發(fā)布時間：2020-10-22 18:09

　　 目前,能源緊缺和環(huán)境污染問題已成為全球關(guān)注的焦點。與煤加氫液化技術(shù)基本相同,低階煤和PVC共熱解技術(shù)利用H/C原子比較高的塑料作為供氫物質(zhì),對煤熱解反應過程起到供氫的作用,有利于生成液相產(chǎn)物。海拉爾煤(HLE)具有很高的灰分,在共熱解過程中,灰分中的金屬化合物可使PVC中氯元素以金屬氯化物的形式固定在固相產(chǎn)物中。因此,含氯廢塑料與低階煤共熱解在低階煤提質(zhì)與固廢處置方面具有很好地發(fā)展前景。本研究選取內(nèi)蒙古海拉爾褐煤及工業(yè)純品PVC作為實驗樣品,進行了 HLE和PVC共熱解動力學及產(chǎn)物分布特性研究。主要包括:1、通過熱分析技術(shù)對比研究了 HLE和PVC單獨熱解和共熱解特性。結(jié)果表明:HLE熱解存在三個階段:第一階段主要是干燥脫氣階段;第二階段是褐煤的主要熱解階段,大量揮發(fā)分析出;第三階段是煤的縮聚階段。PVC熱解主要分為兩個階段:第一階段主要是脫除HCl的連鎖反應被引發(fā),生成了大量的HCl;第二階段是不穩(wěn)定碳鏈的斷裂和重排、交聯(lián)、同分異構(gòu)和芳構(gòu)化等。共熱解過程分為兩個階段:第一階段與PVC單獨熱解脫HCl階段重合,與煤單獨熱解相比,該階段的最大失重速率對應的溫度逐漸向低溫區(qū)移動;第二階段是煤脫揮發(fā)分及PVC烯烴鏈斷裂階段。2、采用了微分法和積分法分別對單獨熱解和共熱解的主要階段進行了動力學分析。結(jié)果表明:單獨熱解時,PVC的主要熱解階段屬于一維擴散模型(D1),HLE的兩個主要熱解階段均符合三維擴散Jander方程(D3);共熱解第一階段符合一維擴散模型(D1);第二階段符合三維擴散Jander方程(D3)。共熱解第一階段活化能(89.26 KJ/mol～23.08 KJ/mol)遠小于PVC單獨熱解(234.33KJ/mol)時的活化能,第二階段活化能(80.19 KJ/mol～25.64 KJ/mol)與煤單獨熱解(55.23KJ/mol)時活化能相比,先增加后減少。說明煤與PVC共熱解能互相影響,降低反應活化能。3、固定床熱解實驗結(jié)果表明,隨著熱解溫度的升高,HLE和PVC失重量不斷增加,氣相和液相產(chǎn)物產(chǎn)率隨溫度升高而增加。HLE熱解氣相產(chǎn)物主要以CO2、CO和CH4為主,而PVC熱解氣主要以C2類和CH4為主,這主要是由于PVC中O含量較少。將共熱解產(chǎn)物收率的實際值和理論值差值對比后發(fā)現(xiàn),共熱解有明顯的增油作用。加入PVC后,對氣體組分分析可得,C2類和CH4增加明顯;對焦油組分分析可得,焦油中烷烴增加了 6.87%,輕質(zhì)化熱解焦油增多,提高了熱解焦油的品質(zhì)。4、通過分析不同溫度和不同PVC添加比下氯元素的脫除率和遷移規(guī)律可知:氣相中的氯元素含量隨著熱解溫度的升高先增加后減小,在終溫600℃時,氣相中氯開始減小。對煤與PVC共熱解后的半焦進行XRF和XRD分析可得,半焦中堿金屬氧化物含量逐漸減小,出現(xiàn)金屬氯化物。說明PVC中的氯可以與煤中金屬氧化物反應生成金屬氯化物,以金屬鹽的形式固定在固相產(chǎn)物中。
【學位單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ530.2;TQ325.3
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 廢塑料的回收利用
        1.2.1 能量回收
        1.2.2 物理回收
        1.2.3 化學回收
    1.3 PVC脫氯的研究現(xiàn)狀
    1.4 煤與PVC共熱解
        1.4.1 低階煤熱解研究現(xiàn)狀
        1.4.2 PVC熱解機理
        1.4.3 煤與PVC共熱解
    1.5 動力學研究
    1.6 本論文研究目的及內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 樣品制備
    2.2 樣品的工業(yè)分析和元素分析
    2.3 熱解實驗裝置及過程
        2.3.1 熱解實驗裝置
        2.3.2 熱解實驗步驟
    2.4 氯的分析方法
    2.5 熱解產(chǎn)物分析
    2.6 計算公式
第三章 PVC與煤單獨熱解及共熱解動力學研究
    3.1 海拉爾褐煤單獨熱解及動力學研究
        3.1.1 海拉爾褐煤單獨熱解特性分析
        3.1.2 海拉爾褐煤熱解動力學分析
    3.2 PVC單獨熱解及動力學研究
        3.2.1 PVC單獨熱解特性分析
        3.2.2 PVC熱解動力學分析
    3.3 海拉爾褐煤與PVC共熱解特性分析
    3.4 海拉爾褐煤與PVC共熱解TG和DTG曲線實驗值與理論值對比
    3.5 共熱解動力學分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 煤與PVC共熱解實驗研究
    4.1 海拉爾褐煤和PVC熱解實驗
        4.1.1 海拉爾褐煤單獨熱解實驗
        4.1.2 PVC單獨熱解實驗
    4.2 共熱解產(chǎn)物收率的影響因素
        4.2.1 熱解終溫的影響
        4.2.2 PVC添加比的影響
    4.3 共熱解氣體產(chǎn)物分析
        4.3.1 熱解終溫的影響
        4.3.2 PVC添加比的影響
    4.4 共熱解固體產(chǎn)物分析
    4.5 共熱解液體產(chǎn)物分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 熱解過程中氯的遷移變化
    5.1 熱解終溫對氣相中氯含量的影響
    5.2 PVC添加比對氣相中氯含量的影響
    5.3 氯在固相產(chǎn)物中的分布規(guī)律
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻
附錄一
致謝
個人簡介

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本文編號：2851936