聚烯烴熱裂解及裂解產(chǎn)物作低碳烯烴生產(chǎn)原料的研究.pdf

1、廢塑料來源廣、數(shù)量大，處理不當(dāng)不但會引起巨大的環(huán)境污染，而且會導(dǎo)致大量可回收資源的浪費。廢塑料組成中聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)所占比例達(dá)60％以上，實現(xiàn)對該部分廢塑料的高效回收利用已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。廢塑料通過裂解液化形成石油烴不僅可以解決廢塑料引起的環(huán)境污染，還能在一定程度上緩解能源緊缺的問題。由于聚烯烴塑料裂解液化產(chǎn)物復(fù)雜，傳統(tǒng)廢塑料裂解液化一步法制取燃料油發(fā)展及擴大受到了一定約束。為此，本論文開展了聚烯烴塑料的兩步法熱裂解研究

2、。首先，對聚烯烴塑料低溫?zé)崃呀庵迫∫合嗍蜔N進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后進(jìn)行了輕度裂解產(chǎn)物石油烴作為高溫蒸汽直接加熱裂解原料制取乙烯、丙烯等低碳烯烴的研究。主要包括:
　　(1)本論文利用熱重分析研究了聚烯烴塑料(PP/PE)單組分及混合組分在惰性環(huán)境中的熱解特性并且利用Coats-Redfern法研究了聚合物裂解過程動力學(xué)。發(fā)現(xiàn)在不同的加熱速率下HDPE裂解的主要溫度范圍在401～489℃，PP裂解的主要溫度范圍在373～470℃。加

3、熱速率越大，聚烯烴塑料開始裂解及裂解結(jié)束的溫度就越高，聚合物失重速率曲線峰值就越大，HDPE和PP裂解過程不同轉(zhuǎn)化率階段均可用一級反應(yīng)動力學(xué)來描述。HDPE/PP混合物共裂解過程中表現(xiàn)出一定的相互作用，混合物共裂解表觀活化能顯著低于單組分裂解活化能，PP的存在可以促進(jìn)HDPE的裂解。通過對聚烯烴原料裂解活化能分析比較，大分子聚合物熱解反應(yīng)活性次序為:PP＞LDPE＞HDPE，廢塑料較聚合物原料裂解活化能下降。
　　(2)在了解聚烯

4、烴塑料熱解特性的基礎(chǔ)上，分別利用密封間歇裂解反應(yīng)裝置和常壓半連續(xù)裂解反應(yīng)裝置對聚烯烴塑料進(jìn)行了輕度熱裂解的研究。在間歇反應(yīng)裝置中詳細(xì)研究了裂解原料(HDPE/PP)、裂解溫度、裂解初始壓力及裂解停留時間對裂解目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響，研究發(fā)現(xiàn)影響HDPE/PP裂解產(chǎn)油率的主要因素是聚烯烴混合物中PP的含量，當(dāng)PP所占比例達(dá)50％時，最有利于提高產(chǎn)物油收率。影響裂解產(chǎn)物油輕質(zhì)組分含量的因素由主到次分別為:停留時間、裂解溫度、PP比例、起始壓力。

5、在常壓半連續(xù)裂解反應(yīng)裝置中研究了PP、LDPE及其廢塑料的熱裂解。分別利用裂解氣氣相色譜儀(GC)、紅外光譜(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等表征方法對裂解產(chǎn)物進(jìn)行了分析，探究了各種條件下聚烯烴裂解反應(yīng)機理。
　　(3)針對聚烯烴塑料(HDPE/PP)在密閉間歇反應(yīng)釜熱裂解過程中存在熔融粘度大、傳熱慢、熱解釜溫度分布極不均勻等問題，本文提出了將部分裂解產(chǎn)物返回同聚烯烴原料進(jìn)行共裂解，并