張 琲,解立平,秦梓雅,吳 旭,邳京生,吳亞楠

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污泥水蒸氣氣化焦油化學(xué)組分的分布特征

張 琲,解立平*,秦梓雅,吳 旭,邳京生,吳亞楠

(天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,天津 300387)

通過(guò)GC-MS分析,研究了氣化溫度和氣料比/(水蒸氣與污泥的質(zhì)量比)對(duì)污泥氣化焦油中芳香烴、含氮化合物、含氧化合物和含硫化合物分布特征的影響變化規(guī)律.結(jié)果表明:污泥氣化焦油中芳香烴的化學(xué)組分主要為菲類(lèi)、萘類(lèi)、芴類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)化合物,其中/值1.1、1.5和1.9時(shí)菲類(lèi)和萘類(lèi)化合物的產(chǎn)率在850oC均達(dá)到最大值,/值1.5和1.9時(shí)芴類(lèi)產(chǎn)率隨氣化溫度的升高而呈先升高后降低,而800oC時(shí)聯(lián)苯類(lèi)產(chǎn)率則隨值的增加而呈先升高后降低,其最高產(chǎn)率為1.284g/kg.含氮化合物以吲哚類(lèi)化合物為主,其產(chǎn)率在/值為1.5和1.9時(shí)均隨氣化溫度的升高而呈降低趨勢(shì);含氧化合物中主要為酚類(lèi)化合物,其產(chǎn)率在750oC時(shí)隨/值的升高而升高,其最高產(chǎn)率3.103g/kg;含硫化合物主要為4,4'-雙(四氫噻喃),且僅在850oC、值為1.9氣化條件下檢出產(chǎn)率為0.263g/kg的萘并[1,2-b]噻吩.

污水污泥；流化床；水蒸氣氣化；焦油；化學(xué)組分

目前常見(jiàn)的污水污泥處置技術(shù)主要有衛(wèi)生填埋、干化和焚燒等,其中衛(wèi)生填埋存在產(chǎn)生大量的滲濾液以及易對(duì)土壤和地下水造成二次污染等問(wèn)題[1],污泥干化和焚燒則分別會(huì)釋放大量的惡臭氣體[2]和產(chǎn)生大量的SO、NO、飛灰以及二惡英等[3].近年來(lái),污泥氣化技術(shù)被認(rèn)為是一項(xiàng)具有更好發(fā)展前景的污泥潔凈能源化技術(shù),不僅可實(shí)現(xiàn)污泥減量化和無(wú)害化的目的,還可制得可燃?xì)怏w[4].

污泥氣化焦油是污泥氣化時(shí)產(chǎn)生的液態(tài)產(chǎn)物,一般被當(dāng)做有害副產(chǎn)物而通過(guò)采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂破湓跉饣瘯r(shí)的生成.例如,Manya等[5]在流化床中通過(guò)添加氧化鋁進(jìn)行催化氣化以期實(shí)現(xiàn)減少焦油生成的目的;Choi等[6]利用兩段式氣化爐考察了活性炭、鎳/活性炭、白云石和氧化鈣作為催化劑對(duì)污泥催化氣化時(shí)減少焦油的可行性.然而,由于污泥氣化焦油中含有相當(dāng)豐富的有機(jī)化合物,如脂肪族化合物(烷烴和烯烴)、單環(huán)芳香烴化合物、多環(huán)芳烴等[7],因而其同樣可如煤焦油一樣被作為化工原料或加工為液體燃料而使其資源化和能源化.張尚毅等[8]考察了不同熱解終溫下焦油的特性及其隨溫度的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)萘及其衍生物是焦油中多環(huán)芳烴的主要成分;楊秀山等[9]使用微生物菌種對(duì)生物質(zhì)氣化焦油進(jìn)行處理從而分析其對(duì)降解焦油的能力.焦油的化學(xué)組成是評(píng)價(jià)焦油再利用的重要指標(biāo)[10],而國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究污泥氣化焦油化學(xué)組成時(shí)一般依碳骨架結(jié)構(gòu)而對(duì)焦油中有機(jī)化合物進(jìn)行分類(lèi)和分析,如秦梓雅等[11]將污水污泥流化床空氣氣化焦油的組成分為脂肪族化合物、脂環(huán)化合物、芳香烴、芳香烴衍生物和雜環(huán)化合物;朱小磊[12]、De Andres等[13]則將氣化焦油的組成分為單環(huán)芳烴、輕質(zhì)多環(huán)芳烴(2~3環(huán))、重質(zhì)多環(huán)芳烴(4~7環(huán))和雜環(huán)化合物.

焦油中含有相同母體化合物和化學(xué)基團(tuán)的有機(jī)物可經(jīng)加工制取相似或相近應(yīng)用領(lǐng)域的化工原料,因此根據(jù)母體化合物和化學(xué)基團(tuán)對(duì)污泥氣化焦油中化學(xué)組成進(jìn)行分類(lèi)、并對(duì)分類(lèi)后化學(xué)組分的分布特征進(jìn)行分析,更有利于為其資源化和能源化綜合利用提供理論依據(jù);然而,目前還未見(jiàn)這方面的文獻(xiàn)報(bào)道,故本文對(duì)污泥水蒸氣氣化焦油化學(xué)組分的分布特征進(jìn)行了研究.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用污泥來(lái)自于污水處理工藝為多級(jí)A/O的天津市東郊污水處理廠,污泥經(jīng)風(fēng)干、破碎和篩分至粒徑150~500μm后備用.實(shí)驗(yàn)前將備用的污泥置于105℃下干燥至恒重后進(jìn)行實(shí)驗(yàn).污泥的工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1.

表1 污泥的工業(yè)分析和元素分析

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

利用流化床反應(yīng)裝置見(jiàn)圖1進(jìn)行污泥水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn),反應(yīng)裝置主要由流化床反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、裂解爐和冷凝器等組成,其中流化床反應(yīng)器由內(nèi)徑和高分別為40mm和1000mm的耐高溫不銹鋼材制成.實(shí)驗(yàn)前先檢查裝置的氣密性,再將干燥后的污泥加入料倉(cāng)中,并對(duì)氣體預(yù)熱器、流化床反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器和管道保溫進(jìn)行程序升溫至設(shè)定值.將升溫時(shí)通入的少量空氣切換為N2,10min后待反應(yīng)裝置中的空氣排盡時(shí)再切換為流量為17L/min的氮?dú)夂退魵饣旌蠚?10min后反應(yīng)裝置穩(wěn)定時(shí)開(kāi)啟螺旋進(jìn)料器,使污泥以5g/min的進(jìn)料速度進(jìn)入流化床反應(yīng)器,進(jìn)行水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn).

氣化實(shí)驗(yàn)以水蒸氣為氣化劑,分別在750、800和850℃三組氣化溫度下制備焦油,且每組氣化溫度下各做/值為1.1、1.5和1.9三種不同/值的實(shí)驗(yàn),共計(jì)9次實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)后收集、并使用CH2Cl2萃取冷凝液,移除水相并將油相置于60℃下水浴蒸餾,收集焦油待檢測(cè).

圖1 污泥氣化實(shí)驗(yàn)裝置示意

1.料倉(cāng);2.流化床;3.螺旋進(jìn)料器;4.水冷套;5.時(shí)間繼電器;6.氣體預(yù)熱器; 7.質(zhì)量流量計(jì);8.氮?dú)馄?9.緩沖罐;10.空氣壓縮機(jī);11.轉(zhuǎn)子流量計(jì);12.水預(yù)熱器;13.高壓恒流泵;14.集灰罐;15.旋風(fēng)分離器;16.固定床;17.冷凝器;18.末級(jí)捕集器;19.集油瓶;20.低溫循環(huán)制冷機(jī);21.過(guò)濾器

1.3 焦油的檢測(cè)及分析方法

采用Agilent 6890 GC-MS分析儀對(duì)焦油成分進(jìn)行檢測(cè).GC-MS條件:

色譜條件:HP-5MS石英毛細(xì)管柱,30m× 250μm×0.25μm;分流比為25:1,總流量為29.0mL/ min;進(jìn)樣口溫度300℃;升溫程序:初始溫度40℃,保持5min,然后以8℃/min升到250℃保持15min.

質(zhì)譜條件:電子轟擊(EI)離子源,電子能量70eV;數(shù)據(jù)采集用全掃描模式;質(zhì)量掃描范圍/30~550.

使用NIST08數(shù)據(jù)庫(kù)分析焦油中的化學(xué)組分,并對(duì)可檢索、匹配度大于80%的化合物依式(1)計(jì)算其產(chǎn)率,并進(jìn)行定量分析.

式中:Y為氣化溫度為、/值為時(shí)焦油中某化學(xué)組分的產(chǎn)率,g/kg daf;Y-tar為氣化溫度為、/值為時(shí)焦油的產(chǎn)率,g/kg daf;w為氣化溫度為、/值為時(shí)焦油中某化學(xué)組分的相對(duì)含量,%.

圖2所示為污泥氣化焦油的總離子流圖.

2 結(jié)果與討論

依據(jù)焦油中的母體化合物進(jìn)行分類(lèi),而無(wú)母體的有機(jī)物則依所含的化學(xué)基團(tuán)進(jìn)行分類(lèi),二者都不符的歸為其他化合物.依此分類(lèi)方法,本文將焦油中各化學(xué)組分分為芳香烴(茚類(lèi)、苯類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)等)、含氮化合物(吡啶類(lèi)、吲哚類(lèi)、喹啉類(lèi)和腈類(lèi)等)、含氧化合物(醚類(lèi)、酚類(lèi)和酮類(lèi)等)、含硫化合物和其他化合物.由于焦油中僅檢出了4種含量較低的其他化合物,且僅在某種氣化條件下時(shí)才生成,故本文未對(duì)這些化合物進(jìn)行分析、討論.

2.1 焦油中化學(xué)組分的分布特征

2.1.1 焦油中芳香烴的分布特征 考察了焦油中芳香烴的各化學(xué)組分隨氣化溫度和/值的影響變化規(guī)律,結(jié)果如表2所示.

由表2知,焦油中芳香烴的化學(xué)組分均以菲類(lèi)、萘類(lèi)、芴類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)為主,同時(shí)還含有少量的茚類(lèi)、苯類(lèi)、蒽類(lèi)、熒蒽類(lèi)、芘類(lèi)和其他化學(xué)組分.隨著/值由1.1增加到1.9,氣化溫度750oC時(shí)焦油中菲類(lèi)和芴類(lèi)的產(chǎn)率呈先升高后降低,萘類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)的產(chǎn)率則表現(xiàn)為先降低后升高的變化規(guī)律./值1.1、1.5和1.9下,焦油中均含有芘類(lèi)和蒽類(lèi)化合物,且隨著/值的增加,芘類(lèi)的產(chǎn)率由0.419g/kg降低到0.288g/kg,而蒽類(lèi)的產(chǎn)率先由1.324g/kg降低到0.077g/kg,后升高到1.238g/kg.茚類(lèi)在/值1.1和1.5時(shí)檢出,其中在/值1.1時(shí)焦油中同時(shí)檢出茚、3-甲基-1H-茚和1-甲基-1H-茚;而苯類(lèi)和熒蒽類(lèi)則在/值1.5和1.9時(shí)檢出,其中在/值1.9時(shí)焦油中同時(shí)生成1-苯基-1-丁炔和1-苯基-1-丙炔.

隨著/值由1.1增加到1.9,氣化溫度800oC時(shí)焦油中菲類(lèi)的產(chǎn)率呈先降低后升高的變化規(guī)律,芴類(lèi)和萘類(lèi)的產(chǎn)率升高,聯(lián)苯類(lèi)的產(chǎn)率呈先升高后降低的變化規(guī)律;其中萘類(lèi)化合物在/值為1.9時(shí)檢出取代基為乙烯的2-乙烯基萘.焦油中茚類(lèi)的產(chǎn)率隨/值的增加而先降低后升高,而芘類(lèi)的產(chǎn)率則呈先升高后降低的變化規(guī)律,其中1-甲基-1H-茚和1-甲基芘在/值1.1、1.5和1.9下均有生成.苯類(lèi)和蒽類(lèi)在/值1.5和1.9時(shí)檢出,熒蒽類(lèi)則在/值1.1和1.5時(shí)檢出,其中苯類(lèi)的產(chǎn)率由1.869g/kg升高到2.232g/kg,蒽類(lèi)的產(chǎn)率由1.350g/kg升高到2.886g/kg,熒蒽類(lèi)的產(chǎn)率由0.508g/kg降低到0.216g/kg.

表2 焦油中芳香烴的化學(xué)組分(g/kg daf)

當(dāng)氣化溫度為850℃時(shí),焦油中菲類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)的產(chǎn)率隨/值由1.1增加到1.9而均呈先降低后升高的變化規(guī)律,萘類(lèi)和芴類(lèi)的產(chǎn)率升高.焦油中茚類(lèi)、熒蒽類(lèi)和芘類(lèi)在/值1.1、1.5和1.9下均可檢出,而蒽類(lèi)則僅在/值1.5和1.9時(shí)檢出;其中茚類(lèi)化合物僅含茚,其產(chǎn)率先由/值1.1時(shí)1.328g/kg升高到1.5時(shí)的1.821g/kg,后降低到1.9時(shí)的1.542g/kg,熒蒽類(lèi)的產(chǎn)率由1.1時(shí)的0.751g/kg升高到1.9時(shí)的1.379g/kg,芘類(lèi)的產(chǎn)率先由1.1時(shí)的0.285g/kg降低到1.5時(shí)的0.261g/kg,后升高到1.9時(shí)的0.749g/kg,蒽類(lèi)由1.5時(shí)的0.945g/kg降低到1.9時(shí)的0.433g/kg.

2.1.2 焦油中含氮化合物的分布特征 考察了焦油中含氮化合物的各化學(xué)組分隨氣化溫度和值的影響變化規(guī)律,結(jié)果如表3所示.

表3 焦油中含氮化合物的化學(xué)組分(g/kg daf)

由表3可知,焦油中含氮化合物的化學(xué)組分主要為吲哚類(lèi).隨著/值由1.1增加到1.9,氣化溫度750℃時(shí)焦油中吲哚類(lèi)的產(chǎn)率由3.010g/kg升高到4.529g/kg.焦油中吡啶類(lèi)和腈類(lèi)分別在/值1.1、1.5和1.5、1.9時(shí)檢出,且吡啶類(lèi)的產(chǎn)率由1.1時(shí)的0.137g/kg升高到1.5時(shí)的0.873g/kg,而腈類(lèi)的產(chǎn)率由1.5時(shí)的1.919g/kg降低到1.9時(shí)的1.146g/kg.隨著/值由1.1增加到1.9,喹啉類(lèi)的產(chǎn)率先由0.219g/kg降低到0.062g/kg,后升高到1.313g/kg.含氮化合物中其他化學(xué)組分僅在/值1.1和1.5時(shí)檢出異喹啉,且其產(chǎn)率由/值1.1時(shí)的0.518g/kg升高到1.5時(shí)的0.912g/kg.

氣化溫度800℃時(shí)吲哚類(lèi)的產(chǎn)率先由值1.1時(shí)的3.832g/kg降低到1.5時(shí)到3.009g/kg,后升高到1.9時(shí)的4.000g/kg,且在/值1.1時(shí)焦油中檢出2-甲基吲哚.隨著/值由1.1增加到1.9時(shí),焦油中吡啶類(lèi)的產(chǎn)率先由0.194g/kg升高到0.480g/kg,后降低到0.333g/kg,腈類(lèi)的產(chǎn)率先由1.357g/kg降低到0.647g/kg,后升高到2.298g/kg;其中 800℃、/值為1.1和1.9時(shí)焦油中分別檢出1-萘甲腈和2-萘甲腈./值1.1和1.5時(shí)焦油中檢出喹啉類(lèi)化合物,其產(chǎn)率由1.1時(shí)的0.898g/kg升高到1.5時(shí)的1.251g/kg.其他化學(xué)組分中在值1.5、1.1和1.9、1.1和1.5分別檢出苯并[h]喹啉、異喹啉、2-疊氮基聯(lián)苯.

氣化溫度850℃時(shí)焦油中吲哚類(lèi)和吡啶類(lèi)均無(wú)甲基取代物,隨著/值由1.1增加到1.9時(shí),吲哚的產(chǎn)率先由2.772g/kg降低到2.665g/kg,后升高到3.701g/kg,吡啶的產(chǎn)率先由0.254g/kg升高到0.945g/kg,后降低到0.150g/kg,腈類(lèi)的產(chǎn)率先由2.292g/kg降低到0.353g/kg,后升高到2.480g/kg.焦油中喹啉類(lèi)化合物僅含喹啉且在/值1.1和1.5時(shí)檢出,其產(chǎn)率由1.1時(shí)的1.040g/kg降低到1.5時(shí)的0.349g/kg.焦油中其他化學(xué)組分僅異喹啉在/值1.1、1.5和1.9下均生成,而1-異腈基萘和2-疊氮基聯(lián)苯則分別在/值1.9、1.1和1.9時(shí)檢出,其中異喹啉的產(chǎn)率由/值1.1時(shí)的0.064g/kg升高到1.9時(shí)的1.624g/kg.

2.1.3 焦油中含氧和含硫化合物的分布特征 考察了焦油中含氧和含硫化合物的各化學(xué)組分隨氣化溫度和/值的影響變化規(guī)律,結(jié)果分別如表4和表5所示.

表4 焦油中含氧化合物的化學(xué)組分(g/kg daf)

表5 焦油中含硫化合物的化學(xué)組分(g/kg daf)

由表4可知,焦油中含氧化合物僅在750℃時(shí)3種不同/值以及800℃時(shí)/值僅為1.1時(shí)生成,其化學(xué)組分是以苯酚和對(duì)甲基苯酚為主的酚類(lèi),且苯酚和對(duì)甲基苯酚的產(chǎn)率隨/值由1.1增加到1.9而均呈升高的趨勢(shì),其中苯酚的產(chǎn)率占酚類(lèi)的18.820%~29.196%,而對(duì)甲基苯酚的產(chǎn)率占酚類(lèi)的70.804%~81.180%.氣化溫度750℃、/值1.9時(shí),含氧化合物還檢出了2,3-二氫苯并呋喃和1,2-二苯基環(huán)丙烯-3-酮.

由表5可知,焦油中的含硫化合物主要是4,4'-雙(四氫噻喃),僅在氣化溫度850℃、/值1.9時(shí)檢出了萘并[1,2-b]噻吩;其中氣化溫度750℃和800℃時(shí),焦油中4,4'-雙(四氫噻喃)的產(chǎn)率在/值為1.5時(shí)均最低,分別為0.119g/kg和0.644g/kg,而在氣化溫度850℃時(shí)的產(chǎn)率最高,為1.073g/kg.

2.2 S/B值和氣化溫度對(duì)焦油中化學(xué)組分影響的分析

2.2.1/值對(duì)焦油中化學(xué)組分的影響 由上述GC-MS結(jié)果分析知,/值對(duì)焦油中各類(lèi)化學(xué)組分的影響非常復(fù)雜,這可歸結(jié)為如下原因./值增加,氣化時(shí)水蒸氣分解產(chǎn)生的含氫自由基(H氫自由基和OH自由基)濃度增加,因而有利于自由基縮合生成芳香烴;然而,水蒸氣發(fā)生熱分解時(shí)吸收大量的熱,因而不利于芳香烴的生成[14];此外,水蒸氣參與了氣化過(guò)程中的焦油的二次重整反應(yīng),因而水蒸氣的增加促進(jìn)了焦油的二次重整反應(yīng),使焦油中C-C鍵、C-N鍵、C-O鍵、C=O鍵、C-S鍵、C-S-C鍵和C-S-S-C鍵等更易斷裂而生成CH4、NH3、HCN、CO、CO2、SO2和H2S等[2,15-16],從而使焦油中芳香烴、含氮化合物、含氧化合物和含硫化合物的含量降低./值的增加一方面還可使床料流動(dòng)不均勻,導(dǎo)致床內(nèi)局部出現(xiàn)強(qiáng)還原性氣氛而有利于芳香烴的生成[19];另一方面則有利于芳香烴和含氮化合物的甲基支鏈斷裂而使其種類(lèi)單一.

2.2.2 氣化溫度對(duì)焦油中化學(xué)組分的影響 污水污泥中的有機(jī)成分十分復(fù)雜,其不僅含有蛋白質(zhì)、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等大分子物質(zhì),而且還含蒽、菲、芘、吡啶、吡咯、醇、醚、硫醇和硫醚等有機(jī)化合物[18].氣化溫度升高,一方面有利于污泥中蛋白質(zhì)中的丙氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等熱裂解而生成吡啶類(lèi)、吲哚類(lèi)和苯甲腈、苯丙腈[15,19-20],易使污泥中的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素?zé)崃呀舛赏?lèi)、醛類(lèi)和酚類(lèi)等以及有機(jī)硫熱裂解生成4,4'-雙(四氫噻喃)和萘并[1,2-b]噻吩[21-22],同時(shí)焦油中的烷烴易于脫氫形成共軛二烯烴而發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)和芳構(gòu)化反應(yīng)生成芳香烴[11];另一方面有利于焦油中吡啶類(lèi)、喹啉類(lèi)和吲哚類(lèi)化合物發(fā)生開(kāi)環(huán)裂解生成NH3[23]以及腈類(lèi)、酚類(lèi)和硫醚類(lèi)裂解分別生成HCN、CO、CO2、SO2和H2S[2,15-17];此外,氣化溫度升高還利于污泥中的有機(jī)化合物析出.顯然,氣化溫度是影響焦油中各化學(xué)組分產(chǎn)率變化的重要因素.

2.3 焦油綜合利用

焦油主要用作鍋爐燃料,但其燃燒時(shí)易產(chǎn)生黑煙,造成環(huán)境污染.根據(jù)污泥氣化焦油的化學(xué)組成特性,當(dāng)將其精制為潔凈燃料油或?qū)⑵渲械幕瘜W(xué)物質(zhì)提取為化工產(chǎn)品,可有效地提高其利用價(jià)值,避免環(huán)境污染.

污泥水蒸氣氣化焦油中萘類(lèi)、菲類(lèi)和吲哚類(lèi)含量均較高,分別在15.517%~26.306%、5.220%~ 13.041%和7.322%~14.42%.基于萘類(lèi)、菲類(lèi)和吲哚類(lèi)可作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料并被廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料、樹(shù)脂和殺蟲(chóng)劑等領(lǐng)域,故由2.1節(jié)的分析知,當(dāng)以提取焦油中的萘類(lèi)和菲類(lèi)為目的時(shí),污泥水蒸氣氣化時(shí)應(yīng)控制較高的值;而當(dāng)控制值較低時(shí),則以提取吲哚類(lèi)為主要目的而對(duì)焦油進(jìn)行深加工.

此外,污泥水蒸氣氣化焦油中O、N和S等雜原子的含量均很低,使其在加氫制燃料油時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì),即污泥水蒸氣氣化焦油還適宜于制取燃料油.

3 結(jié)論

3.1 污泥氣化焦油中芳香烴的化學(xué)組分以菲類(lèi)、萘類(lèi)、芴類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)化合物為主,且在氣化溫度850℃下萘類(lèi)、菲類(lèi)化合物的產(chǎn)率在/值1.1、1.5和1.9時(shí)均為最高;/值為1.5和1.9時(shí),芴類(lèi)產(chǎn)率均在氣化溫度800℃時(shí)最高,聯(lián)苯類(lèi)產(chǎn)率則在氣化溫度和值分別為800℃、1.5時(shí)為最高,達(dá)1.284g/kg.

3.2 焦油中含氮化合物以吲哚類(lèi)化合物為主,且其產(chǎn)率在/值為1.5和1.9時(shí)均隨氣化溫度的升高而降低;含氧化合物則以酚類(lèi)為主,且氣化溫度750℃時(shí)其產(chǎn)率隨/值的升高而升高,最高產(chǎn)率為3.103g/kg.含硫化合物主要成分為4,4'-雙(四氫噻喃),而萘并[1,2-b]噻吩在氣化溫度和/分別為850 ℃、1.9時(shí)被檢出,其產(chǎn)率為0.263g/kg.

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Distribution characteristics of chemical components of the tar from sewage sludge steam gasification.

ZHANG Bei, XIE Li-ping*, QIN Zi-ya, WU Xu, PI Jing-sheng, WU Ya-nan

(School of Environmental and Chemical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)., 2018,38(12)：4591~4598

The influence of the gasification temperature and/(mass ratio of steam to sludge) on the distribution characteristics of aromatic hydrocarbon compounds, nitrogen-containing compounds, oxygen-containing compounds and sulfur-containing compounds in sludge gasification tar was studied by GC-MS analysis. The results showed that the aromatic hydrocarbon compounds in the tar mainly were the phenanthrenes, naphthalenes, fluorenes and biphenyls compounds, and the highest yields of the phenanthrenes and naphthalenes always appeared at the gasification temperature of 850oC when/values were 1.1, 1.5 and 1.9 respectively. The fluorenes yield firstly increased and then decreased with the gasification temperature increase when/values were 1.5 and 1.9 respectively, but the biphenyls yield firstly increased and then decreased with/value increase at 800oC, which its highest yield was 1.284 g/kg. Indoles compounds was the main chemical components in nitrogen-containing compounds, which its yield decrease with the gasification temperature increase when/values were 1.5 and 1.9 respectively. The main components in oxygen- containing compounds was phenols compounds, and its yield increased with/value increase when the gasification temperature was 750oC, which its highes tyield was 3.103g/kg. Besides, the main components of sulfur-containing compounds was 4,4'-bis (tetrahydrothiopyran), and naphtha [1, 2-b] thiophene with the yield of 0.263 g/kg only exist in the tar from the gasification at the temperature and S/B value of 850oC and 1.9.

sewage sludge；fluidized bed；steam gasification；tar；chemical components

X705

A

1000-6923(2018)12-4591-08

張 琲(1993-),女,山西長(zhǎng)治人,碩士研究生,主要從事固體廢物處理與資源化研究.發(fā)表論文1篇.

2018-04-24

天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(11JCZDJC24900)資助

* 責(zé)任作者, 教授, xielp991@tjpu.edu.cn