聚丙烯催化热解及与几种典型生物质共热解研究

摘要

能源短缺和环境恶化已成为“人口危机”以来日趋显著的两大问题，随着世界人口的日益增多，在大量的资源被消耗的同时，产生了数量巨大的废弃物。在减轻环境污染的同时又可以实现资源的二次利用的废弃物回收技术近年来受到人们的广泛关注。对于此项课题的研究在当前具有重要的社会和经济意义。 本文采用自制的固定床反应器，选取具有高分子聚合物代表性的聚丙烯塑料和毛竹、慈竹、稻壳、麦杆四种典型的生物质为反应原料，对聚丙烯的催化热解以及聚丙烯和生物质的共热解、催化共热解进行了较系统的研究。 本文首先采用热重分析技术对聚丙烯和四种生物质原料进行了热解以及聚丙烯和毛竹的共热解研究，分析了原料在热解过程中的不同变化规律。结果表明，在100～600℃的温度区间，不同的生物质原料的失重率顺序为：慈竹>毛竹>麦杆>稻壳；聚丙烯的热解温度较高，失重的区间主要集中在400～480℃的温度范围。通过对聚丙烯与毛竹的共热解的热失重行为的分析，发现两者在共热解反应中具有交互作用。 利用化学方法测定了不同生物质原料的工业成分以及纤维素、半纤维素、木质素三种组分的含量。在上述试验的基础上，对聚丙烯的催化热解进行了较系统的研究，分别探讨了温度和催化剂对聚丙烯热解的影响规律。结果表明，温度的升高对挥发性产物的生成有利，而且油相产物中较重的油分(C<,13>～C<,20>馏分)明显增加，使用NaY催化剂后，在480℃得到最高的液体收率(77.6wt％)，所得液体产物的碳数分布与柴油的碳数分布一致，而HZSM-5对轻油组分以及芳香烃有着较高的选择性，其液体产物的碳数分布与商用汽油的分布一致。使用中孔的SiO<,2>得到的液体产物中环烯烃和环烷烃占有较大的比例。活性炭也对烷烃和芳香烃有显著的选择性。 同时，对聚丙烯与四种典型生物质的共热解进行了系统的研究，详细探讨了反应温度、反应时间、反应配比、反应气氛、生物质种类和催化剂对聚丙烯与生物质共热解的影响。不同生物质与聚丙烯共热解时的协同作用不尽相同，竹类生物质与聚丙烯的相互作用最大，主要表现在液体的收率和油相液体产物的辛烷值(RON)最高。生物质的加入对提高油相液体产物的辛烷值有利。聚丙烯和毛竹为8:2的配比下，两者共热解的协同作用最明显。H<,2>气氛较之N<,2>气氛更有利与油相产物的生成和生物质中木质素成分的热解。分子筛催化剂的加入，能显著提高反应物的转化率，在热解过程中，NaY催化剂对热解产物有明显的进一步催化重整作用，其中随着NaY催化剂加入量的增多，油相产物的轻油组分的量增多，水相产物的化合物种类减少，加入4.0g催化剂后仅仅能观察到醋酸、丙酸、苯酚、4-甲基苯酚这四种主要产物。对比研究了不同的负载型催化剂对共热解的催化活性，发现Ni-Mo双组分催化剂能显著提高共热解的转化率，提高液体产物的收率。通过进一步的研究发现，催化剂的载体也对共热解有一定程度的影响。

目录

文摘

英文文摘

1引言

2聚丙烯与生物质共热解的热重分析研究

3聚丙烯催化热解、与生物质的共热解及催化共热解实验研究

4结论

参考文献

在读期间科研成果简介

致谢