固体废物的热解的基本原理和处理技术
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PET、ABS树脂等在其分子构造中含有氮、氯等元素， 热解过程中会产生有害气体或腐蚀性气体，也不适 宜作为热解原料。
塑料裂解过程
以聚烯烃类塑料为例， 直链碳氢化合物——熔融软化为液体——低
分子碳氢化合物 (碳链范围约为1～44)再通 过合成沸石催化剂——分子量更小的碳氢 化合物。
上图是碳链范围为4000～12000的PE在常 压、450℃条件下热解所得油品的相对分子 质量分布图。
固体废物的热解的 基本原理和处理技
术
基本原理 典型固体废物的热解
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；
一步热解得到的产物，其相对分子质量均 匀分布在C1~C44之间，冷凝后得到的油品 中含有大量石蜡、重油和焦油成分，常温下 发生固化，难以作为液体燃料使用。
日本城市垃圾的典型化学组成为 C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维 素。
➢一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。 ➢美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间； ➢日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料 ——垃圾中塑料含量较高。
➢从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普 通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产
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
第一节 热解原理及方法
一、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；
低温低速——重新结合成热稳定性固体— —固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加
粒度大物料——均匀需时长——二次反应 多
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和 木材质．
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。
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热 解效果。
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
(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。
他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供 热解所需热量的情况，应该称为部分燃烧 (Partial-combustion)或缺氧燃烧 (starved-air-combustion)。
他还提倡将二者统称为PTGL(Pyrolysis, ThermalΒιβλιοθήκη BaiduGasfication or Liquification) 过程。美国化学会为了表示对J．Jones的 尊敬采纳了这一倡议，而将在欧洲和日本 广为流行的不进行破碎、分选，直接焚烧 的方式称为mass burning。
二、热解过程及产物
1. 有机物的热解反应可以用下列通式来表示：
上述反应产物的收率取决于原料的化学结构、 物理形态和热解的温度及速度。
如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。
2. 热解反应所需的能量取决于各种产物的生 成比，而生成比又与加热的速度、温度及原 料的粒度有关。
(4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；
(5)NOx的产生量少。
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
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”。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，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。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。
塑料裂解过程
以聚烯烃类塑料为例， 直链碳氢化合物——熔融软化为液体——低
分子碳氢化合物 (碳链范围约为1～44)再通 过合成沸石催化剂——分子量更小的碳氢 化合物。
上图是碳链范围为4000～12000的PE在常 压、450℃条件下热解所得油品的相对分子 质量分布图。
固体废物的热解的 基本原理和处理技
术
基本原理 典型固体废物的热解
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；
一步热解得到的产物，其相对分子质量均 匀分布在C1~C44之间，冷凝后得到的油品 中含有大量石蜡、重油和焦油成分，常温下 发生固化，难以作为液体燃料使用。
日本城市垃圾的典型化学组成为 C30H53N0.34S0.02Cl0.09。其H／C值高于纤维 素。
➢一般的固体燃料，剩余H/C值均在0～0.5之间。 ➢美国城市垃圾的该H／c值位于泥煤和褐煤之间； ➢日本城市垃圾的该H/C值则高于所有固体燃料 ——垃圾中塑料含量较高。
➢从氢转换这一点来看．甚至可以说城市垃圾优于普 通的固体燃料。但在实际过程中，还同时发生其他产
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
第一节 热解原理及方法
一、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；
低温低速——重新结合成热稳定性固体— —固体产率增加
高温高速——全面裂解——气态产物增加
粒度大物料——均匀需时长——二次反应 多
3. 固体废物热解是否得到高能量产物，取决于 原料中氢转化为可燃气体与水的比例
美国城市垃圾的典型化学组成为 C30H48N0.5S0.05，其H／C值低于纤维索和 木材质．
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。
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热 解效果。
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
(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。
他认为通过部分燃烧热解产物来直接提供 热解所需热量的情况，应该称为部分燃烧 (Partial-combustion)或缺氧燃烧 (starved-air-combustion)。
他还提倡将二者统称为PTGL(Pyrolysis, ThermalΒιβλιοθήκη BaiduGasfication or Liquification) 过程。美国化学会为了表示对J．Jones的 尊敬采纳了这一倡议，而将在欧洲和日本 广为流行的不进行破碎、分选，直接焚烧 的方式称为mass burning。
二、热解过程及产物
1. 有机物的热解反应可以用下列通式来表示：
上述反应产物的收率取决于原料的化学结构、 物理形态和热解的温度及速度。
如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。
2. 热解反应所需的能量取决于各种产物的生 成比，而生成比又与加热的速度、温度及原 料的粒度有关。
(4)由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；
(5)NOx的产生量少。
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
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”。
PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～ 500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，特别是 PE、PP、PS其分子构成中只包括碳和氢，热解过程 中不会产生有害气体，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。
酚醛树脂、脲醛树脂等热硬性塑料则不适合作为热 解原料。