【摘 要】
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废塑料产生量日益增加,但回收利用率较低,因此废塑料高效清洁及资源化利用越来越引起关注。由于我国优质炼焦煤资源紧缺,而废塑料的氢碳原子比较高,在煤与废塑料进行共热解时可以提供煤热解缺少的氢,因此利用热解技术探究废塑料与煤共热解特性在理论上有可行性且具有一定的研究意义。本论文利用热质联用分析仪和固定床热解实验装置对瘦煤与废塑料的共热解特性进行系统研究。考察了塑料种类、热解温度以及塑料添加比例等实验条件
【基金项目】
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国家自然基金（22078141）； 煤转化国家重点实验室开放课题基金（课题编号:J20-21-301）；
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废塑料产生量日益增加,但回收利用率较低,因此废塑料高效清洁及资源化利用越来越引起关注。由于我国优质炼焦煤资源紧缺,而废塑料的氢碳原子比较高,在煤与废塑料进行共热解时可以提供煤热解缺少的氢,因此利用热解技术探究废塑料与煤共热解特性在理论上有可行性且具有一定的研究意义。本论文利用热质联用分析仪和固定床热解实验装置对瘦煤与废塑料的共热解特性进行系统研究。考察了塑料种类、热解温度以及塑料添加比例等实验条件对废塑料与瘦煤共热解特性的影响。利用傅立叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、元素分析仪（EA）、气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和微型气相色谱仪（Micro-GC）对热解产物进行表征。废塑料与瘦煤共热解的热重实验发现热失重率随热解温度和塑料添加比例的升高而增加,并且最大热失重速率所对应的分解温度出现明显向高温段移动现象,瘦煤与聚苯乙烯/聚乙烯热失重率的理论值计算值与实验值不同。废塑料与瘦煤共热解时,C1类脂肪烃和C6类芳香烃生成量的实验值与理论计算值存在差别;废塑料与瘦煤进行共热解时,C1类脂肪烃的生成量均低于瘦煤单独热解生成量,C6类芳香烃的生成量均高于瘦煤单独热解的生成量。固定床热解实验表明,不同比例聚苯乙烯与瘦煤在550℃共热解时,其挥发分产率实验值高于理论计算值,提高了共热解挥发分产物的产率;在聚苯乙烯添加量为10wt.%,热解温度为550℃时挥发分产率达到最高值24.76wt.%;不同比例聚乙烯与瘦煤在550℃共热解时,其挥发分产率实验值低于理论计算值,抑制了共热解挥发分生成;在聚乙烯添加量为8wt.%,热解温度为525℃时焦油产率达到最高值11.5wt.%。瘦煤与废塑料在热重与固定床共热解时均存在着协同作用。半焦产率随着热解温度升高和添加比例提高逐渐降低,焦油和气体产物产率逐渐升高。在半焦产物中,红外光谱分析发现芳香族C-H伸缩振动峰以及脂肪烃的伸缩振动峰均随热解温度的升高峰强变弱;XRD分析发现芳香片层高度Lc和芳香片层直径La均随着热解温度的升高逐渐变大;元素分析发现半焦中碳元素含量均随热解温度和聚苯乙烯/聚乙烯添加比例的提高呈现增加趋势,氢元素含量呈现减小趋势。瘦煤与聚苯乙烯共热解主要的焦油组分是单环芳烃化合物,瘦煤与聚乙烯共热解主要的焦油组分是脂肪烃化合物。废塑料的添加抑制H2和CH4的生成,使得在较高热解温度下才生成H2和CH4气体。
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