微波作用下含油污泥有机物的转化过程及微波处理工艺

作     者：李果 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：雍兴跃

授予年度：2012年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：含油污泥 微波加热 微波强化机制 有机物转化 微波热处理工艺流程 

摘      要：作为当今世界的主要能源之一，石油的开采与加工必不可少，由此带来的环境污染问题也越来越受到重视。含油污泥作为工业危险废弃物，其处理已经成为能源和环境领域的重点。 本文对采用微波加热技术对含油污泥进行热处理，通过对其热处理过程中油泥温度、升温速率和油泥形态变化的相关变化研究，结合热重分析技术，揭示了油泥微波热处理过程的特征与强化机制。通过对油泥微波热处理产物产出过程特征以及各阶段产物的特性分析，研究了微波热处理油泥的有机物转化过程，经过与传统热源处理油泥对比，发现采用微波技术热处理含油污泥具有广阔的工业应用前景。最后，在实验研究的基础上，以资源化和无害化处理油泥为原则，提出了含油污泥微波热处理工艺。 研究结果表明：在油泥微波热处理过程中存在水与轻质油组分的蒸发物理过程和重质油组分热解与油泥煅烧碳化的化学反应过程。其中，热解过程耗时长，随着温度升高，油泥在微波热处理过程中形态发生了显著变化。残渣作为微波吸收剂的加入，促进了油泥中大分子有机物的热解，使微波热解时间缩短了58.10%，最终强化油泥微波热处理过程，实现了油泥的节能处理，在提高处理效率的同时，适宜的添加量还能增加油回收率，做到了资源化处理油泥。 含油污泥微波热处理生成冷凝液相油品中，200℃00℃温度段生成冷凝液相油品汽柴重油含量分别为22.46%、48.55%和21.46%，400℃00℃温度段生成冷凝液相油品汽柴重油含量分别为22.89%、34.85%和33.39%。200℃00℃温度段相比400℃00℃温度段油品中分子量更广，但重油含量较少，说明油泥中有机物转化为油品以微波热解为主。油泥微波热处理生成不凝气以化学过程为主，微波热解阶段与微波煅烧阶段产生不凝气占到重量的94.12%。微波热解阶段C组分含量最多，H、N和O组分相对较少。经微波热处理后生成残渣的重金属溶出量达到了国家排放标准。 与电加热技术相比，微波热处理油泥有机物转化率更高，回收油品具有更好的品质，不凝气含有更多的可燃组分，产物总热值高出11.88%。 油泥微波热处理工艺流程包含6个模块：含油污泥预处理和进料系统、微波热处理系统、烟气冷凝和馏分分离系统、不凝气净化与利用系统、工艺检测与控制系统和其他配套辅助系统。具有先进性、可靠性、安全性和环保型的特点。其主要影响因素为含油污泥的组成，进料形态与速度，加热方式与反应温度，馏分冷却温度。含油污泥微波热处理工艺流程的提出有利于技术的工程化应用。