低密度聚乙烯與玉米芯的催化共熱解研究.pdf

1、目前，人們正面臨著資源和能源的短缺問題。隨著人口的不斷增加，能源的需求和自然資源的消耗也在不斷增加，同時也產(chǎn)生大量的廢棄物。在很多國家，固體廢棄物(MSW)的主要組成為65％的纖維素和木質(zhì)素衍生材料；15％的聚合物材料以及20％的無機材料。生物質(zhì)和廢塑料的共同熱解能有效地把這些廢棄物轉(zhuǎn)化為有用的化工原料，從而實現(xiàn)資源的循環(huán)使用。塑料是以石油、天然氣、煤等自然資源為原料，人工合成的高分子聚合物，它們與生物質(zhì)的共性是，都屬于富含碳氫元素的大

2、宗物料，這些材料在共同熱解過程中可起到提供氫的作用。 本文選擇了廢棄塑料中所占比例最高的聚合物低密度聚乙烯(LDPE)和在農(nóng)業(yè)廢棄物中廣泛存在的生物質(zhì)種類之一的玉米芯作為原料。研究了在不同熱解溫度、不同熱解氛圍、不同反應時間及不同催化劑作用下，低密度聚乙烯單獨熱解、低密度聚乙烯和玉米芯共同熱解所得產(chǎn)物生成量及液體組成的分布。選用了在氮氣和氫氣兩種氛圍下使低密度聚乙烯和玉米芯混合物共同熱解，分別在無催化劑和添加HZSM-5、Hβ

3、和NaY三種分子篩催化劑及Ti0<,2>固體催化劑作用下，研究聚乙烯與玉米芯的共熱解行為。剩余的殘渣、收集的液體產(chǎn)物稱重用Agilent5973N色質(zhì)聯(lián)用儀分析檢測液體組成。 低密度聚乙烯不加催化劑單獨熱解，液體產(chǎn)率隨著溫度的升高明顯增加，510℃時達到最高值67.3wt％。加入HZSM-5、Hβ、NaY催化劑后，不同溫度下，液體的收率發(fā)生了變化同時液體產(chǎn)物碳數(shù)分布中輕組分增加重組分減少，碳原子數(shù)分布變窄。 低密度聚

4、乙烯與玉米芯混合物在氮氣氛圍中共同熱解時，在2：8的混合物配比下得到的液體產(chǎn)率最多，液體產(chǎn)率隨著熱解溫度的升高明顯增加，490℃時達到最高值。玉米芯的添加使得熱解所得油相液體組分的碳數(shù)分布向輕組分轉(zhuǎn)移同時辛烷值增加；低密度聚乙烯的添加使得熱解所得水相液體組分的主要成分和含量均發(fā)生變化。催化劑對共熱解的產(chǎn)物產(chǎn)量有明顯的影響，HZSM-5產(chǎn)生的氣體產(chǎn)率最多，其次是Hβ，液體產(chǎn)率最高的是NaY,TiO<,2>產(chǎn)生的殘渣最多。油相液體產(chǎn)物中，添

5、加催化劑之后，液體碳數(shù)分布主要集中在C4到C16之間，Hβ催化所得的辛烷值最高；對于水相液體產(chǎn)物，催化劑的添加使得一些小分子的含量增加，同時，NaY熱解所得的醋酸組分含量是單獨熱解玉米芯時所得醋酸組分含量的兩倍多。 在氫氣熱解氛圍中，加入催化劑后，共同熱解所得氣體產(chǎn)率最高的是H13催化劑；液體產(chǎn)率最高的是NaY，其中TiO<,2>產(chǎn)生的液體產(chǎn)率與Nay的相當：剩余殘渣的量最多的是TiO<,2>催化劑。對于油相液體而言，混合物在

6、氫氣氣氛中的催化熱解的碳數(shù)分布主要集中在C4-C19之間，加入NaY之后油相液體組分的品位達到較高值，為97.5；水相液體中，加入催化劑之后，組分中的主要物質(zhì)仍是醋酸，且醋酸含量均較不加催化劑時明顯增加。四種催化劑中，醋酸生成量最多的是NaY催化劑，其次是HZSM-5，最后是Hβ和TiO<,2>，其中NaY生成的水相液體組分中超過一半的含量都是醋酸，為57.8[％]，四種催化劑均有利于醋酸的生成，其中NaY作用最明顯。 上述結(jié)