固体废物处理与资源化课件 08第八章固体废弃物的热解.ppt

第八章 固体废物的热解,本章重点掌握热解的定义、原理、工艺及影响热解过程的工艺参数及热解与焚烧的区别，了解几种典型的固体废物热解工艺。,8-1 热解原理,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。它是在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：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；在常温下为液态的包括乙酸、丙酸、甲醇等化合物在内的燃料油；纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解过程。,焚烧法与热解法比较,二热解原理,有机物的热解反应可以用下列通式来表示；,有机物,热,gG（气体H2、CO、CO2、H2O）,无氧或缺氧,sS（固体炭黑、炉渣）,lL（液体有机酸、芳烃、焦油）,纤维素,CO、CO2、H2O、C,左旋葡萄糖,可燃性挥发组分,炭黑燃烧,火焰燃烧,1,2,3,7,6,4,5,O2,O2,表8-1 各种固体燃料组成及以C6HxOy表示的固体废物组成,热解过程的化学反应包括：,裂解反应：,异构反应,去氧去氮过程：,此外，还有环化、热聚合反应等,三热解工艺,热解产物的组成和数量，基本上可由下面因素决定：,物料特性及预处理情况,热解反应器里的温度水平和物料的停留时间,热解的方法：直接加热或间接加热,1按供热方式的分类,直接加热法,供给被热解物的热量是被热解物（所处理的废物）部分直接燃烧或者向热解反应器提供补充燃料燃烧时产生的热。,直接加热法的设备简单，而且采用高温，其处理量和产气率也较高，但所产气热值不高，作为单一燃料直接利用还不行，另外，高温热解，在NOX产生的控制上，还需认真考虑。,间接加热法,是将被加热的物料与直接供热介质在热解反应器（或热解炉）中分离开的一种方法。可利用干墙式导热或一种中间介质来来作为传热（热砂料或熔化的某种金属床层）。,间接加热一般而言，其物料被加热的性能较直接加热法差，从而增长了物料在反应器内的停留时间，即间接加热法的生产率是低于直接加热法的，间接加热法不可能采用高温热解方式，这可减轻对NOX产生的顾虑。,2按热解温度的分类,高温热解 ：热解温度1000,中温热解 热解温度600700之间,低温热解 热解温度600,四影响热解的主要参数,温度：热解产品的产量和成分可由控制反应器的温度来有效地改变。温度升高，产气量增加；当温度超过800时，T升高CO/CO2的比值增大；焦炭的碳成分，随着温度和湿度的增加，C含量会降低。,湿度：主要表现在影响产气的产量和成分、热解的内部化学过程以及影响整个系统的能量平衡。物料中WY的含量增高，其可热解的干物质比例就减少，以应用基为基础的有用热解产物量就少，同时要求的干燥热量增加。这就会带来两种结果：一是系统的外加热量增多，一是净产出能源减少。在热解进行的内部化学反应过程中，水分对产气量和成分都有明显影响。,CH4,2H2O,CO2,4H2,900,被热解物料的水分高低与整个系统的能量平衡有直接关系。可用能量导出率R指标进行讨论：,式中：R为能量导出率；hout为热解产气的能量；hin为加入热解系统的能量。,500-550,反应时间 ：反应时间是指反应物料完成反应在炉内的停留时间，与物料尺寸，物料分子结构物性、反应器内的温度水平、热解方式等因素有关，并且影响热解产物的成分和总量 。 压力 固体废物热分解一般在常压高温下进行，加压低温热分解时，可以增加油的转化率，但设备、技术要求都比较复杂 。 加热速率：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，固体产率增加；高温-高速加热条件下，有机物分子结构发生全面断裂，生成大范围的低分子有机物，产物中气体组分增加。,8-2热解反应器,1.固定床反应器,2.流化床反应器,3.回转炉,4.双塔循环式热解反应器,8-3 典型固体废物的热解,一废塑料的热解,废塑料热解处理的主要产物为C1C44的燃料油和燃料气以及固体残渣。在通常情况下，热解产生的燃料气基本上在系统内部全部消耗掉，生成的燃料油也部分得到消耗。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%。,目前，国内大宗的塑料品种主要有：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）。,1.废塑料热解的一般工艺,（1）热分解图,（2）热分解产物,热分解生成物因塑料种类不同而有较大差别。一般热分解反应能产生四类反应产物：,烃类气体（碳分子数为C1C5）,油品（汽油碳分子数为C5C11），柴油碳分子数为C12C22），重油碳分子数大于C20），,石蜡,焦炭,不同的反应产物的产量取决于塑料的种类、反应条件、反应器类型和操作方法等。,塑料热分解反应的机理模式,废塑料,柴油,汽油,气体,重油,焦炭,焦炭,柴油,汽油,气体,气体,焦炭,焦炭,气体,几种典型塑料的热分解回收率,（3）热分解的一般过程,前处理分 离、粉碎,熔融 溶解,热分解 （催化）,冷却、凝缩 回收生成油,生成油,中和处理 废渣等,残渣处理 过滤等,废塑料,残渣、炭、金属等,食盐、氯化钙,加热,可燃性气体（HCl气体）,可燃性气体 （H2、CH4、C2H8）,排气处理，再利用（燃料、发电）,-,（溶剂）,废塑料热解油化工艺过程,废塑料 PEPP PSPVC,熔融 （熔融釜） 约300 微压,中和处理 （湿式中和装置）,干燥 （干燥器),中和处理 （HCl吸收塔）,热解气体 （加热炉燃料）,热解 （热解釜） 约400 微压,HCl,HCl,残渣,热解气,催化热解 （催化反应塔） 约300 微压 ZSM-5催化剂,冷却,燃料油,汽油,煤油、柴油,分离 （分离塔）,处理规模为500t/a的KPY型废塑料油化装置系统示意图,2. 槽式热解工艺,分为聚合法和分解槽法,3. 管式热解工艺,4. 流化床热解工艺,日挥公司与北海道工业开发试验所研究的流化床热分解工艺,5. 催化热解工艺,二、污泥热解工艺流程,三、城市生活城市垃圾的热解,城市垃圾的热解技术可以根据装置的类型分为：移动床熔融炉方式； 回转窑方式； 流化床方式； 多段炉方式； Flush Pyrolysis方式。,1新日铁系统,2Purox系统（U.C.C纯氧高温热分解法）,美国Union Carbide Corp.开发,3Torrax系统（高温熔融热解法）,在美国纽约首先建成,4Occidental系