高密度聚乙烯与两种典型生物质在Y型分子筛上的催化共热解研究

采用固定床反应器,在氢气气氛下研究了高密度聚乙烯(HDPE)与两种典型生物质(杉木、毛竹)(8:2wt%)的共热解及在Y型分子筛上的催化共热解。结果表明,与HDPE单独热解相比,共热解生成的油相液体的碳数分布变窄,使C5-C11汽油馏分的含量显著增加,而C12-C20以及C20 组分相应降低。共热解最高的总液体收率出现在NaY催化剂上,毛竹与HDPE共热解中达到58·9%。在Y型分子筛加入后,共热解水相产物中乙酸含量明显增加,苯酚类产物含量则显著下降。乙酸生成量最多的是USY催化剂,其次是HY、NaY。在USY催化剂作用下,毛竹与HDPE共热解水相液体所含有机物中,乙酸含量达到38·3%。     

废轮胎热解油重质馏分制备的道路沥青老化性能研究

针对废轮胎热解油重质馏分(＞350℃)组成上具有蜡含量低,芳香分、胶质和沥青质含量高的特点,研究了废轮胎热解油重质馏分采用蒸馏法生产道路沥青的可行性。结果表明,废轮胎热解油中＞420℃、＞430℃、＞440℃三种渣油的性质可以满足不同牌号道路石油沥青老化实验前的技术指标,特别是延展性能优异,但是抗老化性能较差。渣油老化前后的族组成、官能团、氢分布及分子量分布变化表明,渣油在老化过程中存在氧化反应以及脱氢缩合反应,使渣油的化学组成发生变化,即芳香分、胶质含量减少,沥青质含量明显增加,使得沥青胶体体系中分散相明显增多而分散介质相对减少,造成热解油的渣油抗老化性能较差。     

典型聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯废塑料共热解初期反应特性的ReaxFF分子模拟研究

利用反应力场分子模拟(ReaxFF MD)结合反应机理自分析(AutoRMA)工具,从动力学、热解产物及热解反应过程三方面在原子层面上,探究了典型聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)废塑料共热解的反应机理.结果表明,PE/PP/PS共热解的动力学参数可通过C–C键和C–H键断裂的活化能加权求和(即Char ...     

废轮胎回转窑中试热解油的理化性质

研究了回转窑中试反应器中废轮胎热解所得液体产物油的品质。热解反应在中温段(450℃～650℃)进行，油产率在500℃有最大值45.1%，此后随温度升高而呈下降趋势。对热解油的品质进行了考察，获取了热解油的完整实沸点蒸馏曲线。结果表明，热解油品质较轻，200℃以下轻馏分总量高达33%～40%，而且热解温度的升高也有助于增加轻馏分含量。对各馏分进一步的FT-IR分析显示，较高热解温度下热解油具有较强的芳香性，并可从谱图中识别出苯、萘及其烷基衍生物等芳香类物质。600 ℃和500 ℃热解油低馏分FT-IR分析结果体现了热解芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。     

基于裂解气质联用分析的生物质逐级热解研究

为探究生物质快速热解反应历程,利用裂解气质联用仪对生物质进行逐级热解实验,考察在不同温度区间热解液体产物组分的分布规律。实验结果表明,生物质的化学组成和热解温度区间对热解液体产物都有重要影响。桉木在25℃~400℃热解液体产物较少,主要是吡喃和芳香类化合物,其中5,6-二氢-4-羟基-吡喃-2-酮相对峰面积随温度升高而降低;在450℃~500℃热解液体产物种类和产量均较多,主要以酮类和芳香类化合物为主。玉米芯热解规律和桉木的相似,但在25℃~350℃主要以呋喃类化合物为主,主要热解液体产物是2,3-二氢-苯并呋喃和2-甲氧基-4-乙烯基苯酚,在400℃~450℃热解液体产物以酮类化合物为主。生物质主要化学组分在不同温度区间热解得到不同液体产物,对其进行选择性热解,能够有效实现生物质资源的综合利用。     

黑液与石油焦共热解及其产物特性研究

运用热重-红外联用(TGA-FTIR)和扫描电镜(SEM)对黑液与石油焦的共热解过程进行了实验研究,考察了两者在共热解过程中的热失重、挥发性组分释放及固体产物表面形貌特性;同时运用热重(TGA)探究了热解固体产物黑液半焦和石油焦的CO2共气化反应特性。结果表明,在黑液与石油焦共热解过程中,温度低于600℃时,两者的热解相互独立;温度达到600℃之后,相对于黑液和石油焦单独热解的加权平均值,挥发性气体产物CO2和CO的释放峰值温度向低温区移动,失重特性也随之发生变化;800℃下的共热解固体产物表面产生新的形态特征,黑液的烧结得到抑制;850℃下的黑液半焦与石油焦CO2共气化实验表明,两者在共气化过程中存在协同效应,各自的碳转化率和气化速率明显提高,整体碳转化率提高了51.27%,气化反应速率最大值增大了两倍。     

TG-FTIR研究煤油共热解产物逸出行为

煤油共液化过程中煤与重油先发生共热解,而后加氢转化为小分子产品。因此,阐明重油对煤热解逸出产物的影响规律是调控共液化产物组成的重要热化学基础。本研究采用TG-FTIR对比研究塔河渣油(AR)和淖毛湖煤(NMH)单独热解及其共热解过程,结合热解活化能计算,探索共热解过程中塔河渣油(AR)对淖毛湖煤(NMH)热解产物逸出产物的影响。结果表明,单独热解时AR先于NMH发生热解反应。两者1∶1(质量比)混合共热解时,相比于单独热解计算的理论值,最大失重峰温度前移7℃,失重率增加约3%,共热解平均活化能降低23.6 kJ/mol,表明AR率先热解会诱发NMH热解,降低热解反应能垒。TG-FTIR结果显示,AR产生的烷烃类自由基会与NMH热解产生的含氧自由基结合,形成醇、醚等烷基类含氧有机化合物,从而抑制煤中羧基转化为CO₂的过程。研究结果有助于揭示共液化反应过程中重油对煤液化产物组成的影响。     

聚丙烯和毛竹共热解的研究

在自制固定床反应器中,对聚丙烯和毛竹共热解进行研究,得到了反应气氛、热解温度、反应物配比、反应时间对共热解的影响规律。实验结果表明,由于毛竹与聚丙烯在热解过程中的相互影响,两者共热解时的液体收率和产物分布均与两者单独热解时不同,油相液体产物的辛烷值随毛竹加入量的增加而增大,在聚丙烯和毛竹的最佳配比下,两者共热解的协同作用最明显,不仅原料的转化率最大,而且所得液体产物的收率最高,H2气氛较之N2气氛更有利于油相产物的生成和毛竹中木质素成分的热解。本文条件下,获得最佳油相液体收率的条件为,聚丙烯/毛竹配比8∶2,热解温度520℃,反应时间4h,H2气氛,油相液体收率达53.9wt.%,辛烷值为77.3。     

煤与废塑料共焦化基础研究——Ⅰ.固定床低温共焦化特性及半焦性质分析

在１０ｇ固定床反应器中,反应压力０．２ＭＰａ、氮气气氛（气体流速０．５ｌ／ｍｉｎ）,采用程序升温即室温１５Ｋ／ｍｉｎ→５７３Ｋ５Ｋ／ｍｉｎ→８７３Ｋ停留１５ｍｉｎ→反应终止的条件下,考察添加聚乙烯（ＰＥ）、聚丙烯（ＰＰ）、聚苯乙烯（ＰＳ）及不同配比时与枣庄八一焦煤的低温共焦化特性,包括对焦煤的半焦、焦油产率及热解水生成率的影响;利用偏光显微镜进行半焦的光学各向异性组织分析。实验结果表明,焦煤的半焦产率基本上不受塑料的种类及添加配比的影响,焦油产率由１０％提高至１２～１６％,同时热解水的生成率由２．６５％降至０．８％;添加各种塑料均能改变半焦的光学各向异性,特别是提高片状、丝质状和纤维状组织的百分含量。上述结果表明,焦煤与塑料低温共焦化存在协同效应。     

气相色谱-质谱方法快速测定馏分油累积收率和性质

采用GC/MS与偏最小二乘法结合的方法测定了汽油馏分、柴油馏分、润滑油馏分、VGO馏分及渣油馏分的累积收率以及汽油馏分、柴油馏分的相对密度,建立了采用MS数据预测这5种馏分油累积收率和汽油馏分、柴油馏分相对密度的PLS校正模型。验证集结果表明：GC／MS方法与标准方法测定的结果之间无显著性差别。用GC／MS方法可以实现馏分油累积收率及性质的快速测定,与标准方法相比,大大缩短了分析时间。     

煤直接液化残渣的热解特性研究

利用热重、固定床热解和红外光谱技术研究煤直接液化残渣的热解特性及热解产物分布、组成和性质,考察了热解回收油品的适用条件。结果表明,450℃~500℃下神华煤液化残渣(SHR)和胜利煤液化残渣(SLR)热解油产率分别约为32%和20%,450℃后升高温度对油产率影响不大,但会使热解油中沥青烯(A)含量增加。SHR的热解油主要是己烷可溶物组分(HS),与SHR中HS结构相似。但SLR的热解油中A组分含量接近50%。SHR中的HS组分在热解时的聚合并不明显;而SLR中的HS组分在热解过程中伴随明显的聚合,导致热解油中含有大量的沥青烯。在400℃~500℃,两种残渣中A均有向热解油转化的趋势,而且SLR中A组分表现出了较大的逸出能力。但从热解产物组成分布分析,A的逸出还是少量的,一部分分解产生油品,一部分与前沥青烯和四氢呋喃不溶物(THFIS)一起形成了半焦。     

焦炭与重质油共气化联产烯烃技术研究

针对中国乙烯、丙烯等低碳烯烃生产原料供需日益尖锐的矛盾和重质油利用技术的不足，提出焦炭与重质油共气化联产烯烃技术。阐述了焦炭与重质油共气化联产烯烃的技术原理及过程设计，并以固定床为反应器，焦炭和常压渣油为原料进行实验模拟。结果表明，当裂解温度为750℃~800℃，停留时间τ＜0.5s时，渣油在焦炭介质中裂解，其低碳烯烃含量最高；渣油在模拟气化裂解区、750℃下裂解时，得到出口气体中低碳烯烃（C2H4＋C3H6）、烷烃（CH4＋C2H6）及合成气（H2＋CO）的体积分数分别为20%、28%及46%。应用扫描电镜观察了焦炭介质表面上结焦生成物的形貌，发现通氧气后结焦生成物残留量较少。实验模拟结果证明，焦炭与重质油共气化技术可以制备低碳烯烃并联产合成气，且能有效地解决重质油裂解造成的结焦问题。     

The influence of the recycling stress history on LDPE waste pyrolysis

It is elementary to recognize the benefits and the negative impacts of the use of plastic materials on modern societies. Polyethylene (PE) is the major plastic component present in the municipal solid waste. In this paper, two types of low-density PE (LDPE) waste with different mechanical recycling stress histories were used to investigate the influence of recycling cycles on pyrolysis. The kinetic triplet and thermal degradation study were obtained using TGA data.To determine the sample composition and hydrocarbon arrangements, ultimate, proximate and X-ray diffraction analyses were carried out. Taking advantage of these analyses and combining them with differential scanning calorimetry (DSC) data, a series–parallel pyrolysis pathway was formulated. The waste of recycled polyethylene presented low enthalpy of pyrolysis, at about 205 J/g against 299 J/g for a virgin PE. The DSC analyses evidenced a multi-step reaction behavior of the pyrolysis, confirmed by the kinetic study using different isoconversional methods: the waste of recycled polyethylene presented a higher variation of activation energies as a function of the fraction reacted. The main conclusion is that the results suggest that the recycling stress history promotes the increase of long carbon chains while weakening the boundary among the compounds. This explains the fact that recycled waste needs less activation energy than other samples to degrade thermally. Finally, different categories of low-density polyethylene wastes must be considered when dealing with either kinetics or modeling of the product recovery process.     

超临界水中聚乙烯油化的研究

采用125mL间歇式高压釜反应器，在超临界水条件下考察了反应温度、反应时间、水/聚乙烯比和水填充率对聚乙烯降解油化的影响。实验结果表明,聚乙烯在超临界水中迅速降解，油收率可达90%以上；随温度从450℃提高到480℃，油收率从91.4％下降到61.7％，气体收率从1.9％提高到27.7％；在450 ℃反应时间从1 min延长到30 min时，油收率略有下降，油品中C7-11组分所占比例增大一倍。水/聚乙烯比和水填充率的增加在一定程度上对聚乙烯的降解起抑制作用。     

干酪根组成结构及其热解生油特性的红外光谱研究

对五种不同地区油页岩中干酪根进行了固体KBr压片红外吸收光谱分析,并通过曲线分峰拟合建立了干酪根中脂肪烃区域结构参数的定量测定方法。利用TG-FTIR联用分析技术对干酪根在20 ℃/min升温速率下热解挥发分析出组分在线定性分析,得到了脂肪烃结构参数随热裂解过程的反应特性及变化规律。研究表明,油页岩中干酪根由脂肪烃结构、芳香烃结构和含氧等官能团三部分组成。脂肪烃结构相对含量为18.5%~78.2%,并均以含长链亚甲基结构为主。随着演化程度的加深,干酪根中脂肪烃含量逐渐减少,生油能力也不断降低。干酪根热分解主要发生在350~520 ℃,520 ℃后热失重现象趋于平缓,在此温度下各样品残余半焦的质量分数为19.5%~52.2%。在线红外分析结果表明,干酪根热裂解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧基团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,直至形成更加稳定的类石墨态结构。     

抚顺乙烯焦油的精馏分离与气相色谱-质谱联用分析

为避免乙烯焦油作为燃料粗放燃烧造成的芳烃资源浪费与环境污染,我们以抚顺乙烯焦油为原料,常压蒸馏切割<280 ℃馏分,然后采用填充柱进行常压精馏,将<280 ℃馏分切割为12个馏分段(40~150 ℃、150~170 ℃、170~180 ℃、180~190 ℃、190~200 ℃、200~210 ℃、210~220 ℃、220~230 ℃、230~240 ℃、240~250 ℃、250~260 ℃和260~280 ℃),以达到对抚顺乙烯焦油的精馏分离。 以HP-5MS毛细管填充柱为色谱柱,对得到的12个馏分段进行气相色谱-质谱联用定性、定量分析,为乙烯焦油中芳烃的提取和乙烯焦油深加工利用提供具有指导价值的分析数据。 结果显示,抚顺乙烯焦油<280 ℃馏分占焦油总量的52.2%,主要由1~4芳香烃组成。 单环、三环和四环芳烃质量分数较少,单环芳烃主要为苯的衍生物,质量分数为5.8%,3环和4环芳烃占2.998%,主要为苊、芴、蒽、菲、芘等。 抚顺乙烯焦油中质量分数最多的双环芳烃为萘,其次为β-甲基萘、α-甲基萘和1,4-二氢萘,它们在各馏分段的最高分布分别为41.152%、16.729%、12.089%和9.046%。 由此乙烯焦油可作为提取高附加值芳环类精细化工产品的良好原料。     

Catalytic performances of kaoline and silica alumina in the thermal degradation of polypropylene

Polypropylene was cracked thermally and catalytically in the presence of kaoline and silica alumina in a semi batch reactor in the temperature range 400℃～550℃ in order to obtain suitable liquid fuels.The dependencies between process temperatures,types of catalyst,feed compositions and product yields of the obtained fuel fractions were found.It was observed that up to 450℃ thermal cracking temperature,the major product of pyrolysis was liquid oil and the major product at other higher temperatures(475℃～550℃) ...     

污泥热解油中类汽油组分组成和燃料特性分析

采用蒸馏工艺对污泥热解油进行加工,得到较轻的类汽油组分,利用气质联用对此部分进行化学成分分析,发现类汽油组分是由碳原子个数为6～13有机物组成的复杂混合物,其中含有烷烃24.32%、烯烃36.33%、芳烃22.96%、N、O有机物16.39%.将类汽油组分的燃料性质与车用汽油标准进行对比,发现除难闻气味和硫含量较高外,...     

玉米芯快速热解油特性研究

利用层析法对玉米芯快速热解油进行分析。结果表明,裂解温度对热解油产率及其族馏分构成的影响很大。通过气相色谱(GC)分析表明,脂肪族馏分碳数分布主要在C12~34,在烷烃碳数分布上,脂肪族馏分与柴油相当。并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)分析了600℃下得到的热解油特征,表明玉米芯快速热解油作为燃料和高品位化学品原料来源具有潜在的发展前景。