吉化油泥热解燃烧特性及动力学研究

作者：王斌; 马跃^*; 岳长涛; 李术元; 唐勋; 常少英

来源：石油科学通报, 2021, 6(02): 292-301.

• 含油污泥
• 热解特性
• 热解动力学
• 燃烧特性
• 燃烧动力学

本文对吉化集团炼厂油泥进行基本性质分析、热重实验、热解和燃烧特性分析及动力学研究。结果表明,吉化油泥含油率为14.74%,含水率为72.82%。通过设置5、10、15、20、30℃/min共5组升温速率,得到热解和燃烧特性及动力学参数。油泥热解过程由挥发阶段及热解阶段组成,主要分为有机物的挥发以及少量易反应杂原子的热解、少量有机物挥发以及重组分热解两个过程。燃烧过程由挥发燃烧阶段与固定碳燃烧阶段构成,第一阶段为小分子有机物挥发燃烧,第二阶段为大分子有机物挥发热解进而燃烧,以及氧气扩散至坩埚内部发生固定碳燃烧。燃烧受升温速率影响较小,活化能不会因有机物消耗而明显增长。而且在燃烧过程中,挥发燃烧比热解挥发难发生,固定碳燃烧比热解容易发生。本文将油泥热解过程中存在相互影响的挥发和热解阶段拆解,利用Coats-Redfern、DAEM两种模型计算动力学参数,并与正常处理方法结果对比,优化动力学计算过程。DAEM模型挥发阶段活化能为61.82～81.05 kJ/mol,热解阶段活化能初始值为121.60 kJ/mol,随着转化率增大升高至237.07 kJ/mol。采用DAEM模型对油泥燃烧过程进行计算,燃烧活化能为73.95～110.93 kJ/mol,并与CoatsRedfern模型及热解过程相对比。Coats-Redfern模型假设反应单一,所得为某一区间的活化能均值,局限性较大;DAEM活化能模型的假设更加贴合油泥复杂的组成,方法更优。热解计算中分峰方法将热解阶段与挥发段分离,所得动力学数据更接近真实数据。研究表明DAEM模型准确性更好,可靠性更高。最后通过热重实验,研究吉化油泥热解及燃烧特性,并计算动力学参数,本文研究成果可以为油泥热解处理技术提供基出实验数据支撑。

• 单位
  北京国电龙源环保工程有限公司; 中国石油大学（北京）