热解与气化.ppt

Chapter 8 pyrolysis on SW 有机固体废物的热解 热解是一种古老的工业化生产技术 ——煤的干馏，重油和煤炭的气化，木炭烧制 Sec.1 general statement 热解是把有机固体废物在无氧或缺氧条件下加热分解的过程。该过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂，异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。通式如下： 有机固体废物 热解 (H2、CH4、CO、CO2等)气体＋(有机酸、焦油等)有机液体＋碳黑＋炉渣 采用热解法生产气体燃料是使有机固体废物在800～1000℃的温度下分解，最终形成含H2、CH4、CO 等气体燃料。 热值（KJ/m3） 一氧化碳 12636 氢 12761 甲烷 39749 乙烷 69639 乙烯 63510 乙炔 58464 资源化的途径之一 固体废物的热解与焚烧相比有以下优点： (1)可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源 (2)由于是缺氧分解．排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染； (3)废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中； (4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+； (5)NOx的产生量少。 热解所得燃料气有两个作用： 一是把热解气体直接送入二级燃烧室燃烧，用于生产蒸汽和预热空气； 二是通过净化，冷凝除烟尘、水、残油等杂质，生产出纯度较高的气体燃料，以备它用。所生产的气体燃料的性质因废物的种类、热解方法而异。热值一般为4186～9302kJ/m3。 热解法生产液体燃料是使有机固体废物在500～600℃的温度下分解，最终形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦油等的液体燃料。 热解产生的燃料油是具有不同沸点的各种油的混合物，含水焦油比较多，精制后方能得到热值较高的燃料油。热值一般为29302kJ/L左右。 美国：微生物学、热化学两条技术路线 热化学： (1)以产生热、蒸汽、电力为目的的燃烧技术； (2)以制造中低热值燃料气、燃料油和炭黑为目的的热解技术； (3)以制造中低热值燃料气或NH3、CH30H等化学物质为目的的气化热解技术 (4)以制造重油、煤油、汽油为目的的液化热解技术 生物能热化学转换系统 在欧洲．主要根据处理对象的种类、反应器的类型和运行条件对热解处理系统进行分类，研究不同条件下反应产物的性质和组成，尤其重视各种系统在运行上的特点和问题。 日本有关城市垃圾热解技术的研究是从1973年实施的star Dust”80计划开始的．该计划的中心内容是利用双塔式循环流化床对城市垃圾中的有机物进行气化。随后．又开展了利用单塔式流化床对城市垃圾中的有机物液化回收燃料油的技术研究。 国际上早期对热解技术的开发： 以美国为代表的，以回收贮存性能源(燃料气、燃料油和炭黑)为目的；成分复杂需要配套前处理＋低熔点物质＋有害物质的混入——城市垃圾直接热解回收燃料实现工业化生产方面并没有取得太大的进展。 以日本为代表的，减少焚烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量，以无公害型处理系统的开发为目的。与此相对，将热解作为焚烧处理的辅助手段，利用热解产物进一步燃烧废物，在改善废物燃烧特性、减少尾气对大气环境造成二次污染等方面、许多工业发达国家已经取得了成功的经验。 废塑料 高热值——焚烧——损伤焚烧设备； 焚烧产物——二噁英的主要来源 所以，各国制定……限制大量焚烧废塑料 ——塑料热解制油技术的发展 Sec.2 principle and technique on pyrolysis热解原理及方法 1、Definition 热解的定义 热解在英文中使用“pyrolysis”一词．在工业上也称为干馏。它是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为： ①以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体； ②在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在内的燃料油； ③纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑 的化学分解过程。 最经典定义：斯坦福研究所的 J．Jones（Stanford Research Institute，SRI) 提出的： “在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的一氧化碳的条件下，通过间接加热使含碳有机物发生热化学分解，生成燃料(气体、液体和炭黑)的过程”。 2、 Process and products of pyrolysis热解过程及产物 Shafizadeh等人对纤维素的热解过程进行了较为详细的研究后．提出了用下图描述纤维素的热解和燃烧过程。 在热解过程中，其中间产物存在两种变化趋势