生活垃圾和农业秸秆共热解及液体产物分离研究

【摘要】：生活垃圾热解液因含氧较高、含水量高、热值较低等问题，直接作为燃料尚存一定的困难。生活垃圾热解气主要是H2、CO、CH4和CO2等气体，但可燃成分含量较低。基于上述认识，本文主要研究：催化剂对热解油脱氧的影响；添加农业秸秆对生活垃圾热解中能量及产物性质的影响；研究热解液的性质和组成，并采用分级萃取方式对热解液进行油水分离。研究结果表明：催化剂有助于热解油脱氧及热值的提高，生活垃圾热解中添加1wt%的Na2CO3，热解油的含氧量由22.49wt%降低为20.11wt%，热值提高了1.64MJ/kg；在一定的混合比下，生活垃圾和农业秸秆共热解可提高液气产物产率及热值，增加热解过程的能量输出，生活垃圾热解中添加20wt%木薯茎，热解液产率从33.7wt%提高到46.0wt%，能量输出由0.90MJ/kg增大到1.90MJ/kg，添加20wt%玉米秸秆，热解气可燃成分增大了0.14L/g，能量输出由0.90MJ/kg增大到2.10MJ/kg；垃圾热解液分级萃取分离后热值为原来的2.5倍，分级萃取可以有效分离热解液并提高其热值。 【关键词】：生活垃圾 共热解 农业秸秆 分级萃取
【学位授予单位】：中国矿业大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X705
【目录】：

• 摘要6
• Abstract6-7
• 详细摘要7-9
• Detailed Abstract9-14
• 1 绪论14-52
• 1.1 课题背景和意义14-31
• 1.1.1 国内外城市垃圾产量14-15
• 1.1.2 城市生活垃圾主要组成成分15-19
• 1.1.3 城市生活垃圾危害性及资源性19-21
• 1.1.4 城市生活垃圾处理方式21-26
• 1.1.5 国内外城市生活垃圾处理现状26-31
• 1.2 生活垃圾热解研究现状31-34
• 1.2.1 热解技术发展历程31-32
• 1.2.2 热解原理32
• 1.2.3 热解技术优势32-33
• 1.2.4 有机物热解反应产物及影响因素33-34
• 1.3 共热解研究现状34-39
• 1.4 热解液研究现状39-50
• 1.4.1 热解液理化特性39
• 1.4.2 热解液化学成分39-40
• 1.4.3 热解液提质方法40-45
• 1.4.4 热解液分离研究现状45-50
• 1.5 研究目的和内容50-52
• 1.5.1 研究目的50
• 1.5.2 研究内容50-51
• 1.5.3 技术路线51-52
• 2 生活垃圾及农业秸秆热解实验研究52-80
• 2.1 原料设备方法52-55
• 2.1.1 原料52
• 2.1.2 分析方法52-53
• 2.1.3 实验设备和方法53-55
• 2.2 性质及热解条件研究55-62
• 2.2.1 热重及动力学分析55-58
• 2.2.2 生活垃圾热解条件的确定58-61
• 2.2.3 农业秸秆热解实验研究61-62
• 2.2.4 结论62
• 2.3 热解产物性质研究62-73
• 2.3.1 固体含量63
• 2.3.2 pH 值63-64
• 2.3.3 含水量64
• 2.3.4 元素分析64-65
• 2.3.5 热值65
• 2.3.6 化学成分65-73
• 2.3.7 结论73
• 2.4 质量能量平衡分析73-77
• 2.4.1 垃圾热解系统质量平衡分析73-76
• 2.4.2 热解系统能量平衡分析76-77
• 2.5 本章结论77-80
• 3 生活垃圾和农业秸秆共热解实验研究80-96
• 3.1 原料设备方法80
• 3.1.1 原料80
• 3.1.2 实验设备和方法80
• 3.1.3 分析方法80
• 3.2 生活垃圾和木薯茎共热解制油实验研究80-88
• 3.2.2 生活垃圾和木薯茎热重及动力学分析80-82
• 3.2.3 添加木薯茎对生活垃圾热解的影响82-86
• 3.2.4 生活垃圾和木薯茎共热解能量分析86-87
• 3.2.5 结论87-88
• 3.3 生活垃圾和玉米秸秆共热解产气实验研究88-93
• 3.3.1 生活垃圾和玉米秸秆热重及动力学分析88-90
• 3.3.2 玉米秸秆对生活垃圾热解产气的影响90-91
• 3.3.3 生活垃圾和玉米秸秆共热解能量分析91-92
• 3.3.4 结论92-93
• 3.4 生活垃圾和农业秸秆共热解协同效应分析93
• 3.5 生活垃圾和农业秸秆共热解社会及环境效益93-94
• 3.5.1 社会效益93-94
• 3.5.2 环境效益94
• 3.6 本章结论94-96
• 4 热解液气催化提质实验研究96-122
• 4.1 原料设备方法96
• 4.1.1 原料96
• 4.1.2 原料实验设备和方法96
• 4.1.3 分析方法96
• 4.2 热解液脱氧实验研究96-113
• 4.2.1 碱金属盐对热解液脱氧的影响96-102
• 4.2.2 碱土金属氧化物对热解液脱氧的影响102-109
• 4.2.3 过渡金属盐对热解液脱氧的影响109-111
• 4.2.4 金属氧化物或盐脱氧分析111-113
• 4.2.5 结论113
• 4.3 煤矸石对生活垃圾热解产气影响研究113-119
• 4.3.1 煤矸石性质113-114
• 4.3.2 煤矸石对生活垃圾热解产气的影响114-119
• 4.3.3 结论119
• 4.4 本章结论119-122
• 5 热解液油水分离研究122-136
• 5.1 原料设备方法123
• 5.1.1 原料123
• 5.1.2 实验设备和方法123
• 5.1.3 分析方法123
• 5.2 热解液蒸馏分离研究123-125
• 5.2.1 不同物料热解液馏分分析124
• 5.2.2 热解温度对热解液馏分的影响124-125
• 5.2.3 催化剂对热解液馏分的影响125
• 5.3 热解液萃取分离研究125-134
• 5.3.1 萃取剂的筛选126-132
• 5.3.2 不同物料热解液萃取研究132-133
• 5.3.3 分级萃取分离研究133
• 5.3.4 热解催化剂对热解液萃取率的影响133-134
• 5.3.5 萃取对热解液热值的影响134
• 5.3.6 小结134
• 5.4 本章结论134-136
• 6 结论与展望136-138
• 6.1 全文结论136-137
• 6.2 主要创新点137
• 6.3 下一步展望137-138
• 参考文献138-148
• 致谢148-150
• 作者简介150
• 在校期间发表论文150

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