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1、城市污水污泥低温催化热解制油研究24化学工程与装备ChemicalEngineering&Eauipment2010年第12期2010年12月城市污水污泥低温催化热解制油研究杜饪,涂莹莹，康爱婷,黄东娇（福州大学环境与资源学院，福建福州350108）摘要:污泥低温催化热解是一项具有污泥处理与能源回收双重性质的资源化技术.本文采用低温热解技术处理城市污水污泥，比较了在有/无催化剂条件下，停留时间和反应温度对热解产物产率及特性的影响•结果表明，催化剂的使用提高了污泥热解油的产率和品质，降低了产炭率.屉大产油率所需的摄优温度从450°C下降~U4
2、00°C,最大产油率从34.53%增加到38.71%.关键词:污水污泥:低温催化热解;产油率:产炭牢引言污泥热解制油足近几年新发展起來的污泥资源化处理技术，是在无锐或低于理论氧气量的条件下,加热干燥污泥至一定温度（高温：5oo〜1000°C,低温:<500°C）,由于馆和热分解作用使污泥转化为油,反应水，凝性气体（NCG）和炭等4种可燃产物，部分产物的燃烧可作前置干燥与热解的热源，剩余能量以油的形式到收【11.国外对该技术的研究起源于20世纪80年代,首先由Bayerkl提川：Campbelin进行J,小试到中试的试验研究•并评价了该技术的
3、经济性;Bride[l研究了热解过程的二次污染控制:Frost评价了热解油的市场应用前景•有关报道示，污泥低温热解衍生油与石油低级憾出液相似，可直接用于柴油机车】・1999年8月，世界上第一套污泥低温热解制油工业化装置在澳大利亚成功试运行•国内对该技术的研究尚处于实验阶段.在污泥低温热解过程中，添加催化剂具有很多优点，可以优化热解过程，降低反应温度,提高热解能力，提高热解油的产量和品质，降低炭产量『61•有一些廉价且无害的催化剂常被用于污泥热解中，如钾化合物，铁化合物，铝化合物，钠化合物，飞灰，废弃的PVA聚合物等.Shie等钠化合物(NaOH,N
4、aCI和Na2CO3)和钾化合物(KOH,KCI和KCO)作催化剂，对含油污泥的热解进行了实验研究，结果表明，催化剂提高了热解效率，减少了炭产量,改善了产出油的品质Shic等IS］还研究了飞灰，油泥飞灰,废弃的PVA聚合物作为添加剂对污泥热解的影响，结果表明，在本论文获得国家自然基金的资助(091038612).650-720K温度范内，这些添加剂均加快了反应速率.改善了油品质，其中，添加10%的飞灰得到品质最高的热解油•添加10〜PVA则得到最高的产油率•污泥低温催化热解制油是一项很有发展前景的废物资源化技术，国内对于这方面的研究报道述很少.本研
5、究拟自建污泥低温热解反应,探讨反应条件(反应温度和停留吋间)和催化剂对污泥热解产物的产率和特性的影响，为该技术的工业化应用提供必要的理论基础和可靠的科学依据.1一氯气瓶2减压蛹.3■瘴量计.｝石萸管.式屯阻炉，6■溢艘仪.7891蛇形玲凝管.1011121赛诗赢，1314—蠡・1氟置计图1污泥熟解实躺瞪圈+1sepy,o〜)sis唧efimen£Alec-pmenb杜锂:城市污水污泥低温催化热解制油研究I实验1・1试样本实验试样为福州市某污水处理厂浓缩脱水后的污泥(含水率79.48%),在105°C恒温干燥箱中干燥12h,研磨过筛至污泥粒径1-2实
6、验装置自建的热解装置如图1所示，主要分为四个操作单元：(1)污泥热解产生气体;(2)冷凝，净化热解气体;(3)收集冷凝后的热解液体和不凝性气体：(4)萃取分离热解液体.实验装置主要有热解炉，冷凝装置,液体收集装置，萃取装置.1-3实验方法实验操作参数如表1所示.表1污泥低温催化热解反应操作参数Table101,cImingparametersDflIlesludgepyrolysisexperiment项目操作参数反应温度升温速率停留时间氮气流量试样质量催化剂质量冷凝温度保温分液温度油水分离250〜5oo°C,每隔5O°C为一个实验工况5°C/ra
7、in20〜90rain1OOmi/rain20g2gW15°C260°CCH2CI2萃取分离1-3.1污泥试样基本特性测定主要包括污泥的工业分析,元素分析和热值测定•工业分析的指标包括:污泥中水分，灰分，挥发分和固定碳的质量百分比.元素分析包括碳，氢，氮，硫等元素的含量•工业分析和元素分析参照煤的工业分析(GB212-91)和元素分析(GB476-79,GB214-83)为标准.热值通过氧弹量热仪测定.132热解实验称取20g干污泥放入热解反应器内，检查装置的气密性，通入氮气流使热解在无氧条件下进行，设定温控程序，开始污泥热解实验.实验结束后继续通
8、入氮气•至反应器冷却至室温.冷却热解剩余的同体残渣并称量•拆下石英管，冷凝管等部件冷却，加入CH2CI2进行多次萃取分离.
