《固体废弃物的热解》PPT课件

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1、固体废弃物处理与处置第六讲固体废弃物的热解固体废弃物的热解：热解的定义将含有机可燃质的固体废弃物置于完全无氧的环境中加热，使固体废弃物中有机物的化合键断裂，产生小分子物质（气态和液态）以及固态残渣的过程。脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化热解过程中键的主要断裂方式结构单元之间的桥键断裂，生成自由基:－CH2－、－CH2－CH2－、－CH2－O－、－O－、－S－、－S－S－等。脂肪侧链断裂，生成气态烃，如CH4、C2H6、C2H4。含氧官能团的裂解，其热稳定性的顺序为：－OH>－C=O>－COOH>－OCH3。

2、400℃左右裂解生成CO羟基不易脱除700~800℃以上时，有大量-H存在时，可氢化成H2O200℃开始分解，生成CO2和H2O热稳定性的一般规律（1）缩合芳烃>芳香烃>环烷烃>烯烃>炔烃>烷烃.（2）芳烃上侧链越长的侧链越不稳定;芳烃环数越多，侧链也越不稳定.（3）缩合多环芳烃的环数越多，越稳定。脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化P178表6-6不同固废的热解动力学参数影响热解的主要参数运行温度、挥发分的停留时间、反应器的结构、升温速率等。运行条件生物质的物理特性生物质的挥发分、水分、颗粒粒度、生物质的组成

3、等。热解过程参数影响纤维素在不同升温速率下的TG曲线（1）热解速率不同的热解速率下，断键位置不同，热解产物差异变化大。一般情况下，热解速度快，产生的热解油越多，热解炭越少。低温-低速加热条件下，固体产率增加高温-高速加热条件下，液态、气态组分增加污泥热重/差热重示意图差热重（热重的微分形式）脱水→脱甲基→裂解→脱氢→缩合→氢化低温下升温速率快使物料热解迅速，挥发分释放集中，可增加焦炭的孔表面积。在中温（500～600℃）和快速冷凝条件下，有助于生成液体焦油。较慢的加热方式使挥发分在高温环境下的停留时间增加，促进

4、了二次裂解的进行，使焦油产量降低而燃气产量提高。热解过程参数影响最终温度（2）最终温度温度越高，热解气越多热解油的产量随温度的增加先升高，后降低。热解炭随温度增加而降低热解过程使大部分白塑料液化,只有少部分保持气体状态.热解过程参数影响300℃下不同热裂解时间后焦炭产物谱图（3）热解时间是指反应物料完成反应在炉内停留的时间，它会影响热解产物的成分和总量。热解过程参数影响不同回转窑转速下，在600％℃下，产物的分布（4）热解条件变化通过改变物料的加热速率、反应温度、停留时间等改变热解产物分布按照温度、升温速率、固

5、体停留时间（反应时间）和颗粒大小等实验条件可将热解分为：（1）炭化（慢热解），温度不超过500℃，产物以炭为主；（2）快速热解，温度一般控制在500－600℃，产物以可冷凝气为主，其被冷凝后变成生物燃油；（3）气化，温度700－800℃，产物以不易冷凝气为主。较低的加热温度和较短气体停留时间有利于炭的生成；高温和较长停留时间会增加生物质转化为气体的量；中温和短停留时间对液体产物增加最有利。热解温度高和停留时间长，有益于二次裂解发生，降低液体油的产量。如果目标产物为液体生物油，热解条件应设为500～600℃、高升

6、温速率（104～105℃/s）和短的停留时间（约1s）；若要得到高产量的焦炭，则低温(<400℃)、高升温速率和较短的停留时间是首选的运行条件；高温（900℃）、较低的升温速率、较长的气体停留时间有助于提高可燃气体的产量。热解过程参数影响生物质的物理特性①挥发分生物质中的挥发分是影响其热解产物的决定性因素，生物质原料通常含有70%～90%的挥发分。挥发分的含量越高，焦炭的产率就越低。热解过程参数影响②水分主要表现为影响热解气的产量和成分、热解的化学过程以及影响整个系统的能量平衡。热解过程中的水分来自两方面，物料

7、自身的含水量Wy和外加的高温水蒸气。物料自身水分，一方面吸收大量的热，降低生物质的升温速率和热解温度，另一方面水分参与热解反应（如水煤气反应）。水蒸气分解反应C+H2O=CO+H2－QkJ/molC+2H2O=CO2+2H2－QkJ/mol变换反应CO+H2O=H2+CO2＋QkJ/mol甲烷化反应CO+3H2=CH4+H2O＋QkJ/mol萘在催化裂解时，发生下述反应:C10H8+10H2O→10CO+14H2C10H8+20H2O→10CO2+24H2C10H8+10H2O→2CO+4CO2+6H2+4CH

8、4由此可知，水蒸气非常有利于焦油裂解和可燃气体的产生。③颗粒粒度物料的形状、尺寸和均匀性，关系到物料的升温速度和温度的传递，以及气流流动和热解是否完全。对快速热解，一般大颗粒物料的传热能力比小颗粒差，大颗粒内部升温较慢，在低温区的停留时间较长，一次反应较彻底，焦炭和气体的产量增大，而焦油的产量减小。因此，综合考虑物料尺寸与热解和动力消耗的关系，是选择较佳物料尺寸的合理思路。热解工艺应用