廢輪胎熱解過程及產物特性試驗研究.pdf

1、日益增長的廢輪胎對環(huán)境產生了嚴重污染，危害著人類健康，對其合理處置已迫在眉睫；輪胎屬于有機高聚物，經處理可變成非常有價值的化工原料及燃料使用，具備資源化利用的潛力；熱解是一種資源節(jié)約、環(huán)境友好的處理技術，符合循環(huán)經濟的要求。本文在自行設計的固定床反應器上研究了熱解終溫、停留時間和催化劑對熱解機理和產物特性的影響，為熱解過程優(yōu)化和目標產物的獲取提供了依據。
　　 結合廢輪胎的組成和原料特性，借助熱重分析儀研究了升溫速率，顆粒粒徑對

2、廢輪胎熱解規(guī)律的影響，并建立了熱解模型。在自行設計的固定床反應器上開展熱解實驗，熱解產物中液體產率最高，高達55%，熱解炭次之達33%。隨溫度的升高熱解氣產率明顯上升，熱解油產率在500～550℃達到最大；隨停留時間延長熱解氣產率升高，而熱解油產率明顯下降；催化劑的加入使得熱解氣產率上升而熱解油的產率下降。
　　 采用GC、FT-IR和H2S分析儀對熱解氣進行了定性和半定量分析。熱解氣以碳氫氣體為主，含氧氣體較少，熱解氣熱值很高

3、(>30MJ/m3)；溫度升高和停留時間延長導致大分子有機物二次分解加劇，使得CH4、H2含量增加；催化劑的加入使得小分子烯烴(乙烯、丙烯)和烷烴(乙烷、丙烷)含量增加，NaOH的加入使得H2含量增加明顯，HZSM5和HY兩種分子篩的加入使得氣體產率明顯升高，熱值顯著增加；熱解氣中N元素主要以NO的形式存在，S元素主要以H2S的形式存在。
　　 采用工業(yè)分析儀、元素分析儀、FT-IR、GC-MS等先進測試手段，對熱解油行了測試分

4、析。廢輪胎熱解油熱值很高(>41MJ/kg)，C、H、S元素含量較高而O元素含量較低，其中S元素占原料中的31%。熱解溫度升高、停留時間延長及催化劑的加入，都使得熱解油中C含量上升而H含量減少，C/H升高明顯；熱解油中含有大量脂肪烴和芳香烴。隨著熱解終溫的升高和停留時間的延長，縮聚反應使得熱解油的芳香性逐漸增強；熱解油輕質餾分中主要物質為檸檬油精，苯、甲苯和二甲苯等重要化工原料。
　　 隨著熱解溫度的升高和停留時間的延長，熱解油

5、中檸檬油精含量有所下降，而芳香化合物苯、甲苯和二甲苯等含量明顯增加；NaOH的加入使得熱解油中檸檬油精含量減少，而HZSM5和HY兩種分子篩的加入則使得苯、甲苯和二甲苯含量增加，并且HY分子篩作用更加明顯。
　　 對熱解炭進行了元素分析、XRF 分析、XRD 分析及BET 測試。熱解炭中灰分、C、S含量較高，H元素含量較低；熱解溫度的升高導致S、H 元素含量降低，停留時間延長導致焦炭中揮發(fā)分含量升高，并使得更多的H、S元素以H2

6、S形式向氣相轉移；
　　 熱解炭中含有金屬元素，其中Zn含量較高，其次是Ca，Ti、Fe含量相對較少；熱解炭中Zn元素以ZnO和ZnS形式同時存在，除此之外，熱解炭中還含有CaCO3、Fe3O4和FeS等金屬化合物。溫度在400～550℃變化時，熱解炭比表面積隨溫度的升高和停留時間的縮短明顯增加；熱解炭的吸附回線屬于L1型，吸附回線產生的位置是在相對壓力P/P0=0.8左右；熱解炭中以微孔和中孔居多，隨著溫度的升高，比表面積明顯