城市污泥快速热解产物中氮的分布及催化脱氮研究

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1、硕士学位论文城市污泥快速热解产物中氮的分布及催化脱氮研究StudyofNitrogenTransformationandCatalyticDenitrogenationduringFastPyrolysisofSewageSludge作者：时鹏导师：曹景沛副教授中国矿业大学二〇一五年六月中图分类号TQ531.6学校代码10290UDC549密级公开中国矿业大学硕士学位论文城市污泥快速热解产物中氮的分布及催化脱氮研究StudyofNitrogenTransformationandCatalyticDenitrogenationduringFastPyrolysisof

2、SewageSludge作者时鹏导师曹景沛申请学位工学硕士培养单位化工学院学科专业化学工程与技术研究方向煤转化理论与技术答辩委员会主席张双全评阅人秦志宏、张守玉二○一五年六月论文审阅认定书研究生时鹏在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢毕业论文的顺利完成，预示着三年的硕士研究生生涯即将结束，也为我在母校的三年美好时光划上了一个圆满的句号。在感慨韶光易逝，岁月

3、如梭的同时，回首在此三年的学习生活，心中不由感慨万千。一路走来，收获甚是颇多，也曾有过些许失落，在此期间经常得到诸多老师和同学的热忱帮助与关心。首先要感谢导师曹景沛副教授和师母赵小燕副教授三年以来在学习和生活上给予我的悉心关怀和指导。曹老师忘我的工作精神、严谨执着的治学和科研态度、活跃开阔的学术思想、渊博的学识、不畏艰难勇于创新的科研作风、质朴随和的长者风范，使我受益匪浅。赵小燕副教授在实验条件上给予了极大的关怀和帮助，为我们创造了舒适的学习和科研环境，同时也在生活上给予慈母般的关怀和鼓励。硕士研究生期间所取得的成绩以及本论文的顺利完成，无不凝聚着两位导师的心血和汗

4、水，寥寥数语，难表心中无尽的感激之情。其次，还要感谢曹景沛老师和赵小燕老师在实验研究方案和投稿论文撰写过程中提供的指导意见及谆谆教诲。在实验研究和论文撰写的过程中，我还得到了同届同学王本水和黄珊珊同学的大力支持和帮助，在此向他们表示衷心的感谢。尤其使我难忘的是，与实验室师弟黄鑫、宋冲、冯晓博、王敬贤和刘天龙，师妹谢凤梅和贺姗同学一起奋斗的日日夜夜，紧张的学习及实验中的忙里偷闲和相互调侃，集体活动中的欢声笑语，学术讨论中的绞尽脑汁，让我铭记在心。时光如流水般流逝，当我还在回味这些美好时光的时候我们却将要各自踏上新的征程。在此也特别感谢师弟黄鑫在实验方面提供的帮助，祝他

5、在今后的实验研究中取得更加优异的成果。谨以此文献给我的父母、弟弟和女朋友，你们是我生活中不可或缺的支柱，你们的关怀和支持是我前进的动力，愿父母身体健康，弟弟学业有成，女朋友工作顺利，心想事成！衷心感谢审阅本文的各位专家及教授！谢谢你们能够在百忙之中抽出时间来审阅本文，热切期待您的批评与指正。最后，感谢参加论文答辩的领导、专家和各位教授，欢迎您多提宝贵意见和建议。摘要利用固定床石英管反应器对城市污泥（SS）进行快速热解，研究了热解条件对快速热解产物组成及氮分布的影响，选用Ni/Al2O3、CoMo/Al2O3、褐铁矿、白云石和分子筛为催化剂研究了SS的催化热解，考察了

6、催化剂、温度和气氛等对SS催化热解产物组成的影响，重点用多种先进分析手段全面的研究了热解产物中氮的组成结构。结果表明：随着热解温度的升高，焦炭产率减少，气体产物o产率显著增加，而焦油产物的产率先增加后减少，在500C时达到最大收率55.8%（干燥无灰基）。NH3的生成与蛋白质的分解有关，HCN的产率随热解温度的升高而增加。升高热解温度，焦油产物中脂肪族及含氧化合物（OCS）的含量降低，而含氮(NCS)和芳香族化合物的含量增加。SS快速热解焦油产物中主要的NCS包括N-杂环类、内酰胺类、胺类、氨类和腈基衍生物，而且随着热解温度的升高，焦油中N-杂环及芳香腈类化合物的含

7、量略有增加，而胺类及脂肪腈类化合物的含量减少。Ni/Al2O3对焦油的分解具有较高的催化活性。在Ni/Al2O3作用下，气体产物总产率显著增加，其中CH4的产率最多；当褐铁矿石作为催化剂时，焦油中NCS及OCS的含量相对较高；白云石催化剂大幅度增加了焦油中OCS的含量；沸石分子筛催化剂对焦油各族组分含量的影响不大；CoMo/Al2O3催化改质后焦油中NCS和OCS的含量降低，而芳香族化合物的含量增加。对CoMo/Al2O3而言，温度越高，越有利于焦油中NCS和OCS的分解以及芳香族化合物的生成。此外，CoMo/Al2O3对焦油中吲哚类和腈类化合物的分解具有较高的