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文檔簡介
1、廢塑料來源廣、數(shù)量大,處理不當不但會引起巨大的環(huán)境污染,而且會導致大量可回收資源的浪費。廢塑料組成中聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)所占比例達60%以上,實現(xiàn)對該部分廢塑料的高效回收利用已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。廢塑料通過裂解液化形成石油烴不僅可以解決廢塑料引起的環(huán)境污染,還能在一定程度上緩解能源緊缺的問題。由于聚烯烴塑料裂解液化產(chǎn)物復雜,傳統(tǒng)廢塑料裂解液化一步法制取燃料油發(fā)展及擴大受到了一定約束。為此,本論文開展了聚烯烴塑料的兩步法熱裂解研究
2、。首先,對聚烯烴塑料低溫熱裂解制取液相石油烴進行了詳細的研究。然后進行了輕度裂解產(chǎn)物石油烴作為高溫蒸汽直接加熱裂解原料制取乙烯、丙烯等低碳烯烴的研究。主要包括:
(1)本論文利用熱重分析研究了聚烯烴塑料(PP/PE)單組分及混合組分在惰性環(huán)境中的熱解特性并且利用Coats-Redfern法研究了聚合物裂解過程動力學。發(fā)現(xiàn)在不同的加熱速率下HDPE裂解的主要溫度范圍在401~489℃,PP裂解的主要溫度范圍在373~470℃。加
3、熱速率越大,聚烯烴塑料開始裂解及裂解結(jié)束的溫度就越高,聚合物失重速率曲線峰值就越大,HDPE和PP裂解過程不同轉(zhuǎn)化率階段均可用一級反應動力學來描述。HDPE/PP混合物共裂解過程中表現(xiàn)出一定的相互作用,混合物共裂解表觀活化能顯著低于單組分裂解活化能,PP的存在可以促進HDPE的裂解。通過對聚烯烴原料裂解活化能分析比較,大分子聚合物熱解反應活性次序為:PP>LDPE>HDPE,廢塑料較聚合物原料裂解活化能下降。
(2)在了解聚烯
4、烴塑料熱解特性的基礎(chǔ)上,分別利用密封間歇裂解反應裝置和常壓半連續(xù)裂解反應裝置對聚烯烴塑料進行了輕度熱裂解的研究。在間歇反應裝置中詳細研究了裂解原料(HDPE/PP)、裂解溫度、裂解初始壓力及裂解停留時間對裂解目標產(chǎn)物收率的影響,研究發(fā)現(xiàn)影響HDPE/PP裂解產(chǎn)油率的主要因素是聚烯烴混合物中PP的含量,當PP所占比例達50%時,最有利于提高產(chǎn)物油收率。影響裂解產(chǎn)物油輕質(zhì)組分含量的因素由主到次分別為:停留時間、裂解溫度、PP比例、起始壓力。
5、在常壓半連續(xù)裂解反應裝置中研究了PP、LDPE及其廢塑料的熱裂解。分別利用裂解氣氣相色譜儀(GC)、紅外光譜(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等表征方法對裂解產(chǎn)物進行了分析,探究了各種條件下聚烯烴裂解反應機理。
(3)針對聚烯烴塑料(HDPE/PP)在密閉間歇反應釜熱裂解過程中存在熔融粘度大、傳熱慢、熱解釜溫度分布極不均勻等問題,本文提出了將部分裂解產(chǎn)物返回同聚烯烴原料進行共裂解,并
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