廢輪胎微波熱解過程及產(chǎn)物分布特性試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的惡化，汽車輪胎報廢引起的廢輪胎閑置、堆積已成為一個重要的社會、環(huán)境問題。廢輪胎常規(guī)熱解的主要問題是結(jié)焦、熱效率低，根本原因在于溫度場不均勻，而微波加熱具有選擇性，可以整體加熱物料，顯著改善物料溫度分布情況，同時結(jié)合輪胎中炭黑、鋼絲與微波的耦合作用，本文提出微波輔助廢輪胎熱解的方法，主要從廢輪胎微波熱解過程以及產(chǎn)物分布特性等方面進(jìn)行了探究。
　　本文進(jìn)行廢輪胎微波熱解過程試驗(yàn)，探究了熱解產(chǎn)物隨熱解時間的

2、動態(tài)變化特性。發(fā)現(xiàn)隨熱解時間加長，熱解氣產(chǎn)率逐漸提高，熱解時間由10min增加到20min時，熱解油和熱解炭產(chǎn)率變化明顯，固體產(chǎn)物的產(chǎn)率從54％大幅降低到44.8％，熱解油產(chǎn)率由37.7％增大到44.2％。根據(jù)熱解氣的變化規(guī)律，大致將熱解過程分為三個階段;隨時間增加，熱解油產(chǎn)率明顯提高，小分子物質(zhì)比例增高，大分子油比例降低，時間繼續(xù)增大到30min，小分子油比例略有降低，而多環(huán)物質(zhì)含量增高;熱解炭的熱解程度隨時間逐漸加深，反應(yīng)器中心部分

3、樣品較邊緣部分優(yōu)先參與熱解。此外，進(jìn)行了微波熱解和常規(guī)熱解過程的對比，發(fā)現(xiàn)微波熱解的最終失重率較常規(guī)熱解提高了約12個百分?jǐn)?shù)，廢輪胎微波熱解主要熱解階段的活化能(44.38k J/mol)低于常規(guī)熱解(58.75kJ/mol)，體現(xiàn)了微波熱解廢輪胎的優(yōu)勢。
　　本文還探究了不同因素對熱解產(chǎn)物分布特性的影響。一方面，進(jìn)行不同功率下廢輪胎膠粉熱解試驗(yàn)，隨功率增大，熱解炭產(chǎn)率由270W的48.8％逐漸降到720W的41％，熱解油在450

4、W時產(chǎn)率最高，高達(dá)45％，高功率下熱解氣產(chǎn)率明顯增加，720W達(dá)到18％，且隨功率增大，熱解氣中H2，CH4等小分子物質(zhì)比例增高，熱解油中BTX類物質(zhì)呈現(xiàn)上升趨勢，熱解炭中揮發(fā)分逐漸降低，熱解程度加深，且固體中Zn元素的固硫作用加強(qiáng)。另一方面，考慮到微波熱解不僅局限于膠粉，對塊狀廢舊輪胎的熱解效果及機(jī)理也進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)相比于同功率下膠粉熱解產(chǎn)物，輪胎塊熱解氣產(chǎn)率明顯增多，提高了約4個百分?jǐn)?shù)，熱解氣中H2含量降低。輪胎塊熱解油和熱解

5、炭的成分及比例與膠粉熱解產(chǎn)物類似。
　　此外，探究了鋼絲添加下熱解產(chǎn)物分布特性，并與無鋼絲添加下產(chǎn)物進(jìn)行對比。發(fā)現(xiàn)添加鋼絲后提高功率，膠粉熱解氣和熱解油產(chǎn)率的變化尤為明顯，熱解氣產(chǎn)率大幅增高，最高可達(dá)35.3％，同時油氣產(chǎn)物中小分子物質(zhì)比例增多，熱解油中多環(huán)芳烴的比例也呈現(xiàn)上升趨勢，熱解炭揮發(fā)分和H元素含量降低，熱解程度加深。與帶鋼絲輪胎塊熱解產(chǎn)物對比，發(fā)現(xiàn)輪胎塊的熱解氣中H2含量仍較低，熱解油中苯、甲苯和檸檬烯等產(chǎn)物的比例明顯減

6、低，熱解炭區(qū)別較小。與無鋼絲添加下產(chǎn)物對比發(fā)現(xiàn)，添加鋼絲有利于深化熱解程度，提高小分子物質(zhì)含量，但對于某些對高溫敏感的物質(zhì)的產(chǎn)生有不利影響，如檸檬烯等。
　　最后，針對熱解油中含量最豐富的高附加值產(chǎn)物——檸檬烯，著重研究其產(chǎn)出特性，探究了微波功率、載氣流速、輪胎粒徑、有無鋼絲添加對廢輪胎微波熱解中檸檬烯產(chǎn)率的影響，發(fā)現(xiàn)較低的微波功率(450W)，較高的載氣流速(1.5L/min)和較小的輪胎粒徑(0.6mm)以及無鋼絲添加時有利于