含油污泥微波热解机理研究

论文摘要

在石油开发及储运过程中产生了大量的废弃油田含油污泥,这些污泥不经处理直接排放将严重危害环境并危及人类的安全。如何妥善科学地处理油田含油污泥引起了人们的广泛关注,当今的共识是将污泥视为一种资源加以有效利用,在治理污染的同时变废为宝。微波作为处理油田含油污泥的前沿技术,以其快速、高效、节能、成本低等技术特点,成为了含油污泥资源化回收利用并具有发展前景的新技术。本文从微波处理含油污泥的目的,意义,可行性展开研究并进行机理分析。为了搞清微波对含油污泥的作用以及微波处理含油污泥的机理,本论文在实验部分通过分析污泥样品组成,分析照射后产物组成,用正交试验优化微波参数(微波功率、作用时间),残渣热值分析等实验一步一步得出微波处理含油污泥的可行性,微波参数与除油率、固化率及污泥微波热解后固、液、气相的成分影响的定性规律,固相残渣资源化和经济利用的可行性等结果；在机理研究中,论文从热效应的角度分析掌握了含油污泥由于局部过热导致组分的裂解规律,建立局部过热的数学模型,对微波场中分散相和连续相的温度分布进行粗略估计。结合实验和理论分析我们得出以下结论：1)利用微波将污泥分离为气液固三相,这三相都具有经济利用价值；2)微波加热和传统加热相比加热速度快,温度高,能够发生裂解,产生新物质：3)在一定的功率下加热污泥,除了能产生气相和液相外,固相残渣也具有较高的热值,具有较高的经济利用价值；4)在设计正交试验的基础上得到处理该污泥的最优功率和时间；5)分析实验数据和实验现象,搞清了微波热效应和非热效应在微波处理含油污泥的过程是由于介电参数不一样以及分散相和连续相的不同,从而产生了选择性加热；6)根据建立的微观数学模型,测定分散相和连续相的介电常数,介电损耗,以及微波中的电场强度等物理量,可以对微波场中分散相和连续相的温度分布进行粗略估计。以上实验,理论分析结果对搞清微波处理含油污泥机理,为微波无害化、资源化处理含油污泥技术的现场应用提供理论支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 研究方案
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 拟解决的关键问题
• 1.5 技术路线
• 1.6 创新点
• 第二章 微波处理油田含油污泥实验
• 2.1 污泥泥样
• 2.2 含油污泥样品组成分析实验
• 2.2.1 污泥含水率的测定
• 2.2.2 污泥含油率的测定
• 2.2.3 含油污泥固体含量测定
• 2.3 含油污泥热解产物分析
• 2.3.1 液相产物分析
• 2.3.2 气相产物分析
• 2.3.3 固相产物分析
• 2.4 最优化设计实验
• 2.4.1 功率和时间两因素作用下微波出油量实验
• 2.4.2 温度，功率，污泥处理量的最优化实验
• 第三章 微波处理油田含油污泥机理分析
• 3.1 微波热效应对含油污泥作用的机理研究
• 3.1.1 微波热效应对污泥中水的作用
• 3.1.2 微波热效应对污泥中油相的作用
• 3.1.3 微波热效应对污泥中金属化合物的作用
• 3.2 微波非热效应对含油污泥作用的机理研究
• 3.2.1 微波非热效应对污泥中胶质沥青质的作用
• 3.2.2 微波非热效应对污泥产生气相的影响
• 3.2.3 微波非热效应对简单反应速率的影响
• 第四章 微波处理油田含油污泥规律理论研究
• 4.1 微观模型的建立
• 4.2 微观热力学模型的建立
• 4.3 数学模型的求解
• 4.3.1 第一层次求解
• 4.3.2 第二层次求解
• 4.4 结果分析
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附图
• 附图1
• 附图2
• 详细摘要