金属催化剂对油漆板材进行热解,收集固、液两相产物进行产率计算和检测分析.结果表明,5种催化剂都有效提高了热解固相产物的产率,CaCO₃、Na₂CO₃以及还原铁粉可以增加液相产品产率.钛元素在所有催化热解固相产物含量均较高,可能造成潜在的环境污染.热解液相产物以酯类、酮类、醇类、酚类、酸类为主,并含有少量含氮类物质,CaCO₃、CaO、Fe₂O₃、Na₂CO₃均可以减少液相产物中酸类物质的含量.CaCO₃对于提升热解固液两相产物品质有较好作用.     

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。     

相继等温热解气相色谱法研究高密聚乙烯的热解

采用相继等温热解气相色谱法研究了高密聚乙烯的热解动力学．结果表明,高密聚乙烯的热解反应为动力学一级反应,C₂-C₄（ 气体部分） ,C₅－C₁₁（ 汽油馏分） , C₁₂－C₂₀（ 柴油馏分） , C₂₁-C₃₀（ 重油馏分） 及各组分的生成反应为平行一级反应,计算了各组分生成反应的 k 、E、A 值;考察了冷却剂对分离效果的影响,裂解产物获得了良好的分离．开发了高密聚乙烯的热解动力学模型,探讨了此研究对废聚乙烯油化技术的指导作用．