市政污泥直接超臨界熱解液化實(shí)驗(yàn)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(wú)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(duì)濕污泥進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化。反應(yīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)污泥的熱解制油。此技術(shù)避開(kāi)了污泥處置中的難點(diǎn)問(wèn)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(jì)并構(gòu)建了一套超臨界熱解液化

2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)市政污泥進(jìn)行超臨界熱解液化實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù),分析不同參數(shù)對(duì)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(píng)價(jià)其應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)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(duì)樣品污泥進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn),對(duì)污泥熱解過(guò)程進(jìn)行分析,確定污泥熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)及動(dòng)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(guò)程分為三個(gè)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(cè)不同階段下典型反應(yīng)類型及特征,得出污泥整個(gè)熱解過(guò)程中析出的主要?dú)怏w產(chǎn)物為H2O、CO2、CO及烴類物質(zhì)中的CH4和C2H4。
　　設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、構(gòu)建超臨界熱解制油實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì),對(duì)樣品污泥進(jìn)行直接熱解液化,通過(guò)改變熱解終溫

4、、反應(yīng)停留時(shí)間、物料填充比、催化劑濃度四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù),進(jìn)行正交試驗(yàn),從而確定了反應(yīng)停留時(shí)間和熱解終溫是影響污泥熱解液化的最顯著的兩個(gè)因素。細(xì)化實(shí)驗(yàn)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(shí)發(fā)現(xiàn),從經(jīng)濟(jì)可行性和減量化原則來(lái)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(wú)停留時(shí)(或者很短的停留時(shí)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