含油污泥热解燃烧特性及动力学研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:Horus_Ra
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热解法处理含油污泥具有处理无害化和易于工业化等特点,同时对油泥中的有机物回收利用。本文通过铝甑含油率分析、工业分析、元素分析、发热量分析等对油泥进行表征,研究油泥及其热解产物的基本性质,并与萃取法制得的产物进行性质比较。通过热重实验,研究吉化油泥热解及燃烧特性,并计算动力学参数,本文研究成果可以为油泥热解处理技术提供实验数据基础支撑。吉化油泥含油率为14.7%,有较好的回收价值。热解产物中热解气主要成分包括氢气、二氧化碳、一氧化碳及烃类。其中氢气体积分数达到48%,可通过膜分离技术提取,用于油品加氢工艺。热解油中以直链烷烃为主,柴油馏分占比40%,可作为原料生产优质柴油。通过对热解半焦的XRF分析,证实半焦中重金属及其他有害物质含量低,可处理后作为生产瓷砖等制品的原材料。吉化油泥干基热解过程主要分为150-380℃有机物的挥发以及少量易反应杂原子的热解、380-550℃少量有机物挥发以及重组分热解两个过程。分峰处理后,Coats-Redfern模型计算的挥发阶段活化能约为37k J/mol,热解阶段活化能约为150-180k J/mol。Friedman模型计算的挥发阶段活化能约为63-88k J/mol,热解阶段活化能由127k J/mol升高至235k J/mol。DAEM模型计算的挥发阶段活化能约为61-81k J/mol,热解阶段活化能由121升高至237k J/mol。吉化半焦燃烧分为大分子有机质燃烧及固定碳燃烧两阶段,半焦燃烧最大速率对应温度与升温速率无关,随着升温速率增快,半焦燃烧与固定碳燃烧两部分分界更为明显。Coats-Redfern模型计算的第一阶段活化能由150k J/mol降至115k J/mol,第二阶段活化能约为81-90k J/mol。DAEM模型计算的活化能由156k J/mol升高至170-205k J/mol。吉化油泥干基燃烧第一阶段为小分子有机物挥发燃烧,第二阶段为大分子有机物挥发热解进而燃烧,以及氧气扩散至坩埚内部发生固定碳燃烧。干基有机质燃烧最大速率对应温度随升温速率升高而增大。Coats-Redfern模型计算的第一阶段活化能为45-53k J/mol,第二阶段活化能由86k J/mol升高至104k J/mol后下降至74k J/mol。DAEM模型分峰处理后计算得到第一阶段活化能为62-130k J/mol,第二阶段活化能为65-79k J/mol。
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