程序升温下页岩油泥热解机理

采用热重分析仪,进行了桦甸和汪清页岩油泥在不同升温速率（5 ℃/min,10 ℃/min,20 ℃/min,40 ℃/min）下热失重实验,并通过瓦斯气析出情况研究页岩油泥热解机理。结果表明,页岩油泥热解分为3个阶段：第一阶段（20～180 ℃）为水分和轻质组分析出;第二阶段（180～360 ℃）重质组分稳定析出,是动力学研究的重点;第三阶段（360～600 ℃）为半焦炭化及矿物质失重过程。研究发现,催化剂K2CO3能有效降低油泥热解温度及其残渣率,而Al2O3对油泥热解催化不明显甚至起抑制作用。在页岩油泥热解过程中,生成的有机大分子侧链发生C—C键断链,生成小分子的烷烃和不饱和烃,在低压高温条件下,其断链位置倾向于碳链端部,使得小分子烃含量较多。     

储运含油污泥慢速热解特性分析

采用精确控温的固定床反应装置研究了罐底油泥和清罐油泥在不同升温速率下热解产物特性。结果发现当升温速率为5℃·min~(-1)和2℃·min~(-1)时,两种油泥样品的油品回收率均高于65%。提高升温速率有利于促进气相产物的生成,同时得到的油相产物中环状有机物含量提高而链状有机物含量减少,这说明提高升温速率有助于C—H键断裂和环化反应的发生。借助于TG分析和Doyle方程得到两种油泥的热解反应动力学参数。发现随着升温速率加快,表观反应活化能增大了20%~37%。     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.     

利用TG-FTIR研究三种典型烟煤的热解特性及生烃行为

文章借助热重联用红外技术(TG-FTIR)考察了三种典型烟煤的热解失重特性和轻烃生成行为。结果显示所选三种煤的热解反应活性顺序为济宁煤神木煤大同煤。热解气相产物中所鉴别出的轻烃包括CH4、C2+脂肪烃以及C2H4。大同煤的热解产物中CH4含量最高,C2+脂肪烃在济宁煤的热解产物中浓度最大,而神木煤热解产物中C2H4含量最高。此外,C2H4与C2+脂肪烃在煤热解过程中同时形成,其生成机制相同;而CH4虽也属轻烃,但不与C2H4和C2+脂肪烃同时产生,其形成机制与C2H4和C2+脂肪烃不同。     

含油污泥混煤热解动力学及气体产物分析

采用热重分析法在不同掺混比例、不同升温速率和不同掺混煤种下对含油污泥混煤进行热解实验研究,并通过气相色谱仪分析热解产生的气体产物.结果表明,含油污泥混煤的热解失重过程可以分为水分及吸附气的挥发、轻烃的析出、重烃的裂解和煤小分子链脱除、重烃的二次裂解和煤大分子链脱除、半焦的缩聚反应以及无机矿物质的分解5个阶段.进行热解动力学分析,采用Coats-Redfern积分方法求解含油污泥混煤的热解动力学参数,并得到了掺混比例、升温速率、煤种对动力学参数的影响规律.利用气相色谱仪检测生成的气体产物有H2,N2,CO2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C3H8和C3H6等,并分析了主要气体产物H2,N2,CO2和CH4的生成规律.     

储运含油污泥慢速热解特性分析

采用精确控温的固定床反应装置研究了罐底油泥和清罐油泥在不同升温速率下热解产物特性。结果发现当升温速率为5℃·min^-1和2℃·min^-1时,两种油泥样品的油品回收率均高于65%。提高升温速率有利于促进气相产物的生成,同时得到的油相产物中环状有机物含量提高而链状有机物含量减少,这说明提高升温速率有助于C-H键断裂和环化反应的发生。借助于TG分析和Doyle方程得到两种油泥的热解反应动力学参数。发现随着升温速率加快,表观反应活化能增大了20%~37%。     

油页岩微波热解气态产物析出特性

利用微波化学试验装置研究了油页岩微波热解过程中挥发分析出特性, 考察了微波功率、热解温度、不同热解温度阶段和催化剂对气体组成的影响。结果表明:微波加热能够提高油页岩热解气中H₂、CO和C₂H₄的析出, 降低CO₂的析出;50%(1600W)微波功率时烃类的析出量最大;在150~350℃的低温阶段热解气的析出量大, 主要由吸附气体的释放, 不稳定支链和基团的分解产生;温度升高, 气态产物的析出主要由脱氢、芳构化、缩聚和自由基反应产生。催化剂促进了气体的析出, 但不同类型催化剂对油页岩热解气组成的影响不同, 分子筛的吸附作用促进二次分解和缩聚反应;黏土类催化剂在质子酸作用下促进有机质催化裂解加氢反应, 加快断链和基团的稳定;金属类催化剂是强吸波性介质, 能够提高升温速率, 促进热解反应, 其次促进氢自由基的产生和转移。     

高温、高压、快速加氢热解煤残渣的结构和CO_2气化反应性研究

采用固定床、热重、XRD和XPS等技术研究了高温、高压、快速加氢热解残渣的结构和CO_2气化反应性。结果表明,原煤经快速加氢热解转变为残渣后,—CH_2、—CH官能团的热稳定性提高; d_(002)/L_(002)从0.329减小到0.293,石墨化程度升高;I_(D1)/I_G、I_(D2)/I_G、I_(D4)/I_G相对含量升高,无序结构和缺陷程度增加。因此,残渣的气化反应性略高于原煤,转化率达到50%时对应的温度从1 058℃降低到1 028℃,气化速率最大时对应的温度从1 086℃降低到1 043℃。快速加氢热解残渣的碳结构中C—H质量分数为73.43%,比原煤高6.85%;残渣在气化后,碳结构中C—H质量分数从73.43%骤降到27.55%,表明原煤在快速加氢热解转变为残渣的过程中与氢发生反应生成了氢化结构(HCs)。     

脱腐植酸昭通褐煤残渣的热解特性

对抽提完腐植酸的云南昭通褐煤残渣进行热解,通过热解气产率、焦油产率和半焦产率研究其热解特性,考察温度、升温速率和热解气氛对褐煤残渣热解的影响,并对每组热解实验得到的气体产物进行气相色谱分析,研究热解气的主要成分和含量,用气质联用仪对焦油进行成分分析.结果表明,温度是影响褐煤残渣热解的最重要因素,温度越高,热解气和焦油产率越大,热解气中H_2和CO越多,焦油中脂肪族物质增多,芳香族物质芳环数增大;升温速率越低,气体和焦油的产率越大;热解气氛对产物分布有着较大的影响,不同的热解气氛影响着热解气和焦油中主要组分的含量.     

微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳的气化特性

以稻壳为研究对象,采用碳化硅、残炭为微波吸收剂,运用新型微波辅助催化气化技术以及微波吸附剂辅助加热技术,研究微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化特性,通过气相色谱等手段对裂解气体进行分析。结果表明,微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳产物以气体为主,最高达53%,热解气体产物主要成分为H₂、CO₂、CO、CH₄,占到纯热解气总量的97%以上,氢气体积分数最高,均高于38%。稻壳与残炭添加量质量比为1:1时,氢气体积分数可达48.12%,合成气(H₂+CO)含量大于60%。研究结果证明了微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化制备富氢燃气的可行性。     

超声-微波联用处理含油污泥

利用超声的机械振荡和声空化作用将含油污泥中的污油洗脱出来,溶到水中,再利用微波的破乳作用进行油水分离,实现油、泥、水三相分离。通过分析超声和微波的作用机理,并和传统处理工艺进行比较,发现该工艺具有处理时间短、效果好,设备占地小、使用灵活的特点,同时有杀菌作用,且受外界温度影响小,对周围环境不产生二次污染,适用于我国北方寒冷地区的含油污泥处理。     

含油污泥的废油置换脱水特性

以辽河油田的含油污泥为研究对象,提出了利用车用废润滑油高温置换脱水的新方法。本文对置换脱水过程中,废油在含油污泥内部的渗透情况进行了研究,并考察了油温、含油污泥样品尺寸及初始水含量等因素对脱水过程中含油污泥油、水含量变化的影响。研究结果表明,在置换脱水过程中,吸入的车用废润滑油首先进入含油污泥试样表面,随后逐渐向内部渗透;含油污泥样品的油含量随时间延长经历减量期、增量期及基本恒定期三个阶段,其中增量期为吸油的主要阶段。油温及试样尺寸等因素对置换脱水过程中含油污泥样品的油含量有一定的影响,但对脱水含油污泥样品的最终油含量影响不大;含油污泥的最终油含量受其初始水含量的影响较大。因此,通过对含油污泥试样进行预干燥处理,可有效减少其在废油置换脱水过程中的吸油量。     

固体废弃物微波技术处理及其资源化

随着国民经济的快速发展,废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素以及污泥等固体废弃物的量迅猛增加,固体废弃物的处理和资源化已迫在眉睫。在固体废弃物的处理及资源化过程中,微波技术具有加热速率快、加热均匀和固体废弃物有价值资源的选择性好等优点。采用微波技术处理废旧橡胶轮胎时,产物中的液体有机物选择性比较高,对炭黑和钢丝等物料的回收也比较简单,国外已有日均处理(6 000~7 000)条废旧轮胎的工业化生产线,可以实现废旧轮胎100%资源化再利用;在废旧塑料聚丙烯中添加石墨等微波吸收物质,然后进行微波技术处理,烯烃类组分的液体产物可以达到48.16%;废旧纤维素及其制品可以在较低温度下进行微波处理,废纸在200℃进行微波裂解可以获得15%的裂解气、42%的裂解油和43%的炭黑;含油污泥进行微波技术处理不但可获得液体有机物,还能够实现污泥的油水分离。因此,采用微波技术处理固体废弃物是一个废物的减量化、无害化和资源化过程,具有很好的应用前景。对近年来采用微波技术处理这些固体废弃物及其资源化的研究进展进行总结和评述,以期对我国固体废弃物处理和资源化的发展提供参考。     

含油污泥资源化处理方法进展

为更好地回收含油污泥（即油泥）中可用资源,国内外油泥资源化处理方法不断更新和突破,并在室内实验研究阶段取得较好的处理效果。本文从油泥的高温热处理法、常温法、低温冻融法三个方面综述了热解、微波、萃取等油泥资源化处理方法的研究进展、优缺点以及适用条件等。热解法油品回收率达95.8%,具有油泥处置彻底、油品回收质量高的特点。电动力学法处理油泥,油泥减量化达44.3%,采用浮选法,油泥减量化达95%,两种方法均具有操作简单、易实施、适合大批量处理的特点,工程化应用潜力较大。油泥来源不同,性质各异,采用单一技术难以实现大量油泥的资源化和无害化目标。多项技术联合,如热解法联合浮选法或电动力学法处理大规模油泥能提高油品回收率和质量,降低残油率和处理成本,将成为油泥资源化处理技术的发展方向。     

磁性纳米粒子类型和质量浓度对微波热解含油污泥的影响

鉴于传统微波吸收剂在协同微波热解含油污泥时存在热解效率较低、处理成本较高等问题,本文引入磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究了磁性纳米粒子种类和质量浓度在强化微波热解含油污泥中的作用效果和规律。实验结果表明：(1)在6种磁性纳米粒子(Zn Fe₂O₄、Fe₃O₄、Ni、Ni Fe₂O₄、γ-Fe₂O₃和Co₃O₄)中,添加Zn Fe₂O₄的实验组热解终温最高,为284℃,气、液相产物最多,分别为382m L和10.5m L;(2)当微波功率为800W、微波加热时间为20min时,添加纳米Zn Fe₂O₄实验组的热解终温在质量浓度5.0mg/g时最高;(3)随着纳米Zn Fe₂O₄质量浓度的增加,气相热解产物中H₂、CH...     

剩余污泥微波热解技术研究进展

剩余污泥的产量大,处理处置费用高,已成为困扰污水处理厂的难题。在惰性条件下热解剩余污泥生成生物油、生物气以及污泥生物炭等产物,可实现能量和资源的同步回收,应用前景极为广阔。本文总结了目前对于污泥特性、热解温度、升温速率、微波吸收剂、化学添加剂、载气对剩余污泥微波热解的影响的研究,并探讨了污泥热解机制,为微波热解剩余污泥提供了关键技术的参数,利于提高污泥热解效率,优化热解产物品质,为促进污泥微波热解系统化、产业化提供技术支持。同时指出了污泥微波热解受限于微波热解设备,致使其处理投资成本高及处理量小,为污泥微波热解工业化提出了巨大的挑战。最后展望了污泥微波热解的发展趋势及应注重攻克的关键问题。     

不同加热功率下含油污泥的干燥

辽河油田的含油污泥含有大量的水分,为了更有效地进行油泥热解和减少热解过程中的能耗,需运用干燥技术处理油泥。实验考察了不同干燥功率对油泥干燥速率、湿分比的影响。实验结果表明:油泥干燥可以分成3个阶段,即恒速干燥阶段、第1降速干燥阶段和第2降速干燥阶段;加热功率越大,达到平衡含水质量分数所用的时间越短,恒速干燥速率越大。然后运用干燥方程求得干燥时间。最后运用热分析动力学对实验数据进行处理,得到干燥动力学的数学模型。模拟结果表明修正Page模型符合油泥干燥过程。     

响应面法优化微波热解剩余污泥产酸

目前微波预处理污泥主要局限在污泥水解率及其对厌氧消化的影响, 常用溶解性COD来进行表征预处理效果, 在污泥产酸方向少有报道。为了确定微波热解剩余污泥产酸的最佳工艺条件, 通过单因素实验选取实验因素与水平, 根据中心组合设计原理, 在单因素试验的基础上采用四因素三水平的响应面分析法, 考察了微波加热温度、微波加热时间、过氧化氢投加量和乙酸投加量对污泥产酸的影响。微波热解剩余污泥产酸的最佳工艺条件为:加热温度180℃, 加热时间21min, 过氧化氢投加量0.18g/(gSS), 乙酸投加量49mg/(gSS), 最大预测乙酸增量值581mg/L, 试验值与预测值之间的相对偏差在0.033～0.074之间。研究结果表明:本工艺可有效提高污泥有机酸产率, 试验值与预测值吻合较好, 可为污泥原位碳源开发提供理论和实际指导。     

沸腾状态下十二烷基甲基二羟乙基溴化铵微波合成的动力学研究

通常,人们利用微波进行化学合成,如果反应温度控制在低于溶剂的沸点温度,反应体系一旦达到所设定温度,自动控温系统就会自动切断加热电源,停止加热。对于微波反应来说,也就停止了微波的连续作用,而系统仅仅是保持在恒温状态。如果系统的保温效果很好的话,微波的作用可能就比较少,而仅仅是热效应对化学反应作用,没有体现出微波的持续作用。该研究选择特定的溶剂体系,采用在溶剂沸点温度下进行微波有机合成反应,以保证微波始终持续作用。结合题示表面活性剂的合成,探讨了微波合成反应的动力学参数,分析了微波作用原理。分别在微波作用以及传统加热两种方式下,考察了十二烷基甲基二羟乙基溴化铵合成动力学,获得了两种方式下的反应动力学参数,结果表明,微波的作用没有改变反应级数,两种情况下都是一级反应。微波作用下的活化能为ΔH=33.59 kJ/mol;而传统加热的活化能为ΔH=55.83 kJ/mol。该文提出以单位时间单位容积内、微波作用下反应物的变化量减去相同温度条件下传统加热时的变化量,作为微波对反应速率的贡献量Δ(-rA)的概念。实验结果表明,在同一温度条件下,反应时间越短,即反应物浓度越高,微波对反应速率的贡献量Δ(-rA)就越大;在其他条件相同时,反应温度越低,微波对反应速率的贡献量Δ(-rA)就越大。     

湿式氧化法处理炼油厂含油污泥研究

采用湿式氧化法对炼油厂含油污泥进行处理,考察了反应温度、过氧比和含油污泥COD初始浓度对含油污泥COD去除率的影响,结果表明：在温度为340℃、过氧比为5和含油污泥初浓度为4000 mg/L的条件下,COD的去除率为87.5%,湿式氧化法是一种有效的炼油厂含油污泥预处理方法。