【摘 要】
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轮胎单独热解普遍存在产物品质低、轮胎裂解油重质组分含量高、催化剂积碳严重等问题,废旧轮胎的催化热解和共热解技术一直是轮胎热解领域的研究热点。本文将废旧轮胎与机油共混裂解,以提高胶粉裂解过程中挥发分的释放速率,并通过与催化体系尺度匹配与络合调控提高裂解油催化反应的选择性与转化率,强化裂解过程中的加氢、聚合等二次反应,提高液态产物中回收价值高的组分,进而提高轮胎裂解技术的经济效益与适用性。首先,本文选
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轮胎单独热解普遍存在产物品质低、轮胎裂解油重质组分含量高、催化剂积碳严重等问题,废旧轮胎的催化热解和共热解技术一直是轮胎热解领域的研究热点。本文将废旧轮胎与机油共混裂解,以提高胶粉裂解过程中挥发分的释放速率,并通过与催化体系尺度匹配与络合调控提高裂解油催化反应的选择性与转化率,强化裂解过程中的加氢、聚合等二次反应,提高液态产物中回收价值高的组分,进而提高轮胎裂解技术的经济效益与适用性。首先,本文选用氢氧化钠、白云石粉、氯化镍作为催化剂,利用热重分析技术对胶粉机油催化裂解行为进行了研究。结果表明,机油和胶粉的反应不是二者简单的代数相加,而是存在强烈的相互作用。单独使用催化剂并不能提高胶粉裂解的速率,而混入机油之后,催化剂的热解效率明显提高。通过Coats-Redfern法对热解过程进行拟合发现胶粉裂解的反应级数为1.0,活化能约为97.88 k J·mol-1,催化剂会改变反应的反应级数,但不会有效降低反应的活化能;而机油的混入不会改变反应级数,却能有效降低胶粉催化裂解的活化能。然后,对胶粉机油催化裂解产物分布规律进行研究。结果发现,胶粉单独裂解炭黑、裂解油和热解气体的质量分数分别为45.6%、32.3%和22.1%,而机油的添加会降低热解炭黑和热解气的质量分数,提高裂解油的质量分数。随着机油的掺混,C元素主要从固态产物向裂解油和热解气迁移;而H元素则主要从裂解油向热解气中迁移。最后,利用热重红外联用系统（TG-FTIR）、热裂解气质联用系统（Py-GC-MS）、气象色谱仪（GC）、比表面积及孔径分析仪（BET）等对三相产物的特征进行分析。研究发现,催化剂的混入都能显著提高胶粉热解产气率,而机油的混入对胶粉的产气率影响不明显;催化剂可以大幅提高CH4的析出速率,其中氢氧化钠的效果更为显著;在提高燃气中H2收率方面,氯化镍有很好的促进作用;通过Py-GC-MS对裂解可凝气体的成分进行表征,三种催化剂都能有效促进大分子物质继续分解为小分子物质,特别是不饱和烯烃;在固相产物上,机油的添加导致热解炭黑的比表面积减小,对热解炭黑吸附性能产生了不利的影响。胶粉机油催化裂解工艺比传统胶粉裂解工艺具有更高的研究价值,通过本文的研究,为废旧轮胎与废机油高值协同资源化利用以及“生态高效”化生产提供了一定的理论依据和技术支持。
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