市政污泥直接超臨界熱解液化實驗與機(jī)理研究.pdf

1、市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù),是在現(xiàn)有的市政污泥低溫?zé)峤庵朴秃椭苯訜峄瘜W(xué)液化的基礎(chǔ)上提出的,以污水處理廠的出廠污泥為原料,無需干燥脫水,創(chuàng)新性地利用污泥中的水,在超臨界狀態(tài)下,直接對濕污泥進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化。反應(yīng)過程中,將反應(yīng)系統(tǒng)中的水加熱至超臨界狀態(tài),利用超臨界水的特殊性質(zhì),以最終實現(xiàn)污泥的熱解制油。此技術(shù)避開了污泥處置中的難點問題—高能耗干燥脫水,利于減少反應(yīng)工序,降低能耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。
　　本研究設(shè)計并構(gòu)建了一套超臨界熱解液化

2、實驗系統(tǒng),對市政污泥進(jìn)行超臨界熱解液化實驗研究,通過改變實驗參數(shù),分析不同參數(shù)對反應(yīng)產(chǎn)物尤其是產(chǎn)油率的影響,從而確定市政污泥直接超臨界熱解制油的最佳工藝條件,分析產(chǎn)品油理化特性,評價其應(yīng)用價值和市場潛力,進(jìn)一步提升市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)推廣性。
　　首先,在分析市政污泥理化與燃料特性的基礎(chǔ)上,對樣品污泥進(jìn)行熱重實驗,對污泥熱解過程進(jìn)行分析,確定污泥熱解動力學(xué)參數(shù)及動力學(xué)方程,解釋污泥直接超臨界熱解液化機(jī)理,為

3、污泥直接超臨界熱解液化制油技術(shù)提供模型依據(jù)。依據(jù)不同階段的失重量及失重速率變化情況,將污泥熱解過程分為三個階段,即水分干燥階段、有機(jī)物裂解和揮發(fā)分析出階段以及炭化階段。聯(lián)立傅立葉紅外光譜分析,推測不同階段下典型反應(yīng)類型及特征,得出污泥整個熱解過程中析出的主要氣體產(chǎn)物為H2O、CO2、CO及烴類物質(zhì)中的CH4和C2H4。
　　設(shè)計實驗流程、構(gòu)建超臨界熱解制油實驗系統(tǒng),以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì),對樣品污泥進(jìn)行直接熱解液化,通過改變熱解終溫

4、、反應(yīng)停留時間、物料填充比、催化劑濃度四項實驗參數(shù),進(jìn)行正交試驗,從而確定了反應(yīng)停留時間和熱解終溫是影響污泥熱解液化的最顯著的兩個因素。細(xì)化實驗參數(shù)條件,確定污泥直接超臨界熱解液化制油的最佳工藝條件;同時發(fā)現(xiàn),從經(jīng)濟(jì)可行性和減量化原則來看,在超臨界區(qū)域的反應(yīng),較低的熱解終溫,即375℃,反應(yīng)無停留時(或者很短的停留時間),既利于增進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物熱解油產(chǎn)量,又利于提高污泥直接超臨界熱解制油的經(jīng)濟(jì)性。在分析理化與燃料特性的基礎(chǔ)上,采用傅里葉紅外