分级分质热解要素选择及低温热解存在的问题

煤热解反应过程及影响因素煤热解是指煤在高温下分解产生气体、液体和固体产物的过程，是煤转化过程中的重要环节。

煤热解反应对煤的气化、燃烧、液化等过程具有重要影响，因此研究煤热解反应过程及其影响因素是提高煤利用效率、推动清洁煤技术发展的重要课题。

一、煤热解反应过程煤热解反应是在热解区域内，由于外加热量作用，煤在缺氧或氧气气氛中，发生向高分子的物质向低分子物质转化的过程。

煤热解的反应可以分为三个阶段：初期干馏阶段、固体炭化阶段及残渣转化阶段。

1. 初期干馏阶段在热解过程中，当煤颗粒受热后，煤内部产生热量，煤内部温度升高，煤发生干馏反应。

初期干馏引起煤中原油烃、焦油和气体的析出。

2. 固体炭化阶段这是煤热解反应的最主要的阶段。

在这一阶段中，煤分子内部链断裂，若有水或气体参与，则会促使稀释产物的升华；若无水或气体参与，则可加速固体炭化反应的进行。

3. 残渣转化阶段残渣转化是指在高温下，残留的热解产物在气氛中进一步转化的过程。

这一阶段的反应比较缓慢，但是碳氢物质的氧化速度却比较快，残渣转化的反应主要有氧化和氧化-重组两个主要反应。

二、影响煤热解反应的因素1. 温度温度是影响煤热解反应速率和产物分布的重要因素。

一般来说，提高热解反应温度可以加快热解反应速率，促进气化产物的生成。

过高的温度也会导致产物的稀释和气化速率下降。

2. 压力压力是影响煤热解反应的重要因素之一，它与温度一起，决定了煤热解反应的进行速率。

加大煤热解反应压力，可以增加反应物料的浓度，提高反应速率，加大产物收率。

3. 反应介质煤热解反应的介质对煤热解反应产物的种类和分布有着重要影响。

不同的反应介质，会导致不同的热解反应途径和产物分布。

4. 煤种和煤质5. 煤颗粒粒度和煤颗粒的形态煤颗粒的粒度和形态对煤热解反应的速率和产物分布有重要影响，小颗粒煤能够更好地获得均匀的热解温度，从而有利于提高产物的收率。

6. 加热速率和时间加热速率和时间也是影响煤热解反应的重要因素，适当的加热速率和时间可以提高反应速率和产物收率。

含能材料热分解研究中的几个重要问题近年来，随着科技的快速发展，含能材料的研究逐渐变得日益重要。

一方面，含能材料的应用范围正在扩大，其中包括先进材料科学、现代火炮、火药和推进剂等领域，另一方面，含能材料的热分解行为及其研究也得到了越来越多的关注。

本文将从几个重要的角度讨论含能材料热分解研究中的几个重要问题，包括热分解物质、热分解反应度剂和含能材料热分解研究的未来发展趋势。

首先，讨论含能材料热分解过程中的热分解物质。

一般来说，含能材料是由多种元素组成的，例如氧、氮、碳和氢等，这些元素在热分解过程中会发生一系列的反应，最终形成热分解物质。

研究表明，热分解物质的生成受到多种因素的影响，例如材料组成、反应条件等，因此，在分析和预测含能材料热分解过程中，对热分解物质的研究是十分重要的。

其次，热分解反应度剂的研究也非常重要。

在热分解过程中，可以使用反应度剂来加速反应，从而增加反应的温度、速率和效率。

目前，研究不同的反应度剂对热分解反应的影响结果仍然是尚未解决的一个重要问题。

另外，热分解产物的物理性质也会受到反应度剂的影响，对此也有必要进行深入的研究。

最后，从未来发展的角度讨论含能材料热分解研究。

未来，随着热分解技术的发展，许多新的含能材料正在被研发，这些含能材料的性能要求越来越高，将会带来更多的新问题和挑战。

因此，针对大多数新型含能材料，将需要更细致的研究，以确定它们的热分解反应的最佳反应温度、反应效率、反应产物等，以及它们的安全性和可靠性。

综上所述，含能材料热分解研究中有几个重要问题，包括热分解物质、反应度剂以及未来发展趋势等。

要想深入了解含能材料的热分解过程，必须综合考虑上述几个问题，并进行更加深入的研究。

因此，这对于改善含能材料的性能，以及推动其安全可靠的发展，都具有重要的意义。

煤热解反应过程及影响因素煤热解是指在高温条件下，煤的官能团和化学键被断裂，形成低分子量的挥发物、焦油和固体残渣等。

煤热解反应通常分为两个阶段：第一个阶段是煤的裂解和挥发，产生低分子量的气体和液体；第二个阶段是残体的炭化和烟化，产生固体炭质物和透明半焦等。

影响煤热解反应的因素有许多，主要包括以下几个方面：1.温度温度是影响煤热解反应的最主要因素之一。

一般情况下，需要在高温下进行煤的热解才能顺利进行。

煤的热解温度一般在400-1000℃之间，其中最适宜的温度范围为500-900℃。

温度过低时，会降低煤的反应速率和生成产物的转化率；而温度过高则会导致煤的热解反应失去选择性，甚至产生焦油的数量大幅增加。

2.煤种类不同煤种对煤热解反应也会产生不同影响。

同一种煤的热解反应产物也会因热解温度的不同而发生变化。

比如，高挥发分煤在低温下热解时，挥发性成分的产率很高，低分子量气体和液体产量占绝大部分。

而高温下，煤会炭化，形成较多的炭质物。

3.反应压力温度和压力是两个密切相关的因素。

煤在高温下的热解反应往往也需要较高的反应压力，这是由于压力的提高有助于挥发性成分的产生。

一些研究表明，在一定范围内提高反应压力有利于挥发性产物从煤中的析出。

4.反应时间反应时间是指煤在高温下进行热解的时间。

在长时间的热解反应中，煤的挥发成分和炭质成分都有可能被完全析出，形成焦油和气体。

热解反应时间的长度和反应条件也会影响产物的组成和分布。

一般来说，热解反应的时间越长，煤的完全转化率就越高，产生出的挥发性物质也会相对较多。

总之，煤热解反应的影响因素比较多。

在实际应用中，需要根据具体的需求，选择合适的温度、煤种、反应压力和反应时间等，以达到最大的效益。

99煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式，主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发份，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。

为拓展某公司煤炭分质分级，通过采用低阶煤热解拔头，将产生的氢气作为氢源用于目前已有的涉氢化工技术路线中，同时低温焦油可以提取酚类、烷烃、芳烃和焦油蜡等实现该公司自有煤炭资源的综合高效利用，开展该公司煤炭分质分级利用研究，首先对该公司各矿区煤炭基本情况进行摸排，收集该公司各矿区现有数据，并进行整理。

同时，借助当地大学重点实验室资源，开展分质分级利用初步研究：1 某公司煤炭基本情况1.1 分布情况某公司现有矿井主要分布在三个矿区，煤炭总产量在6000万吨左右。

其中A矿区绝大部分为不粘煤，少量的1/3焦煤；B矿区有无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、1/3焦7个煤种，目前仅有无烟煤分公司开采无烟煤，其他关停。

C矿区89％为1/3焦煤、还有少量肥煤、气肥煤、气煤，目前停产。

（见表1）。

1.2 主要特点及用途目前，该公司无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、不粘煤、气肥煤、1/3焦煤9个煤种中，只有不粘煤、无烟煤和1/3焦煤正常生产。

不粘煤：不粘煤是该公司目前主要煤种，主要分布在A矿区各个矿井，矿井1和矿井2煤矿产量最大，年产量约为2200万吨，剩余矿区产量约为3050万吨。

该煤种挥发份在29-37%，灰分在18-26%。

其中，性价比较高的大中块占公司总量的4.6%，主要是区内及周边地区民用；末煤（含粒煤及小块）主要用于内部煤化工和区内电厂。

1/3焦煤：1/3焦煤集中在A矿区矿井9、矿井10两矿，2019年总产量为380万吨，其中矿井10为320万吨；矿井9为60万吨，2020年矿井9计划产能120万吨。

由于两矿生产的1/3焦煤受洗选成本高、个别煤层硫分高达3%、炼焦市场需求不旺等因素影响，目前生产的1/3焦煤主要以动力煤销售，部分供当地焦某公司煤炭分质分级利用浅析王生金国家能源集团宁夏煤业公司煤制油化工建设指挥部 宁夏 灵武 751400摘要：煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式,主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发份，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。

低阶煤热解大型化瓶颈低阶煤热解是一种将低阶煤转化为高附加值产品的技术过程。

然而，在低阶煤热解的大型化应用中存在一些瓶颈问题，限制了其进一步的发展和应用。

本文将就这些瓶颈问题展开探讨。

低阶煤热解过程中的热传导问题是一个重要的瓶颈。

由于低阶煤中含有较高的挥发分和水分，热解过程中会产生大量的水蒸气和挥发分，导致热传导效率较低。

这会使得热解反应的温度分布不均匀，影响反应的效果和产物的选择性。

因此，如何提高低阶煤热解过程中的热传导效率是一个亟待解决的问题。

低阶煤热解反应的动力学过程也是一个瓶颈。

低阶煤热解过程中涉及到多种反应，如干馏、裂解、气化等。

这些反应的动力学过程非常复杂，受到多个因素的影响，如温度、压力、催化剂等。

目前，对于低阶煤热解反应的动力学机制还存在很多争议和不确定性，这限制了低阶煤热解工艺的优化和产物的选择性控制。

第三，低阶煤热解反应的产物分离和回收也是一个挑战。

低阶煤热解反应的产物涉及到固体、液体和气体相的物质，其中液体相的产物占据了重要的地位。

然而，由于液体相产物的复杂性和多样性，如何高效地进行产物分离和回收是一个技术难题。

目前，固体产物的分离和回收相对比较成熟，但液体相产物的分离和回收仍然面临很大的挑战。

低阶煤热解的经济性也是一个关键问题。

低阶煤是一种资源丰富、分布广泛的煤种，但其热解过程中的能耗和设备投资较高，造成了低阶煤热解产品的成本较高。

如何降低低阶煤热解过程中的能耗和设备投资，提高经济性，是一个需要解决的问题。

低阶煤热解的大型化应用面临着热传导问题、动力学过程、产物分离和回收、经济性等多个瓶颈。

解决这些瓶颈问题需要综合考虑煤种特性、反应机制、工艺条件和设备技术等多个方面的因素，提出合理的解决方案。

只有克服了这些瓶颈问题，才能进一步推动低阶煤热解技术的发展和应用，实现低阶煤资源的高效利用。

《资源节约与环保》2019年第9期引言生物质能源是一种清洁型能源，也是一种可持续发展性的能源，在当前时代，生物质能源在很多方面已经取代了石化燃料，其高效的转换率以及洁净利用率越来越受到全世界的关注和青睐。

近年来，国内外的专家学者对生物质热解技术，以研究开发生物质热解技术和热解反应器为目标，针对生物质热解的特性和工艺技术进行了大量的深入研究。

1影响生物质热解的因素分析生物质热解技术是一门新兴的技术，其热解的过程会发生复杂的反应，但主要以裂解反应与缩聚反应为主，中间反应的途径较多。

根据国内外学者的研究，生物质热解反应以脱水反应、脱羰反应、脱羧反应及反羟醛缩合反应为主，同时还包括纤维素、半纤维素以及木质素的裂解反应，然后经过裂解残留物的缩聚反应，生成焦炭。

根据国内外学者的研究，影响生物质热解的因素主要包括原材料的类型、反应器类型、加热方式、温度提升速率、热解的温度、停留的时间、原材料中的水分含量、原材料的粒径、以及热解的技术都在不同的程度上影响着生物质的热解。

因此，深入研究影响生物质热解因素，对生物质能的研究开发具有极其重要的作用和价值。

2国外针对生物质热解技术研究的现状分析从上世纪七十年代开始，以美国为首的西方发达资本主义国家就开始了生物质热解技术的研究，发展到了今天，已经形成了较为完备的技术设备和工业化生产系统。

国际能源署为了推进生物质热解技术的开发利用，组织了美国、加拿大、英国、瑞典、芬兰及意大利等国的十多个研究小组进行了十多年的研究工作，根据发表的报告显示，取得的成果十分令人满意。

美国的Georgia 工学院于1980年开始研究引流床反应器，经过十年的研发，1989年末成功运行，该反应器可得58%的液体产物。

加拿大的Waterloo 大学于上世纪八十年代开始了生物质热解流化床技术和反应器的研究，研究的结果交由加拿大的达茂公司进行生产，该公司的流化床生物质热解设备日处理能力已经超过了200吨；而加拿大的Ensyn 工程师协会则研制出来了循环流化床工艺，在欧洲的芬兰安装了每小时处理20千克生物质的小规模装置，此后，又在意大利的Bastardo 建成了每小时处理650千克规模的示范装置；荷兰的Van Swaaij 和W Prins 等人于1989年提出并着手研制旋转锥式反应器，到1995年，取得了初步的研究成果。

粉煤低温快速热解主要影响因素的基础性研究摘要：文章用粉煤的加工利用为依据，面对煤热解工艺，引进悬浮态高固气比反应技术，以提升反应速率、加快反应时间、提升煤焦油收率为目的进行研究，为悬浮态高固气体比反应技术在粉煤低温快速解热技术当中的应用提出理论基础。

关键词：粉煤低温快速解热因素基础研究文章对粉煤低温快速解热技术的理论和实践进行了研究，为粉煤低温快速热解技术创造了理论基础。

一、煤热解的分类煤热解通过热解的环境和形式的区分，可以分为以下几点：1.通过热解温度的不同可分成低温热解、中温热解及高温热解三部分。

2.通过加热速率的不同可分成慢速、中速及快速三部分。

3.通过所处环境的不同可分成热解、催化热解、加氢热解及催化加氢热解。

4.通过反应器里的压力呈现可分成常压热解、真空热解及加压热解三部分。

二、煤热解的主要原因1.热解温度关于明确的煤种及工艺环境，热解温度是通过气体、液体、固体三类产品的产率和成分决定的。

通过对平朔煤经过不同温度热解进行探讨，发现由于煤热解温度的提升，热解气的产生加大，半焦的产生降低，焦油的产生在600℃上下是最大值。

并指出各类气体组分的产生不但同反应温度紧密相连，还和煤里产生该组分的官能团的成分和所占比率有直接影响。

2.升温速率通过研究可以发现，加快升温速率，可以有效加大煤热解过程里煤气和焦油的产出。

经过热分析仪对煤热解过程进行探讨发现，通过升温速率的加大，煤热解的开始温度、失重峰温度都朝着高温区移动。

再通过对煤的快速热解的气相及固相产生的生成规律进行实验，表明迅速加热会让煤的一次热解产物同热的煤粒触碰时间缩短，降低了活性挥发物构成二次反应的机会，加大了气体和液体的产出。

3.压力煤在降压的环境里热解失衡升高，焦油收率降低，这是因为在降压环境里挥发物因为煤颗粒从里向外逸出时阻碍降低，不容易产生二次反应的结果。

通过使用自制加压热重分析仪实验发现，在N2环境里，压力对煤的热解过程的影响规则可以看出，热解时压力的影响只能在达到某种温度时才表现出来，在这个温度过后，挥发分产率会因为压力的加大而降低，降低的程度受煤种的影响。

含能材料热分解研究中的几个重要问题
热分解是一种重要的工业过程，它将有机物质分解成简单的物质，从而得到反应产物。

近年来，热分解在共聚、分离和制备新材料中发挥了重要作用，相关研究越来越受到世界科学家的重视，他们致力于在热分解过程中发挥更多的用途。

但是，在热分解中还存在许多重要问题，需要进一步研究和探讨，以满足未来需求。

二、分解过程中的几个重要问题
（1）材料选择问题：热分解过程的成功与否取决于使用的含能
材料的种类和性质。

研究人员必须考虑温度、反应时间、温度控制等因素，来选择合适的材料，以使热分解过程更加有效。

（2）反应温度控制问题：热分解反应的温度对于产物的质量和
活度有很大的影响，因此控制好反应温度对热分解过程是非常重要的。

热交换器和变频调速器是控制反应温度的有效手段，它可以有效帮助研究人员精确控制反应温度。

（3）反应时间控制问题：反应的持续时间也是影响反应产物质
量的重要因素。

研究人员应该进行有效的实验，以获得最优的反应时间，以期获得最好的产物质量。

（4）释放物和废气控制问题：热分解过程中会释放有害物质，
如有机气体、气态有机物和有毒气体等。

研究人员应采取有效的措施，比如采用冷凝器和净化设备，来防止热分解过程中释放的物质对环境造成污染。

三、论
热分解是一个复杂的化学过程，在这个过程中存在着许多重要问题。

通过文献研究，发现热分解过程中存在着材料选择、反应温度控制、反应时间控制和释放物及废气控制等几个重要问题，这些问题必须加以研究，以提高含能材料热分解的精度和高效性。

未来的研究将对深入理解热分解过程及其机理中的重要问题有所帮助，从而为制备新材料创造良好的条件。

含能材料热分解研究中的几个重要问题材料热分解是一种常用的工艺技术，它可以在低温下将某种材料分解为不同的产物，并可能为分解的物质提供可控的结构和性能。

材料热分解技术广泛应用于热力学、材料学、化学工程、制药等领域，使用它可以大大改善许多工程或工业应用的效果。

然而，在材料热分解研究中仍存在许多问题，这些问题限制了该领域的发展。

本文将就含能材料热分解研究中的几个重要问题进行讨论，以期为材料热分解研究的进一步发展提供参考。

首先，含能材料热分解技术的可靠性和安全性一直是研究者和工程师们关注的焦点。

传统的材料热分解方法通常非常不稳定，存在许多隐患，如分解过程中的爆炸危险。

由于含能材料表面温度较高，因此也存在高温烧伤的危险。

因此，如何改进材料热分解技术的可靠性和安全性一直是当前重要研究课题。

其次，在材料热分解的现有研究中，如何确保热分解产物的质量也是研究者面临的一个重要挑战。

典型的热分解反应通常会伴随生成未溶解的产物，其质量可能不足以满足应用要求。

因此，研究者必须寻找能够有效控制热分解反应产物的方法，以保证产物的质量。

此外，在材料热分解研究中，如何有效提高工艺的热效率也是一个重要的问题。

由于热分解反应的复杂性，为了获得足够的热效率，需要精确控制反应的温度、时间、原料等参数，这对于研究者来说是一个挑战。

为了解决这个问题，研究者们应当尝试研究合理的材料热分解工艺，以提高热效率，减少能量损耗。

最后，材料热分解后产物的收集也是一个重要问题。

在热分解过程中，产物可以以固态、液态或气态的形式存在，因此，如何收集不同形式的产物也是一个关键问题。

研究者必须找到一种适用于不同形式的产物的收集技术，使之能够有效地收集并利用产物。

综上所述，含能材料热分解技术在材料研究、制药、航空航天等行业中都有着广泛的应用。

然而，材料热分解技术仍存在许多问题，比如可靠性和安全性问题、产物质量问题、热效率问题和产物收集问题。

只有不断努力，研究者才能有效地解决上述问题，从而推动材料热分解技术的进一步发展。

含能材料热分解研究中的几个重要问题含能材料热分解是一项用于分解含有能量的各种类型的材料的技术。

它可以将普通原料转变成各种可用的产物，用于制造新产品。

由于其灵活的特性，含能材料热分解研究一直是工业界和学术界的热门研究方向。

随着科学技术的发展，含能材料热分解的研究及应用也在不断发展，因此出现了许多问题，这些问题也是未来含能材料热分解研究的方向。

首先，如何有效地选择含能材料热分解反应以及优化反应参数一直是面临含能材料热分解研究者们需要解决的重要问题。

虽然含能材料热分解技术可以转换废弃原料，但是如果在反应条件不断变化的情况下，如何才能得到高质量和效率的产物，以及如何调节反应参数以优化产物质量，都是需要解决的问题。

其次，含能材料热分解的产物和污染物如何控制，以及如何最大化控制排放物也是一个重要问题。

传统的含能材料热分解技术使用了大量的能源，在含能材料热分解的反应中，有时会产生一些有害的污染物，这些物质可能会对环境造成潜在的危害。

因此，为防止污染物的产生，如何更有效地控制和减少污染物以及如何以低成本达到最佳排放效果，也是目前需要解决的重要问题。

此外，如何发展新型含能材料的热分解技术，以满足工业化生产的要求，也是一个重要的方向。

目前，研究者们已经开发出许多新型含能材料的热分解技术，如离子交换技术、膜分离技术、空气分离技术等。

但是，由于新型含能材料热分解技术的设备投资较大，因此如何提高含能材料热分解技术的效率，以满足工业生产的要求，以及如何使用新技术应用到含能材料热分解中，并能够获得良好的产物质量，也是一个重要问题。

最后，如何提高含能材料的热分解设备的安全性也是一个重要的问题。

由于含能材料热分解反应涉及到大量的能量，因此反应室的温度升高容易造成爆炸事故。

这也是为什么应当提高含能材料热分解设备的安全，并采取安全措施以防止爆炸事故发生。

综上所述，含能材料热分解研究中的几个重要问题有：如何有效地选择含能材料热分解反应以及优化反应参数；含能材料热分解的产物和污染物如何控制，以及如何最大化控制排放物；如何发展新型含能材料的热分解技术，以满足工业化生产的要求；如何提高含能材料的热分解设备的安全性等。

中国环境科学 2008,28(4)：340~344 China Environmental Science 含油污泥低温热解的影响因素及产物性质宋薇,刘建国*,聂永丰(清华大学环境科学与工程系,北京 100084)摘要：利用外热式固定床反应系统对含油污泥进行了热解实验,研究了污泥性质、热解终温及加热方式对热解产物分布的影响,并对产物性质进行了探讨.结果表明,热解液体与气体的产率随挥发分含量的升高而增大;升高热解终温可促进一次分解与二次分解反应的进行,直到500℃时液体产率达到最大值;而快速加热方式会降低固体与液体的产率;热解的液体产物是组成复杂的宽沸点油,C5~C27的烷烃含量高;热解气体与固体残渣分别以烃类和灰分为主.关键词：含油污泥;热解;影响因素;固定床反应器中图分类号：X706文献标识码：A文章编号：1000-6923(2008)04-0340-05Influencing factors and product property of low temperature pyrolysis of oil sludge. SONG Wei, LIU Jian-guo*, NIE Y ong-feng(Department of Environmental Science and Engineering Tsinghua University, Beijing 100084，China).China Environmental Science, 2008,28(4)：340~344Abstract：The pyrolysis experiments of oil sludge were carried out utilizing an external-heat fixed bed reactor to study the influence of sludge property, final pyrolysis temperature and heating pattern on the products distribution, and the properties of pyrolysis products were inquired into.Pyrolysis liquid and gas producing rate increased with enhancing volatile content; enhancing final temperature could promote the carried out of primary and secondary decomposition reaction; and rapid heating pattern could decrease the producing rate of solid and liquid. Liquid product of pyrolysis was composed of complex wide boiling point oil with high content of alkane; and the main pyrolysis gas and solid residue were hydrocarbon type and ash component, respectively.Key words：oil sludge；pyrolysis；influencing factor；fixed bed reactor含油污泥是在原油开采、集输及炼制过程中产生的由矿物油、矿物质及水构成的废物,具有成分复杂、性质变化大及环境危害严重的特点.据不完全统计,2006年我国产生量达10~44万t[1],另有数量巨大的污泥积存于堆场内.含油污泥处理已成为石化行业亟待解决的重要环境问题之一.热解是在无氧或缺氧的条件下,利用高温使含油污泥中的有机成分发生裂解,逸出挥发性产物并形成固体焦炭的一种热处理技术.其特点是处置彻底、减量减容效果好、二次污染少、资源回收率高、回收方式灵活,在含油污泥处理领域受到关注[2].目前国内外对含油污泥热解工艺已经展开初步实验研究.Schmidt等[3]与陈超[4]等分别在循环流化床与小型回转窑上进行了实验,重点研究反应炉型的工程适用性.Shie[5]等在热重分析仪上对其热解的反应动力学进行了探讨,而对于含油污泥热解的影响因素及产物性质有待进一步深入研究.为此,作者利用自行设计和制造的小型外热式固定床反应系统进行热解实验,研究影响因素、污泥性质、热解终温及加热方式对产物分布影响的规律,并对热解产物性质进行了分析,为含油污泥热解工艺的优化设计与合理运行操作提供理论基础.1材料与方法1.1实验物料含油污泥样品1~3号分别取自我国3个大型油田.以空气干燥基(50,℃干燥24h)作为分析基准,其性质分析数据如表1所示.其中,工业分析中的M ad V ad和C ad对应于样品空气干燥基的水分含量、灰分含量、挥发分含量以及固定碳含量. 收稿日期：2007-08-17* 责任作者, 副教授, jgliu@4期 宋 薇等：含油污泥低温热解的影响因素及产物性质 341表1 含油污泥与固体残渣性质分析Table 1 Property analysis of oil sludge and solid residue 工业分析(%) 元素分析(%) 样品编号 M ad A ad V ad FC ad C H N S热值 (kJ/kg)1 0.65 51.88 46.17 1.30 35.91 5.99 0.65 0.4115422.412 2.11 65.92 27.26 4.71 23.94 3.9 0.24 1.9812224.833 1.78 57.52 40.50 0.2 34.16 5.38 0.59 0.3714219.52固体残渣 0 85.06 9.32 5.62 11.11 0.34 0.38 0.603420.321.2 实验装置实验采用自制的热解系统,见图1.其中,热解炉为立式电阻炉,功率为4kW;反应器为内径150mm.高230mm,容积4L 的罐式结构.991 2 4 57810113P 6T图1 热解实验装置示意Fig.1 Schematic diagram of pyrolysis system1.载气瓶,2.转子流量计,3. U 型管压力计,4.热解反应器5.立式电阻炉,6.温度控制仪,7.水冷凝管,8.冰水冷 凝管9.热解液体收集瓶, 10.湿式累计流量计,11.气体收集容器1.3 实验方法实验操作采用恒定温度的快速加热与恒定升温速率(10/min)℃的慢速加热2种方式.快速加热时,先将反应器置于热解炉外,污泥样品放入反应器,连接系统,氮气吹扫排空并试漏,同时通电将热解炉加热至反应温度(350,450,500,550),℃再迅速将反应器放入热解炉腔,开始反应;慢速加热则是将已盛有污泥样品的反应器先放入炉腔内,再开始加热.图2为2种方式下样品的升温速率曲线.与慢速方式的恒定速率加热不同,快速加热时升温速率随热解时间变化,初始速率迅速升高,然后逐渐下降直至为0,而且热解终温越高,最大升温速率越大.2种方式的样品量均为150g,物料温度作为热解终温,固体停留时间1h,实验过程中氮气吹扫速率为100mL/min.产生的热解液体收集于收集瓶中,粘附在系统管壁上的液体重量可通过对实验前后的管重称量获得.热解气体全部收集,由多维气相色谱定量分析.1020 30 40500100200300400500600温度(℃)时间(min)图2 热解过程中反应器内的升温曲线 Fig.2 Heating curve in the reactor for differenttemperature2 结果与分析2.1 热解条件对产物分布的影响各工况下收集的产物质量占进料的90%~ 93%,损失主要由热解液体粘附于反应器和热解气体分析误差引起的,固体残渣基本不产生误差,故将误差平均分配到热解液体与热解气体中,以下分析均是以分配误差后进行的.2.1.1 污泥性质 表2列出3种污泥样品在热解终温为500℃时的产物分布.由表2可见,高挥发性的1号样品,其液、气产率较高(43.00%),固体残渣产率较低;反之,挥发分含量低的2号样品,液气产率也低(31.68%).因含油污泥热解实质是其中的矿物油(可由挥发分含量表示)发生热转化,有机物向固、液、气3相的转化率分别为11.64%~20.69%, 46.95%~66.78%,21.58~27.42%,即大量有机物转化至液气2相,其中转化液相较多,仅少量转化至固相.而且灰分含量高(以矿物质为主)的2号样品,固、气转化率高于其他2个样品,液体转化率则相应较低,这与Raveendran 等[6]的研究结果一致.可见,污泥性质,尤其是挥发分含量是影响热解产物分布的主要内在因素.342 中 国 环 境 科 学 28卷表2 不同性质热解产物产率与挥发分转化率Table 2 Pyrolysis product yield and volatile conversionrate of different sludge产率(%)挥发分转化率(%)样品编号 固体残渣 热解液体 热解气体 固体残渣 热解液体热解气体1 57.00 32.50 10.50 11.64 66.7821.582 68.32 20.00 11.68 20.69 46.9527.423 58.40 28.64 12.96 16.46 55.1524.962.1.2 温度 以1号样品为例,分析温度对热解产物的影响.由图3可见,随温度升高,产物中的固体残渣由67%降至56%;气体由7.4%增加至11.7%,而热解液体在500℃时出现最大值,温度再高时产率略有减少.可见,热解终温对产物的分布具有较大影响,随着热解终温升高,挥发物析出的一次反应进行得更为彻底,即固体残渣降低.同时,高温时污泥中的矿物油更多地直接断裂为气体或者生成的热解油二次热解转化至气相[7],从而使得热解液体出现先升后降趋势,而气体产率呈现始终增加趋势.450℃是热解反应的转折点,此前反应较为剧烈,而后变化平缓.可见,温度是污泥热解的重要影响因素.4080120550500 450 350质量分数(%)温度(℃)固体残渣热解液体热解气体图3 不同温度下热解产物的产率Fig.3 Pyrolysis product yield at different temperature2.1.3 加热方式 图4为1号污泥在热解终温为500℃时的2种加热方式的产物分布.快速加热方式与慢速加热方式相比,固体残渣产率降低3%,液体产率降低 1.3%,气体产率相应地增加4.3%.这一方面是由于慢速加热促进脱水和炭化反应,另一方面快速加热方式使得挥发分在高温环境下的停留时间延长,促进了液体二次裂解反应[8]所致.但总体而言,在实验范围内,两种加热方式的物料热解产物分布的区别不显著.204060热解产物热解气体固体残渣热解液体 质量分数(%)图4 不同加热方式下热解产物的产率 Fig.4 Pyrolysis product yield and volatileconversion rate at different heating2.2 热解产物性质热解产物性质影响着热解工艺条件的选择并决定着产物处理利用的途径.以1号样品的500℃恒温快速热解为例分析含油污泥热解产物的性质.2.2.1 热解液体 热解液体为油水混合物,利用分液漏斗将冷凝水与热解油分离.其中冷凝水产率为7.84%,占液体总量的24.12%,鉴于矿物油中氧含量不高[8],故此部分水多来自于样品中的结合水,少量源自热解产物.由图5可见,鉴定出的色谱峰近200个(占总面积的93%),主要组成(含量> 1%)及含量列于表3.由图5,表3可见,热解油由C 5~C 27连续的碳氢化合物组成,成分众多,烯烃和烷烃成对出现,而且低碳数成分含量较高,这是由碳链无规则断裂[9]与末端断裂[10]共同作用的结果.对比原样中的矿物油与热解油谱图,矿物油中析出高峰C 18H 38与C 17H 36(与油源相关[11])在热解油谱图中也表现明显,但含量降低,说明此过程不仅发生由大分子向小分子热分解反应,同时也伴有矿物油的挥发析出.对GC/MS 的结果分析得到,热解油中烷烃、烯烃、芳香烃及杂质化合物分别为42.72%、20.18%、29.69%和9.31%,烷烃为主要成分.鉴于原样中的矿物油以烷烃为主,不含烯烃[12],故烯烃源于热解过程,与此同时发生的Diels -Alder 双4期 宋 薇等：含油污泥低温热解的影响因素及产物性质 343烯合成反应,生成芳香烃(以甲苯与二甲苯为主,三苯环物质极少).此外,热解油中还含有9.31%的杂质化合物,多以羟基含氧化合物存在,因矿物油中的氧含量较低,这可能是因系统中少量残留氧存在,发生氢氧化反应[13]所致.强度(×107)10 5210 10 20 30 40 5010 20 30 40 50时间(min) 热解油矿物油强度(×107)图5 热解油与矿物油的总离子流谱图Fig.5 Total ion current chromatograms of the pyrolysis oilat different temperature表3 热解油的主要成分与含量Table 3 Main composition and content in pyrolysis oil出峰时间 (min)名称分子式含量 (%) 出峰时间(min)名称分子式含量(%)1.77 1-己烯 C 6H 12 1.29 11.54 1-十一烯C 11H 221.932.37 1-庚烯 C 7H 143.17 11.77 正十一烷C 11H 241.343.39苯C 6H 6 5.05 14.46 1-十二烯C 12H 241.243.68 1-辛烯 C 8H 16 2.12 14.68 正十二烷C 12H 261.665.43邻二甲苯 C 8H 10 1.97 17.27 1-十三烯C 13H 261.315.84 1-壬烯 C 9H 18 1.95 17.47 正十三烷C 13H 281.046.04正壬烷 C 9H 20 1.82 27.32 正十七烷C 17H 361.698.59 1-癸烯 C 10H 20 1.95 29.55 正十八烷C 18H 382.678.82正癸烷 C 10H 22 2.17馏程分布是判断油品特性与应用潜力的一个重要指标,利用气相色谱模拟蒸馏方法(ASTM - D2887)测定热解油的馏程分布,结果列于表4.与原油、馏分油[14]相比,热解油的轻质馏分(< 360)℃高于原油而低于馏分油,即其油品处于原油与馏分油之间,此点也在热值方面得以体现.表4 馏程分布与热值比较Table 4 Comparison of distillation range distributionand heat value馏程分布(%)油品类型汽油成分<200℃煤油成分200~300℃ 柴油成分 300~360℃ 重质组分>360℃热值(MJ/kg)热解油17.6 17.08 10.82 54.50 46.08原油 6.9 12.71 8.99 71.40 42.00馏分油51.0 25.83 16.73 6.44 48.002.2.2 热解气体 由图6可见,热解气体成分的体积分数:烃类67.39%,H 2 24.99%,CO 2 5.83%,CO 1.79%,烃类是气体的主要成分.其中烃类CH 4、C 2H 4、C 2H 6、C 3H 6、C 3H 8、i -C 4H 10、n -C 4H 10与1,3-C 4H 10分别为26.27%、13.46%、9.99%、12.35%、3.39%、0.18%、0.65%与1.12%,呈现低碳数烃大于高碳数烃,同碳数的烯烃高于烷烃,正构烷烃高于异构烷烃的规律,这分别体现了自由基反应在低压高温条件下,末端断链明显[10]; C —C与C —H 键断裂均生成烯烃及正构烷烃分解不易生成异构烷烃的特点[15].45µm图6 固体残渣的SEM 照片 Fig.6 SEM photograph of solid residue2.2.3 固体残渣 与原样相比,挥发分含量降低,灰分与固定炭上升,体现了热解时分解与缩聚2个方向反应同时进行的反应特征,固体残渣的工业分析与元素分析列于表1.而残渣中的N 元素含量的降低表明其易转化至挥发分; S 元素则表现出在残渣中增大的富集倾向.另由残渣的SEM(图6)看出,残渣以焦状物呈棉絮状粘附于344 中国环境科学 28卷矿物质表面的形态存在,且焦状物无明显微孔结构,矿物质粒径范围较大,由几µm至几十µm.3结论3.1污泥的挥发分含量是影响热解产物分布的重要因素,热解液体与气体的产率随挥发分含量的升高而增大,而且灰分含量越高越有利于有机物向固相与气相转化;温度是影响污泥热解的另一重要因素,温度升高可促进含油污泥中有机物的一次热解反应以及生成热解油的二次热解反应的进行,450℃是污泥热解的转折点,而500℃时液体产率最高;实验范围内快速加热方式会降低固体与液体产率,但影响不显著.3.2热解油是组成复杂的宽沸点油,其烷烃含量较高,热解油油品处于原油与馏分油之间,以C5~C27的烷烃为主;热解气体主要成分是烃类,低温时CO2含量较高;固体残渣灰分含量高并以棉絮状焦状物状粘附于矿物质表面的形态存在.参考文献：[1] 邓皓,刘子龙,王蓉沙,等.含油污泥资源化利用技术研究 [J].油气田环境保护, 2007,17(1):27-42.[2] Prame Punnaruttanakun, Vissanu Meeyoo, Chatvalee Kalambaheti, etal．Pyrolysis of API separator sludge [J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2003(68):547-560.[3] Schmidt H, Kaminsiy W. Pyrolysis of oil sludge in a fluidised bedreactor [J]. Chemoshpere, 2001(45): 285-302. [4] 陈超,姚强,李水清,等. 含油污泥回转式连续热解——质能平衡及产物分析 [J]．化工学报, 2006,57(3):650-657．[5] Shie Je Lueng, Chang Ching yuan, Lin Jyh ping, et al．Resourcesrecovery of oil sludge by pyrolysis: kinetics study [J]．Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2000, 75(6):443-450. [6] Raveendran K, Uaesh Anuradda, Khilart Kartic C. Influence ofmineral matter on biomass pyrolysis characteristic [J]. Fuel, 1995, 74(12):1812-1822.[7] 李海英,张书廷,赵新华.城市污水污泥热解温度对产物分布的影响 [J]. 太阳能学报, 2006,27(8):835-840.[8] 梁文杰.重质油化学 [M]. 东营:石油大学出版社, 1999.[9] Demirbas A. Pyrolysis of municipal plastic wastes for recovery ofgasoline-range hydrocarbons [J]. 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尿素热解制氨技术存在的问题分析及对策尿素热解制氨工艺因由于其在安全方面的优势, 已经在国内越来越多的燃煤电厂SCR 脱硝工程中得到应用, 但该技术在运行过程中存在运行费用高, 燃烧器运行不稳定, 绝热分解室堵塞等问题, 不利于机组经济与安全运行, 通过分析, 找出问题原因, 提出相应的解决对策。

1 前言目前, 随着超低排放政策的全面实施, 燃煤电厂对炉后烟气处理设备实行了技术升级和改造, 其中, SCR 烟气脱硝技术以其稳定、高效等特点被多数电厂烟气脱硝工程所采用, 脱硝还原剂一般选用液氨、氨水或尿素, 目前应用最多的是液氨。

但是, 根据《危险化学品重大危险源辨识》GB18218—2009 规定, 液氨储存超过10t, 即构成重大危险源, 同样, 氨水也存在安全问题。

作为无危险的制氨原料, 尿素具有与液氨相同的脱硝性能, 是绿色肥料, 无毒性, 使用完全, 因而没有法规限制, 并且便于运输、储存和使用。

在《火力发电厂氮氧化物防治技术政策》和《火力发电厂设计规范》中都明确规定, 位于大中城市及其近郊区的电厂(人口稠密区的脱硝设施) 宜选用尿素作为还原剂。

因此, 尿素热解制氨技术得以应用并迅速发展。

2 尿素热解制氨工艺尿素又称脲, 分子式为CO(NH2)2, 熔点为132.7℃。

因为尿素对热不稳定, 因此在受热时会发生热分解反应, 当反应温度低于360℃时, 这些中间反应产物和副反应产物会大量生成, 不利于尿素的完全分解。

当反应温度高于360℃时, 尿素的分解反应以下列反应为主:尿素(CO(NH2)2) 在受热时会分解为氨(NH3) 和异氰酸(HNCO) , 异氰酸(HNCO) 遇到水汽会发生水解生成氨(NH3) 和二氧化碳(CO2) 。

上述反应在极短的时间完成,因此也可以综合为下列反应:目前, 尿素热解目前主要采用NOxOUT ULTRA 方法, NOxOUT ULTRA 是美国某燃料公司(Fuel Tech Inc.) 尿素热解制氨工艺的注册名称。

简要探究城市污泥低温热解技术的影响因素及控制措施摘要：随着环境保护力度的不断提高，过去的污水、污泥处理技术已不再适用于当前的形势，这就需要站在新的起点，探寻更加科学高效的污水、污泥处理技术，在这种情况下，污泥低温热解技术得以问世，本文就以污泥低温热解技术为焦点展开分析探讨，详细探寻反应温度以及反应速度等等对污泥热解产物的影响，同时提出几点处理城市污泥的见解。

关键词：污泥；低温热解技术；污泥热解产物引言随着城市人口的迅速增加，和各种企业的运行，城市所产出的污水量也在持续增大，城市排放的各种污水和废水在污水处理厂的净化处理过程中产生的沉淀物质就是城市污泥，城市污泥具有一定的危害性，如果不进行妥善的处理控制，就会对周边环境形成二次污染，就目前来说，怎样才能安全高效、经济合理的处置城市污泥，已经成为世界性的环境难题，现阶段，我国绝大多数的城市污泥都是运出污水处理厂后，便随意的临时堆存或者进行简单填埋，这样就形成了土地资源的浪费和生态环境破坏，以及地下水资源污染。

其实国外某些先进国家经过长期研究与实践，已经制定了比较好的城市污泥处理方法，但是由于国情等诸多原因，国外的城市污泥处理方法并能不适用于我国。

1、分析当前的城市污泥处理状况很久以来，我国都是采用填埋、堆肥，以及焚烧等等方式处理城市污泥，采用这些方式时，还需要采用无害化和稳定化处理。

采用填埋法，对土地的占用量非常大，一时不慎就会造成地表水和地下水资源的污染；而城市污泥中各种成分混杂，含有多种有害物质，这些都是采用堆肥法的限制因素；城市污泥填海法又因为造成海洋环境污染，严重危害海洋生物而被国际公约禁用；城市污泥焚烧法相对来说有较多优势，在大量削减污泥体积的同时，还能收到杀菌、稳定的效果，并且能够改善热效率，但是又需要投入相当高的费用处理焚烧过程中形成的废气。

因为当前的剩余污泥处理方式都存在很多不足，因此，必须寻找更加科学高效的剩余物理处理方法，而城市污泥低温热解技术，在弥补以上弊端的同时，还可以有效的处理城市污泥，并且经过热解形成的气体和油热值很高，可以用于制造燃料。