聚氯乙烯与煤共热解产品分布和氯的变迁研究

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塑料因其优良的特性,被广泛应用于人们的生产生活,同时也产生了很多废旧塑料,被称之为“白色污染”;采用煤与废塑料共热解的方法,在得到有价值的煤气、焦油、半焦的同时还能够治理“白色污染”。废旧塑料中难免掺杂有聚氯乙烯塑料(PVC),氯会对热解产物造成污染,严重影响了热解产物的利用,而且这些氯最终会以HCl的形式释放出来,给环境造成严重的污染,因而研究煤与PVC共热解过程中氯对热解过程的影响和氯在热解产物中的分布规律对共热解工艺及脱氯工艺的开发具有指导意义。本文采用固定床热解实验装置对贺斯格乌拉褐煤、神木烟煤和PVC进行热解及共热解研究,主要考察了热解工艺条件(热解温度、停留时间和载气流量)对贺斯格乌拉褐煤、神木烟煤及PVC热解产物的影响,筛选出最优的热解条件,在此条件下,考察热解温度、PVC和煤的质量配比对共热解产物分布及氯的变迁的影响,得出氯的变迁规律。通过热重实验得出贺斯格乌拉褐煤、神木烟煤及PVC热解的TG-DTG曲线,采用Coast-Redfern法计算出活化能分别为:54kJ/mo1、143kJ/mol、196kJ/mol; PVC和煤共热解后的活化能有所降低。在固定床热解实验中,热解工艺条件对煤的热解有影响,温度是最主要的因素之一,当停留时间超过20min和载气流量大于200ml/min时,停留时间和载气流量对热解产物的产率几乎没有影响。贺斯格乌拉褐煤在热解温度为520℃、载气流量200ml/min、停留时间20min的条件下,焦油的产率最高,为8.33%(干基,wt,下同);神木烟煤在热解温度为540℃、载气流量200ml/min、停留时间20min的条件下,焦油的产率最高,为9.00%。选取焦油产率最高的热解条件,对PVC与煤进行共热解,PVC和煤的质量配比以及热解温度对热解产物的产率均有影响;PVC与煤共热解时,焦油和热解水产率均有所增加。对共热解产物进行分析,半焦的氯含量、水分、挥发分和H/C随着热解温度的升高而降低,灰分、固定碳随着热解温度的升高而升高;热解焦油中的氯含量一般在2%左右,随着PVC掺入量的增加而升高,随着热解温度的升高而降低。最后采用酸碱洗处理焦油得出酸性分、碱性分、极性分、芳香分和脂肪分等五种组分,通过GC-MS研究焦油的成分,发现焦油中氯化物含量很低,主要以氯苯的形式存在。
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