含油污泥热裂解技术研究

论文摘要

当前,国内外油田迫切需要解决含油污泥的处理问题。含油污泥的减量化、无害化以及资源化成为全面评价含油污泥处理方法优劣的标准。本文采用热裂解技术对含油污泥进行处理,在做到减量化、无害化的前提下,回收其中的烃类资源。通过室内实验,确定了含油污泥热裂解所需的最终温度以及最佳升温速率,计算得到了含油污泥的各项参数,确定了含油污泥的烃组分含量。在实验的基础上,设计了间歇立式裂解炉、链板输送式裂解炉和卧式螺旋推进裂解炉三种含油污泥热裂解处理装置,并分析了它们各自的优缺点,选择卧式螺旋推进裂解炉作为数值计算的物理模型,进行裂解炉内含油污泥受热情况的数值模拟。采用单一物料模型与组分输运模型作为计算模型,在0.0001m/s～0.1m/s之间改变进口速度,得到了裂解炉内的温度场分布图。分析显示,组分输运模型由于考虑到了传质对能量传递的影响,能更好的描述油泥热解过程。在此模型下,得到了裂解终温773.15K的等温线分布图,并得出了最佳入口速度值,确定了裂解炉的尺寸。在获得通过受热表面的能量后,进行了含油污泥处理的能耗计算及经济性评价。结果表明,采用热裂解技术处理含油污泥,不仅能够解决含油污泥的处理问题,还能获得一定的经济收益,其社会效益也非常明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外含油污泥处理研究现状
• 1.2.1 无害化处理和综合利用一般途径
• 1.2.2 含油污泥具体处理方法
• 1.3 研究对象和方法
• 1.4 论文工作内容
• 第二章 热裂解原理及热解技术概述
• 2.1 烃类的热裂解反应
• 2.2 烃类热解反应的历程
• 2.2.1 自由基链反应历程
• 2.2.2 自由基的非链反应历程
• 2.2.3 分子反应历程
• 2.3 烃类热裂解反应动力学
• 2.4 热解工艺及装置简介
• 2.4.1 热解工艺
• 2.4.2 影响热解的主要因素
• 2.4.3 热解设备
• 第三章 含油污泥处理的室内实验研究
• 3.1 实验所用原料
• 3.2 实验所用材料和器材
• 3.3 实验主要设备简介
• 3.4 实验流程
• 3.5 含油污泥热解反应参数的确定
• 3.5.1 含油污泥热解最终控制温度的确定
• 3.5.2 接收瓶内开始出现液体时温度的确定
• 3.5.3 其它处理参数的确定
• 3.5.4 温度梯度对各产物产率的影响
• 3.6 油气性质分析
• 3.6.1 冷凝油成分分析
• 3.6.2 未凝气体成分分析
• 3.7 含聚油泥实验分析
• 3.8 含油污泥的热裂解反应动力学
• 3.9 实验结论
• 第四章 热裂解设备的设计及选择
• 4.1 裂解设备操作环境分析
• 4.2 裂解设备材料的选择
• 4.2.1 材料性能要求
• 4.2.2 经济性要求
• 4.3 裂解设备的设计
• 4.3.1 间歇立式裂解炉
• 4.3.2 链板输送式裂解炉
• 4.3.3 卧式螺旋推进裂解炉
• 4.4 小结
• 第五章 裂解炉内含油污泥受热过程数值计算
• 5.1 数学模型的建立
• 5.2 在Gambit 里面建立模型网格
• 5.3 选择求解器及运算环境
• 5.4 确定计算模型
• 5.5 定义材料
• 5.5.1 水的物性
• 5.5.2 正辛烷物性
• 5.5.3 正十六烷物性
• 5.5.4 数值计算物料物性的确定
• 5.6 定义边界条件
• 5.7 设定求解控制参数
• 5.8 迭代求解
• 5.9 数值计算结果分析
• 5.9.1 单一物料模型计算结果分析
• 5.9.2 组分传输模型计算结果分析
• 5.9.3 两模型比较
• 5.9.4 通过各边界得失能量分析
• 5.10 结论总结
• 第六章 热裂解反应区能量平衡分析及经济评价
• 6.1 能量平衡分析
• 6.1.1 物料得失能量平衡分析
• 6.1.2 裂解反应装置整体能量平衡分析
• 6.1.3 处理含油污泥所需热量计算方法
• 6.1.4 所产油气热值分析
• 6.2 经济性分析
• 6.3 结论
• 结论总结及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢