最小化二次反應(yīng)下聚乙烯熱解焦油生成特性.pdf

1、自從聚乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，由于其具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等優(yōu)良性能，在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，聚乙烯塑料的廣泛應(yīng)用也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題。塑料熱解不僅可以減少不易降解塑料的容積，還是回收利用石油資源的一個(gè)有效方法，在我國(guó)現(xiàn)階段廢棄塑料白色污染不斷惡化、石油資源對(duì)外依賴(lài)程度不斷加深的背景下，對(duì)于聚乙烯熱解有必要進(jìn)行深入研究。
　　本文首先基于固定床管式爐在400℃、450℃和500℃下，對(duì)聚乙烯熱解20mins

2、。在該反應(yīng)器下，由于二次反應(yīng)的存在，熱解生成的焦油非最初生成焦油。為了對(duì)最終焦油和初生焦油有個(gè)直接的對(duì)比，在金屬網(wǎng)反應(yīng)器上也設(shè)置類(lèi)似的反應(yīng)工況，升溫速率選擇10K/s和100K/s，熱解終溫為400℃、450℃和500℃，停留時(shí)間為30s，將初生焦油和最終焦油的成分進(jìn)行分類(lèi)比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在碳原子數(shù)目的分布上，金屬網(wǎng)反應(yīng)器下熱解焦油的平均碳原子數(shù)要大于水平管式爐下的熱解焦油；在金屬網(wǎng)反應(yīng)器的500℃熱解焦油中檢測(cè)到15.68％的環(huán)類(lèi)烴，

3、而管式爐熱解焦油中未檢測(cè)到環(huán)類(lèi)烴的存在，這說(shuō)明在二次反應(yīng)存在的條件下，環(huán)類(lèi)烴會(huì)進(jìn)一步分解為直鏈烷烴和烯烴。由此可以認(rèn)為，在水平管式爐的熱解反應(yīng)中，初生焦油中的環(huán)類(lèi)烴會(huì)經(jīng)過(guò)二次反應(yīng)，重新生成直鏈烷烴和烯烴，也同樣由于二次反應(yīng)的存在，初生焦油中的一些碳原子數(shù)較大的烴發(fā)生再次分解生成碳原子數(shù)較小的烴。
　　對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在焦油產(chǎn)率和焦產(chǎn)率還是在焦油的成分和含量上，聚乙烯熱解初生焦油和最終焦油都存在很大的差異，因此進(jìn)一步展開(kāi)了對(duì)初生

4、焦油生成特性的研究。在金屬網(wǎng)反應(yīng)器上對(duì)聚乙烯熱解進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選擇升溫速率為1K/s、10K/s和100K/s，峰值終溫為400℃、450℃和500℃，停留時(shí)間分別為0.1s、10s和30s，從熱解溫度、停留時(shí)間和升溫速率三個(gè)影響因素展開(kāi)了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。結(jié)果表明，100K/s升溫速率到不同熱解溫度停留30s，初生焦油中C≥31(大分子烴)的含量，從400℃下的0%增加到450℃下的3.64%，再增加到500℃下的14.01%

5、。100K/s升溫速率到500℃下，在停留0.1s時(shí)未檢測(cè)到C≥31烴，在停留時(shí)間10s時(shí)C≥31烴含量為10.06%，當(dāng)停留時(shí)間增加到30s時(shí)，C≥31烴含量增加到14.01%。因此，聚乙烯熱解初期先釋放出小分子量的烴，隨著熱解時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)有一部分大分子烴釋放出來(lái)，且大分子烴更容易在較高溫度下釋放出來(lái)。
　　綜上所述，本文提出了聚乙烯熱解相關(guān)過(guò)程如下：
　?、賰?nèi)部碳鏈的隨機(jī)斷裂；
　?、跓峤獬跗谛》肿訜N類(lèi)釋放；