论文部分内容阅读
可燃城市固体废弃物(MSW)热解液化是解决城市垃圾的有效手段之一，其热解液体产物——热解油可作为液体燃料和化工原料。但是，可燃城市固体废弃物的复杂性和多样性，使得热解技术受到一定的限制，因而需要深入研究可燃MSW的热解特性;其次是热解油的品质不高，需要进行高值化研究以提升热解油的利用效率。本文围绕典型MSW研究了单组分和混合组分热解液化实验研究，基于垃圾分类调查对模拟可燃MSW热解产油特性进行研究;并结合柱层析与催化酯化对模拟可燃MSW热解油进行高值化研究;在三种典型组分混合热解的实验基础上建立了对于混合组分的产油率预测模型。
论文对三种典型组分进行热解液化制油实验，结果表明:快速热解下产油率较高、热解过程较完全且热解油品质相对较好，为实现连续进样、产油率最大和热解油高品质，应选快速热解方式热解制油;快速热解下废纸板、废轮胎和聚氯乙烯(PVC)产油率分别在热解温度为600℃、550℃和550℃时达到最大;热解温度对三种典型组分热解油的成分影响较大。在550℃改性凹凸棒土的催化下，废轮胎和PVC的热解产油率分别提高了31.09％和18.45％;废纸板与PVC或废轮胎混合热解时产油率提高，废轮胎与PVC混合热解产油率降低。对于混合组分在550℃下无催化热解大多能获得最佳的热解油产率;混合组分在改性凹土催化热解下热解油的产率均得到提升;当混合组分中PVC占33.33％以上时催化效果较明显;当混合组分中某一单组分含量较大时，其他组分对热解产油率有影响，如三组分含量较为均等则混合热解相互影响较小。基于垃圾分类调查，对模拟可燃MSW进行热解实验，在550℃下八种组分混合热解油的产油率为43.60％，在凹土催化热解下八种组分混合热解油的产油率为47.40％。
论文分析了模拟可燃MSW热解油的理化性质和化学成分。热解油具有高含水率、强腐蚀性、热值较高、热稳定性差等特性;通过FTIR和GC-MS分析，热解油中主要含有酸类、酮类、醇类、醛类、酯类以及芳香族类等化合物。鉴于热解油含有一定量的烃类物质，利用柱层析将其分离:CH2Cl2对单环芳烃、脂肪烃有较好的洗脱性能，其中单环芳烃类化合物中苯乙烯占38.21％;丙酮对单环芳烃和多环芳烃具有较好的洗脱性能;CH2Cl2和C3H6O的分离效率分别为11.4％和24.8％，分离出37.63％的烃类物质。对经过层析柱分离剩余的热解油进行催化酯化研究，结果表明在固体酸催化剂La3+-SO42-/TiO2-SiO2能达到较好的酯化效果，热解油中酸类降低而酯类和缩醛类增加，降低了酸性和腐蚀性，提高了热解油的稳定性和品质。
在三种典型混合组分热解实验的基础上采用BP人工神经网络和支持向量机，分别建立了热解油产率的预测模型。经过检验样本预测验证，能够达到预期的要求。两种预测模型相比，支持向量机在产油率预测模型中效果更好。