废弃橡胶/塑料共热解制取液态油的实验研究

摘要

针对难降解垃圾资源化处理的难题，采用热解方法对橡胶和塑料进行处理。首先利用TG-DTG分析了两种不同掺混比例的废弃橡胶和塑料混合燃料样品，考察其热解特性和动力学参数的变化规律，并在固定床中进行了验证性试验。对橡胶/塑料以不同比例掺混进行了共热解制油实验，研究掺混燃料中添加少量秸秆对共热解特性的影响。对热解产物进行了分析，利用GC-MS测试了两种不同热解油的成分，并进行了对比。分别选用Fe2O3和CaO作为催化剂，在管式裂解炉中进行废橡胶和塑料的催化热解实验，分析催化热解产物及热解过程的影响。据此特性设计了回转炉热解装置系统，确定了热解条件对热解产率的影响。
　　结果表明：依据热重分析，橡胶和塑料混合物的热解主要分为两个阶段，第一阶段为热解的主要过程，转化率占总热解失重率的85％左右。掺混比例对热解速率有明显的影响；确定的最佳热解温度500℃。在固定床上进行了验证性实验，其结果与热重实验结果相符。废橡胶和塑料混合热解，较各单一热解的得油率和油发热量均有所提高。从能量回收角度分析，橡胶比例为60%时，混合垃圾热解回收油的收益率最高。但添加秸秆后既促进热解反应提前进行，又延迟了热解反应度，对橡胶和塑料混合热解制油有益，进一步提高得油率和油发热量同时提高了固体残渣的热值，热解油的收益率明显提高；橡胶含量四倍于塑料的混合燃料时，添加秸秆共热解获得了最高得油率，高出无秸秆添加时10.3%，油发热量为39.93MJ/kg。固体残渣和热解气体可作为燃料回收利用，为热解过程提供能量。通过元素分析发现，添加秸秆后热解油的性能得到一定改善，H/C比、氧元素含量增加。通过GC-MS分析，橡胶和塑料混合热解油中主要成分为脂环烃类和芳香烃类化合物。添加富含氧元素的秸秆后，醇、酯和酮类化合物含量增加。Fe2O3/CaO催化剂使得热解反应更早更快进行，提高液体产物得率，液体产率能分别提高到49.84%和50.8%。同时液体产物性质得到改善，含水量和运动粘度降低，低位发热量升高。CaO作为催化剂能够起到很好的固硫效果，使热解产物中的硫含量明显降低。在回转炉热解装置中，混合燃料停留时间越长，热解温度越高，物料热解反应程度越高，能提高气体产物和液体产物的产率。但停留时间和热解温度宜予以控制。经过本回转炉系统中的中温热解制油实验研究，确定最佳停留时间对应的转筒转速为1~2r/min，热解温度选择为600℃。综上结果对于共热解和催化热解处理难降解类垃圾有重要意义。

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引言

0.1 研究目的和意义

0.2 固体垃圾的处理方式

0.3 国内外研究现状与发展趋势

0.4难降解垃圾热解的发展方向

0.5 本文的主要研究内容

第一章 TGA中橡胶塑料掺混热解实验

1.1 样品的准备

1.2 实验装置

1.3燃料分析

1.4 TGA中热解实验

1.5 本章小结

第二章 固定床橡胶/塑料共热解制油实验

2.1 实验部分

2.2 结果分析

2.3 本章小结

第三章 Fe2O3/CaO的催化热解制油实验

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 橡胶/塑料在回转炉中的热解实验

4.1 回转炉的设计说明

4.2 实验部分

4.3实验结果及分析

4.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间科研成果

附录

致谢

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