废弃聚氯乙烯热解脱氯的研究

2019-05-08 23:24:19 294
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  废弃聚氯乙烯热解脱氯的钻研龙世刚郭艳玲盂庆民曹枫马春霞杨应东2(1.安工业大学冶金与材料学院,安马鞍山243002;2.马鞍山钢铁公司炼铁厂,安马鞍山243000)吹废塑料的理论中,含氯废塑料的解决不时是个难题作者对含氯废塑料的热解法脱氯停止了实验室根底钻研结果标明:在断绝空气或用氮气爱护的条件下,以一恒定的温度加热,氯脱除率超越90%,解决后的含氯废塑料能够直接喷入高炉。

  高炉喷吹废塑料在国外已经应用于工业理论并获得了良好的成效随着建筑用塑料及包装塑料用量的增加,废塑料中聚氯乙烯(pvc)的比重也在不时加大,通常其脱氯解决成效都不理想寻找一种实在可行的解决含氯废塑料的办法已成为世界性的课题本文作者主要对含氯废塑料热解脱氯法停止了钻研,经热解法脱氯解决回收氯化氢后的废塑料能够直接喷入高炉,这样有利于能量的综合利用和环境爱护。

  1试验办法及装置试验所用原料为芜湖海螺集团消费的塑钢(简称为硬质pvc)边角料及废弃的PVC包装薄膜(简称薄膜PVC),氯含量别离为45. 945%.先将电阻炉升至一定的温度后恒温,将装有1g破碎好的原料的瓷舟放入瓷管中,通入氮气(1L/min)并开端记时尾气用蒸馏水吸收每隔一定的工夫取一次样,停止滴定,并计算吸收液中HCl的含量,直至计算值根本不变为止,记录脱氯工夫。试验装置见2试验结果及剖析2.1不同恒温温度下氯脱除率与恒温工夫的关系由可见,恒温温度越高,抵达脱氯终点所需的工夫越短,氯脱除率越高。220°C时,抵达脱氯终点的工夫大概为650min,而当温度超越340°C时,抵达脱氯终点仅需100min左右;在220C时氯脱除率只要71.76%,260°C时,氯脱除率能抵达87.25%,而恒温温度超越300°C时,氯脱除率很快抵达90%左右。由(b)能够看出,恒温温度超越300C时,10min后即有50%以上的氯以HCl的模式被脱除由还可见,所有曲线由低温到高温开端都有一个脱氯速度明显增加的过程。这是因为聚氯乙烯脱氯属于自催化的链式反馈,反馈脱除的HCl对反馈有催化作用,一旦反馈开端就会很快停止到底2.2氯脱除率及解决工夫与恒温温度的关系由能够看出,随着恒温温度的升高,氯脱除率呈增加趋势,320C时呈现最大值,而解决工夫随恒温温度的升高单调下降。这是因为聚氯乙烯的热降解过程能够看成是由两个反馈组成:一个是聚氯乙烯热解脱除氯化氢;另一个是聚氯乙烯降解生成油状物和小分子气体在加热过程中,这两个反馈同时停止,但温度较低时(低于340C)为脱氯阶段,以脱氯为主;而当温度升高时,聚氯乙烯降解生成小分子物质的反馈加剧,一部分氯存在于小分子有机物中,使HCl含量减少。脱氯反馈在温度低于350°C条件下便能完成,温度为320°C时,氯脱除率抵达最大值温度进一步升高时,碳链构造开端裂解,氯脱除率降低,因而曲线上呈现最高点。PVC脱氯反馈存在一个最佳温度区间,在本试验条件下为320°C左右解决工夫随温度升高低降很快,在300°C时呈现明显转折,温度超越300°C时解决工夫较短,且变迁不大因随着温度升高,分子内能不时增加,PVC侧基C|Cl键趋于断裂的活化分子增多,因而反馈速度加快。随着HCl的放出,由于HQ的自催化作用,反馈加剧,抵达脱氯终点的工夫缩短2.3WHC1/S与恒温温度的关系为了全面考查脱氯成效,尽量使硬质PVC中残余更多的有用的C和H,本文引入kHci/ks的比值(kci指热解产生并被水吸收的HCl重量,k为试样失重量)作为选择脱氯解决最佳工艺的一个重要指丰标在氯脱除率恒定的条件下,这一比值越大阐明试样中残余的可燃质CH就越多,能量的利用率就越高。由能够看出,比值在220°C及320°C时呈现两个最高点这是因为温度较低时,能够认为聚合物主链的解聚反馈还没有发作,热分解产物主要是HCl,而且低温时反馈速度较慢,尾气吸收较完全。

  而当温度超越320°C以后,分子主链的解聚反馈致使热解产物发作变迁,生成部分油状物和小分子气体,从而使比值下降此外,高温时反馈速度很快,部分Cl进入小分子有机物中,HCl不能被水充分吸收,这也是招致该比值下降的一个因素2.4硬质PVC和薄膜PVC脱氯成效的比较聚氯乙烯的聚合度不同,分子量不同,产品的性能也就不同,所以分子量对聚氯乙烯的热解特性也有影响。另外,硬质PVC的氯脱除率随粒度的减小而增加,所以选择粒度为3mm的硬质PVC与薄膜PVC的脱氯状况停止比较,结果见24.1不同恒温温度对氯脱除率和解决工夫的影响由可见,薄膜PVC的脱氯速度比3mm硬质PVC快,温度越高,这一差别越明显。氯脱除率也比后者高这是因为PVC制品一般都加有添加剂,不同的制品所加的添加剂不同,用量也不同,一般硬质PVC产品中添加剂用量在20%左右,而薄膜PVC制品中添加剂的用量较少。

  24.2恒温温度对氯脱除率的影响由(a)可见,薄膜PVC较3mm硬质PVC脱氯温度高,其起因与上述雷同。

  24.3恒温温度对解决工夫的影响由(b)可见,不同品种的聚氯乙烯脱氯规律根本是一样的。但不同品种的PVC制品在解决温度、工夫及其他工艺参数方面也有一些差别如薄膜PVC热解脱氯的最佳温度区间为340~硬质PVC大概为320°C,假使硬质pvc和薄膜PVC混合解决,其热解脱氯的最佳温度应为340C左右。

  24.4不同类型PVC的kci/ks值的比较由可见,薄膜PVC的Wi/ks值比硬质PVC小。这是因为PVC制品在热解过程中都存在热解脱氯化氢和降解生成油状物及小分子气体这两个反馈PVC的聚合度(即分子量)不同,两个反馈停止的程度也就不同。分子量大的PVC不易降解,因而热解脱氯的趋势强;分子量小的PVC易降解,因而热解脱氯的趋势弱,生成油状物和小分子气体物质的趋势强试验所用的薄膜PVC与硬质PVC相比,其聚合度小,分子量小,易降解生成油状物和小分子气体物质,所以kHCl/ks值较小硬质PVC的Wi/ks值在320°C时抵达最大值,薄膜PVC的kHc」/ks值则在360C时抵达最大值。也就是说薄膜PVC降解生成油状物和小分子气体的趋势大于硬质PVC的降解趋势。

  不同恒温温度下氯脱除率与解决工夫的关系不同类型PVC的氯脱除率(a)和解决工夫(b)与恒温温度的关系3结论解温度为320340°C.脱氯解决60min左右时,氯脱除率可超越90%,kHa/ks值可达80%,即硬质PVC热解后CH收得率高关于薄膜PVC而言,热解温度为340-360°C.脱氯解决90min左右时,其氯脱除率抵达99%,ka/ks值可达80%.

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