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固體廢棄物的熱解熱化學(xué)技術(shù)處理垃圾是在高溫下對(duì)有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行分解破壞,實(shí)現(xiàn)快速、顯著減容的同時(shí),對(duì)廢物中的有機(jī)成分加以利用,近年來(lái),有機(jī)固體廢棄物的熱解(或干餾技術(shù))受到國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注。熱解是一種古老的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù),該技術(shù)最早應(yīng)用于煤的干餾,所得到的焦炭產(chǎn)品主要作為冶煉鋼鐵的燃料。固體廢物的熱解與焚燒相比有下列優(yōu)點(diǎn):可以將固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源;由于是缺氧分解,排氣量少,有利于減輕對(duì)大氣環(huán)境的二次污染;廢物中的硫、重金屬的有害成分大部分被固定在炭黑中;由于保持還原條件,Cr3+不會(huì)轉(zhuǎn)化為Cr6+;NOx的產(chǎn)生量少。熱解概念熱解(pyrolysis)在工業(yè)上也稱(chēng)為干餾。固體廢物熱解是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性,在無(wú)氧或缺氧條件下受熱分解的過(guò)程。Pyrolysisissimplythebreakingapartoflargecomplexmoleculesintosmaller,moreanalyticallyusefulfragmentsbytheapplicationofheat.關(guān)于熱解的最經(jīng)典的定義是斯坦福研究所(StanfordResearchInstitute,SRI)提出的“在不向反應(yīng)器內(nèi)通入氧、水蒸氣或加熱的一氧化碳條件下,通過(guò)間接加熱使含碳有機(jī)物發(fā)生熱化學(xué)分解,生成燃料的過(guò)程”。通過(guò)部分燃燒熱解產(chǎn)物來(lái)直接提供熱解所需熱量的情況,嚴(yán)格地講不應(yīng)該稱(chēng)為熱解,而是部分燃燒(Partial-combustion)或缺氧燃燒(starved-air-combustion)。他還提倡講嚴(yán)格意義上的熱解和部分燃燒引起的氣化、液化等熱化學(xué)過(guò)程統(tǒng)稱(chēng)為PTGL(Pyrolysis,ThermalGasificationorLiquification)熱解是吸熱的,產(chǎn)物是可燃的低分子化合物。熱解原理固體廢物熱解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。包括大分子的鍵斷裂,異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng),最后生成各種較小的分子。有機(jī)物加熱無(wú)氧或缺氧G+L+S纖維素CO,CO2,H2O,C左旋葡萄糖可燃性揮發(fā)組分熱解工藝及成分影響有機(jī)固體廢棄物熱解產(chǎn)物的因素影響有機(jī)固體廢棄物熱解產(chǎn)物的因素有很多,如物料特性、熱解終溫、爐型、堆積特性、加熱方式、各組分的停留時(shí)間等,而且這些因素都是互相耦合的,形成非線(xiàn)性的關(guān)系。各種影響因素的關(guān)聯(lián)度大小為:熱解終溫>物料特性>加熱速率>物料的填實(shí)度>物料粒徑。熱解終溫的關(guān)聯(lián)度數(shù)值最大,這說(shuō)明熱解終溫是一個(gè)最重要的參數(shù)之一。不同的溫度分布會(huì)導(dǎo)致熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量和特性的不同,溫度的提高可有利于加速反應(yīng)的進(jìn)行,而且也可能促使焦油蒸氣發(fā)生二次裂解反應(yīng),使得反應(yīng)程度加深反應(yīng)更徹底,同時(shí)溫度的提高,物料的比表面積和孔體積都將擴(kuò)大,這有利于熱解產(chǎn)物的解吸擴(kuò)散。物料的工業(yè)分析特性將直接影響熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率。如揮發(fā)分含量對(duì)產(chǎn)氣率影響較大;揮發(fā)分和水分的含量對(duì)焦油產(chǎn)率也影響較大加熱速率也是重要因素。因?yàn)闊峤夥磻?yīng)的進(jìn)行主要由物料在熱解終溫下的停留時(shí)間決定的,在同樣反應(yīng)終溫和反應(yīng)時(shí)間里,慢加熱方式時(shí)物料在終溫的反應(yīng)時(shí)間要大大少于其在快加熱方式時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。熱解方式按供熱方式可分成內(nèi)部加熱和外部加熱;按熱分解與燃燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行,熱分解過(guò)程可分成單塔式和雙塔式;按熱解過(guò)程是否生成爐渣分成造渣型和非造渣型;按熱解產(chǎn)物分氣化方式、液化方式和碳化方式典型固體廢物的熱解廢塑料的熱解產(chǎn)物及流程1.熱解產(chǎn)物主要產(chǎn)物為C1~C44的燃料油和燃料氣以及固體殘?jiān)?。在通常情況下,產(chǎn)生的燃料氣基本上在系統(tǒng)內(nèi)全部消耗掉,燃料油也部分消耗。聚烯烴在熱作用下可以發(fā)生裂解,產(chǎn)生低分子量化合物,有氣體、液體、固體,其中氣體可作燃?xì)?,液體作汽油、柴油等,固體作鋪路材料。有催化劑存在時(shí)會(huì)改變裂解機(jī)理或裂解速度,使產(chǎn)物組分發(fā)生改變。聚烯烴在催化劑存在下分解,其分解速度大大增加,如PE在熔融鹽分解爐中有沸石催化劑存在時(shí),在420—580℃分解,其分解速度提高2~7倍。
廢舊PE和PP聚合物在高溫下可以發(fā)生裂解,隨溫度不同,裂解產(chǎn)物有所變化。裂解溫度在800℃時(shí),熱分解產(chǎn)物大部分是乙烯、丙烯和甲烷;在中等溫度400—500℃之間,熱分解產(chǎn)物有液體、氣體、固體殘留物,其中氣體占20%一40%,液體35%一70%,殘留物10%一30%;在較低溫度下裂解產(chǎn)生較多的是高沸點(diǎn)化合物。隨溫度提高,低分子量物質(zhì)含量會(huì)提高,在常溫下為氣體。
塑料氣化溫度曲線(xiàn)廢塑料熱解氣分析橡膠的熱解處理廢輪胎高溫?zé)峤饪客獠考訜崾够瘜W(xué)鏈打開(kāi),有機(jī)物得以分解或液化、汽化。熱解溫度在250℃~500℃范圍內(nèi),當(dāng)溫度高于250℃時(shí),破碎的輪胎分解出的液態(tài)油和氣體隨溫度升高而增加,400℃以上時(shí)依采用的方法不同,液態(tài)油和固態(tài)炭黑的產(chǎn)量隨氣體產(chǎn)量的增加而減少。4%NaOH
溶液是最常用的廢輪胎熱解催化劑,它能加速高分子鏈的斷裂,在相同的溫度下可以增加液態(tài)油的產(chǎn)量,同時(shí)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。輪胎橡膠的熱穩(wěn)定性分為:~200℃,200℃~300℃及300℃以上3個(gè)區(qū)域。在200℃以下無(wú)氧存在時(shí),橡膠較穩(wěn)定,橡膠作為一種高聚物,其物理狀態(tài)取決于分子的運(yùn)動(dòng)形式。在200℃~300℃,橡膠特性粘數(shù)迅速改變,低分子量的物質(zhì)被“熱餾”出來(lái),殘余物成為不溶性干性物。此時(shí)橡膠中的高分子鏈有些還未斷裂,有些斷裂成為較大分子量的化學(xué)物質(zhì),因此產(chǎn)生的油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。當(dāng)溫度高于300℃時(shí),橡膠分解加快,斷裂出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)分子量較小,產(chǎn)生的油流動(dòng)性較好,而且透明。幾種橡膠的熱穩(wěn)定性橡膠熱解三相產(chǎn)率污泥熱解污泥熱解重點(diǎn)主要放在解決焚燒存在的問(wèn)題,即實(shí)現(xiàn)污泥的節(jié)能、低污染處理。干燥的污泥熱解可以分為前段反應(yīng)速率較快的部分和后段反應(yīng)速率較慢的部分。后段反應(yīng)主要是難分解的有機(jī)物繼續(xù)反應(yīng),以及前段反應(yīng)中產(chǎn)生的炭黑氣化過(guò)程。通常碳的氣化反應(yīng)是在900~1000℃下發(fā)生的,所以需要控制反應(yīng)溫度在800℃以上。城市垃圾的熱解城市垃圾熱解可分為:移動(dòng)床熔融爐方式回轉(zhuǎn)窯方式流化床方式多端爐方式FlushPy
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