固体废物处理与资源化——固体废物的热解处理PPT课件

.,1,固体废物的处理与资源化,第八章固体废物的热解,.,2,热化学技术处理垃圾是在高温下对有机固体废弃物进行分解破坏，实现快速、显著减容的同时，对废物中的有机成分加以利用，近年来，有机固体废弃物的热解(或干馏技术)受到国内外的普遍关注。热解是一种古老的工业化生产技术，该技术最早应用于煤的干馏，所得到的焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。,.,3,固体废物的热解与焚烧相比有下列优点:,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；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；废物中的硫、重金属的有害成分大部分被固定在炭黑中；由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；NOx的产生量少。,.,4,热解概念,热解(pyrolysis)在工业上也称为干馏。固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。Pyrolysisissimplythebreakingapartoflargecomplexmoleculesintosmaller,moreanalyticallyusefulfragmentsbytheapplicationofheat.,.,5,关于热解的最经典的定义是斯坦福研究所（StanfordResearchInstitute,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，生成燃料的过程”。通过部分燃烧热解产物来直接提供热解所需热量的情况，严格地讲不应该称为热解，而是部分燃烧（Partial-combustion）或缺氧燃烧（starved-air-combustion）。他还提倡讲严格意义上的热解和部分燃烧引起的气化、液化等热化学过程统称为PTGL（Pyrolysis,ThermalGasificationorLiquification）热解是吸热的，产物是可燃的低分子化合物。,.,6,热解原理,固体废物热解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。,.,7,有机物,加热,无氧或缺氧,G+L+S,纤维素,CO,CO2,H2O,C,左旋葡萄糖,可燃性挥发组分,.,8,热解工艺及成分,.,9,影响有机固体废弃物热解产物的因素,影响有机固体废弃物热解产物的因素有很多，如物料特性、热解终温、炉型、堆积特性、加热方式、各组分的停留时间等，而且这些因素都是互相耦合的，形成非线性的关系。各种影响因素的关联度大小为：热解终温物料特性加热速率物料的填实度物料粒径。热解终温的关联度数值最大，这说明热解终温是一个最重要的参数之一。,.,10,不同的温度分布会导致热解产物的产量和特性的不同，温度的提高可有利于加速反应的进行，而且也可能促使焦油蒸气发生二次裂解反应，使得反应程度加深反应更彻底，同时温度的提高，物料的比表面积和孔体积都将扩大，这有利于热解产物的解吸扩散。,.,11,物料的工业分析特性将直接影响热解产物的产率。如挥发分含量对产气率影响较大；挥发分和水分的含量对焦油产率也影响较大加热速率也是重要因素。因为热解反应的进行主要由物料在热解终温下的停留时间决定的，在同样反应终温和反应时间里，慢加热方式时物料在终温的反应时间要大大少于其在快加热方式时的反应时间。,.,12,热解方式,按供热方式可分成内部加热和外部加热；按热分解与燃烧反应是否在同一设备中进行，热分解过程可分成单塔式和双塔式；按热解过程是否生成炉渣分成造渣型和非造渣型；按热解产物分气化方式、液化方式和碳化方式,.,13,典型固体废物的热解,废塑料的热解产物及流程1.热解产物主要产物为C1C44的燃料油和燃料气以及固体残渣。在通常情况下，产生的燃料气基本上在系统内全部消耗掉，燃料油也部分消耗。聚烯烃在热作用下可以发生裂解，产生低分子量化合物，有气体、液体、固体，其中气体可作燃气，液体作汽油、柴油等，固体作铺路材料。有催化剂存在时会改变裂解机理或裂解速度，使产物组分发生改变。聚烯烃在催化剂存在下分解，其分解速度大大增加，如PE在熔融盐分解炉中有沸石催化剂存在时，在420580分解，其分解速度提高27倍。,.,14,废旧PE和PP聚合物在高温下可以发生裂解，随温度不同，裂解产物有所变化。裂解温度在800时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷；在中等温度400500之间，热分解产物有液体、气体、固体残留物，其中气体占20一40，液体35一70，残留物10一30；在较低温度下裂解产生较多的是高沸点化合物。随温度提高，低分子量物质含量会提高，在常温下为气体。,.,15,塑料气化温度曲线,.,16,废塑料热解气分析,.,17,.,18,.,19,.,20,橡胶的热解处理,废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开,有机物得以分解或液化、汽化。热解温度在250500范围内，当温度高于250时,破碎的轮胎分解出的液态油和气体随温度升高而增加，400以上时依采用的方法不同,液态油和固态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。,.,21,4%NaOH溶液是最常用的废轮胎热解催化剂,它能加速高分子链的断裂,在相同的温度下可以增加液态油的产量,同时提高产品的质量。,.,22,轮胎橡胶的热稳定性分为:200,200300及300以上3个区域。在200以下无氧存在时,橡胶较稳定，橡胶作为一种高聚物,其物理状态取决于分子的运动形式。在200300,橡胶特性粘数迅速改变,低分子量的物质被“热馏”出来,残余物成为不溶性干性物。此时橡胶中的高分子链有些还未断裂,有些断裂成为较大分子量的化学物质,因此产生的油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。当温度高于300时,橡胶分解加快,断裂出来的化学物质分子量较小,产生的油流动性较好,而且透明。,.,23,几种橡胶的热稳定性,.,24,橡胶热解三相产率,.,25,污泥热解,污泥热解重点主要放在解决焚烧存在的问题，即实现污泥的节能、低污染处理。干燥的污泥热解可以分为前段反应速率较快的部分和后段反应速率较慢的部分。后段反应主要是难分解的有机物继续反应，以及前段反应中产生的炭黑气化过程。通常碳的气化反应是在9001000下发生的，所以需要控制反应温度在800以上。,.,26,城市垃圾的热解,城市垃圾热解可分为：移动床熔融炉方式回转窑方式流化床方式多端炉方式FlushPyrolysis方式,.,27,.,28,.,29,.,30,