鉀催化生物質(zhì)-低密度聚乙烯共熱解熱重動(dòng)力學(xué)及熱解產(chǎn)物分析.pdf

1、生物質(zhì)/塑料共熱解可將生物質(zhì)/塑料有效轉(zhuǎn)化為高附加值的氣、液、固產(chǎn)物，對(duì)實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的高效清潔利用及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。利用生物質(zhì)/塑料共熱解技術(shù)將生物質(zhì)和塑料轉(zhuǎn)化成清潔能源具有廣泛的應(yīng)用前景。本項(xiàng)目側(cè)重對(duì)鉀催化條件下生物質(zhì)、塑料熱解、二者共熱解時(shí)的熱解動(dòng)力學(xué)、產(chǎn)物分布及焦氣化反應(yīng)性進(jìn)行研究，主要研究如下：
　　(1)利用熱重分析研究鉀含量對(duì)杉木屑(WS, Wood Sawdust)及其與低密度聚乙烯(LDPE,Low

2、Density Polyethylene)混合物的共熱解行為和動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，WS/LDPE共混物的共熱解特征與單獨(dú)熱解時(shí)差別較大，浸鉀WS/LDPE混合物的失重組分加和值（理論值）與實(shí)驗(yàn)值差值（ΔW）高達(dá)-24.2％。鉀影響WS/LDPE共熱解特征參數(shù)，焦產(chǎn)率隨鉀含量增加而增加，而初始分解溫度和熱解峰溫則隨之減少。模型分析結(jié)果表明鉀離子與纖維素結(jié)構(gòu)中的C2和C6位羥基形成絡(luò)合結(jié)構(gòu)。動(dòng)力學(xué)分析表明，WS和LDPE單獨(dú)熱解時(shí)可用單個(gè)一級(jí)

3、反應(yīng)描述，而共熱解時(shí)可用三個(gè)一級(jí)反應(yīng)描述，并在每個(gè)分解段均存在動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)(KCE)。
　　(2)利用加壓落管反應(yīng)器研究了鉀催化條件下生物質(zhì)/塑料共熱解產(chǎn)物分布及二者共熱解相互作用，結(jié)果表明生物質(zhì)/塑料共熱解時(shí)存在較強(qiáng)的相互作用。氣、液、固相產(chǎn)物產(chǎn)率實(shí)驗(yàn)值和理論值差值ΔW在-5%至6%范圍內(nèi)變化。多數(shù)情況下，鉀浸漬使固體產(chǎn)率和氣相產(chǎn)率升高，而液相產(chǎn)率下降。說(shuō)明鉀可以催化焦油分解，并能促進(jìn)縮聚成焦反應(yīng)。通過(guò)控制合適的反應(yīng)條件，特別

4、是生物質(zhì)/塑料配比及反應(yīng)溫度，可以提高輕質(zhì)油收率，比如，在B/P比=1.0:1.0及550～600℃時(shí)，輕油產(chǎn)率高于理論加和值5～9%，因此利用鉀催化生物質(zhì)/塑料共熱解時(shí)，較合適的熱解溫度為550～600℃，以得到更高產(chǎn)率的輕質(zhì)油。在550℃、K負(fù)載量3.75%及B/P配比1.0:1.0的條件下，氣、液、固產(chǎn)率分別為21.6%、59.5%和19.4%。
　　(3)進(jìn)一步分析了鉀催化生物質(zhì)/塑料在B/P比等于1.0:1.0及550℃

5、下共熱解時(shí)產(chǎn)物元素組成及其相互作用。結(jié)果表明：生物質(zhì)/塑料共熱解時(shí)存在相互作用。共熱解時(shí)液相產(chǎn)率較理論值低3.4-5.6%，而固相和氣相產(chǎn)率較理論值均有所提高。與理論值比較，生物質(zhì)/塑料共熱解油中C含量較理論值增加約6～9wt.%，而O含量較理論值減少9～12wt.%。由于生物質(zhì)中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分解時(shí)產(chǎn)生的自由基參與塑料解聚反應(yīng)使生物質(zhì)/塑料之間有相互作用。生物質(zhì)/塑料共熱解時(shí)得到的重油主要是正已烷萃取物，正已烷萃取物中主要成