含油污泥微波热处理转化过程与工艺研究

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含油污泥是一种由石油开采、原油储存与运输、原油炼制等石化生产中所产生的危险固体废弃物,若不经有效处理将造成环境污染与资源浪费。随着处理成本的不断提升与建设能源节约型社会的需要,实现含油污泥的资源化处理成为研究的重点方向。本文中采用微波技术进行含油污泥热处理的研究。首先,对含油污泥的热处理转化过程进行研究,揭示出油泥微波热处理转化过程的规律,并进行动力学模拟分析。其次,利用中试装置进行微波、电热对比试验,对含油污泥微波热处理工艺的先进性进行验证,并开展了微波热处理连续试验,对进料温度、进料量等操作参数进行了优化。最后,从微波热处理工艺的安全性、环保性、经济性等方面对工业可行性进行分析。研究结果表明:在微波作用下,含油污泥的转化过程可以分为油泥的干化(室温-140℃)、轻质烃类蒸发(140-300℃)、热解反应(300-500℃)、深度裂解(550-800℃)4个阶段。与电热相比,微波加热具有更快的升温、失重速度与更宽的热解反应温度区间;动力学模拟发现,微波热解的反应区间为300-550℃,活化能为15.69KJ/mol,明显低于电热热解模拟结果,表明了微波对裂解反应具有催化作用。微波裂解最终控制温度与主要反应区间的确定,为含油污泥微波热处理中试试验的开展提供了理论基础。中试对比热解实验表明,微波加热的方式效率更高,微波能可直接作用于物料体系,大大缩短了处理时间,仅为电热处理用时的38.6%;微波具有较强的穿透能力,可使含油污泥体系的温度更加均匀,油泥的干化、热解等阶段更为同步,温度梯度的消除,可以减少了副反应的发生。而对热解产物的分析发现,微波热解“非热效应”的存在可以提高油品、气体的回收率,油品的回收率可达83.4%,且油品的品质得到提升。在微波热解连续试验中,当微波功率为20kw,含油污泥预加料量为4kg时,最佳的连续运行操作条件为进料温度450℃-550℃,微波吸收剂添加量3%,连续进料量8kg/h;此时,单位质量油泥处理所需的时间仅为电热处理用时的22.7%,且油品的回收率提高至85.1%。含油污泥微波热处理连续试验的平稳运行,对其工业应用有重要意义。微波热处理工艺中所用的微波技术完全符合工业应用需要,该处理技术可大大降低热解处理的能源消耗,提高回收油品的热值。整体看来,微波热处理工艺的流程设计与单元设备均是可靠的,可以实现含油污泥的资源化处理,具有良好的工业推广应用前景。
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