（浙江大学热能工程研究所，能源清洁利用国家重点实验室，浙江 杭州 310027）

　　采用U型固定床管式炉研究了含油污泥在ZSM-5分子筛催化剂上的热解产物特性。发现在下未使用催化剂热解时，GC-MS和GC测得的油泥热解油产物中的主要成分为烷烃和烯烃，芳烃含量较低；气体产物中主要为短链烃类，氢气产量较少。而在ZSM-5分子筛的催化作用下，热解油中芳香烃产量达到88.4%，气体产物中的氢气产量和短链烃类产量均明显增加。研究了400～550 ℃之间分子筛对含油污泥的催化效果，发现ZSM-5在时催化效果最佳，油相产率达到65.6%，油相中的沥青质和胶质含量较低，芳香烃产量达到90.9%。通过热重和XPS分析发现分子筛上的积炭主要以多环芳烃焦炭的形式存在。

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　　含油污泥是在石油开采、储存、运输、精炼过程中产生的一种固体废物。在中国，每年产生的含油污泥约有1000000吨。含油污泥成分复杂，含有大量重质油、沥青质、化学药剂、水分和杂质颗粒等，具有黏度大、难降解、有毒、有害等特点，会对环境造成严重污染，已被我国列为国家危险废物名录（HW08）。与此同时，由于含油污泥中含有大量原油，其资源化利用受到了广泛关注，目前含油污泥资源化处理技术主要有机械分离法、溶剂萃取法、微波处理法、超声处理法和热解法等。其中，热解法因其处理效率高、二次污染少等特点成为研究热点之一。全翠等发现油泥热解可降低原油黏度，热解油与柴油化学组成相似，但是热值较柴油热值高。陈超等发现含油污泥热解油可直接作为燃料油使用，但是其杂原子和芳香烃含量较高，油品质量与成品燃料油有差距，然而可以作为石化工艺的进料，得到附加值更高的化工产品。

　　含油污泥热解过程中加入催化剂，会进一步提高热解产物产率和品质。Wang等利用改性的斑脱土作为催化剂，得到了85.52%的油回收率。刘鲁珍等采用TiO2/MCM-41催化剂将含油污泥热解油的回收率由76.04%提高到了88.38%，并改善了热解油品质。Cheng等发现使用油泥飞灰作为催化剂能降低热解油的黏度和密度，提高热值。Pánek等用氧化钙作为添加剂催化热解含油污泥，获得的油相产物中富含脂肪烃，而且热值提高到了42 MJ·kg-1。另外Sun等发现氧化铝的催化能提高热解油中芳香烃的产率，但是芳香烃的含量仍较少，低于40%。

　　芳香烃作为一种重要的化工原料，可以广泛应用于高价值化学品以及高分子材料的制备，例如萘类化合物主要用于合成医药、染料中间体以及增塑剂等。而ZSM-5分子筛作为一种广泛应用于重质油催化裂化的催化剂，对烃类的芳构化具有明显作用。胡尧良等发现在400～600 ℃之间，重质原油在HZSM-5上获得了60%以上的转化率和70%以上芳烃产量。

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　　含油污泥作为一种潜在资源，目前从含油污泥中回收芳香烃的研究比较少，而且关于含油污泥在ZSM-5分子筛上催化热解产物的特性尚不清楚。本文以从原油罐底收集得到的含油污泥为研究对象，在U型固定床管式炉上以连续给料的方式重点研究了ZSM-5型分子筛对含油污泥热解产物分布的影响以及温度对分子筛催化效果的影响，并对油相产物中芳香烃的含量进行了分析，与此同时，对分子筛上的积炭进行了表征。实验结果对从含油污泥中回收富含芳香烃的油产物具有重要意义，能为高含油量含油污泥的资源化利用提供一种新的途径。

　　本文基于U型固定床管式炉，研究了含油污泥在ZSM-5分子筛催化作用下，热解产物的分布以及分子筛上积炭的表征。从结果看出，油相产物中的芳香烃含量有明显提高，这对从含油污泥中回收芳香烃并得到附加值更高的化工产品具有重要意义。具体结论如下。

　　（1）下含油污泥直接热解得到的油相产物中主要成分为烷烃和烯烃，气体产物中主要成分为短链烃类，并含有少量氢气。在ZSM-5分子筛催化下，油相产物中烷烃和烯烃含量减少，芳香烃含量能达到88.4%，与此同时，气体产物中氢气和短链烃类的含量比未使用ZSM-5的情况下均有明显增加，这说明ZSM-5促进了C—H、C—C键的断裂，同时促进了芳构化作用。

　　（2）在400～550℃之间使用ZSM-5分子筛对含油污泥进行催化，发现在下，含油污泥油相回收率达到最高，即65.6%，而且油相中芳烃产率达到90.9%。与此同时，油相产物中的沥青质和胶质等重质组分含量在时较低，可以认为在此实验中为分子筛催化含油污泥的最佳温度。

　　（3）对分子筛上的积炭进行分析，450和下分子筛上的积炭量明显低于400和时，说明在最佳催化温度下，形成的积炭量较少。积炭的主要类型为多环芳烃焦炭，这是由于分子筛的脱氢芳构化作用促进了芳烃持续发生脱氢缩合反应，导致焦炭的形成。同时C—O和C=O类型的积炭也被检测到，这说明分子筛促进了含氧化合物在分子筛上的吸附。

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　　图8 使用过的ZSM-5分子筛的TG和DTG曲线 不同温度下分子筛积炭相对百分比