【摘要】：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的惡化,汽車輪胎報廢引起的廢輪胎閑置、堆積已成為一個重要的社會、環(huán)境問題。廢輪胎常規(guī)熱解的主要問題是結焦、熱效率低,根本原因在于溫度場不均勻,而微波加熱具有選擇性,可以整體加熱物料,顯著改善物料溫度分布情況,同時結合輪胎中炭黑、鋼絲與微波的耦合作用,本文提出微波輔助廢輪胎熱解的方法,主要從廢輪胎微波熱解過程以及產物分布特性等方面進行了探究。本文進行廢輪胎微波熱解過程試驗,探究了熱解產物隨熱解時間的動態(tài)變化特性。發(fā)現隨熱解時間加長,熱解氣產率逐漸提高,熱解時間由10min增加到20min時,熱解油和熱解炭產率變化明顯,固體產物的產率從54%大幅降低到44.8%,熱解油產率由37.7%增大到44.2%。根據熱解氣的變化規(guī)律,大致將熱解過程分為三個階段;隨時間增加,熱解油產率明顯提高,小分子物質比例增高,大分子油比例降低,時間繼續(xù)增大到30min,小分子油比例略有降低,而多環(huán)物質含量增高;熱解炭的熱解程度隨時間逐漸加深,反應器中心部分樣品較邊緣部分優(yōu)先參與熱解。此外,進行了微波熱解和常規(guī)熱解過程的對比,發(fā)現微波熱解的最終失重率較常規(guī)熱解提高了約12個百分數,廢輪胎微波熱解主要熱解階段的活化能(44.38kJ/mol)低于常規(guī)熱解(58.75kJ/mol),體現了微波熱解廢輪胎的優(yōu)勢。本文還探究了不同因素對熱解產物分布特性的影響。一方面,進行不同功率下廢輪胎膠粉熱解試驗,隨功率增大,熱解炭產率由270W的48.8%逐漸降到720W的41%,熱解油在450W時產率最高,高達45%,高功率下熱解氣產率明顯增加,720W達到18%,且隨功率增大,熱解氣中H2,CH4等小分子物質比例增高,熱解油中BTX類物質呈現上升趨勢,熱解炭中揮發(fā)分逐漸降低,熱解程度加深,且固體中Zn元素的固硫作用加強。另一方面,考慮到微波熱解不僅局限于膠粉,對塊狀廢舊輪胎的熱解效果及機理也進行了深入研究,發(fā)現相比于同功率下膠粉熱解產物,輪胎塊熱解氣產率明顯增多,提高了約4個百分數,熱解氣中H2含量降低。輪胎塊熱解油和熱解炭的成分及比例與膠粉熱解產物類似。此外,探究了鋼絲添加下熱解產物分布特性,并與無鋼絲添加下產物進行對比。發(fā)現添加鋼絲后提高功率,膠粉熱解氣和熱解油產率的變化尤為明顯,熱解氣產率大幅增高,最高可達35.3%,同時油氣產物中小分子物質比例增多,熱解油中多環(huán)芳烴的比例也呈現上升趨勢,熱解炭揮發(fā)分和H元素含量降低,熱解程度加深。與帶鋼絲輪胎塊熱解產物對比,發(fā)現輪胎塊的熱解氣中H2含量仍較低,熱解油中苯、甲苯和檸檬烯等產物的比例明顯減低,熱解炭區(qū)別較小。與無鋼絲添加下產物對比發(fā)現,添加鋼絲有利于深化熱解程度,提高小分子物質含量,但對于某些對高溫敏感的物質的產生有不利影響,如檸檬烯等。最后,針對熱解油中含量最豐富的高附加值產物——檸檬烯,著重研究其產出特性,探究了微波功率、載氣流速、輪胎粒徑、有無鋼絲添加對廢輪胎微波熱解中檸檬烯產率的影響,發(fā)現較低的微波功率(450W),較高的載氣流速(1.5L/min)和較小的輪胎粒徑(0.6mm)以及無鋼絲添加時有利于檸檬烯的產出,試驗中檸檬烯在原料樣品中的總產率最高可達5.97%,熱解油中檸檬烯總產率最高可達15.16%。
【圖文】：

圖２－１膠粉、帶鋼絲輪胎塊和去除鋼絲輪胎塊的實物圖逡逑

圖２－２試驗裝置示意圖逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X705

【參考文獻】

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本文編號：2561096