【摘 要】
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随着汽车工业的发展,汽车保有量不断增加,汽车废塑料及废轮胎的处理成为一个亟需解决的问题。生物质资源具有碳中性、储量丰富等特点,其开发利用对于缓解能源危机、实现“碳中和”目标具有重要意义。生物质热解技术可以有效地将生物质资源转化为液体燃料。然而由于生物质富氧贫氢的特性,导致热解油品质较低,难以直接利用。在生物质中添加废塑料、废轮胎等富氢材料可以提高原料有效氢碳比,提升产物品质,又可以改善难降解高分子
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随着汽车工业的发展,汽车保有量不断增加,汽车废塑料及废轮胎的处理成为一个亟需解决的问题。生物质资源具有碳中性、储量丰富等特点,其开发利用对于缓解能源危机、实现“碳中和”目标具有重要意义。生物质热解技术可以有效地将生物质资源转化为液体燃料。然而由于生物质富氧贫氢的特性,导致热解油品质较低,难以直接利用。在生物质中添加废塑料、废轮胎等富氢材料可以提高原料有效氢碳比,提升产物品质,又可以改善难降解高分子材料废弃物带来的环境污染问题。本文首先以松木和高密度聚乙烯（HDPE）作为生物质和富氢材料的典型代表,在固定床反应器上进行共热解实验,研究了混合比例及热解温度对热解的影响。随着原料中HDPE比例的增加,液态产物产率逐渐上升。在松木和HDPE比例为3:1时,原料间的协同效应最强,碳氢化合物的含量比理论值高出41.19%。随着热解温度的增加,热解的液态产物产率有所降低但碳氢化合物含量逐渐提高。接着以HZSM-5为催化剂,研究了催化共热解的协同效应;对比原位催化方式和异位催化方式对催化热解的影响;使用浸渍法制备了Fe/HZSM-5催化剂,对比HZSM-5、Fe/HZSM-5和HY催化剂对催化热解的影响。相比于生物质单独催化热解,混合催化热解降低了含氧化合物的含量,提高了碳氢化合物的含量。相比于原位催化方式,异位催化方式对含氧化合物的转化能力更强,增加了产物中芳烃的含量。在三种催化剂中HY催化剂更有利于芳烃的形成,但催化剂结焦最严重;Fe/HZSM-5经过铁的负载促进了芳烃产物的形成,也提高了抗结焦能力,延长了催化剂的使用寿命。最后在热重分析仪上研究了松木与HDPE共热解、玉米秸秆与废轮胎共热解的失重特性。根据热重数据进行动力学分析。由于共热解过程较为复杂,使用Fraser–Suzuki反卷积法将松木与HDPE共热解过程分解为半纤维素、纤维素、木质素和HDPE的伪反应;将玉米秸秆与废轮胎共热解过程分解为添加剂、天然橡胶、合成橡胶、半纤维素、纤维素、木质素和无机物的伪反应,使用等转化率法计算单个伪反应步骤的动力学参数,并使用主图法确定反应机理。生物质与富氢材料在热失重行为上存在协同效应。松木和HDPE共热解过程中活化能最大的为HDPE,玉米秸秆和废轮胎共热解过程中活化能最大的为合成橡胶。
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