海上有机生活垃圾热解液化技术研究

摘要

海洋是人类赖以生存和发展的自然环境之一。但是近些年海洋污染越来越严重,其中船舶垃圾的倾倒是海洋污染非常重要的因为之一。因此若将废弃的海上生活垃圾转变成可存储和使用的可再生能源,不仅可以为保护海洋环境,建设资源节约型,环境友好型船舶做出贡献,同时也可以缓解世界能源危机。
　　 本文主要在实验室条件下研究了海上有机生活垃圾的热解特性,获得了将其转化为生物燃油的最佳工艺参数,为海上有机生活垃圾热解油化技术在海洋上的推广使用提供技术支持。
　　 对有机生活垃圾纤维素(白菜)、淀粉(米饭)、脂肪(猪肉)、纸以及塑料PP等五种成分的热解特性进行研究,结果表明五种成分由于分子结构以及组成的差别,其热解特性有着明显的不同；同时采用Achar(微分法)和Coats-Refem(近似积分法)相结合的方法对这五种成分进行热解动力学分析,找出最佳的机理函数并求出每种组分的活化能Ea和指前因子lnN。
　　 研究了温度、餐饮垃圾种类以及催化剂对餐饮垃圾热解所制生物燃油的产率和品质的影响。结果表明,脂肪和淀粉的最佳产油温度均为410℃,纤维素的最佳产油温度为450℃。淀粉、纤维素以及脂肪的产油率分别为45.02％、25.60％和71.26％。使用氧弹热量计对热解油热值进行测定,淀粉和纤维素热解油的高位热值较低,分别为18.30MJ/Kg和17.49MJ/Kg；而脂肪热解油的高位热值为36.57MJ/Kg。催化剂Co-MCM-41的催化效果尤其明显,使餐饮垃圾的产油率由41.99％提高到66.30％,同时使热解油中的含氧化合物明显降低,而烷烃类和烯烃类的含量明显增加,高位热值由30.30MJ/Kg提高到32.74MJ/Kg。通过物理吸附仪对新制备的和使用一次后再生的催化剂Co-MCM-41进行表征,结果表明催化剂Co-MCM-41再生后孔容、孔径和比表面积变化微小,性质基本不变,活性依然存在。
　　 另外研究了温度、催化剂以及纸的加入对塑料热解的影响。结果表明NaY催化剂对塑料热解油产率的提高和油品的改善效果都非常好。添加NaY催化剂后,塑料热解油产率在480℃时达到最大值为90.56％:并且热解油中轻组分含量增加,热解油呈透亮的液体状。纸的加入使组分中C的个数由C4～C12提高到C9～C15,热值由45.83MJ/kg降低到37.12MJ/kg。但是C个数的增加则降低了热解油的挥发性,其安全性提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 海上生活垃圾

1.1.1 海上生活垃圾现状

1.1.2 海洋污染的危害

1.1.3 海上生活垃圾处置方式

1.1.4 海上有机生活垃圾热解油化技术研究与开发的意义

第二节 生活垃圾热解研究概况

1.2.1 热解的渊源

1.2.2 城市生活垃圾热解技术研究进展

1.2.3 快速热解液化技术研究进展

第三节 课题研究内容和目的

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目的

1.3.3 技术路线

第二章 海上有机生活垃圾的热重分析及其动力学研究

第一节 实验部分

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验原料的工业分析

2.1.3 实验原料的元素分析

2.1.4 实验方法和条件

第二节 结果与讨论

2.2.1 单组分热失重过程与分析

2.2.2 热解动力学及反应模型

2.2.3 生活垃圾热解动力学研究

第三节 本章小结

第三章 船舶餐饮垃圾热解特性研究

第一节 实验部分

3.1.1 实验原料

3.1.2 热解实验装置

3.1.3 测定方法

3.1.4 实验方案

第二节 结果与讨论

3.2.1 温度对餐饮垃圾热解的影响

3.2.2 餐饮垃圾种类对餐饮垃圾热解的影响

3.2.3 共热解对餐饮垃圾热解的影响

3.2.4 餐饮垃圾热解油成分分析

第三节 本章小结

第四章 催化作用对餐饮垃圾热解制取生物燃油的影响

第一节 实验部分

4.1.1 实验原料

4.1.2 负载型催化剂的制备

4.1.3 测定方法

4.1.4 实验方案

第二节 结果与讨论

4.2.1 催化剂对餐饮垃圾热解油产率及热值的影响

4.2.2 餐饮垃圾三种物质混合热解后热解产物分布

4.2.3 催化剂对热解油性质的影响

4.2.4 催化剂的回收与再生

第三节 本章小结

第五章 塑料和纸的热解实验研究

第一节 实验部分

5.1.1 实验原料

5.1.2 催化剂

5.1.3 实验方法

第二节 结果与讨论

5.2.1 催化剂对塑料热解的影响

5.2.2 纸与塑料共热解对热解油产率的影响

5.2.3 塑料热解油以及纸和塑料共热解油成分分析

第三节 本章小结

第六章 结论、创新点以及展望

第一节 研究结论

第二节 创新点

第三节 工作展望

参考文献

致谢

个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果