【摘要】 通过TG-IR技术揭示含油污泥与麦秸秆/花生秸秆/椰子壳共热解特性：活化能降低32%、热解油品质提升、温室气体减排。解析最优混合比例与工业应用路径

在石油开采与加工过程中，含油污泥（OS）作为主要固体污染物，其处理技术直接关系到环境治理与能源回收效率。本研究通过热重-红外联用技术​（TG-IR），系统分析含油污泥与麦秸秆（WS）、花生秸秆（PS）、椰子壳（CS）的共热解特性，为废弃生物质协同资源化提供新路径。

 

一、实验方法与材料特性

1.​样品制备

选用含油污泥与三种典型农作物废弃物（WS/PS/CS）为原料，采用固定床反应器进行共热解实验（混合比例：10%-50%）。

2.TG-IR分析原理

热重分析（TG）监测热解失重过程，傅里叶红外光谱（FTIR）实时捕捉气体析出组分，实现热解动力学与产物生成特性的同步解析。

 

二、热解特性核心发现

2.1 单独热解行为对比

样品

主失重区间(℃)

峰值温度(℃)

最大失重速率(%/min)

含油污泥

200-500

460

8.42

麦秸秆

200-400

-

11.38

花生秸秆

200-400

-

8.77

椰子壳

200-400

-

12.03

图一 样品的a TG和b DTG曲线[1]

2.2 共热解协同效应

  • ​活化能显著降低：添加40%WS/40%PS/50%CS时，​表观活化能降幅达18%-32%
  • ​残渣量优化：WS与PS使热解更充分，残渣量减少12%-15%
  • ​气相产物调控：
    • CH₄与CO生成量减少30%以上
    • CO₂析出峰温提升至420-450℃，释放量增加25%

 

三、工业应用价值

1.油品质量提升

共热解使热解油中饱和烃含量提高22%，​芳烃组分增加15%，显著改善燃料品质。

2.​废弃物协同处置

实现含油污泥与农业废弃物的双重资源化，降低处理成本35%以上。

3.​减排效益

通过调控共热解比例，可定向减少温室气体（CH₄）和有毒气体（CO）排放。

 

结论

本研究证实农作物废弃物作为含油污泥热解添加剂，可有效降低反应能耗、提升油品质量并优化排放指标。其中麦秸秆与花生秸秆在40%添加比例时综合效益最佳，为工业装置设计提供关键参数支撑。

 

参考文献：[1]Rong H, Yuan J, Feng Y, et al. A TG-IR study on the co-pyrolysis characteristics of oily sludge and crops[J]. Biomass Conversion and Biorefinery, 2020: 1-11.

 

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