污水污泥热解制油及热解油特性试验研究

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1、东南大学博士学位论文污水污泥热解制油及热解油特性试验研究姓名：贾相如申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：金保升20090402东南大学博士论文采用多种分析方法，系统分析了不同反应条件下获得的流化床热解油的理化特性。结果表明：热解油具有高粘度，在20'C时呈现非牛顿流体特性，表观粘度大于250mPa·S；热解油密度大于lX103kg／m3；热解油呈明显的酸性，pH值在3左右，并随热解温度的升高而增加；随着热解温度的升高，热解油干燥基c含量增加，O含量减少，H含量变化趋势不明显，N含量呈现增加的趋势，H／C比减小；热解油中

2、的O含量较多：污泥热解油的燃烧过程可分为两个阶段，第一阶段为轻质有机物挥发后与氧发生均相燃烧，第二阶段为难挥发有机物与氧发生非均相燃烧，说明污泥热解油的热稳定性明显好于农林生物质热解油；污泥热解油中含有大量易挥发成分，易于着火燃烧，且热值较高，燃烧生成的灰分极少，可直接作为燃料油在锅炉和加热器等设备中燃烧；根据热解油的特性分析，污泥热解油虽然具有作为柴油的基本条件，但是需要进行一定的改良；根据红外光谱分析(FTIR)，热解油中含有水、烷烃、烯烃、炔烃、羧酸、芳香族化合物、醇、酯、醛、酮、含氮化合物和含氯化合物；根据气相色谱．

3、质谱联用分析(GC．MS)，确定了热解油中35种主要化合物的成分和分子结构，在每个试样中，这35种化合物的峰面积都占总面积70％以上；这些化合物可分为：苯类化合物、烯烃、羧酸、多环芳烃、含氮化合物、含氯化合物和酯类；热解温度对热解油组分的含量分布具有重要影响，在400℃．600℃之间，烯烃的含量随着反应温度的升高而增加，酯类的含量随反应温度的升高而迅速减少，羧酸的含量随着反应温度的上升有少量的减少，含氮化合物随着反应温度的升高，先增加然后减少；苯类化合物在400。C的时候含量较少，在500℃以上时含量较多；在550℃以上时热

4、解油中有较多的多环芳烃(PAHs)，而当温度小于500℃时，没有检测到多环芳烃(PAHs)：从对热解油的组分随温度的变化可知，污泥热解时，400℃时热解油中酯类的含量占绝对优势，而在600℃时，各种组分的分布较400℃时均匀，其中烯烃的含量最多；随着热解温度的增加，轻油和重油的含量比呈增加的趋势；物料颗粒较小时，羧酸和酯类的含量较高，其它组分都低于大颗粒污泥热解油。根据固定床和流化床热解制油的试验研究，对比了固定床和流化床热解制油对热解产物分布和热解油的影响，结合国内外在污泥热解机理方面的研究成果，对污泥热解制油的机理进行了

5、探讨。在固定床热解终温与流化床热解温度相同时，流化床热解油产率高于固定床；固定床热解油成分复杂且分散，分为水相和油相两相，而流化床热解油成分相对较少且集中，为均匀的单相：固定床在较低热解终温下产生的热解油中含有PAHs，而流化床只有在热解温度达到500℃以上时，才检测到PAHs。关键词：污水污泥：热解；热解油；气相色谱．质谱联用分析：傅立叶变换红外光谱法；流化床；产物特性：不凝结气体AbstractWiththerapiddevelopmentofsewagetreatment，theproductionofsewagesl

6、udge，thebyproductofsewagetreatment，increasessharply,sothedisposalandutilizationofsludgearereceivingmoreandmoreattention．ThetechnologyofsewagesludgepyrolysisforoilCallnotonlyhelptosolvetheenvironmentalproblemsbroughtbysewagesludgebutalsobringhighvalue—addedoilproduc

7、tandachieveeffectiverecyclingutilizationofresources．Inthispaper,thebasiccharacteristicsofsludgeofseveraltypicalmunicipalsewagetreatmentplantswereanalyzed．Theweightlossandkineticsofsewagesludgepyrolysiswerestudiedwiththermogravimetry-differentialthermalanalysis(TG—D

8、TA)，andtheproductsofsewagesludgepyrolysisweFeanalyzedwiththermogravimetry·-differentialthermalanalysis—-Fouriertransforminfraredspectroscopy(TG—D