含油污泥回转窑热固载体热解特性研究

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1、大大莩擴士字位文含油污泥回转窑热固载体热解特性研究学科专业作者姓名指导教师务邑教答辩曰期博士学位论文含油污泥回转窑热固载体热解特性研究作者姓名：马蒸钊学科、专业：环境工程学号：指导教师：李爱民教授完成曰期：大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题

2、目：轉作者签名：日期：七年月⋯日大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：言减爲洛闷路该黎丨爲命裨，作者签名：日期：年月日导师签名：日期：贫年月日答辩委员会主席：曰期丨广年？月仏日大连理工大学博士学位论文摘要含油污泥是油田及石油化工生产过程中产生的一种高挥发性、高黏度的有机危险

3、废物。如不加处理的将其随意排放，会对环境造成严重的危害。然而，含油污泥中含有较高比例的石油类化合物，对其进行资源回收处理可以产生高附加值的产品油等。因此，对含油污泥资源化处理，既可以解决石油化工生产所面临的严重环境污染问题，又可以对石油类资源进行更充分、合理的利用，是实现环境保护与资源可持续发展的有效途径之一。含油污泥是石油工业中原油或者成品油混入泥土等一些介质中而形成的由矿物油、矿物质、水及泥砂组成的工业废物，具有黏度高、含油率高等特性。传统热解会使高黏度的含油污泥在处理过程中产生结团等热解不充分现象，同时在低升温速率下热解挥发油气易发生二次裂解，导致热解油产率偏低。针对

4、含油污泥的特性和传统热解的弊端，本研究提出了在回转窑内含油污泥热固载体热解的技术路线，以具有热容大，传热传质速率高等优势的石英砂作为热固载体，在热解过程中含油污泥与热固载体直接接触传热，传热速率可达每分钟几百摄氏度，快速的热解能有效防止油气的二次裂解，提高热解油的产率。与此同时，热固载体与含油污泥的混合过程对含油污泥有破碎作用，可防止结团现象的产生，使内部充分热解。回转窑，因其具有物料适应性高，混合效果好等优点被广泛应用于干燥、热解、焚烧等热化学过程中。回转窑热固载体热解改变了传统回转窑内温度分布和传热方式，将其用于含油污泥热解过程，可以提高含油污泥热解油产率，提升热解油燃

5、料等特性。该技术可作为含油污泥资源化处理的升级技术。本论文幵展的具体研究工作和主要结论如下：利用热重分析技术研究了含油污泥在不同升温速率以及不同气氛下的热化学过程。研究发现，升温速率是影响含油污泥热解动力学的重要参数。不同升温速率下，含油污泥的热解均经历两次失重，曲线上有两个失重峰。随着升温速率的增大，两个失重峰对应的温度升高，热解温度范围变大，与曲线均向高温区域移动。采用模型拟合和分布活化能模型分别对含油污泥热解过程进行动力学分析。模型拟合计算出第一阶段的反应活化能为第二阶段的反应活化能为通过分布活化能模型的计算，得出活化能随着失重率的增加呈现先减少而后增加的趋势。在此基

6、础上，对比了含油污泥焚烧与热解两种不同的热化学过程。在高温区域焚烧相比热解过程有明显的失重现象，对应的曲线上出现显著峰。含油污泥焚烧过程所需的活化能远大于热解过程。研究结果表明，含油污泥热解机理主要有脱吸附、支链裂解、芳香化反应及脱芳香环、开环及羰基化以及异构化等过程。含油污泥回转窑热固载体热解特性研究在自行设计的回转窑装置上开展了序批式含油污泥热固载体热解特性试验。采用不同手段对含油污泥热解得到的气、液、固三种产物性质进行了分析。结果表明，热解温度为，含油污泥与热固载体比例为时，热解油产率达到了，油品的回收率达到最大值，为。随着热解温度和热固载体添加量的增加，油品的回收率

7、下降，而石油类化合物总转化率增加，最高转化率为。热解油的热值在之间。相比于提取油中高沥青质和低脂肪族化合物热解油中的脂肪族化合物含量达到了，沥青质含量从降至。对热解油进行分析，发现其以直链烷烯烃为主，集中分布在之间。时，热解气产率达到了。随着热解温度的升高，热解气中吐与产量逐渐增加；随着反应进程，产量持续升高而与产量逐渐降低。热解气的热值在之间。热解残渣的热值在之间。热解产物的能量结果表明，下，液态产物能量值的比例最高，达到下，气态产物能量值的比例最高，为。对含油污泥回转窑热固载体热解过程进行了数值模拟，提出—综合