熱解完整分享

熱解提問(wèn)：木材如何才能變成木炭？炭化屬于熱解中的一種工藝一、熱解處理的基本理論熱解是一種古老的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)最早應(yīng)用于煤的干餾，所得到的焦炭產(chǎn)品主要作為冶煉鋼鐵的燃料。1.定義：熱解在工業(yè)上也稱為干餾，是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧條件下，使有機(jī)物受熱分解成分子量較小的可燃?xì)?、液態(tài)油、固體燃料的過(guò)程。關(guān)于熱解的最經(jīng)典的定義是斯坦福研究所提出的，即在不向反應(yīng)器內(nèi)通入氧、水蒸氣或加熱的CO條件下，通過(guò)間接加熱使含碳有機(jī)物發(fā)生熱化學(xué)分解，生成燃料的過(guò)程。2.熱解原理焚燒：有機(jī)物+O2=CO2+H2O+其它簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物+熱量可燃?xì)庵饕–1-5的烴類、氫和CO氣體；液態(tài)油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烴類等液態(tài)燃料。固體燃料主要含純碳和聚合高分子的含碳物。熱解和焚燒對(duì)比焚燒熱解放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)有氧無(wú)氧或者缺氧直接利用燃燒釋放的熱能將固廢中蘊(yùn)藏的熱能以可燃?xì)?、液、固的形式駐留熱利用率較低熱利用率較高廢氣難處理易造成二次污染不產(chǎn)生大量廢氣，污染輕適用范圍較廣，主要是對(duì)熱值的要求需考慮廢物的組成、性質(zhì)和數(shù)量等固體廢物的熱解與焚燒相比有下列優(yōu)點(diǎn):可以將固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為以燃料氣、燃料油和炭黑為主的貯存性能源；由于是缺氧分解，排氣量少，有利于減輕對(duì)大氣環(huán)境的二次污染；廢物中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在炭黑中；由于保持還原條件，Cr3+不會(huì)轉(zhuǎn)化為Cr6+；NOx的產(chǎn)生量少。3、熱解工藝分類按供熱方式直接（內(nèi)部）供熱：供給適量空氣使有機(jī)物部分燃燒，提供熱解所需熱量（獲得低品位燃?xì)猓╅g接（外部）供熱：從外界供給熱解所需熱量

（燃?xì)馄肺桓叩嵝实停?/p>

中溫?zé)峤猓篢=600～700℃，主要用在比較單一的廢物的熱解，如廢輪胎、廢塑料熱解油化按熱解溫度

高溫?zé)峤猓篢>1000℃，供熱方式幾乎都是直接加熱

低溫?zé)峤猓篢<600℃。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來(lái)生產(chǎn)低硫低灰的炭，生產(chǎn)出的炭視其原料和加工的深度不同，可作不同等級(jí)的活性炭和水煤氣原料。此外，按熱分解與燃燒反應(yīng)是否在同一設(shè)備中進(jìn)行，熱分解過(guò)程可分成單塔式和雙塔式。按熱解過(guò)程是否生成爐渣可分成造渣型和非造渣型。按熱解產(chǎn)物的狀態(tài)可分成氣化方式、液化方式和碳化方式。還有的按熱解爐的結(jié)構(gòu)將熱解分成固定層式、移動(dòng)層式或回轉(zhuǎn)式，由于選擇方式的不同，構(gòu)成了諸多不同的熱解流程及熱解產(chǎn)物。在實(shí)際生產(chǎn)中，有兩種分類方法是最常用的：一是按照生產(chǎn)燃料目的將熱解工藝分為熱解造油和熱解造氣；二是按熱解過(guò)程控制條件將熱解工藝分為高溫分解和氣化。煤的干餾秸稈氣化廢舊輪胎裂解生活垃圾等熱解塑料裂解木炭加工4、熱解的應(yīng)用思考：1、熱解的目的是什么？該如何評(píng)價(jià)熱解效果的好壞？2、如果要獲得目標(biāo)產(chǎn)物，該如何控制工藝？二、熱解影響因素1、溫度（影響最大）較低溫度：大分子→中小分子（油類含量較高）較高溫度：二次裂解（C5以下分子及H2含量較高）

結(jié)合加熱速率低溫-低速：有機(jī)物分子在最薄弱的接點(diǎn)處分解，重新結(jié)合為熱穩(wěn)定性固體，難以再分解，固體含量增加。高溫-高速：全面裂解，低分子有機(jī)物及氣體組成增加。熱分解產(chǎn)物比例與溫度的關(guān)系

2、加熱速率影響熱解產(chǎn)物的生成比例。通過(guò)加熱溫度和加熱速率的結(jié)合，可控制熱解產(chǎn)物中各組分的生成比例。3．停留時(shí)間決定物料分解轉(zhuǎn)化率。為了充分利用原料中的有機(jī)物質(zhì)，盡量脫出其中的揮發(fā)分，應(yīng)延長(zhǎng)物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間。停留時(shí)間長(zhǎng)，熱解充分，但處理量少；停留時(shí)間短，則熱解不完全，但處理量大。4．物料性質(zhì)物料的性質(zhì)如有機(jī)物成分、含水率和尺寸大小等對(duì)熱解過(guò)程有重要影響。有機(jī)物成分比例大、熱值高的物料，其可熱解性相對(duì)就好、產(chǎn)品熱值高、可回收性好、殘?jiān)采?。物料顆粒的尺寸較小有利于熱量傳遞、保證熱解過(guò)程的順利進(jìn)行，尺寸過(guò)大時(shí)，情況則相反。5．反應(yīng)器類型反應(yīng)器是熱解反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所，是整個(gè)熱解過(guò)程的關(guān)鍵。不同反應(yīng)器有不同的燃燒床條件和物流方式。一般來(lái)說(shuō)，固定燃燒床處理量大，而流態(tài)化燃燒床溫度可控性好。氣體與物料逆流行進(jìn)有利于延長(zhǎng)物料在反應(yīng)器內(nèi)的滯留時(shí)間，從而可提高有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率；氣體與物料順流行進(jìn)可促進(jìn)熱傳導(dǎo)，加快熱解過(guò)程。6．供氣供氧空氣或氧作為熱解反應(yīng)中的氧化劑，使物料發(fā)生部分燃燒，提供熱能以保證熱解反應(yīng)的進(jìn)行。因此，供給適量的空氣或氧是非常重要的，也是需要嚴(yán)格控制的。供給的可以是空氣，也可以是純氧。由于空氣中含有較多的N2，供給空氣時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的熱值較低。供給純氧可提高可燃?xì)怏w的熱值，但生產(chǎn)成本也會(huì)相應(yīng)增加。不同熱解工藝的熱解產(chǎn)物工藝停留時(shí)間加熱速率溫度/℃主要產(chǎn)物炭化幾小時(shí)～幾天極低300～500焦炭加壓炭化15min～2h中速450焦炭常規(guī)熱解幾小時(shí)5～30min低速中速400～600700～900焦炭、液體1）和氣體2）焦炭和氣體真空熱解2～30s中速350～450液體快速熱解0.1～2s小于1s小于1s高速高速極高400～650650～9001000～3000液體液體和氣體氣體注：1）液體成分主要有乙酸、乙醇、丙酮及其他碳水化合物組成的焦油或化合物組成，可通過(guò)進(jìn)一步處理轉(zhuǎn)化為低級(jí)的燃料油；

2）氣體成分主要由氫氣、甲烷、碳的氧化物等氣體組成。三、熱解反應(yīng)器一個(gè)完整的熱解工藝包括進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器、回收凈化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)幾個(gè)部分。其中，熱解反應(yīng)器是整個(gè)熱解工藝的核心，熱解過(guò)程此發(fā)生。不同的反應(yīng)器類型往往決定了整個(gè)熱解反應(yīng)的方式以及熱解產(chǎn)物的成分。反應(yīng)器有很多種，一般根據(jù)燃燒床條件和內(nèi)部物流方向進(jìn)行分類。根據(jù)燃燒床條件，可分為固定床、流化床、旋轉(zhuǎn)爐、分段爐等；物流方向是指反應(yīng)器內(nèi)物料與氣體的相對(duì)流向，可分為順流、逆流、交流（錯(cuò)流）等。1．立式熱分解爐立式熱分解爐為固定燃燒床反應(yīng)器，適合于處理廢塑料、廢輪胎。2．雙塔循環(huán)式反應(yīng)器雙塔循環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)：①熱分解的氣體中不混入燃燒廢氣，熱值高達(dá)17000～18900kJ/m3；②煙氣回收熱能，減少固熔物與焦油狀物質(zhì)；③外排廢氣量少；④熱分解塔上有特殊氣體分布板，使氣體旋轉(zhuǎn)時(shí)形成薄層流態(tài)化；⑤可去除垃圾中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)和殘?jiān)?．回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器該反應(yīng)器的特點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作可靠，只需破碎預(yù)處理，對(duì)廢物的適應(yīng)性強(qiáng)，可回收鐵和玻璃質(zhì)。

四、熱解處理實(shí)例1.廢塑料的熱解廢舊PE和PP聚合物在高溫下可以發(fā)生裂解，隨溫度不同，裂解產(chǎn)物有所變化。溫度為800℃時(shí)，熱分解產(chǎn)物大部分是乙烯、丙烯和甲烷；溫度為400-500℃之間，熱分解產(chǎn)物有液體、氣體、固體殘留物，其中氣體占20％-40％，液體35％-70％，殘留物10％-30％；在較低溫度下裂解產(chǎn)生較多的是高沸點(diǎn)化合物。隨溫度提高，低分子量物質(zhì)含量會(huì)提高，在常溫下為氣體。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)資料顯示,截至2014年底,我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.64億輛,其中汽車1.54億輛,機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)送黄?億人。有消息稱,我國(guó)輪胎產(chǎn)量已連續(xù)10年居世界前列,每年產(chǎn)生的廢舊輪胎也是全球第一。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè),中國(guó)廢橡膠和廢舊輪胎的生成量會(huì)越來(lái)越多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在2013年,中國(guó)廢舊輪胎產(chǎn)生量已經(jīng)達(dá)到2.99億條,重量達(dá)到1080萬(wàn)噸并以每年約8%-10%的速度在增長(zhǎng)。

2.橡膠的熱解處理（廢舊輪胎）廢舊輪胎具有很強(qiáng)的抗熱、抗機(jī)械性，很難降解，幾十年都不會(huì)自然消失。長(zhǎng)期露天堆放，占用大量土地，且極易滋生蚊蟲(chóng)傳播疾病，還容易引發(fā)火災(zāi)，被人們稱為“黑色污染”。如何把這些廢舊輪胎回收好、利用好是我們面臨的一個(gè)非常嚴(yán)峻的問(wèn)題。輪胎橡膠的熱穩(wěn)定性分為:～200℃,200℃～300℃及300℃以上3個(gè)區(qū)域。在200℃以下無(wú)氧存在時(shí),橡膠較穩(wěn)定，橡膠作為一種高聚物,其物理狀態(tài)取決于分子的運(yùn)動(dòng)形式。在200℃～300℃,橡膠特性迅速改變,低分子量的物質(zhì)被“熱餾”出來(lái),殘余物成為不溶性干性物。此時(shí)橡膠中的高分子鏈有些還未斷裂,有些斷裂成為較大分子量的化學(xué)物質(zhì),因此產(chǎn)生的油黑而且粘,分子量大,碳黑生成很不完全。當(dāng)溫度高于300℃時(shí),橡膠分解加快,斷裂出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)分子量較小,產(chǎn)生的油流動(dòng)性較好,而且透明。廢橡膠熱解產(chǎn)物輪胎熱解所