有机危险废物热解工艺原理

2024-05-20

危废热解技术,是指在微正压、无氧环境下,对干燥的危废进行加热至一定温度(通常<500℃),在干馏和热分解的作用下,利用温度驱动危废中的有机物热裂解和热化学转化反应,是一种不可逆的化学变化,是在缺氧的气氛里进行的吸热反应,是一个复杂的化学反应过程,包含大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应,最终生成各种较小的分子,通常,有机物热解过程会形成三种分解物:以氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体;在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇、芳烃及焦油等化合物在内的燃料油(重油);纯碳与灰分等混合形成的固态物质(炭渣)。有机物的热解反应可用以下通式表示:

有机物=可燃性气体(氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)+有机液体(有机酸、芳烃、焦油等)+固体残渣(炭渣、炉渣等)。

危废热解

根据自由基反应原理,可以将所有烃类裂解归结为链引发反应、链增长反应、链终止反应几个历程。链引发反应是裂解反应的开始阶段,在热的作用下,一个分子断裂产生一对自由基。链增长反应是一种自由基转化为另一种自由基的反应,主要包括氢转移(夺氢)反应、自由基分解反应、自由基异构化和自由基加成反应。链终止反应是两个自由基结合成分子或通过歧化反应形成两个稳定分子的过程。从而,将工业有机废弃物内部结构破坏进行重新组合。主要进行四个阶段的反应:

危废热解工艺

第一阶段为吸热脱水阶段,温度较低,附着水和轻质油类蒸发,结合水析出,聚合物开始裂解。

第二阶段为挥发份大量析出阶段,同时生产少量液体产品,前两阶段均为吸热反应。

第三阶段为二次裂解阶段,是液化产物的主要生成阶段,气体产物可燃成分大量增加,释放大量的热。

第四阶段为固体产物结构固化、压缩,挥发物质减少,固定碳含量增加,该阶段也是放热反应。

上述各阶段反应产物的收率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度及速度。低温热解通常控制温度在 300-600℃。

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