聚烯烃塑料与液体石蜡共热解工艺研究

利用热重分析仪(TGA)研究了低密度聚乙烯(LDPE)、液体石蜡(LP)及LDPE/LP共混物的热解特性,探讨了LDPE与LP在热解过程中的相互作用,进一步根据Coats-Redfern方法进行了反应动力学研究。结果表明,LDPE、LP及LDPE/LP共混物热解过程均符合一级反应动力学,LDPE/LP共热解反应活化能显著低于LDPE单独热解。为了验证LDPE和LP之间的协同效应,利用高压反应釜分别对LDPE、LP及LDPE/LP的共混物进行了热解研究。结果表明,LDPE与LDPE/LP共混物热解所得气体产物与液体产物组分相似,气体产物多为C_1～C_4的烷烃和烯烃,液体产物多为C_5～C_(23)的正构烷烃;LDPE/LP共热解所得液体产物中轻质烷烃组分(C_5～C_9)含量显著高于LDPE和LP单独热解,证实了LDPE和LP之间的协同作用。LP的加入改善了热解过程中的传质传热,抑制了LDPE单独热解时因局部过热而引起的结焦现象,促进了液体产物的轻质化。     

生物质三组分与低密度聚乙烯共催化热解制取轻质芳烃的协同作用机理

生物质与废塑料共催化快速热解是制取轻质芳烃的重要途径。 采用不同种类的分子筛催化剂,首先研究了分子筛种类对杨木、生物质三组分和低密度聚乙烯（LDPE）单独催化快速热解轻质芳烃产率的影响,其次研究了生物质三组分与LDPE在共催化热解过程中的协同作用机理。结果表明：在杨木、生物质三组分和LDPE单独催化快速热解时,HZSM-5（25）催化剂体现出最高的轻质芳烃产率;在杨木和LDPE共催化快速热解时,随着LDPE质量的增加,轻质芳烃的产率呈先升高后降低趋势;在生物质三组分和LDPE共催化快速热解时,纤维素和半纤维素热解的呋喃类中间产物与LDPE热解的轻烯烃中间产物易发生“双烯合成”反应,表现出较强的协同催化作用,促进轻质芳烃的生成,而木质素则抑制轻质芳烃生成。     

塑料与蜡(重油)催化共热解相互作用研究

采用低密度聚乙烯(LDPE)和固体石蜡(WAX)分别作为塑料及重油的模型化合物,以HZSM-5为反应催化剂,通过热重实验进行热解特性及动力学分析,研究了二者在热解行为上的相互作用;并结合固定床反应器对比研究单独热解及不同原料配比下共热解的产物分布,考察了共热解过程相互作用对热解产物的影响规律。结果表明,LDPE与WAX共热解过程二者间相互作用增强,表现为促进反应物的热解失重,降低了原料的特征热分解温度及反应活化能,显著提高了热解油中C_(21-)轻油馏分及芳烃的选择性,而油中C_(21+)重油馏分的选择性及固体残渣产率均降低;而且随着共热解原料中WAX比例的增加二者间的相互作用不断增强;基于模型化合物水平初步验证了塑料与裂解重油共热解制备高品质轻质燃油工艺的可行性与技术优势。     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.     

生物质与低阶煤低温共热解转化研究

将野生浮萍与长焰煤以不同比例掺混,采用自行设计的煤干馏实验装置进行生物质与煤共热解实验,对液体产物煤焦油进行GC-MS分析,以探索生物质与煤低温共热解的反应及煤焦油轻质化规律.同时采用热重分析仪,探讨生物质添加对煤热解过程的影响机理.结果表明,随着混合样品中生物质量的增加,焦油收率增大10％左右,焦油中直链烷烃及高附加值的萘、酚和芴等化合物得到一定的富集,实现了低温煤焦油轻质化的目的.样品失重率增大,TG曲线向低温区移动,热解活化能逐渐减小,长焰煤、生物质及其混合物热分解动力学模型符合准一级动力学方程,两者的掺混促进了整个反应的进行.     

MAH接枝LDPE对PET/LDPE共混物增容作用的研究

本文研究了马来酸酐(MAH)在引发剂过氧化二异丙苯(DCP)存在下,与LDPE在挤出机中进行熔融接枝反应,所得接枝物GPE对PET/LDPE共混体系的增容作用.共混物的冲击强度及应力应变曲线结果表明.GPE能明显改善共混体系的相容性,提高共混体系的冲击强度,仅用20%的GPE就能使共混物由脆性断裂变为韧性断裂.利用SEM观察共混物的冲击断面形貌,结果表明,PET与LDPE完全不相容,GPE能明显改善PET与LDPE共混物的相容性,使分散相颗粒细化.而DSC结果表明:PET/LDPE/GPE与PET/LDPE一样都是热力学不相容体系,共混物存在两相结构,PET与LDPE不形成共晶.GPE在共混物中仅起相间界面相容剂的作用.     

含油污泥各组分热解相互作用的反应力场模拟研究

含油污泥中石油烃组分复杂,仅靠产物的宏观分析结果难以揭示热解过程组分之间的相互作用。以正十二烷、1-十二烯、甲基环己烷、对二甲苯和1-甲基萘五种化合物分别代表含油污泥中石油烃的链烷烃、链烯烃、环烷烃、单环芳烃和多环芳烃五种组分,构建含油污泥石油烃的模型化合物。采用基于反应力场的分子动力学模拟方法,研究了热解过程中的产物分布及各组分之间的相互作用。结果表明,模型化合物热解产物以H₂和C_1~3的小分子化合物为主,热解前期主要为C₂H₄、C₃H₆,热解后期主要为C₂H₂、C₃H₄和H₂。相对于模型化合物中各组分单独热解,混合热解过程中石油烃各组分的消耗速率明显加快,且热解产物的片段数也有一定程度的增加。根据一级反应动力学模型,石油烃各组分在混合热解过程中的表观活化能有不同程度降低,其中链烷烃、链烯烃和环烷烃的表观活化能分别降低了16.493 kJ/mol、50.571 kJ/mol和146.289 kJ/mol,这从分子模拟层面证明了含油污泥石油烃各组分之间热解的协同作用。     

石莼与褐煤低温共热解热重分析及动力学

将不等量的生物质石莼(SC)加入到褐煤(AL)中进行低温干馏实验,实验表明:随石莼的掺混比增加,热解油产率呈先增加后减少的趋势,在石莼掺混比为30%时热解油产率达到最大值12.50%,热解油中烷烃含量在原有基础上增加了23.54%,在一定程度上提高了热解油品质。利用热重分析仪对石莼、褐煤单独热解及30%最佳掺混比的混合样共热解的热解特性进行了研究,结果表明:石莼的加入使褐煤初始热解温度提前,失重速率变快,在300～700℃之间,实验所得混合样的残重量小于单独热解残重量的理论加权值,表明石莼的添加一定程度上促进了热解反应的进行。混合热解符合一级动力学方程模型,指前因子A和活化能E_a存在补偿效应,共热解时的A和E_a与褐煤单独热解相比均减小。     

低密度聚乙烯共混改性聚甲醛的研究

研究了聚甲醛(POM)/低密度聚乙烯(LDPE)/相容剂Z-1共混增容改性。结果表明:Z-1的加入使POM/LDPE共混物中LDPE分散均匀,POM球晶细化,共混物物理、力学性能得到改善,且Z-1用量控制在5％～7％(以100份LDPE计)为最佳。POM/LDPE/Z-1共混物的主要性能指标为:拉伸强度50～60MPa,缺口冲击强度不小于12kJ/m~2,摩擦系数为0.20～0.30,用该共混物制作的小模数齿轮(m=0.5,Z=72)的精度等级达7级(参见GB 2363-80)。     

HDPE/PP共混热裂解特性

利用热重分析聚烯烃HDPE、PP的单独热裂解特性及HDPE/PP共混热裂解特性,研究了HDPE与PP共混裂解过程中的相互作用。以HDPE和PP为裂解原料,在间歇裂解反应釜中,考查了不同裂解温度、停留时间、起始压力及原料中PP比例对裂解产物收率及性能的影响。通过模拟蒸馏得到裂解产物油各馏分组成分布,采用FT-IR对产物油进行表征,并对轻质组分进行GC-MS分析。最后,采用密度泛函理论计算分析了聚烯烃以及链烷烃的化学键断裂能。结果表明:PP可降低HDPE的裂解温度,PP/HDPE共混裂解过程中存在明显的相互作用。经过正交实验得到:PP比例对混合聚烯烃裂解产油率的影响最为显著;影响轻质馏分收率的因素由主到次依次为:停留时间,裂解温度,PP比例,起始压力。FT-IR、GC-MS分析和理论计算都表明:裂解产物油的主要成分为链烷烃,其中直链烷烃含量较高,所得产物油是良好的乙烯裂解原料。