含油污泥热解的原理
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含油污泥热解的原理

时间:2022-02-25 17:02:31 点击:32 次 来源:洛阳建材建筑设计研究院有限公司
  含油污泥热解又称为含油污泥热裂解,它是将有机物在无氧的状态下加热使其分解为:①以焦炭、炭黑为主的固体残渣;②在常温下以液态形式存在的燃料油;③以H2、CO、CH4以及一些低分子碳氢化合物为主的可燃性气体的化学分解过程。含油污泥中的化合物主要以碳氢化合物为主,其中包含烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃、胶质、沥青质等。在缺氧或无氧的状态下,含油污泥中的化合物在高温加热条件下发生一系列的脱氢、断链等复杂的化学过程,这些过程主要分为两类:一是吸热的裂解反应过程,二是放热的缩合反应过程。
含油污泥热解的原理
  目前,较为认可的含油污泥等烃类化合物热解的机理为自由基链反应机理。含油污泥等烃类热解的自由基反应分为链引发、链增长、链终止三个阶段。
含油污泥等烃类热解的自由基反应的三个阶段
  (1)含油污泥热解链引发阶段

  含油污泥热解链引发阶段主要是含油污泥等烃类化合物自由基的产生,烃类分子由于其C-C键的断裂而为分解为自由基,不同烃类发生断裂的部位不同。烷烃C-C键的断裂的主要部位发生在碳链的中部,烯烃发生断裂的位置主要在其C=C双键处,烷基芳烃发生断裂的位置主要是在芳香环的β位上。

  (2) 含油污泥热解链增长阶段

  含油污泥热解链增长阶段主要是含油污泥等烃类化合物自由基的转化传递,一个自由基转化为另外一个自由基,正是自由基反复传递使得反应连续进行。具体反应进程如下:

  a) 含油污泥热解阶段自由基夺氢

  含油污泥热解阶段自由基夺氢反应通式如下:

  H + RH = H + R  ……式 (1-1)

  R + RH = RH + R ……式 (1-2)

  伯、仲、叔碳原子上的C-H键键能不同,导致碳原子上的氢被夺取的难易程度不同。研究表明,含油污泥的烃类分子碳原子上不同位置的氢被夺取的难易程度次序(由易到难)为:叔碳>仲碳>伯碳,自由基的反应速率也同上述次序。

  b)  含油污泥热解阶段自由基分解

  含油污泥热解阶段自由基本身会发生分解,分解生成两部分:烯烃分子和另外一个自由基,这样使得其自由基得以不断传递。由β断裂规则可知,自由基的这种特殊的反应发生的主要位点大都在未成对电子的β位碳上。

  c) 含油污泥热解阶段自由基加成

  相对于自由基分解反应,含油污泥热解阶段自由基的加成反应可以认为是其的逆反应,一个烯烃分子可以和一个自由基加成生成一个碳数相对较多的新的自由基。

  d) 含油污泥热解阶段自由基移位

  含油污泥热解阶段自由基的移位主要是由于自由基内部的氢进行了内部转移而使自由基发生移位,这种情形大都发生在碳数>6的链烷基自由基上。

  (3)含油污泥热解阶段链终止阶段

  含油污泥热解阶段自由基与自由基之间也可发生结合反应,当自由基结合在一起生成稳定的烃类分后,链反应就会终止。
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