市政污泥直接超臨界熱解液化實驗與機理研究.pdf

1、市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù),是在現(xiàn)有的市政污泥低溫熱解制油和直接熱化學液化的基礎上提出的,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,直接對濕污泥進行熱解轉(zhuǎn)化。反應過程中,將反應系統(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,利于減少反應工序,降低能耗,提高經(jīng)濟效益。
　　本研究設計并構(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,評價其應用價值和市場潛力,進一步提升市政污泥直接超臨界熱解液化技術(shù)的經(jīng)濟性和工業(yè)推廣性。
　　首先,在分析市政污泥理化與燃料特性的基礎上,對樣品污泥進行熱重實驗,對污泥熱解過程進行分析,確定污泥熱解動力學參數(shù)及動力學方程,解釋污泥直接超臨界熱解液化機理,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),以超臨界水為反應介質(zhì),對樣品污泥進行直接熱解液化,通過改變熱解終溫

4、、反應停留時間、物料填充比、催化劑濃度四項實驗參數(shù),進行正交試驗,從而確定了反應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)濟可行性和減量化原則來看,在超臨界區(qū)域的反應,較低的熱解終溫,即375℃,反應無停留時(或者很短的停留時間),既利于增進目標產(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)濟性。在分析理化與燃料特性的基礎上,采用傅里葉紅外