废轮胎热解炭特性及其对废轮胎催化性能研究

发布时间：2020-12-23 05:19

　　我国是废轮胎生产大国,废轮胎的产量逐年增长,废轮胎具有热稳定高、生物降解性差的特点,会导致占用土地,传播疾病,引发火灾等环境问题,严重危害着环境卫生和人类生命健康安全。因此这些固体废弃物急需处理与处置,而热解是处理废轮胎的一种有效手段。热解炭是废轮胎热解的主要产物,来源于轮胎生产过程中添加的商业炭黑和添加剂。热解炭由于其低廉的价格、多孔结构和弱碱性金属元素,成为了一种极具潜力的催化剂。本文以废轮胎为原料,探讨了热解温度对热解炭理化性质的影响,不同工况下热解炭对废轮胎热解的催化性能以及添加铁、镍、镍铁二元金属改性后的负载金属型催化剂的催化性能,结论如下:（1）废轮胎热解炭的芳香性随着热解温度的升高而逐渐升高、极性逐渐降低,含氧官能团逐渐减少,有助于提高热解炭的稳定性;热解炭的氮气吸脱附曲线成II型,表明热解炭是以中孔为主,大孔为辅的介孔材料,平均孔径为34.36 nm,有利于热解炭对废轮胎热解油大分子物质的吸附;热解炭的表面粗糙,为一些聚集成团的颗粒结构,且存在Al、Ca等能提供活性催化位点的弱碱性金属元素。表明热解炭可以作为大分子物质裂解的催化剂以及催化剂的载体。（2）热解炭的添加促进... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 废轮胎现状
    1.2 轮胎的组成
    1.3 废轮胎的资源化利用途径
        1.3.1 原型改制
        1.3.2 再生利用
        1.3.3 热化学利用
    1.4 废轮胎的热解工艺
        1.4.1 固定床热解工艺
        1.4.2 移动床热解工艺
        1.4.3 流化床热解工艺
        1.4.4 烧蚀床热解工艺
        1.4.5 回转窑热解工艺
        1.4.6 真空反应器热解工艺
    1.5 废轮胎热解的影响因素
        1.5.1 热解终温
        1.5.2 升温速率
        1.5.3 热解压力
        1.5.4 停留时间
        1.5.5 催化剂
    1.6 废轮胎热解炭的应用
        1.6.1 橡胶行业
        1.6.2 活性炭
        1.6.3 催化剂
        1.6.4 油墨
        1.6.5 沥青改性剂
        1.6.6 电极材料
    1.7 课题研究的目的、意义和内容
        1.7.1 研究意义与目的
        1.7.2 研究内容
        1.7.3 技术路线
2 实验装置及方法
    2.1 实验设备及仪器
    2.2 实验原料及预处理
    2.3 实验装置及流程
    2.4 催化热解产物分析方法和数据处理方法
        2.4.1 热解炭的表征方法
        2.4.2 热解气的分析方法
        2.4.3 热解油的分析方法
        2.4.4 数据处理方法
3 废轮胎热解炭的制备与表征
    3.1 废轮胎样品特性分析
        3.1.1 理化性质分析
        3.1.2 热降解特性分析
    3.2 废轮胎热解炭制备实验设计
    3.3 废轮胎热解炭性质分析
        3.3.1 产率分析
        3.3.2 工业分析与元素分析
        3.3.3 比表面积和孔结构分析
        3.3.4 扫描电镜和电子能谱分析
        3.3.5 红外光谱分析
        3.3.6 X射线荧光光谱分析
    3.4 本章小结
4 热解炭对废轮胎的催化热解
    4.1 实验设计
    4.2 产率分析
        4.2.1 热解终温对热解产物产率的影响
        4.2.2 热解炭添加量对热解产物产率的影响
        4.2.3 载气流速对热解产物产率的影响
    4.3 气体产物特性分析
        4.3.1 热解终温对气体产物的影响
        4.3.2 热解炭添加量对气体产物的影响
        4.3.3 载气流速对气体产物的影响
    4.4 液体产物分析
        4.4.1 FTIR分析
        4.4.2 GC-MS分析
    4.5 废轮胎催化热解过程中物料平衡和能量平衡
        4.5.1 物料平衡计算
        4.5.2 能量平衡计算
    4.6 本章小结
5 负载镍/铁热解炭对废轮胎的催化热解
    5.1 引言
    5.2 实验设计
        5.2.1 负载金属型催化剂的制备
        5.2.2催化热解实验
    5.3 实验结果分析
        5.3.1 产率分析
        5.3.2 气体产物组成分析
    5.4 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]废轮胎裂解炭黑的酸洗改性及其在丁苯橡胶中的应用[J]. 乔慧君,陈亚薇,刘英俊,杜爱华.  合成橡胶工业. 2016(05)
[2]生活垃圾催化热解液体产物特性[J]. 贾晋炜,刘璐,杨凤生,惠贺龙,付兴民,韦云钊,李俊卫,付晓恒,舒新前.  环境工程学报. 2015(01)
[3]废轮胎热解炭吸附性能研究[J]. 田永静,王增斌,王晓康,刘欣欣,孙海滨,栾大磊.  南京林业大学学报(自然科学版). 2014(06)
[4]废旧橡胶裂解方式及其工艺设备[J]. 李志华,马涛,周云杰.  橡胶工业. 2014(05)
[5]发达国家废旧轮胎回收利用经验及借鉴[J]. 李湘洲.  再生资源与循环经济. 2013(03)
[6]废橡胶的国内外利用研究现状[J]. 李岩,张勇,张隐西.  合成橡胶工业. 2003(01)
[7]低温氮吸附法与煤中微孔隙特征的研究[J]. 陈萍,唐修义.  煤炭学报. 2001(05)

博士论文
[1]热解炭黑的表面特性及其资源化应用研究[D]. 周洁.浙江大学 2006
[2]废轮胎回转窑热解特性及应用研究[D]. 张志霄.浙江大学 2004

硕士论文
[1]热解气活化法制备生物质活性炭及其吸附应用[D]. 李伟玉.大连理工大学 2017
[2]杉木屑热解气相产物的金属/炭催化裂解的研究[D]. 肖志良.南京林业大学 2012
[3]废轮胎热解过程及产物特性试验研究[D]. 戴贤明.华中科技大学 2009
[4]再生炭黑橡胶补强性能的研究[D]. 李赓.浙江大学 2006



本文编号：2933144