废轮胎回转窑热解油油品分析及加氢精制研究

摘要

废轮胎热解工艺以制取热解油、热解炭和热解燃气的形式实现废弃物处置和资源化利用，并以其较高的能源回收率和较低的二次污染而引起广泛关注和研究。本文即以中试回转窑热解主要产物之一——热解油为研究对象，在全面考察了热解原油品质的基础上，进一步分析了轻质(<200℃)、中质(200～350℃)馏分热解油的品质，同时针对热解油硫氮含量高和闪点低的缺点探索了品质提升方案，为热解油的合理应用提供了理论依据和参考价值。 本文首先考察了中试回转窑550℃下的废轮胎热解产率及热解原油的元素组成和理化特性，对其作为燃料使用的可行性进行了分析；通过实沸点蒸馏研究了轻质、中质馏分热解油的基本特性：红外(FT-IR)分析得出了有代表性馏分热解油的大致官能团组成形式，对热解油的强芳香性和部分不饱和性有了整体了解；化学族组成分析进一步了解了热解油内在化学族组成和含量，对热解油的内在性质有了更为深入理解；气相色谱(GC)分析对热解油中富含的苯、甲苯和二甲苯(BTX)进行绝对定量，为热解油提取BTX化工原料的经济性提供了参考。 其次，针对热解油缺点之一--高的硫氮含量，采用对馏分热解油加氢精制方法以提升热解油品质。分析了加氢精制方法的硫氮脱除机理，详细考察了温度、压力、液时空速和氢油体积比对硫氮脱除特性的影响，并探索得到了实验最佳脱除工况。结果表明石化行业中采用的加氢精制脱杂方案可以有效应用于废轮胎热解油的脱硫和脱氮。继而又考察了加氢精制前后热解油族组成的变化，从另一方面评价了加氢精制的效果。 最后，在全面分析了热解原油和馏分热解油特性的基础上，提出了宽沸点热解原油通过合理切割分别利用以提升品质的应用方案：主体组分(150～400℃)作为柴油或柴油掺混原料，轻质组分(<150℃)用于提取BTX化工原料，重质组分(>400℃)充当沥青调和原料。同时对此热解油应用方案进行了简单的经济性评价，评价结果表明该切割利用方案能有效提高热解油的经济价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1前言

§1.2废轮胎利用现状

§1.3国外主要废轮胎热解工艺

§1.4我国主要废轮胎热解技术研究机构及研究进展

§1.5废轮胎热解油应用前景

§1.5.1热解油整体作为燃料油

§1.5.2轻质馏分应用方案

§1.5.3中质及中质以上馏分应用方案

§1.5.4重质馏分应用方案

§1.6热解油应用的制约因素

§1.6.1高的多环芳烃

§1.6.2高的硫含量

§1.6.3高的氮含量

§1.7油品脱硫方法

§1.8本文的研究内容与意义

第二章废轮胎回转窑热解试验及热解油基本特性分析

§2.1废轮胎回转窑热解试验

§2.1.1热解装置

§2.1.2热解原料

§2.1.3热解工况及产率

§2.1.4热解原油基本特性

§2.2废轮胎热解原油蒸馏实验

§2.2.1实沸点蒸馏的意义

§2.2.2蒸馏装置及使用方法

§2.2.3蒸馏实验方案确定

§2.2.4热解油蒸馏特性分析

§2.3馏分热解油基本特性分析

§2.3.1馏分组成及理化特性分析

§2.3.2红外光谱(FT-IR）官能团分析

§2.3.3轻、中质馏分化学族组成分析

§2.3.4气相色谱(GC)BTX绝对含量分析

§2.4本章小结与讨论

第三章废轮胎热解油加氢精制基础研究

§3.1加氢精制意义和反应机理

§3.1.1热解油加氢精制目的

§3.1.2加氢脱硫(HDS)

§3.1.3加氢脱氮(HDN)

§3.2加氢精制方法和影响因素

§3.2.1固定床加氢试验装置介绍

§3.2.2实验操作方法

§3.2.3实验方案和影响因素

§3.3催化剂的选择和预硫化试验

§3.3.1催化剂选择和加工

§3.3.2催化剂预硫化

§3.4硫氮含量测定方法分析

§3.4.1一般硫氮含量测定标准

§3.4.2本实验硫氮测定方法

§3.5轻质馏分热解油加氢精制硫氮脱除特性分析

§3.5.1反应温度对脱硫脱氮率的影响

§3.5.2反应压力对脱硫脱氮率的影响

§3.5.3空速和氢油体积比对脱硫脱氮率的影响

§3.6中质馏分热解油加氢精制硫氮脱除特性分析

§3.6.1反应温度对脱硫脱氮率的影响

§3.6.2反应压力对脱硫脱氮率的影响

§3.6.3空速和氢油体积比对脱硫脱氮率的影响

§3.7不同馏分热解油对脱硫脱氮率的影响

§3.8加氢精制后化学族组成分析

§3.9本章小结与讨论

第四章废轮胎热解油应用前景研究

§4.1热解油应用方案分析

§4.1.1热解油主体组分利用方案

§4.1.2轻质石脑油组分利用方案

§4.1.3重质沥青质组分利用方案

§4.2热解油馏分切割加氢精制工艺经济性评价

§4.3本章小结与讨论

第五章全文总结与展望

§5.1阶段总结

§5.2本文创新点

§5.3研究展望和建议

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表(含已录用)的论文目录

致 谢