污泥热解液加工方法及其产品的燃料特性研究
发布时间：2020-07-27 16:52
【摘要】：能源短缺和环境问题是当今世界面临的两大难题,能源短缺尤其是石油短缺阻碍了社会经济的快速发展。污泥来源于污水处理过程,其处理处置已成为世界性的难题。热解法是很有前途的污泥资源化处置方式之一,在污泥无害化处置的基础上还能够得到类似石油的热解油而受到广泛关注。本文利用固定床对污泥热解进行研究,对污泥热解液特性进行了全面分析,并利用两步蒸馏法对热解液进行加工,通过GC-MS及油品测试方法对加工产品的组成和性质进行测定,分析其作为石油产品替代物的潜力,为缓解石油短缺问题提供数据参考。 污泥热解液去除相分离水后得到含水热解油,利用蒸馏法对含水热解油样品进行脱水得到无水热解油,并对无水热解油的燃料性质和其它性质进行分析,结果表明,得到的无水热解油基本可以满足4#燃料油的要求;而硫含量、固体颗粒物含量和金属离子含量过高,为提高其品质必须进行进一步的加工。利用两步蒸馏法对含水热解油进行加工,简单蒸馏的作用是脱除水并得到轻质组分,减压蒸馏用于得到中质组分和沥青质。在减压蒸馏过程中,降低回流比是减少沥青质产率的有效方式,在回流比为1时得到水、轻质组分、中质组分、沥青质的比例分别为25 %、13%、31 %、28 %,蒸馏过程中的体积损失量为3 %。含水热解油经两步蒸馏处理既可以去除水分,又能够得到不同品质加工产品,有望实现热解油的高品质应用。 通过对轻质组分、中质组分和沥青质的燃料性质进行分析,讨论了三种加工产品的应用前景。轻质组分中含有大量的烃类物质,链长度在C6~C13之间,其燃料性质与车用汽油标准相近,表明其具有作为车用汽油的潜力。中质组分中烃类的碳链长度在C10~C20之间,并含有48%的含N、O的有机物,包括有机酸、醇和腈类等;燃料性质表明其可作为2#燃料油使用,且与5号柴油相近,具有作为车用柴油的潜力;向5号柴油中添加10%的中质组分不会影响柴油使用。沥青质热值为36MJ/kg,可以作为燃料或建筑材料。 提出了一种新的热解动力学模型求解方法,与传统解法相比,具有计算简单的优点;利用新方法求得的参数与传统方法进行比较结果相差不大;良好数据拟合结果表明该方法可用于污泥热解动力学求解。 通过对污泥热解油的社会需求以及热解过程中能耗分析,对污泥热解过程中能耗和产出的经济效益进行核算,得出在污泥含水率低于60%时,产出价值高于能耗费用;而含水率高于60%时,能耗费用高于产出价值;降低污泥含水率和提高设备热效率可以提高污泥热解的经济效益。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【图文】：
图 1-1 世界能源消耗量变化图Fig. 1-1 Energy consumption of the world照现在的能源开采速率计算，世界上已探明的各类一次能源均已一次能源的储量及可开采年限见表 1-1[6]。由表 1-1 可看出石油、燃的储量分别可以维持世界使用 43.5 年、204 年和 55 年；除煤以外，气仅能维持到本世纪中叶，开发一次能源的替代能源成为维持世界的唯一途径。表 1-1 2008 年一次能源储量信息Table 1-1 Messages of primary energy reserves at 2008能源种类 能源储量 开采量 可开采年限石油（Mt）170838 3928.8 43.5燃煤（Mt）826001 4049.1 204.0世界天然气（×109m3）185023 3365.5 55.0石油 （Mt）2112 189.7 11.1
第一章 绪论3.8Mt，并在以 10%左右的年增长速率增长；根据预测，到 2015 年我国污水率将超过 60%，污泥产量将达到 120~200Mt[4]，换算成干污泥为 24~40Mt（水率为 80%计算）。如何完成如此大量的污泥的无害化处置，已成为世界性难论文全文数据库 2011年 第07期 工程科技Ⅰ辑
图 1-3 污泥连续液化油化装置Fig. 1-3 Continuous aparatus for oil making from sewage sludge、热解法机组分可以在高温条件下被分解，根据温度、炉内气氛条气化和热解。气化是在 1000℃左右，氧气不充分的条件气和灰分的过程[71]。气化的目的是为了尽可能多的得到产生。Midilli 等[72]和 Dogru 等[73]认为污泥气化是一种很法，可以用来生产低品质燃气。在 1000~1100℃条件下， H2、CO、CH4、C2H2和 C2H6等可燃成分, 其中 H2、C占总气体量的比例分别为 10.48%、8.66%和 1.58%，可燃 19%~23%，其他为 N2和 CO2。气体的热值在 2.55~3.2成分可以用来补偿气化过程中所需能量。在污泥气化过程被稳定到固体半焦中，只有 Hg 会伴随气体颗粒物散发出置减少 Hg 对大气的污染[74]。虽然在气化过程中会控制条的方面进行，但是不可避免的会生成少量的焦油，焦油的
本文编号：2772110
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【图文】：
图 1-1 世界能源消耗量变化图Fig. 1-1 Energy consumption of the world照现在的能源开采速率计算，世界上已探明的各类一次能源均已一次能源的储量及可开采年限见表 1-1[6]。由表 1-1 可看出石油、燃的储量分别可以维持世界使用 43.5 年、204 年和 55 年；除煤以外，气仅能维持到本世纪中叶，开发一次能源的替代能源成为维持世界的唯一途径。表 1-1 2008 年一次能源储量信息Table 1-1 Messages of primary energy reserves at 2008能源种类 能源储量 开采量 可开采年限石油（Mt）170838 3928.8 43.5燃煤（Mt）826001 4049.1 204.0世界天然气（×109m3）185023 3365.5 55.0石油 （Mt）2112 189.7 11.1
第一章 绪论3.8Mt，并在以 10%左右的年增长速率增长；根据预测，到 2015 年我国污水率将超过 60%，污泥产量将达到 120~200Mt[4]，换算成干污泥为 24~40Mt（水率为 80%计算）。如何完成如此大量的污泥的无害化处置，已成为世界性难论文全文数据库 2011年 第07期 工程科技Ⅰ辑
图 1-3 污泥连续液化油化装置Fig. 1-3 Continuous aparatus for oil making from sewage sludge、热解法机组分可以在高温条件下被分解，根据温度、炉内气氛条气化和热解。气化是在 1000℃左右，氧气不充分的条件气和灰分的过程[71]。气化的目的是为了尽可能多的得到产生。Midilli 等[72]和 Dogru 等[73]认为污泥气化是一种很法，可以用来生产低品质燃气。在 1000~1100℃条件下， H2、CO、CH4、C2H2和 C2H6等可燃成分, 其中 H2、C占总气体量的比例分别为 10.48%、8.66%和 1.58%，可燃 19%~23%，其他为 N2和 CO2。气体的热值在 2.55~3.2成分可以用来补偿气化过程中所需能量。在污泥气化过程被稳定到固体半焦中，只有 Hg 会伴随气体颗粒物散发出置减少 Hg 对大气的污染[74]。虽然在气化过程中会控制条的方面进行，但是不可避免的会生成少量的焦油，焦油的
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 李海英;张学军;张书廷;赵新华;;利用污水厂污泥生产复混肥及对冬小麦增产效果研究[J];华南农业大学学报(自然科学版);2006年01期
2 任爱玲;王启山;郭斌;;污泥活性炭的结构特征及表面分形分析[J];化学学报;2006年10期
3 宫艳峰,刘圣华,蒋德明;含氧燃料对内燃机燃烧和排放性能的影响[J];内燃机;2004年03期
4 李海英;张书廷;赵新华;铃木h二;;城市污水污泥热解实验及产物特性[J];天津大学学报;2006年06期
5 李海英;张书廷;赵新华;;城市污水污泥热解温度对产物分布的影响[J];太阳能学报;2006年08期
本文编号：2772110
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