城市污水污泥低溫催化熱解制油研究

《城市污水污泥低溫催化熱解制油研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、城市污水污泥低溫催化熱解制油研究24化學(xué)工程與裝備ChemicalEngineering&Eauipment2010年第12期2010年12月城市污水污泥低溫催化熱解制油研究杜飪,涂瑩瑩，康愛(ài)婷,黃東嬌（福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，福建福州350108）摘要:污泥低溫催化熱解是一項(xiàng)具有污泥處理與能源回收雙重性質(zhì)的資源化技術(shù).本文采用低溫?zé)峤饧夹g(shù)處理城市污水污泥，比較了在有/無(wú)催化劑條件下，停留時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及特性的影響?結(jié)果表明，催化劑的使用提高了污泥熱解油的產(chǎn)率和品質(zhì)，降低了產(chǎn)炭率.屜大產(chǎn)油率所需的攝優(yōu)溫度從450°C下降~U4

2、00°C,最大產(chǎn)油率從34.53%增加到38.71%.關(guān)鍵詞:污水污泥:低溫催化熱解;產(chǎn)油率:產(chǎn)炭牢引言污泥熱解制油足近幾年新發(fā)展起來(lái)的污泥資源化處理技術(shù)，是在無(wú)銳或低于理論氧氣量的條件下,加熱干燥污泥至一定溫度（高溫：5oo?1000°C,低溫:<500°C）,由于館和熱分解作用使污泥轉(zhuǎn)化為油,反應(yīng)水，凝性氣體（NCG）和炭等4種可燃產(chǎn)物，部分產(chǎn)物的燃燒可作前置干燥與熱解的熱源，剩余能量以油的形式到收【11.國(guó)外對(duì)該技術(shù)的研究起源于20世紀(jì)80年代,首先由Bayerkl提川：Campbelin進(jìn)行J,小試到中試的試驗(yàn)研究?并評(píng)價(jià)了該技術(shù)的

3、經(jīng)濟(jì)性;Bride[l研究了熱解過(guò)程的二次污染控制:Frost評(píng)價(jià)了熱解油的市場(chǎng)應(yīng)用前景?有關(guān)報(bào)道示，污泥低溫?zé)峤庋苌团c石油低級(jí)憾出液相似，可直接用于柴油機(jī)車】?1999年8月，世界上第一套污泥低溫?zé)峤庵朴凸I(yè)化裝置在澳大利亞成功試運(yùn)行?國(guó)內(nèi)對(duì)該技術(shù)的研究尚處于實(shí)驗(yàn)階段.在污泥低溫?zé)峤膺^(guò)程中，添加催化劑具有很多優(yōu)點(diǎn)，可以優(yōu)化熱解過(guò)程，降低反應(yīng)溫度,提高熱解能力，提高熱解油的產(chǎn)量和品質(zhì)，降低炭產(chǎn)量『61?有一些廉價(jià)且無(wú)害的催化劑常被用于污泥熱解中，如鉀化合物，鐵化合物，鋁化合物，鈉化合物，飛灰，廢棄的PVA聚合物等.Shie等鈉化合物(NaOH,N

4、aCI和Na2CO3)和鉀化合物(KOH,KCI和KCO)作催化劑，對(duì)含油污泥的熱解進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，催化劑提高了熱解效率，減少了炭產(chǎn)量,改善了產(chǎn)出油的品質(zhì)Shic等IS］還研究了飛灰，油泥飛灰,廢棄的PVA聚合物作為添加劑對(duì)污泥熱解的影響，結(jié)果表明，在本論文獲得國(guó)家自然基金的資助(091038612).650-720K溫度范內(nèi)，這些添加劑均加快了反應(yīng)速率.改善了油品質(zhì)，其中，添加10%的飛灰得到品質(zhì)最高的熱解油?添加10?PVA則得到最高的產(chǎn)油率?污泥低溫催化熱解制油是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的廢物資源化技術(shù)，國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究報(bào)道述很少.本研

5、究擬自建污泥低溫?zé)峤夥磻?yīng),探討反應(yīng)條件(反應(yīng)溫度和停留吋間)和催化劑對(duì)污泥熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率和特性的影響，為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供必要的理論基礎(chǔ)和可靠的科學(xué)依據(jù).1一氯氣瓶2減壓蛹.3■瘴量計(jì).｝石萸管.式屯阻爐，6■溢艘儀.7891蛇形玲凝管.1011121賽詩(shī)贏，1314—蠡?1氟置計(jì)圖1污泥熟解實(shí)躺瞪圈+1sepy,o?)sis唧efimen￡Alec-pmenb杜鋰:城市污水污泥低溫催化熱解制油研究I實(shí)驗(yàn)1?1試樣本實(shí)驗(yàn)試樣為福州市某污水處理廠濃縮脫水后的污泥(含水率79.48%),在105°C恒溫干燥箱中干燥12h,研磨過(guò)篩至污泥粒徑1-2實(shí)

6、驗(yàn)裝置自建的熱解裝置如圖1所示，主要分為四個(gè)操作單元：(1)污泥熱解產(chǎn)生氣體;(2)冷凝，凈化熱解氣體;(3)收集冷凝后的熱解液體和不凝性氣體：(4)萃取分離熱解液體.實(shí)驗(yàn)裝置主要有熱解爐，冷凝裝置,液體收集裝置，萃取裝置.1-3實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)操作參數(shù)如表1所示.表1污泥低溫催化熱解反應(yīng)操作參數(shù)Table101,cImingparametersDflIlesludgepyrolysisexperiment項(xiàng)目操作參數(shù)反應(yīng)溫度升溫速率停留時(shí)間氮?dú)饬髁吭嚇淤|(zhì)量催化劑質(zhì)量冷凝溫度保溫分液溫度油水分離250?5oo°C,每隔5O°C為一個(gè)實(shí)驗(yàn)工況5°C/ra

7、in20?90rain1OOmi/rain20g2gW15°C260°CCH2CI2萃取分離1-3.1污泥試樣基本特性測(cè)定主要包括污泥的工業(yè)分析,元素分析和熱值測(cè)定?工業(yè)分析的指標(biāo)包括:污泥中水分，灰分，揮發(fā)分和固定碳的質(zhì)量百分比.元素分析包括碳，氫，氮，硫等元素的含量?工業(yè)分析和元素分析參照煤的工業(yè)分析(GB212-91)和元素分析(GB476-79,GB214-83)為標(biāo)準(zhǔn).熱值通過(guò)氧彈量熱儀測(cè)定.132熱解實(shí)驗(yàn)稱取20g干污泥放入熱解反應(yīng)器內(nèi)，檢查裝置的氣密性，通入氮?dú)饬魇篃峤庠跓o(wú)氧條件下進(jìn)行，設(shè)定溫控程序，開(kāi)始污泥熱解實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)通

8、入氮?dú)?至反應(yīng)器冷卻至室溫.冷卻熱解剩余的同體殘?jiān)⒎Q量?拆下石英管，冷凝管等部件冷卻，加入CH2CI2進(jìn)行多次萃取分離.