加压落管反应器中生物质/塑料快速催化共热解研究

利用加压催化快速共热解技术实现生物质/塑料的高效利用，使其转化为高附值的热解产物。采用加压落管反应器研究不同参数（进料速率、反应温度、压力、催化剂、原料配比）对生物质/塑料单独热解和共热解产物分布及组成的影响，明确主要因素的影响规律，从而优化产物分布和热解工艺；并对热解焦气化反应性进行研究。利用热重-红外技术研究生物质/塑料热解反应动力学、特征基团变化和热解气体释放特性，结合生物质和塑料单独热解和共热解时产物分布和组成差异分析，阐明加压催化条件下共热解协同作用机制。本项目的研究对于实现生物质/塑料的清洁有效转化，实现循环利用，以及解决城市垃圾污染，实现经济可持续发展具有重要作用。

生物质/塑料共热解可将生物质/塑料有效转化高附加值气、液、固产物，对于实现固体废弃物的高效清洁利用，以及环境可持续发展具有重要意义。本项目侧重利用加压落管反应器对生物质/塑料快速催化共热解进行了研究，主要包括：. (1) 利用热重分析研究钾含量对生物质/塑料的共热解行为及动力学。结果表明，K+对生物质热解有较强的催化作用。K+浸渍使热解峰温提前；同时使焦产率显著增加，主要是由于K+促进了缩聚成焦反应。模型分析结果表明钾离子与纤维素结构中的C2和C6位羟基形成络合结构。动力学分析表明，WS和LDPE单独热解时可用单个一级反应描述，而共热解时可用三个一级反应描述，并在每个分解段均存在动力学补偿效应(KCE)。. (2) 利用加压落管反应器研究了钾催化生物质/塑料共热解产物分布及二者共热解相互作用。结果表明，生物质/塑料共热解时存在较强的相互作用。多数情况下，钾浸渍使固体产率和气相产率升高，而液相产率下降。通过控制合适的反应条件，特别是生物质/塑料配比及反应温度，可以提高轻质油收率，在优化条件下（550 oC、K负载量3.75%及B/P配比1.0:1.0），气、液、固产率分别为21.6 %、59.5 %和19.4 %。. (3) 进一步分析了钾催化生物质/塑料共热解时产物组成。结果表明：生物质/塑料共热解时得到的重油主要是正已烷萃取物。而生物质单独热解时得到的重油主要是二氯甲烷萃取物。与理论值比较，液相产物中C含量增加，相应地，气相中丙烯和乙烯浓度下降，类似地，液相产物中氧含量下降，而气相中CO和CO2浓度升高，说明二者存在关联性，这是由于自由基反应使产物中相应的元素在两相（液相和气相）间转移所致。.(4) 利用热重分析研究了钾(K)含量对催化生物质/塑料共热解焦在CO2气化的影响。结果表明，焦结构随热解温度、生物质/塑料混合比及K含量影响较大。随K含量增加，焦气化反应性更好，瞬时气化速率随K含量增加线性增加。在焦气化转化率较高时，瞬时气化速率快速下降。