鞏志強(qiáng), 褚志煒, 雋永龍, 祝令凱, 王振波, 李曉宇, 丁俊齊, 田茂誠(chéng)

(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院,山東濟(jì)南 250003; 2.山東大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,山東濟(jì)南 250061;3.中國(guó)石油大學(xué)(華東)新能源學(xué)院,山東青島 266580; 4.山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院,山東青島 266590)

處理含油污泥的方法主要有離心分離技術(shù)、溶劑萃取技術(shù)、化學(xué)熱洗技術(shù)、生物處理技術(shù)、調(diào)剖技術(shù)和熱處置技術(shù)(干燥、熱解、焚燒及氣化)等[1-6]。新興的熱解和氣化技術(shù)可以在處理含油污泥的同時(shí)回收其中的油氣資源,同時(shí)可以徹底去除有毒有害的苯系物并固化重金屬元素[7-8]。Zhang等[9]在530～650 ℃的條件下超臨界水氣化含油污泥,分析氣體隨反應(yīng)條件變化的情況,發(fā)現(xiàn)在此條件下能夠產(chǎn)生大量富氫氣體。張行思[10]選用工業(yè)污水污泥、生物質(zhì)以及污泥與生物質(zhì)混合物作為研究對(duì)象,通過(guò)原料分析、熱重試驗(yàn)、固定床、移動(dòng)床的試驗(yàn)來(lái)研究工業(yè)污水污泥和生物質(zhì)的氣化特性,結(jié)果表明產(chǎn)氣中主要可燃組分為H2、CH4、CO,在反應(yīng)溫度為800 ℃、通入水蒸氣量為150 g時(shí)產(chǎn)氣熱值達(dá)10 247 kJ/Nm3。張顥等[11]以正十一烷和正十六烷代表含油污泥中的短鏈烷烴和長(zhǎng)鏈烷烴進(jìn)行超臨界水氣化試驗(yàn),探究烷烴碳鏈長(zhǎng)短在氣化反應(yīng)中的差異,提高含油污泥超臨界水氣化實(shí)際操作的可行性。蔣華義等[12]用均勻設(shè)計(jì)方法研究超臨界水的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間和物料比與最終單位含油污泥產(chǎn)氫量之間的關(guān)系,分析超臨界水反應(yīng)參數(shù)對(duì)含油污泥氣化制氫影響規(guī)律,結(jié)果顯示單位污泥產(chǎn)氫量與反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間正相關(guān),與物料比負(fù)相關(guān)。金兆榮等[13]基于Aspen Plus平臺(tái)建立氣化模型,依據(jù)吉布斯最小自由能原理,模擬以含油污泥為原料空氣作為氣化劑的氣化反應(yīng)過(guò)程,分析進(jìn)料含水率、氣化溫度和當(dāng)量比對(duì)含油污泥氣化反應(yīng)的影響。通過(guò)氣化過(guò)程可以得到大量的可燃?xì)怏w,如一氧化碳、氫氣、甲烷等,在產(chǎn)生的可燃?xì)庵?氫氣是重要組成部分,然后利用氣體分離和壓縮等工藝可以獲得高純度氫氣。從熱力學(xué)分析來(lái)看,含油污泥氣化工藝可以成為處理原油煉制過(guò)程中含油廢物的一種有附加值的技術(shù)替代[14]。筆者以含油污泥為研究對(duì)象,在水平管式爐上使用水蒸氣作為氣化劑進(jìn)行含油污泥的氣化試驗(yàn),利用氣象色譜儀檢測(cè)含油污泥氣化反應(yīng)后氣的體組分,分析含油污泥氣化特性和產(chǎn)氣機(jī)制,探究不同氣化溫度(Tq)和蒸氣燃料比(rm)對(duì)含油污泥氣化特性的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)樣品

(1)含油污泥。取勝利油田某地區(qū)落地含油污泥,常溫下表面呈現(xiàn)黑褐色,并伴有刺激性氣味,經(jīng)干燥脫水后變?yōu)楹诤稚珘K狀物,硬度較小,并且在塊狀物表面可以觀察到石油類物質(zhì)析出。試驗(yàn)前將干燥的樣品磨成顆粒,顆粒粒徑控制在小于5 mm,以提高傳熱效率。含油污泥三相含量分析(含水率、含油水率、含渣率,均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))使用干燥法和索氏差量法測(cè)定;工業(yè)分析試驗(yàn)以GB/T 212-2008為標(biāo)準(zhǔn),使用馬弗爐進(jìn)行試驗(yàn)分析;元素分析以GB/T 476-2001為依據(jù),使用德國(guó)Vario ELⅢ型CHNS/O元素分析儀測(cè)定樣品的C、H、O、N、S元素含量;高位熱值結(jié)合各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)使用門捷列夫法進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果如表1所示。

表1 含油基礎(chǔ)物性

(2)氣化劑。水蒸氣與含油污泥質(zhì)量比(rHO)分別為0.1、0.3和0.5,每次試驗(yàn)添加含油污泥量為8 g。當(dāng)蒸餾水以0.04 g/min注入爐管內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣時(shí),氣化反應(yīng)時(shí)間20 min累積注入0.8 g,rHO為0.1;當(dāng)蒸餾水以0.12 g/min注入爐管內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣時(shí),氣化反應(yīng)時(shí)間20 min累積注入2.4 g,rHO為0.3;當(dāng)蒸餾水以0.2 g/min注入爐管內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣時(shí),氣化反應(yīng)時(shí)間20 min累積注入4 g,rHO為0.5。

1.2 試驗(yàn)裝置

圖1為含油污泥氣化試驗(yàn)裝置,包括氮?dú)狻⑥D(zhuǎn)子流量計(jì)、水平管式爐、微量注射泵、三口燒瓶、燒杯、集氣袋。試驗(yàn)主體為水平管式爐內(nèi)含油污泥在高溫環(huán)境中的反應(yīng),打開(kāi)氮?dú)馄康拈y門后,氮?dú)庖来瘟鹘?jīng)流量計(jì)、水平管式爐、冷水浴,并進(jìn)入集氣袋。加熱爐管的氮?dú)馊肟谝粋?cè)接微量注射泵,可以定時(shí)定量向爐管注射蒸餾水。注射進(jìn)入爐管內(nèi)的蒸餾水會(huì)在爐管的高溫環(huán)境中迅速氣化,并隨氮?dú)鈿饬鬟M(jìn)入含油污泥加熱區(qū)反應(yīng)。試驗(yàn)前將樣品過(guò)孔徑0.074 mm篩,然后置于105 ℃干燥箱中干燥24 h備用。試驗(yàn)采用的保護(hù)氣氛為N2,氣流速率為40 mL/min,溫度分別為600、700、800和900 ℃,每次進(jìn)樣量8 g。試驗(yàn)時(shí)稱取樣品放入設(shè)定溫度的爐管內(nèi)進(jìn)行20 min的氣化反應(yīng)并收集產(chǎn)生的氣體。

圖1 試驗(yàn)裝置

1.3 分析方法

集氣袋收集到的氣體使用氣相色譜儀進(jìn)行離線檢測(cè),并使用內(nèi)標(biāo)法分析混合氣體各組分含量。

(1)氣體分析。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2718-1974,將不同溫度、時(shí)間和rHO工況下收集的氣體通入氣相色譜儀進(jìn)行分析,可得出各種氣體組分的峰面積。氣相色譜儀設(shè)備型號(hào)為Scion-456GC。

(2)內(nèi)標(biāo)法。在樣品中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),它可被色譜柱所分離,又不受試樣中其他組分峰的干擾,只要測(cè)定內(nèi)標(biāo)物和待測(cè)組分的峰面積與相對(duì)響應(yīng)值,即可求出待測(cè)組分在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本文中使用的內(nèi)標(biāo)物為氮?dú)狻?/p>

(3)氣體產(chǎn)率。試驗(yàn)中載氣N2的流量固定為40 mL/min,將氮?dú)庾鳛閮?nèi)標(biāo)法分析的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),每次集氣袋收集時(shí)間為5 min,共可收集到200 mL氮?dú)?。氣相色譜儀分析出的數(shù)據(jù)可以得到各種氣體的峰面積,峰面積即為該組分的質(zhì)量,得到某種氣體組分的峰面積數(shù)與對(duì)應(yīng)條件下的N2峰面積數(shù),就可以求出該組分相對(duì)氮?dú)獾谋壤?質(zhì)量比)。

2 結(jié)果分析

2.1 水蒸氣高溫分解

含油污泥氣化反應(yīng)原料中含油污泥與氣化劑均含有氫元素,但是產(chǎn)生氫氣均來(lái)自含油污泥中的有機(jī)物與氣化劑的高溫反應(yīng),水蒸氣在試驗(yàn)溫度下不會(huì)分解產(chǎn)生氫。高溫?zé)峤馑茪涫菍⑺訜岬揭欢ǖ母邷?將水分解成氫氣和氧氣,最后通過(guò)分離制得純氫的過(guò)程[15]。當(dāng)反應(yīng)溫度提高到4 427 ℃時(shí),反應(yīng)的吉布斯自由能才能降為零。常溫下平衡轉(zhuǎn)化率極小,在溫度高于2 227 ℃時(shí),分解率僅為4%,大于2 727 ℃才有實(shí)際應(yīng)用的可能?？紤]到高溫?zé)嵩措y以匹配、對(duì)反應(yīng)器適用材料要求苛刻以及氫氧混合存在爆炸隱患等問(wèn)題,水的直接熱解難以實(shí)現(xiàn)。為驗(yàn)證氫氣不是由水蒸氣高溫分解產(chǎn)生,只添加氣化劑進(jìn)行空白對(duì)照試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。試驗(yàn)中檢測(cè)到小于0.2%的氫氣來(lái)源為爐管內(nèi)壁殘余少量焦渣與水蒸氣的氣化反應(yīng),含量極少,不影響含油污泥氣化試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。

表2 對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果

2.2 氣化時(shí)間、rHO對(duì)產(chǎn)氣影響

含油污泥氣化反應(yīng)是以產(chǎn)氣為導(dǎo)向的,試驗(yàn)過(guò)程中未收集到冷凝下的油,只收集到大量可燃?xì)怏w。氣化反應(yīng)進(jìn)行生成小分子的可燃?xì)怏w,需要長(zhǎng)鏈烴類化學(xué)鍵的斷裂,這個(gè)過(guò)程需要較高溫度和一定的反應(yīng)時(shí)間,同時(shí)高溫水蒸氣可以提供大量的H原子,為合成H2提供原料[16]。通過(guò)研究氣化劑的添加量可以獲得含油污泥氣化的最佳氣化劑用量。

圖2為不同溫度下rHO改變時(shí)對(duì)H2、CO2和CO產(chǎn)率的影響(以5 min內(nèi)氮?dú)馔?質(zhì)量)為標(biāo)準(zhǔn)氣體量記為1,其他氣體的比例為該氣體與氮?dú)饬康馁|(zhì)量比)。

從圖2看出:在溫度固定時(shí),rHO越大相同時(shí)刻收集到的氣相產(chǎn)物中H2量越多,其他條件相同時(shí),rHO為0.3的工況比0.1的工況氫氣產(chǎn)量有增加;當(dāng)rHO提高到0.5時(shí),產(chǎn)生的氫氣量沒(méi)有增加,甚至略有降低,如圖2(i)～(l);當(dāng)溫度900 ℃,rHO為0.3時(shí),10～15 min時(shí)間段產(chǎn)生的氫氣量最多,約為氮?dú)猱?dāng)量的1.4倍;在同一氣化反應(yīng)過(guò)程中,H2的產(chǎn)量隨著反應(yīng)進(jìn)行先增加后減少,在0～5 min時(shí)間段氫氣的產(chǎn)量最小,5～15 min時(shí)間段氫氣的產(chǎn)量最多,15～20 min時(shí)間段氫氣的產(chǎn)量明顯減少。20 min之后含油污泥中大部分有機(jī)物被反應(yīng)消耗,氣化反應(yīng)減弱,氣體產(chǎn)量銳減較難收集,因此不再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。

圖2 不同條件下H2、CO2和CO氣化產(chǎn)氣分布

CO2產(chǎn)量最多時(shí)約為氮?dú)饬康?.2,隨著反應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)量略有減少。CO產(chǎn)量在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中都很少,而且只有在溫度較低(600和700 ℃)、rm高的條件下會(huì)產(chǎn)生一部分,也僅僅產(chǎn)生于反應(yīng)的初始階段(0～5 min)。 在rHO為0.1時(shí),隨著溫度的升高CO2產(chǎn)量有降低的趨勢(shì),這說(shuō)明升高溫度有利于Boudouard反應(yīng)、碳?xì)夥磻?yīng)、焦油二次裂解反應(yīng)和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化反應(yīng)[17]。溫度升高有利于CH4與水蒸氣氣化反應(yīng)發(fā)生,重整反應(yīng)與裂解反應(yīng)使得CO2產(chǎn)量下降。但是提高rHO到0.3和0.5時(shí),隨著溫度的升高CO2產(chǎn)量有反而略有增長(zhǎng)趨勢(shì),雖然溫度升高有利于CO2減少,但是水蒸氣通入量增加,在促進(jìn)碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化反應(yīng)的同時(shí),加速了水煤氣變換反應(yīng)使CO2產(chǎn)量增加,溫度和rHO控制CO2生成向兩個(gè)方向進(jìn)行,最終水蒸氣加入量對(duì)反應(yīng)的影響更大。

2.3 不同條件下產(chǎn)氫量

圖3為在不同溫度、相同rHO和相同反應(yīng)時(shí)間段氫氣的平均產(chǎn)量。從氫氣的產(chǎn)量曲線可以發(fā)現(xiàn)氫氣產(chǎn)量是一個(gè)隨著氣化反應(yīng)過(guò)程先增加后減低的趨勢(shì),同時(shí)高溫的產(chǎn)氫曲線在低溫之上,這表明溫度越高產(chǎn)氫量越高。

圖3 變溫產(chǎn)氫量對(duì)比

在低溫(600和700 ℃)條件時(shí),氫氣產(chǎn)量曲線較為平緩,而在高溫(800和900 ℃)條件時(shí),產(chǎn)氫曲線有一個(gè)明顯的起伏,產(chǎn)氫量的峰值出現(xiàn)在2和3反應(yīng)段,這對(duì)應(yīng)著反應(yīng)過(guò)程的5～10 min和10～15 min。在整個(gè)氣化反應(yīng)試驗(yàn),最高產(chǎn)氫的條件是溫度900 ℃、rHO為0.3,在反應(yīng)過(guò)程的10～15 min時(shí)氫氣平均產(chǎn)量388.02 mL/min,最低產(chǎn)氫的條件是溫度600 ℃、rHO為0.1,反應(yīng)過(guò)程在0～5 min時(shí)氫氣平均產(chǎn)量68.80 mL/min。從圖3可以發(fā)現(xiàn),隨著rHO由0.1提高到0.3時(shí),同溫度同時(shí)段的氫氣產(chǎn)量有增加,但當(dāng)rHO繼續(xù)提高到0.5時(shí),產(chǎn)生的氫氣量沒(méi)有增加,甚至略有降低。當(dāng)水蒸氣量不足時(shí),反應(yīng)原料是增快反應(yīng)速率的關(guān)鍵,水蒸氣過(guò)量時(shí),反應(yīng)原料不再是提升反應(yīng)速率的關(guān)鍵,同時(shí)添加過(guò)量蒸餾水作為氣化劑使得爐管內(nèi)的水蒸氣流量增大,縮短了烴類物質(zhì)在爐管內(nèi)氣化反應(yīng)停留時(shí)間。

含油污泥氣化反應(yīng)包含多種物質(zhì)的復(fù)雜反應(yīng),含油污泥氣化反應(yīng)是吸熱反應(yīng),氣化反應(yīng)過(guò)程主要分為3個(gè)階段。

首先,當(dāng)將盛有含油污泥的石英舟放入高溫爐管時(shí),含油污泥中的有機(jī)物受熱同時(shí)釋放出揮發(fā)分和焦油,同時(shí)大分子的烷烴、環(huán)烷烴、芳烴和烯烴在高溫絕氧條件下發(fā)生脫氫反應(yīng)和斷鏈反應(yīng),被稱為“一次反應(yīng)”,這會(huì)產(chǎn)生氫氣和分子量較小的烴類,但是氫氣的量是比較少的,對(duì)應(yīng)試驗(yàn)初始階段氫氣產(chǎn)量較低[18]?！耙淮畏磻?yīng)”主要是含油污泥中有機(jī)物的熱裂解反應(yīng),該過(guò)程反應(yīng)時(shí)間較短,小分子有機(jī)物先發(fā)生揮發(fā)和裂解,大分子有機(jī)物次之。

其次,“一次反應(yīng)”的產(chǎn)物除了氫和甲烷穩(wěn)定外,其余分子量較大的物質(zhì)可以繼續(xù)反應(yīng),即發(fā)生“二次反應(yīng)”。較大分子烯烴可以繼續(xù)裂解生成乙烯、丙烯等,同時(shí)脫氫反應(yīng)的速率加快,例如烯烴的聚合、環(huán)化和縮合反應(yīng)[19]都會(huì)產(chǎn)生一部分氫氣。在發(fā)生脫氫反應(yīng)的同時(shí),烴類物質(zhì)與水蒸氣接觸并發(fā)生蒸氣重整反應(yīng),產(chǎn)生大量氫氣,這是含油污泥氣化反應(yīng)中氫的主要來(lái)源。

最后,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,通過(guò)“一次反應(yīng)”和“二次反應(yīng)”會(huì)生成大量的低分子烷烴、烯烴。這些物質(zhì)會(huì)在高溫下繼續(xù)分解成焦炭和氫。焦炭在高溫下與水蒸氣接觸會(huì)繼續(xù)發(fā)生水煤氣變換反應(yīng),并產(chǎn)生氫氣,這也是含油污泥氣化過(guò)程中氫的重要來(lái)源。

熱裂解反應(yīng):

CnHm+oil+coke。

脫氫反應(yīng):

CnH2n+2→CnH2n+H2。

蒸氣重整反應(yīng):

水煤氣變換反應(yīng):

含油污泥中的烴類發(fā)生蒸氣重整與水煤氣變換反應(yīng)時(shí),氫氣產(chǎn)量會(huì)大幅增加,對(duì)應(yīng)氣化反應(yīng)過(guò)程中的第2和第3反應(yīng)段,這也是氣化反應(yīng)產(chǎn)氫的主要來(lái)源。水煤氣變換反應(yīng)是放熱反應(yīng),爐內(nèi)的高溫使反應(yīng)平衡左移,這也是CO2和CO較少的原因。隨著氣化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,含油污泥中的有機(jī)物被消耗殆盡,反應(yīng)原料不斷減少,產(chǎn)氫量開(kāi)始逐漸降低。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,含油污泥氣化反應(yīng)是由多個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)共同組成的,其中氫氣過(guò)程主要是“一次反應(yīng)”“二次反應(yīng)”、蒸氣重整反應(yīng)和水煤氣變換反應(yīng)。從圖4可以發(fā)現(xiàn),提高溫度有利于加快反應(yīng)速率,在較低溫(600 ℃)時(shí)通過(guò)提升溫度至700 ℃對(duì)提升氫氣產(chǎn)量的影響尤為明顯,但當(dāng)溫度從800 ℃提升至900 ℃,氫氣產(chǎn)量會(huì)有小的提升。因?yàn)樵谳^低溫度物料濃度恒定時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響大,但當(dāng)溫度高時(shí)物料濃度成為限制反應(yīng)速率的主導(dǎo)因素,溫度對(duì)于反應(yīng)速率的影響程度降低[20]。由圖4看出,在產(chǎn)生的所有氣體中H2占有很高的比例(最高為76%)。

圖4 900 ℃產(chǎn)氣組成成分(rHO=0.3)

表3為含油污泥氣化過(guò)程中rHO為0.3時(shí)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,可以發(fā)現(xiàn),高溫條件促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行,提高了氣化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。從質(zhì)量守恒與能量守恒的角度分析,含油污泥經(jīng)過(guò)反應(yīng)后減少的質(zhì)量一部分轉(zhuǎn)化為了各種可燃?xì)?另一部分為各種礦物質(zhì)分解物,當(dāng)溫度900 ℃時(shí)轉(zhuǎn)化率達(dá)到49%;含油污泥吸收的熱量一部分用于加熱有機(jī)物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā),另一部分用于完成各種復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)。由于氣化反應(yīng)從整體來(lái)看是吸熱反應(yīng),在高溫環(huán)境中反應(yīng)物可以吸收更多的能量用于斷開(kāi)化學(xué)鍵合成新的物質(zhì)。

表3 氣化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率

2.4 有機(jī)氣體產(chǎn)量

含油污泥氣化的過(guò)程中也產(chǎn)生了大量有機(jī)氣體,包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等組分,圖5、6分別為含油污泥氣化過(guò)程中rHO為0.1和0.3時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)氣體的組成成分。由于rHO為0.5時(shí)的有機(jī)氣體成分結(jié)果與rHO為0.3時(shí)基本一致,故本文中不再闡述。

從圖5、6看出,有機(jī)氣體集中產(chǎn)生于氣化過(guò)程的初始階段(0～5 min),隨著反應(yīng)進(jìn)行有機(jī)氣體的產(chǎn)量是逐漸減少的。雖然含有2和3個(gè)碳原子的烴類(乙烷、乙烯、丙烷和丙烯)最高產(chǎn)量約是載氣(氮?dú)?5 min累積質(zhì)量的5倍,但是由于烴類物質(zhì)分子量大,有機(jī)氣體的體積流量并不多。也就是氣化過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)氣體質(zhì)量比氫氣多,體積卻比氫氣少很多。在所有的有機(jī)氣體中甲烷的量比較少,隨著反應(yīng)過(guò)程的進(jìn)行，C6+在所有烴類產(chǎn)物中占的比重增加。

圖5 有機(jī)氣體產(chǎn)量(rm=0.1)

氣化過(guò)程中隨著含油污泥中的有機(jī)物在高溫下不斷反應(yīng)減少,導(dǎo)致反應(yīng)原料濃度的降低,進(jìn)而生成物逐漸變少,這就是各種有機(jī)氣體產(chǎn)量逐漸減少的原因。甲烷分子中1個(gè)碳原子結(jié)合4個(gè)氫原子,相比其他碳?xì)浠衔锛淄楹瑲湓拥谋壤罡?在高效產(chǎn)氫時(shí),甲烷勢(shì)必要減少,釋放出游離的氫原子結(jié)合成氫氣。隨著反應(yīng)進(jìn)行,小分子的烷烴、烯烴會(huì)發(fā)生聚合、縮合反應(yīng),在釋放氫原子的同時(shí)本身結(jié)合成穩(wěn)定的物質(zhì),導(dǎo)致碳原子含量超過(guò)6個(gè)的環(huán)烴、芳香烴量占總烴量的比重增加。相同蒸氣燃料比時(shí),在高溫條件下(800、900 ℃)有機(jī)氣體的產(chǎn)量相對(duì)較少,高溫環(huán)境有利于烴類裂解反應(yīng)和蒸氣重整等反應(yīng)進(jìn)行[21],氫氣快速生成,有機(jī)氣體生成同時(shí)又作為產(chǎn)氫的反應(yīng)原料被消耗。

3 結(jié) 論

(1)溫度的提升和rHO的增加都對(duì)氣化產(chǎn)氫有積極的影響,當(dāng)溫度900 ℃,rHO為0.3時(shí),10～15 min時(shí)間段平均產(chǎn)氫量最多,產(chǎn)氫速率為388.02 mL/min,氫氣在產(chǎn)生氣體中占比達(dá)76%。在氣化過(guò)程中,氫氣的產(chǎn)生集中在5～15 min時(shí)間段,整個(gè)氣化過(guò)程中的產(chǎn)氫速率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。

(2)含油污泥氣化產(chǎn)氫量較大,同時(shí)還可以產(chǎn)生一些小分子烴類等有機(jī)氣體,主要為甲烷、乙烷、乙烯等可燃性氣體。在含油污泥氣化反應(yīng)過(guò)程中,有機(jī)氣體產(chǎn)量也是隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸降低的。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,有機(jī)氣體相比于氫氣占的質(zhì)量比重高,體積比重小。