固体废物的热解
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 随着温度的升高，除大分子裂解外，许多 中间产物也发生二次裂解， C5 以下分子及 H2成分增多，气体产量成正比增长，而各 种酸、焦油、炭渣产量相对减少。城市生 活垃圾热分解产物比例与温度的关系。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
• 通过加热温度和加热速率的结合，可控制 热解产物中各组分的生成比例。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-低速加热条件下，有机物分子有足 够的时间在其最薄弱的接点处分解，重新 结合为热稳定性固体，而难以进一步分解， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
• 气体与物料逆流行进有利于延长物料在反 应器内滞留时间，从而可提高有机物的转 化率；气体与物料顺流行进可促进热传导， 加快热解过程。
（6）供气供氧
• 空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物 料发生部分燃烧，提供热能以保证热解反 应的进行。因此，供给适量的空气或氧是 非常重要的，也是需要严格控制的．供给 的可以是空气，也可以是纯氧。由于空气 中含有较多的N2，供给空气时产生的可燃 气体的热值较低。供给纯氧可提高可燃气 体的热值，但生产成本也会相应增加。
• 物料的含水率低，加热到工作温度所需时间短， 干燥和热解过程的能耗就少。
• 较小的颗粒尺寸有利于促进热量传递、保证热 解过程的顺利进行，尺寸过大时，情况则相反。
（5）反应器类型
• 反应器是热解反应进行的场所，是整个热 解过程的关键。不同反应器有不同的燃烧 床条件和物流方式。
• 一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态 化燃烧床温度可控制性好。
• 热解与焚烧是两个不同的过程。
① 焚烧是发放热反应，热解是吸热反应。 ② 二者的产物也不同，焚烧是二氧化碳和水，
而热解则为可燃的低分子量化合物。
• 热解技术与焚烧发相比的明显优点：
① 它可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 燃料油、碳黑等储存性能源。
② 热解是一种缺氧分解，产生的废气少，相应地其 排放的废气也少，这有利于减轻对环境空气的污 染。
8.3 典型固体废物的热解
• 1、城市垃圾的热解 • 根据装置特性，热解类型分为以下几种。 • （1）固定床型热解系统 • 该发适用处理废塑料、废蜡台。
2、 废塑料的热解
• 废塑料的种类很多，如聚乙烯（PE）、聚丙烯 （PP）、聚丙乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、 酚醛树脂、尿醛树脂、PET、ABS树脂等。其中 PE，PP，PS，PVC等热塑性塑料当加热到300500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特 别是PE，PP，PS，由于其分子构成中只含碳和氢 ，加热过程不会产生有害气体，是热解油化的主 要原料。 PVC在加热到200℃左右时开始发生脱 氯反应，进一步加热发生断链反应。
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、土砂等混合废物的热解是一个复杂、连续的 化学反应过程，在反应中包含着复杂的有 机物断键、异构化等化学反应。热解过程 可用如下总反应方程式表示。
• 有机固体废物→H2、CH4、CO、CO2等＋有 机酸、芳烃、焦油等＋炭黑与炉渣
③ 废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在 碳黑中。
④ 由于保持在还原性条件，因此三价铬不会转化为 六价铬。
⑤ 氮氧化物的产生量少。
• 8.2 热解原理
• 1、垃圾的焚烧特性
• 热解在工业上也称干馏。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；
• 物料的保温时间与热解过程的处理量成反比 例关系。
• 保温时间长，热解充分，但处理量少；
• 保温时间短，则热解不完全，但处理量大。
（4）物料性质
• 物料的性质如有机物成分、含水率和尺寸大小 等对热解过程有重要影响。
• 有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解 性相对就好、产品热值高、可回收性好、残渣 也少。
水或产生蒸汽，适于就近利用，而热解的产物是燃料油 及燃料气，便于贮藏和远距离输送。
• 4、影响热解的因素
• 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质 反应器类型以及供气供氧等。
• 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产 生影响。
1 热解温度
• 温度变化对产品产量、成分比例有较大的 影响。
• 在较低温度下，有机废物大分子裂解成较 多的中小分子，油类含量相对较多。
• 而酚醛树脂、尿醛树脂等热硬性塑料则不适合作 为热解原料。此外，PET（对苯二甲酸乙二醇
• 聚酯）、ABS树脂（丙烯靑-丁二烯-苯乙烯 三元聚合物）等由于在其分子构造中含有 氮、氯等元素，热解过程会产生有害气体 或腐蚀性气体，也不适宜作为热解原料。
• 通常情况下，热解产生的燃料气基本上在 系统内全部消耗，生成的燃料油也部分消 耗，在配备发电设施的系统中，最终得到 的燃料油产品约为总投入物料的40%。
城市生活垃圾热分解产物比例与温度的关系
（2）加热速率
• 通过加热温度和加热速率的结合，可控制 热解产物中各组分的生成比例。
固体废物热解处理技术
• 本章主要内容为：固体废物热解定义，以 及与焚烧的区别，热解原理，热解适用对 象、国内外发展趋势。
• 了解固体废物热解定义，以及与焚烧的区 别，流态化热解及国外热解发展趋势。
• 理解热解原理，热解适用对象。 • 掌握典型的热解工艺。
• 8.1 概述
• 定义：有机物在无氧或缺氧状态下加热， 使之分解的过程称为热解。
•
• 3、热解法与焚烧的区别
• 热解法与焚烧法相比是完全不同的两个过程：
①焚烧的产物主要是二氧化碳和水, 而热解的产物主要是 燃的低分子化合物：气态的有氢气、甲烷、一氧化碳； 液态的有甲醇、丙烔、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶 剂油等；固态的主要是焦炭或炭黑。
②焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量的热量。 ③焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加
• 在低温-低速加热条件下，有机物分子有足 够的时间在其最薄弱的接点处分解，重新 结合为热稳定性固体，而难以进一步分解， 反而产物中固体含量增加；
• 而在高温-高速加热条件下，有机物分子结 构发生全面裂解，产生大范围的低分子有 机物，热解产物中气体的组分增加。
（3）保温时间
• 物料在反应器中的保温时间决定了物料分解 转化率。为了充分利用原料中的有机质，尽 量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器 中的保温时间。
• 气体与物料逆流行进有利于延长物料在反 应器内滞留时间，从而可提高有机物的转 化率；气体与物料顺流行进可促进热传导， 加快热解过程。
（6）供气供氧
• 空气或氧作为热解反应中的氧化剂，使物 料发生部分燃烧，提供热能以保证热解反 应的进行。因此，供给适量的空气或氧是 非常重要的，也是需要严格控制的．供给 的可以是空气，也可以是纯氧。由于空气 中含有较多的N2，供给空气时产生的可燃 气体的热值较低。供给纯氧可提高可燃气 体的热值，但生产成本也会相应增加。
• 物料的含水率低，加热到工作温度所需时间短， 干燥和热解过程的能耗就少。
• 较小的颗粒尺寸有利于促进热量传递、保证热 解过程的顺利进行，尺寸过大时，情况则相反。
（5）反应器类型
• 反应器是热解反应进行的场所，是整个热 解过程的关键。不同反应器有不同的燃烧 床条件和物流方式。
• 一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态 化燃烧床温度可控制性好。
• 热解与焚烧是两个不同的过程。
① 焚烧是发放热反应，热解是吸热反应。 ② 二者的产物也不同，焚烧是二氧化碳和水，
而热解则为可燃的低分子量化合物。
• 热解技术与焚烧发相比的明显优点：
① 它可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气、 燃料油、碳黑等储存性能源。
② 热解是一种缺氧分解，产生的废气少，相应地其 排放的废气也少，这有利于减轻对环境空气的污 染。
8.3 典型固体废物的热解
• 1、城市垃圾的热解 • 根据装置特性，热解类型分为以下几种。 • （1）固定床型热解系统 • 该发适用处理废塑料、废蜡台。
2、 废塑料的热解
• 废塑料的种类很多，如聚乙烯（PE）、聚丙烯 （PP）、聚丙乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、 酚醛树脂、尿醛树脂、PET、ABS树脂等。其中 PE，PP，PS，PVC等热塑性塑料当加热到300500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特 别是PE，PP，PS，由于其分子构成中只含碳和氢 ，加热过程不会产生有害气体，是热解油化的主 要原料。 PVC在加热到200℃左右时开始发生脱 氯反应，进一步加热发生断链反应。
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、土砂等混合废物的热解是一个复杂、连续的 化学反应过程，在反应中包含着复杂的有 机物断键、异构化等化学反应。热解过程 可用如下总反应方程式表示。
• 有机固体废物→H2、CH4、CO、CO2等＋有 机酸、芳烃、焦油等＋炭黑与炉渣
③ 废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在 碳黑中。
④ 由于保持在还原性条件，因此三价铬不会转化为 六价铬。
⑤ 氮氧化物的产生量少。
• 8.2 热解原理
• 1、垃圾的焚烧特性
• 热解在工业上也称干馏。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；
• 物料的保温时间与热解过程的处理量成反比 例关系。
• 保温时间长，热解充分，但处理量少；
• 保温时间短，则热解不完全，但处理量大。
（4）物料性质
• 物料的性质如有机物成分、含水率和尺寸大小 等对热解过程有重要影响。
• 有机物成分比例大、热值高的物料，其可热解 性相对就好、产品热值高、可回收性好、残渣 也少。
水或产生蒸汽，适于就近利用，而热解的产物是燃料油 及燃料气，便于贮藏和远距离输送。
• 4、影响热解的因素
• 热解温度、加热速率、保温时间、物料性质 反应器类型以及供气供氧等。
• 每个参数都会对热解反应过程和热解产物产 生影响。
1 热解温度
• 温度变化对产品产量、成分比例有较大的 影响。
• 在较低温度下，有机废物大分子裂解成较 多的中小分子，油类含量相对较多。
• 而酚醛树脂、尿醛树脂等热硬性塑料则不适合作 为热解原料。此外，PET（对苯二甲酸乙二醇
• 聚酯）、ABS树脂（丙烯靑-丁二烯-苯乙烯 三元聚合物）等由于在其分子构造中含有 氮、氯等元素，热解过程会产生有害气体 或腐蚀性气体，也不适宜作为热解原料。
• 通常情况下，热解产生的燃料气基本上在 系统内全部消耗，生成的燃料油也部分消 耗，在配备发电设施的系统中，最终得到 的燃料油产品约为总投入物料的40%。