【摘 要】
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含油污泥作为油田源典型有机固体废物,因其突出的重金属和石油烃等污染特征以及多来源高产量特性已成为环境风险的主要来源。另外,冶金源尘泥是一类典型的钢铁冶金固废,具有突出的环境危害性和资源循环的特点。当前,传统使用简单焚烧和固化填埋等末端处置方法,不同程度上存在资源利用率低和二次污染严重等弊端,无法满足新形势下工业固废处理的需求。本论文以多源工业固废协同处理为指引,开展含油污泥与冶金源无机固废含铁尘泥
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2019YFC1903903);
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含油污泥作为油田源典型有机固体废物,因其突出的重金属和石油烃等污染特征以及多来源高产量特性已成为环境风险的主要来源。另外,冶金源尘泥是一类典型的钢铁冶金固废,具有突出的环境危害性和资源循环的特点。当前,传统使用简单焚烧和固化填埋等末端处置方法,不同程度上存在资源利用率低和二次污染严重等弊端,无法满足新形势下工业固废处理的需求。本论文以多源工业固废协同处理为指引,开展含油污泥与冶金源无机固废含铁尘泥协同热解资源化研究,用以获取高品质油气产物。在全面油泥基本热解特性分析的基础上,研究尘泥配伍油泥热解过程油气产物分布及理化特性,探讨含铁尘泥在提升热解油的回收率的同时获取高含量直链烷烃油产物和高值不凝气产物的作用机理。具体研究内容与结论如下:(1)采用索氏提取、工业分析、四组分分析等方法对原料油泥进行理化性质分析,结果表明,油、水、固三相含量分别为30.28%、49.09%、20.64%,干基挥发分为66.59%,热值为11.70 MJ/kg。提取油成分以烷烃和五环三萜类化合物为主,胶质、沥青质含量之和为31.34%,大量高分子组分促使含油污泥体系呈稳定乳化态。(2)采用等转化率动力学方法以及Master plot法对油泥热解动力学参数进行计算,采用热解平台实验对油泥基础热解特性进行分析。结果表明,油泥热解过程可分为轻质烃脱吸附阶段和长链脂肪烃断裂、支链裂解、多环烷烃开环、挥发分二次裂解阶段,两阶段均符合反应级数模型,反应速率受剩余反应物浓度控制,反应级数为3.1和1.15,活化能变化范围为52.59~103.42 k J/mol与150.11~172.46 k J/mol。热解油产率随热解终温升高呈先增高后下降的趋势,在500°C时热解油产率达到峰值(33.11%)。此时油品回收率达到最大值(55.69%),且饱和烃含量最高(53.03%)。热解气产率和热值随温度升高呈增加趋势,主要以H2、CH4等小分子烃类为主。(3)通过煅烧法制备改性尘泥,采用等转化率动力学方法以及Master plot法对尘泥配伍油泥热解动力学参数进行计算,热解平台实验对尘泥配伍油泥热解特性进行分析。结果表明,改性尘泥具有更大的比表面积(18.99 m~2g-1)和孔体积(0.034 m~3g-1)。尘泥在降低油泥热解反应速率的同时能够降低固体产物残留率。油泥热解两阶段仍符合反应级数模型,尘泥配伍比例为10%时两阶段均存在最低的反应级数n(2.82和1.29)。热解油产率随尘泥配伍比例的增加呈现先增加后降低的趋势,尘泥配伍比例为10%时热解油的产率最大(43.55%),直链烷烃含量最高(54.30%)。尘泥配伍后热解气中CxHy相对含量有所降低,CO2绝对含量增加明显。尘泥配伍对含油污泥热解过程的影响主要体现在抑制大分子化合物向小分子化合物的转移,从而提高中质油产率。
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