热解完整分享

热解提问：木材如何才能变成木炭？炭化属于热解中的一种工艺一、热解处理的基本理论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。1.定义：热解在工业上也称为干馏，是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下，使有机物受热分解成分子量较小的可燃气、液态油、固体燃料的过程。关于热解的最经典的定义是斯坦福研究所提出的，即在不向反应器内通入氧、水蒸气或加热的CO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。2.热解原理焚烧：有机物+O2=CO2+H2O+其它简单无机物+热量可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和CO气体；液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烃类等液态燃料。固体燃料主要含纯碳和聚合高分子的含碳物。热解和焚烧对比焚烧热解放热反应吸热反应有氧无氧或者缺氧直接利用燃烧释放的热能将固废中蕴藏的热能以可燃气、液、固的形式驻留热利用率较低热利用率较高废气难处理易造成二次污染不产生大量废气，污染轻适用范围较广，主要是对热值的要求需考虑废物的组成、性质和数量等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、重金属等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。3、热解工艺分类按供热方式直接（内部）供热：供给适量空气使有机物部分燃烧，提供热解所需热量（获得低品位燃气）间接（外部）供热：从外界供给热解所需热量

（燃气品位高但供热效率低）

中温热解：T=600～700℃，主要用在比较单一的废物的热解，如废轮胎、废塑料热解油化按热解温度

高温热解：T>1000℃，供热方式几乎都是直接加热

低温热解：T<600℃。农业、林业和农业产品加工后的废物用来生产低硫低灰的炭，生产出的炭视其原料和加工的深度不同，可作不同等级的活性炭和水煤气原料。此外，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可分成造渣型和非造渣型。按热解产物的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。还有的按热解炉的结构将热解分成固定层式、移动层式或回转式，由于选择方式的不同，构成了诸多不同的热解流程及热解产物。在实际生产中，有两种分类方法是最常用的：一是按照生产燃料目的将热解工艺分为热解造油和热解造气；二是按热解过程控制条件将热解工艺分为高温分解和气化。煤的干馏秸秆气化废旧轮胎裂解生活垃圾等热解塑料裂解木炭加工4、热解的应用思考：1、热解的目的是什么？该如何评价热解效果的好坏？2、如果要获得目标产物，该如何控制工艺？二、热解影响因素1、温度（影响最大）较低温度：大分子→中小分子（油类含量较高）较高温度：二次裂解（C5以下分子及H2含量较高）

结合加热速率低温-低速：有机物分子在最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，难以再分解，固体含量增加。高温-高速：全面裂解，低分子有机物及气体组成增加。热分解产物比例与温度的关系

2、加热速率影响热解产物的生成比例。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。3．停留时间决定物料分解转化率。为了充分利用原料中的有机物质，尽量脱出其中的挥发分，应延长物料在反应器中的停留时间。停留时间长，热解充分，但处理量少；停留时间短，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。物料颗粒的尺寸较小有利于热量传递、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性好。气体与物料逆流行进有利于延长物料在反应器内的滞留时间，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。不同热解工艺的热解产物工艺停留时间加热速率温度/℃主要产物炭化几小时～几天极低300～500焦炭加压炭化15min～2h中速450焦炭常规热解几小时5～30min低速中速400～600700～900焦炭、液体1）和气体2）焦炭和气体真空热解2～30s中速350～450液体快速热解0.1～2s小于1s小于1s高速高速极高400～650650～9001000～3000液体液体和气体气体注：1）液体成分主要有乙酸、乙醇、丙酮及其他碳水化合物组成的焦油或化合物组成，可通过进一步处理转化为低级的燃料油；

2）气体成分主要由氢气、甲烷、碳的氧化物等气体组成。三、热解反应器一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化系统、控制系统几个部分。其中，热解反应器是整个热解工艺的核心，热解过程此发生。不同的反应器类型往往决定了整个热解反应的方式以及热解产物的成分。反应器有很多种，一般根据燃烧床条件和内部物流方向进行分类。根据燃烧床条件，可分为固定床、流化床、旋转炉、分段炉等；物流方向是指反应器内物料与气体的相对流向，可分为顺流、逆流、交流（错流）等。1．立式热分解炉立式热分解炉为固定燃烧床反应器，适合于处理废塑料、废轮胎。2．双塔循环式反应器双塔循环式反应器的特点：①热分解的气体中不混入燃烧废气，热值高达17000～18900kJ/m3；②烟气回收热能，减少固熔物与焦油状物质；③外排废气量少；④热分解塔上有特殊气体分布板，使气体旋转时形成薄层流态化；⑤可去除垃圾中的无机杂质和残渣。3．回转窑反应器该反应器的特点是设备结构简单，操作可靠，只需破碎预处理，对废物的适应性强，可回收铁和玻璃质。

四、热解处理实例1.废塑料的热解废旧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。温度为800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷；温度为400-500℃之间，热分解产物有液体、气体、固体残留物，其中气体占20％-40％，液体35％-70％，残留物10％-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。据环保部统计资料显示,截至2014年底,我国机动车保有量达2.64亿辆,其中汽车1.54亿辆,机动车驾驶人突破3亿人。有消息称,我国轮胎产量已连续10年居世界前列,每年产生的废旧轮胎也是全球第一。业内人士预测,中国废橡胶和废旧轮胎的生成量会越来越多,据不完全统计,在2013年,中国废旧轮胎产生量已经达到2.99亿条,重量达到1080万吨并以每年约8%-10%的速度在增长。

2.橡胶的热解处理（废旧轮胎）废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械性，很难降解，几十年都不会自然消失。长期露天堆放，占用大量土地，且极易滋生蚊虫传播疾病，还容易引发火灾，被人们称为“黑色污染”。如何把这些废旧轮胎回收好、利用好是我们面临的一个非常严峻的问题。轮胎橡胶的热稳定性分为:～200℃,200℃～300℃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200℃～300℃,橡胶特性迅速改变,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。废橡胶热解产物轮胎热解所