典型塑料的催化热解动力学研究及积碳特性分析

发布时间：2023-06-02 00:24

　　近年来,塑料的催化热解技术逐渐替代传统热解技术,可将废塑料选择性转化为可利用产物,具有良好的应用前景。然而,现有技术仍然不够成熟,将废塑料转化为气态燃料和化工原料的成本较高,其中最关键的限制因素是性能优良的热解用催化剂的开发。镍基催化剂来源广泛且价格低廉,对于聚合物中C-C键和C-H键具有较强的活化能力。因此本文针对基于不同载体的镍基催化剂对废旧塑料热解机理和产物的影响进行了探究,同时研究了催化剂的抗积碳特性以进一步提高热解催化剂的性能。首先,利用热重-红外联用技术分析HDPE和PP的热解和催化热解特性。研究发现,在三个升温速率(5,10,15℃/min)下,PP较HDPE更容易发生热解。两者热解产物以饱和烷烃和烯烃为主,因为两种塑料中可聚合单体的差异,产物含量会有所不同。随后应用等转化率法中的KAS法和FWO法及模型拟合法中的CR法来确定两种塑料热解的动力学参数。HDPE和PP的机理函数可分别用球形对称的相界反应模型(R3)和圆形对称的相界反应模型(R1)描述。在加入Ni/Al₂O₃和Ni/HZSM-5后,两种催化剂可以有效降低反应能耗,并...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景
        1.2.1 塑料废弃物的来源
        1.2.2 废弃塑料的处理技术
        1.2.3 废塑料热解技术进展
        1.2.4 废塑料热解动力学
        1.2.5 催化剂失活
        1.2.6 塑料催化热解中积碳问题的研究进展
    1.3 课题研究意义及目的
    1.4 课题研究内容
第二章 聚烯烃塑料热解特性及动力学分析
    2.1 引言
    2.2 热解动力学理论基础
        2.2.1 Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法
        2.2.2 Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法
        2.2.3 Coats-Redfern(CR)法
    2.3 实验材料及装置
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 热重-红外联用装置
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 HDPE热解特性及热解动力学分析
        2.4.2 PP热解特性及热解动力学分析
    2.5 本章小结
第三章 聚烯烃塑料催化热解特性及动力学分析
    3.1 引言
    3.2 催化剂制备
        3.2.1 试剂及设备
        3.2.2 催化剂的制备
    3.3 实验装置及方法
        3.3.1 管式炉热解装置
        3.3.2 热重-红外联用装置
        3.3.3 气体产率测试装置
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 催化剂对塑料热解产物分布的影响
        3.4.2 HDPE催化热解特性及热解动力学分析
        3.4.3 PP催化热解特性及热解动力学分析
    3.5 本章小结
第四章 塑料催化热解过程催化剂积碳失活特性研究
    4.1 引言
    4.2 实验装置及方法
    4.3 催化剂表征
        4.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        4.3.2 比表面积和孔结构(BET)
        4.3.3 X射线衍射(XRD)
        4.3.4 氧气程序升温氧化(TPO)
        4.3.5 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
    4.4 结果与分析
        4.4.1 SEM表征
        4.4.2 BET表征
        4.4.3 XRD表征
        4.4.4 TPO表征
        4.4.5 FTIR表征
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 不足与展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢



本文编号：3827312