城市污泥两段式催化热解制合成气研究

中国环境科学2015,35(3)：804~810ChinaEnvironmentalScience城市污泥两段式催化热解制合成气研究常风民1,2,王启宝1,SEGUNGiwa2,贾晋炜1,王凯军2*(1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083；2.清华大学环境学院,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084)摘要：为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500,℃热解液产率最大,超过500,℃热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.关键词：城市污泥；两段式催化热解；合成气；Ni/分子筛中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：1000-6923(2015)03-0804-07Two-stagecatalyticpyrolysisofsewagesludgeforsyngasproduction.CHANGFeng-min1,2,WANGQi-bao1,SEGUNGiwa2,JIAJin-wei1,WANGKai-jun2*(1.DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing100083,China；2.StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentSimulationandPollutionControl,SchoolofEnvironment,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China).ChinaEnvironmentalScience,2015,35(3)：804~810Abstract：Syngasproductionfromsewagesludgeviaatwo-stagecatalyticpyrolysisreactorwasinvestigated,forfurtherutilizationofvolatileproductsevolvedduringone-stagepyrolysis.Inaddition,thecatalyticperformanceofdifferentcatalystswasstudied.Theresultsshowedthatthemaximumliquid(aqueousandoilphase)yieldwasobtainedatafinalpyrolysistemperatureof500℃.Moreover,whenthepyrolysistemperaturewasabove500℃,increasinggasyieldandrelativestablesolidyieldwereobserved.Thefurtherpyrolysisofliquidproductscouldbeachievedwhenthetemperaturewasover900℃,inwhichsmall-moleculenon-condensablegases,mainlyincludingH2,COandCH4,weregenerated.TheNi/molecularsievecatalystseemedtobemoreeffectiveatpyrolysisthanothercatalysts,andover85%syngas(H2+CO)contentcouldbeobtained.Keywords：sewagesludge；two-stagecatalyticpyrolysis；syngas；Ni/molecularsieve城市污泥资源化利用已成为国际上污泥处理处置的研究重点和发展趋势[1].污泥热解具有热解产物多元化资源利用[2]、减少二排放[3]等诸多优点,因而日益受到重视.但热解技术用于污泥处理处置行业时间较短,技术发展还不完善.污泥低中温热解中污泥中的有机质主要转化为具有一定能量的液相燃料,其是由数百种有机物组成的复杂混合物质,而这种液体燃料含氧量高、含水量高,热值约为石油制品的50%,而且稳定性不好,难以作为燃料直接利用,把热解液提炼为液态石油也存在许多问题[4-5].同时,这种焦油是一种酸性粘稠液体物质,在实际工程运行中,极易附着在管道和设备内壁上