塑料盐浴热解制取燃料油的研究
发布时间：2020-12-09 00:50
当前,塑料工业的发展一方面推动了其它工业发展和人民生活水平的提高,另一方面它所造成的“白色污染”问题日益突出,对环境的破环严重。将废旧塑料热解液化制取燃料油,不仅可以减少对石油化工原料的消耗,而且可节约能源、保护环境,缓解日益严重的能源短缺问题。本文提出了以熔融氯化锌为热载体的盐浴热解塑料回收燃料油的新工艺,以PE、PP、PVC、PS混合物为模拟废塑料,系统研究了盐浴热解、盐浴热解-催化改质过程中塑料的热解特性,得到反应的最佳温度范围为440～460℃、盐料比4︰1,催化改质温度为350℃,催化剂用量为15g,程序升温下的盐浴热解反应中,较为适宜的升温速率范围5～7℃/min。针对盐浴热解的气相、液相产物,采用内标法建立了一套完整的气相色谱、色-质分析方法。气相产物中烯烃含量较高,丙稀含量最高可达47.21%;液相产物平均摩尔质量介于90～280g/mol,产物中烯烃、异链烷烃和环烷烃含量较高,并含有一定量的芳烃。利用lovasic公式计算的盐浴热解产物中汽油组分的辛烷值均（RON）在83以上,在400℃～500℃的盐浴热解温度范围内,RON呈现先升后降的趋势,在450℃时RON最高可...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
1.1 废塑料的处理方法
1.1.1 填埋法
1.1.2 焚烧法
1.1.3 再生法
1.1.4 热解法
1.2 国内外废旧塑料回收状况
1.3 废旧塑料的热解
1.3.1 热裂解
1.3.2 催化热解
1.3.3 热解-催化改质法
1.4 其它处理废塑料的化学方法
1.4.1 超临界水裂解法
1.4.2 与煤共液化裂解法
1.4.3 与煤焦油共液化裂解法
1.5 废塑料热解催化剂
1.5.1 废塑料热解催化剂分类
1.5.1.1 分子筛或改性分子筛催化剂
1.5.1.2 金属氧化物催化剂
1.5.2 催化剂性能的影响
1.5.2.1 催化剂的酸位影响
1.5.2.2 催化剂孔径的影响
1.5.2.3 催化剂晶粒的影响
1.6 废塑料热解反应动力学及机理
1.6.1 反应动力学
1.6.2 热解反应机理
1.6.2.1 无催化剂的热解机理
1.6.2.2 催化热解反应机理
1.7 热解产物油品分析
1.7.1 填充柱气相色谱法
1.7.2 毛细管气相色谱法
1.7.3 气相色谱-质谱联用
1.7.4 气相色谱-红外光谱联用
1.7.5 高效液相色谱法
1.8 论文的研究背景及主要内容
第二章 塑料的盐浴热解研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验仪器和试剂
2.1.2 实验流程
2.1.3 实验方法
2.1.4 各原料和产物的表征及分析
2.1.4.1 塑料的热重分析（TGA）
2.1.4.2 气相产物
2.1.4.3 液相产物
2.1.4.4 残留固体分析
2.2 结果与讨论
2.2.1 盐浴热载体的选择
2.2.2 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯的热失重特性
2.2.3 气相产物分析
2.2.4 液相产物分析
2.2.4.1 液相产物的平均摩尔质量
2.2.4.2 红外光谱分析
2.2.4.3 汽油组分的色-质联用分析
2.2.5 残余固体分析
2.2.6 盐浴热解温度对产物分布的影响
2.2.7 盐料比对反应的影响
2.2.8 盐浴热解温度对反应时间的影响
2.2.9 盐浴热解程序升温对产物分布的影响
2.2.10 汽油组分的辛烷值（RON）
2.3 小结
第三章 盐浴热解催化剂的制备和表征
3.1 仪器和试剂
3.2 催化剂制备
3.2.1 共沉淀法二氧化钛催化剂的制备
3.2.1.1 实验方案的制定
3.2.1.2 实验方法
3.2.2 浸渍法氧化锡催化剂的制备
3.2.2.1 实验方法
3.3 催化剂的表征
3.3.1 表面形貌AFM、SEM分析
3.3.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
3.3.3 X射线衍射（XRD）
3.3.4 骨架振动红外光谱（FT-IR）
3程序升温脱附（NH3-TPD）"> 3.3.5 NH3程序升温脱附（NH3-TPD）
2程序升温脱附（CO2-TPD）"> 3.3.6 CO2程序升温脱附（CO2-TPD）
3.3.7 比表面积测试
3.4 分析结果与讨论
2/Al2O3催化剂"> 3.4.1 共沉淀TiO2/Al2O3催化剂
3.4.1.1 AFM、SEM分析
3.4.1.2 XRD分析
2-TPD表征"> 3.4.1.3 NH3-TPD和CO2-TPD表征
3.4.1.4 孔径分布
3.4.1.5 比表面积测定
2SnO）催化剂"> 3.4.2 负载型二丁基氧化锡（Bu2SnO）催化剂
3.4.2.1 XPS分析
3.4.2.2 XRD分析
3.4.2.3 FT-IR分析
2-TPD表征"> 3.4.2.4 NH3-TPD和CO2-TPD表征
3.4.2.5 孔径分布
3.5 分子筛催化剂
3-TPD和CO2-TPD"> 3.5.1 4A分子筛的NH3-TPD和CO2-TPD
3.6 小结
第四章 塑料的催化盐浴热解研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验仪器和试剂
4.1.2 实验流程
4.1.3 实验方法
4.1.4 各产物的表征及分析
4.1.4.1 气相产物
4.1.4.2 汽油组分红外光谱分析
4.1.4.3 汽油组分的色-质联用分析
4.2 结果与讨论
4.2.1 产物分析与表征结果
4.2.1.1 气相组成
4.2.1.2 汽油组分的红外光谱
4.2.1.3 汽油的色-质分析
4.2.2 一段法工艺
4.2.3 二段法工艺
4.2.3.1 催化温度对气相收率的影响
4.2.3.2 催化温度对液相收率及组成的影响
4.2.3.3 催化温度对催化剂积炭率的影响
4.2.3.4 催化温度对辛烷值的影响
4.2.3.5 盐浴热解、一段法、二段法的比较
4.2.3.6 盐浴热解-催化改质的正交优化实验条件
4.2.4 催化剂的回收利用
4.3 小结
第五章 盐浴热解机理和动力学
5.1 盐浴热解机理
5.1.1 聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯的盐浴热解及催化改质机理
5.1.1.1 自由基反应机理
5.1.1.2 正碳离子反应机理
5.1.2 聚苯乙烯的盐浴热解及催化改质机理
5.1.2.1 自由基反应机理
5.1.2.2 正碳离子反应机理
5.2 盐浴热解动力学
5.2.1 模型的建立
5.2.2 塑料盐浴热解集总动力学模型参数的计算
5.2.2.1 模型参数的解析解
5.2.2.2 模型参数的数值解
5.2.3 模型的应用
5.2.4 模型验证
5.3 小结
第六章 塑料在有机相中的酶降解
6.1 实验部分
6.1.1 实验仪器和试剂
6.1.2 实验过程
6.1.2.1 表面活性剂的合成
6.1.2.2 包衣剂的合成
6.1.2.3 包衣酶的制备
6.1.2.4 包衣酶中酶含量测定
6.1.2.5 环氧丙烷改良型表面活性剂的红外分析
6.1.2.6 塑料在有机相中的酶降解
6.2 结果与讨论
6.2.1 改良型表面活性剂的红外分析
6.2.2 有机溶剂的影响
6.2.3 酶源的影响
6.2.4 环氧丙烷加成数的影响
6.2.5 反应温度的影响
6.2.6 反应时间的影响
6.3 包衣酶的稳定性
6.3.1 包衣酶的热稳定性
6.3.2 包衣酶的热失活特性
6.3.3 包衣酶的失活动力学
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：2905972
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
前言
第一章 文献综述
1.1 废塑料的处理方法
1.1.1 填埋法
1.1.2 焚烧法
1.1.3 再生法
1.1.4 热解法
1.2 国内外废旧塑料回收状况
1.3 废旧塑料的热解
1.3.1 热裂解
1.3.2 催化热解
1.3.3 热解-催化改质法
1.4 其它处理废塑料的化学方法
1.4.1 超临界水裂解法
1.4.2 与煤共液化裂解法
1.4.3 与煤焦油共液化裂解法
1.5 废塑料热解催化剂
1.5.1 废塑料热解催化剂分类
1.5.1.1 分子筛或改性分子筛催化剂
1.5.1.2 金属氧化物催化剂
1.5.2 催化剂性能的影响
1.5.2.1 催化剂的酸位影响
1.5.2.2 催化剂孔径的影响
1.5.2.3 催化剂晶粒的影响
1.6 废塑料热解反应动力学及机理
1.6.1 反应动力学
1.6.2 热解反应机理
1.6.2.1 无催化剂的热解机理
1.6.2.2 催化热解反应机理
1.7 热解产物油品分析
1.7.1 填充柱气相色谱法
1.7.2 毛细管气相色谱法
1.7.3 气相色谱-质谱联用
1.7.4 气相色谱-红外光谱联用
1.7.5 高效液相色谱法
1.8 论文的研究背景及主要内容
第二章 塑料的盐浴热解研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验仪器和试剂
2.1.2 实验流程
2.1.3 实验方法
2.1.4 各原料和产物的表征及分析
2.1.4.1 塑料的热重分析（TGA）
2.1.4.2 气相产物
2.1.4.3 液相产物
2.1.4.4 残留固体分析
2.2 结果与讨论
2.2.1 盐浴热载体的选择
2.2.2 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯的热失重特性
2.2.3 气相产物分析
2.2.4 液相产物分析
2.2.4.1 液相产物的平均摩尔质量
2.2.4.2 红外光谱分析
2.2.4.3 汽油组分的色-质联用分析
2.2.5 残余固体分析
2.2.6 盐浴热解温度对产物分布的影响
2.2.7 盐料比对反应的影响
2.2.8 盐浴热解温度对反应时间的影响
2.2.9 盐浴热解程序升温对产物分布的影响
2.2.10 汽油组分的辛烷值（RON）
2.3 小结
第三章 盐浴热解催化剂的制备和表征
3.1 仪器和试剂
3.2 催化剂制备
3.2.1 共沉淀法二氧化钛催化剂的制备
3.2.1.1 实验方案的制定
3.2.1.2 实验方法
3.2.2 浸渍法氧化锡催化剂的制备
3.2.2.1 实验方法
3.3 催化剂的表征
3.3.1 表面形貌AFM、SEM分析
3.3.2 X射线光电子能谱分析（XPS）
3.3.3 X射线衍射（XRD）
3.3.4 骨架振动红外光谱（FT-IR）
3程序升温脱附（NH3-TPD）"> 3.3.5 NH3程序升温脱附（NH3-TPD）
2程序升温脱附（CO2-TPD）"> 3.3.6 CO2程序升温脱附（CO2-TPD）
3.3.7 比表面积测试
3.4 分析结果与讨论
2/Al2O3催化剂"> 3.4.1 共沉淀TiO2/Al2O3催化剂
3.4.1.1 AFM、SEM分析
3.4.1.2 XRD分析
2-TPD表征"> 3.4.1.3 NH3-TPD和CO2-TPD表征
3.4.1.4 孔径分布
3.4.1.5 比表面积测定
2SnO）催化剂"> 3.4.2 负载型二丁基氧化锡（Bu2SnO）催化剂
3.4.2.1 XPS分析
3.4.2.2 XRD分析
3.4.2.3 FT-IR分析
2-TPD表征"> 3.4.2.4 NH3-TPD和CO2-TPD表征
3.4.2.5 孔径分布
3.5 分子筛催化剂
3-TPD和CO2-TPD"> 3.5.1 4A分子筛的NH3-TPD和CO2-TPD
3.6 小结
第四章 塑料的催化盐浴热解研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验仪器和试剂
4.1.2 实验流程
4.1.3 实验方法
4.1.4 各产物的表征及分析
4.1.4.1 气相产物
4.1.4.2 汽油组分红外光谱分析
4.1.4.3 汽油组分的色-质联用分析
4.2 结果与讨论
4.2.1 产物分析与表征结果
4.2.1.1 气相组成
4.2.1.2 汽油组分的红外光谱
4.2.1.3 汽油的色-质分析
4.2.2 一段法工艺
4.2.3 二段法工艺
4.2.3.1 催化温度对气相收率的影响
4.2.3.2 催化温度对液相收率及组成的影响
4.2.3.3 催化温度对催化剂积炭率的影响
4.2.3.4 催化温度对辛烷值的影响
4.2.3.5 盐浴热解、一段法、二段法的比较
4.2.3.6 盐浴热解-催化改质的正交优化实验条件
4.2.4 催化剂的回收利用
4.3 小结
第五章 盐浴热解机理和动力学
5.1 盐浴热解机理
5.1.1 聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯的盐浴热解及催化改质机理
5.1.1.1 自由基反应机理
5.1.1.2 正碳离子反应机理
5.1.2 聚苯乙烯的盐浴热解及催化改质机理
5.1.2.1 自由基反应机理
5.1.2.2 正碳离子反应机理
5.2 盐浴热解动力学
5.2.1 模型的建立
5.2.2 塑料盐浴热解集总动力学模型参数的计算
5.2.2.1 模型参数的解析解
5.2.2.2 模型参数的数值解
5.2.3 模型的应用
5.2.4 模型验证
5.3 小结
第六章 塑料在有机相中的酶降解
6.1 实验部分
6.1.1 实验仪器和试剂
6.1.2 实验过程
6.1.2.1 表面活性剂的合成
6.1.2.2 包衣剂的合成
6.1.2.3 包衣酶的制备
6.1.2.4 包衣酶中酶含量测定
6.1.2.5 环氧丙烷改良型表面活性剂的红外分析
6.1.2.6 塑料在有机相中的酶降解
6.2 结果与讨论
6.2.1 改良型表面活性剂的红外分析
6.2.2 有机溶剂的影响
6.2.3 酶源的影响
6.2.4 环氧丙烷加成数的影响
6.2.5 反应温度的影响
6.2.6 反应时间的影响
6.3 包衣酶的稳定性
6.3.1 包衣酶的热稳定性
6.3.2 包衣酶的热失活特性
6.3.3 包衣酶的失活动力学
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：2905972
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