橡胶_塑料混合物热裂解制油的实验研究_李厚洋
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根 据 图 １ 和 图 ２ 中 各 时 刻 的 样 品 质 量 ，定 义 热 解 特 征 参 数 热 解 反 应 率 为 αｔ＝ （Ｗ０－Ｗｔ）／（Ｗ０－Ｗ ∞ ）×１００
式 中 ，αｔ 表 示ｔ时 刻 样 品 热 解 转 化 的 百 分 比 ，％ ；Ｗ０，Ｗｔ 和 Ｗ ∞ 分 别 为 初 始 时 刻 、ｔ时 刻 和 最 终 时 刻 的 样 品 剩余质量分数。则不同时刻热解反应率之差为
４０％ ，本 实 验 主 要 考 察 这 ２ 个 掺 混 样 品 。
１．２ 实 验 仪 器 及 实 验 过 程
实 验 采 用 瑞 士 ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ 公 司 生 产 的 ＳＤＴＡ８５１ 型 ＴＧＡ 热 重 分 析 仪 ；反 应 容 器 为 Ａｌ２Ｏ３ 坩 埚 ；反 应 气 氛 为 高 纯 度 Ｎ２，流 量 控 制 在 ４０ ｍＬ／ｍｉｎ。
中 图 分 类 号 ：ＴＫ６；Ｘ７０５
文 献 标 识 码 ：Ａ
随 着 现 代 工 业 的 快 速 发 展 和 人 们 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ，城 市 生 活 垃 圾 日 益 增 加 。 由 于 垃 圾 中 的 合 成 聚 合 物（主 要 包 括 橡 胶 和 塑 料）在 自 然 界 中 不 易 降 解 ，对 自 然 环 境 造 成 了 严 重 污 染 ，因 此 利 用 热 解 法 对 其 进 行 处 理 成 为 国 内 外 学 者 研 究 的 热 点 。 李 季 等 人 利 ［１］ 用 ＴＧ－ＤＳＣ 技 术 对 垃 圾 热 解 特 性 进 行 分 析 ，说 明 塑 料 和 橡 胶 具 有 ２ 段 明 显 的 失 重 过 程 ；刘 义 彬 等 人 分 ［２］ 析 了 废 塑 料 典 型 组 分 在 热 解 过 程 的 相 互 影 响 ；柯 威 等 人 对 ［３］ 城 市 垃 圾 进 行 热 重 分 析 ，表 明 塑 料 组 分 开 始 分 解 的 温 度 较 高 ，但 分 解 速 率 快 ，而 橡 胶 组 分 开 始 分 解 反 应 的 温 度 相 对 较 低 ，且 分 解 速 率 相 对 较 慢 ；赵 巍 等 人 利 ［４］ 用 热 分 析 —质 谱 联 用 技 术 进 行 塑 料 和 橡 胶 垃 圾 的 热 解 实 验 ，分 析 ２ 种 聚 合 物 的 热 解 机 理 和 动 力 学 ；丁 宽 等 人 分 ［５］ 析 了 固 体 垃 圾 两 两 混 合 的 热 解 特 性 ，并 得 出 ＰＶＣ 与 橡 胶 混 合 热 解 中 一 些 联 系 紧 密 的 失 重 峰 可 以 看 作 同 一 个 失 重 阶 段 处 理 ；Ｌ．Ｓｏｒｕｍ 等 人 研 ［６］ 究 了 城 市 生 活 垃 圾 １１ 种 不 同 成 分 的 热 解 特 性 以 及 不 同 成 分 之 间 可 能 发 生 的 相 互 作 用 ；Ｊ．Ｍ． Ｈｅｉｋｋｉｎｅｎ等 人 采 ［７］ 用 ＴＧ 对 不 同 垃 圾 进 行 混 合 热 解 的 研 究 结 果 表 明 ，混 合 组 分 的 热 解 可 以 采 用 各 单 组 分 的 加 权 平 均 值 来 获 得 。 此 外 ，张 于 峰 等 人 还 ［８ ９］ 利 用 不 同 的 热 解 设 备 对 固 体 垃 圾 进 行 了 热 解 实 验 ，而 关 于 橡 胶 轮 胎 和 废 塑 料 热 解 制 油 的 研 究 也 有 报 道 。 ［１０ １３］ 由 于 橡 胶 和 塑 料 可 以 获 得 更 高 的 得 油 率 ，并 且 油 的 热 值 较 高 ，所 以 在 垃 圾 热 解 处 理 方 法 中 具 有 广 阔 的 前 景 。 在 生 活 垃 圾 中 ，塑 料 和 橡 胶 掺 混 的 情 况 比 较 多 见 ， 分类 后 难 降 解 类 垃 圾 即 为 塑 料 橡 胶 废 弃 物 的 混 合 物 。 因 此 ，本 文 以 塑 料／橡 胶 为 研 究 对 象 ，在 热 重 分 析 仪 中 考 查 不 同 掺 混 比 例 燃 料 的 热 解 特 性 ，并 在 固 定 床 中 进 行 混 合 垃 圾 热 解 制 油 实 验 ，获 得 橡 胶 和 塑 料 不 同 掺混比例进行热解制油的特性。该研究对废弃资源和能源回收具有一定的经济效益和社会效益。
项目
水分
工 业 分 析／％ 挥发分 灰分
发 热 量／ 固 定 碳 （ＭＪ·ｋｇ－１）
所示 。 由 表 １ 可 以 看 出 ，２ 种 难 降 解 垃 圾 虽 然 具 有 相 近 的 挥 发 分 ，但 是 所 含 灰 分 和 固 定 碳 却 具 有 很 大 的 差 异 ，由 此 决 定 了 发 热 量 也 有 很 大 差 别 ，而 固
Δα１－２＝αｔ２－αｔ１ 其 中 ，Δα１－２表 示ｔ１－ｔ２ 时 间 内 热 解 转 化 占 整 个 过 程 的 百 分 比 ；αｔ２和αｔ１分 别 为ｔ１ 和ｔ２ 时 刻 的 热 解 率 。
由 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线 得 到 的 ２ 个 样 品 热 解 特 征 参 数 ，结 果 如 表 ２ 所 示 。 其 中 ，样 品 １ 的 Ｔｆ 恒 温 ６．５ ｍｉｎ；样 品 ２ 的 Ｔｆ 恒 温 ５．６ ｍｉｎ。
失重率的８５％左右，掺混比例对热 解 温 度 范 围 的 影 响 不 明 显，但 对 热 解 速 率 有 明 显 的 影
响 ；同 时 依 据 热 重 分 析 所 确 定 的 ５００℃ 最 佳 热 解 终 温 ，在 固 定 床 上 进 行 热 解 制 油 的 验 证 性
实验，并对热解产物液态油和固体残余物进 行 收 集 称 量，计 算 得 到 液 体 和 固 体 两 相 比 例，
同 比 例 掺 混 在 热 重 分 析 仪 中 进 行 热 解 实 验 ，得 到 热 解 特 性 和 动 力 学 参 数 的 变 化 规 律 ，橡 胶
和 塑 料 混 合 物 的 热 解 转 化 分 布 在 ２ 个 温 度 段 ，第 １ 阶 段 为 主 要 热 解 过 程 ，热 解 率 占 总 热 解
８５
说明第１阶段的热解速率受掺混比例影响
表 ２ ２ 个 样 品 的 热 解 特 征 参 数
比较明显。样品１最大热解速率低于样品 ２，即橡胶掺 混 比 例 高 的 样 品 热 解 速 率 低。 而第２个热解阶段的热解速率受掺混比例 的 影 响 不 大，对 应 的 ＤＴＧ 峰 值 分 别 为 ０．５３％／ｍｉｎ 和 ０．５５％／ｍｉｎ。２ 个 样 品 在
８４
青 岛 大 学 学 报 （工 程 技 术 版 ）
第 ２９ 卷
选 用 汽 车 外 胎 橡 胶 和 收 集 的 塑 料 垃 圾 ，经 加
表 １ 橡 胶 粉 末 与 塑 料 粉 末 的 工 业 分 析 与 发 热 量 测 试
工 破 碎 成 粉 末 ，颗 粒 平 均 粒 径 为 １００ 目 。 分 别 对 其 进 行 工 业 分 析 和 发 热 量 测 试 ，测 试 结 果 如 表 １
实 验 升 温 条 件 设 置 ：系 统 从 ３３℃ 开 始 升 温 ，升 温 速 率 为 １０℃／ｍｉｎ，当 温 度 升 至 ５００℃ 时 恒 温 ４０ ｍｉｎ，
恒 温 后 恢 复 升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ，直 至 ９００℃ ，恒 温 ２０ ｍｉｎ。
１．３ 实 验 结 果 及 分 析 橡 胶 比 例 分 别 为 ６０％ 和 ４０％ 时 ，２ 种 掺 混 比 例 样 品 热 解 过 程 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线 如 图 １ 和 图 ２ 所 示 。
第２９卷 第３期
２ ０ １ ４ 年 ９ 月
青 岛 大 学 学 报 （工 程 技 术 版 ） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＮＧＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ （Ｅ＆Ｔ）
文 章 编 号 ：１００６ ９７９８（２０１４）０３ ００８３ ０５；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６ ９７９８．２０１４．０３．０１６
Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２ ０ １ ４
橡胶／塑料混合物热裂解制油的实验研究
李厚洋，王翠苹，李 刚
（青岛大学机电工程学院，山东 青岛 ２６６０７１）
摘要：针对生活垃圾中的合成聚 合 物 给 自 然 环 境 造 成 的 严 重 污 染，本 文 以 汽 车 外 胎 橡 胶
和收集的塑料垃圾为研究对象，采 用 ＳＤＴＡ８５１ 型 ＴＧＡ 热 重 分 析 仪，将 橡 胶 和 塑 料 以 不
由 表 ２ 可 以 看 出 ，２ 个 样 品 第 １ 个 波 峰 的 热 解 开 始 温 度 、终 点 温 度 和 峰 值 温 度 基 本 相 同 ，说 明 掺 混 比 例的不同对热解温度的特征系数影响不大。样品１的ＤＴＧ为（５．９％／ｍｉｎ），明显小于样品２（８．２７％／ｍｉｎ），
第３期
李 厚 洋 ，等 ：橡 胶／塑 料 混 合 物 热 裂 解 制 油 的 实 验 研 究
橡胶 塑料
２．３４ ６１．２３ ８．２７ ２８．１６ ３６．６３１ ０．６６ ６３．４８ ３１．６９ ４．１７ ２０．１６２
定 碳 质 量 分 数 较 高 的 橡 胶 具 有 更 高 的 热 值 。 本 文 设 定 掺 混 燃 料 和 橡 胶 粉 末 的 质 量 比 分 别 为 ６０％ 和
对所得液态油进行水分和发热量测试分析，分析结果表明，得油率约为 ３８％，油发热量为
３５ ＭＪ／ｋｇ，说明混合燃料中橡胶比 例 越 大，得 油 率 越 高。 该 研 究 为 橡 胶 和 塑 料 垃 圾 的 热 解提供理论依据。
关 键 词 ：橡 胶 ；塑 料 ；热 重 分 析 ；固 定 床 热 解 ；制 油
图 １ 橡 胶 比 例 ６０％ 样 品 １ 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线
图 ２ 橡 胶 比 例 ４０％ 样 品 ２ 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线
由 图 １ 和 图 ２ 可 以 看 出 ，在 温 度 达 到 ２３３℃ （２０ ｍｉｎ）之 前 ，样 品 随 温 度 升 高 有 幅 度 较 小 的 失 重 ，在 ＤＴＧ 曲 线 上 表 现 为 不 规 则 的 波 动 。 主 要 是 样 品 受 热 干 燥 发 生 软 化 ，析 出 水 分 和 少 量 气 体 。 之 后 样 品 的 热 解 过 程 出 现 ２ 个 明 显 失 重 阶 段 ，分 别 对 应 ＤＴＧ 曲 线 中 ２ 个 波 峰 。 第 １ 阶 段 为 主 要 热 解 阶 段 ，温 度 区 间 为 ２３５～５００℃（恒 温 ７ ｍｉｎ内），热 解 转 化 比 例 Δα占 总 热 解 失 重 ８５％ 左 右 ，基 本 上 为 挥 发 分 的 析 出 。 第２ 阶 段 ，对 应 第 ２ 个 小 的 波 峰 ，主 要 为 碳 络 合 物 的 热 解 ，温 度 区 间 为 ８００～９００℃ ，热 解 转 化 比 例 Δα 约 为 ５％ 。 在 温 度 升 到 ９００℃ 恒 温 之 后 ，样 品 余 重 保 持 恒 定 ，挥 发 分 完 全 析 出 ，残 余 物 为 灰 分 和 大 部 分 未 热 解 的固 定 碳 。２ 个 样 品 的 固 体 残 余 物 分 别 占 ３６．５５％／ｍｉｎ和 ３５．４９％／ｍｉｎ，与 工 业 分 析 的 橡 胶／塑 料 所 含 焦 炭量相近。
样品 １ ２
峰号
ＤＴＧ 峰值／ （％ ·ｍｉｎ－１）
Ｔｉ／℃
Ｔｆ／℃
Ｔｃ／℃
Ｔｉ－Ｔｆ／ ℃
Δαｉ－ｆ
பைடு நூலகம்
１ ５．９０ ２３７．４ ５００ ４１７．３ ２６２．６ ８６．９
１ 热 重 分 析 仪 中 热 解 实 验
１．１ 实 验 样 品
收 稿 日 期 ：２０１３－１１－２９；修 回 日 期 ：２０１４－０３－１０ 基 金 项 目 ：山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 资 助 （ＺＲ２０１０ＥＭ００４） 作 者 简 介 ：李 厚 洋 （１９８８－ ），男 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 为 难 降 解 类 垃 圾 的 能 源 化 处 理 。 通 讯 作 者 ：王 翠 苹 （１９６９－ ），女 ，博 士 ，教 授 ，主 要 研 究 方 向 为 清 洁 燃 烧 。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｕｉｐｉｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｏｒｇ．ｃｎ
式 中 ，αｔ 表 示ｔ时 刻 样 品 热 解 转 化 的 百 分 比 ，％ ；Ｗ０，Ｗｔ 和 Ｗ ∞ 分 别 为 初 始 时 刻 、ｔ时 刻 和 最 终 时 刻 的 样 品 剩余质量分数。则不同时刻热解反应率之差为
４０％ ，本 实 验 主 要 考 察 这 ２ 个 掺 混 样 品 。
１．２ 实 验 仪 器 及 实 验 过 程
实 验 采 用 瑞 士 ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ 公 司 生 产 的 ＳＤＴＡ８５１ 型 ＴＧＡ 热 重 分 析 仪 ；反 应 容 器 为 Ａｌ２Ｏ３ 坩 埚 ；反 应 气 氛 为 高 纯 度 Ｎ２，流 量 控 制 在 ４０ ｍＬ／ｍｉｎ。
中 图 分 类 号 ：ＴＫ６；Ｘ７０５
文 献 标 识 码 ：Ａ
随 着 现 代 工 业 的 快 速 发 展 和 人 们 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ，城 市 生 活 垃 圾 日 益 增 加 。 由 于 垃 圾 中 的 合 成 聚 合 物（主 要 包 括 橡 胶 和 塑 料）在 自 然 界 中 不 易 降 解 ，对 自 然 环 境 造 成 了 严 重 污 染 ，因 此 利 用 热 解 法 对 其 进 行 处 理 成 为 国 内 外 学 者 研 究 的 热 点 。 李 季 等 人 利 ［１］ 用 ＴＧ－ＤＳＣ 技 术 对 垃 圾 热 解 特 性 进 行 分 析 ，说 明 塑 料 和 橡 胶 具 有 ２ 段 明 显 的 失 重 过 程 ；刘 义 彬 等 人 分 ［２］ 析 了 废 塑 料 典 型 组 分 在 热 解 过 程 的 相 互 影 响 ；柯 威 等 人 对 ［３］ 城 市 垃 圾 进 行 热 重 分 析 ，表 明 塑 料 组 分 开 始 分 解 的 温 度 较 高 ，但 分 解 速 率 快 ，而 橡 胶 组 分 开 始 分 解 反 应 的 温 度 相 对 较 低 ，且 分 解 速 率 相 对 较 慢 ；赵 巍 等 人 利 ［４］ 用 热 分 析 —质 谱 联 用 技 术 进 行 塑 料 和 橡 胶 垃 圾 的 热 解 实 验 ，分 析 ２ 种 聚 合 物 的 热 解 机 理 和 动 力 学 ；丁 宽 等 人 分 ［５］ 析 了 固 体 垃 圾 两 两 混 合 的 热 解 特 性 ，并 得 出 ＰＶＣ 与 橡 胶 混 合 热 解 中 一 些 联 系 紧 密 的 失 重 峰 可 以 看 作 同 一 个 失 重 阶 段 处 理 ；Ｌ．Ｓｏｒｕｍ 等 人 研 ［６］ 究 了 城 市 生 活 垃 圾 １１ 种 不 同 成 分 的 热 解 特 性 以 及 不 同 成 分 之 间 可 能 发 生 的 相 互 作 用 ；Ｊ．Ｍ． Ｈｅｉｋｋｉｎｅｎ等 人 采 ［７］ 用 ＴＧ 对 不 同 垃 圾 进 行 混 合 热 解 的 研 究 结 果 表 明 ，混 合 组 分 的 热 解 可 以 采 用 各 单 组 分 的 加 权 平 均 值 来 获 得 。 此 外 ，张 于 峰 等 人 还 ［８ ９］ 利 用 不 同 的 热 解 设 备 对 固 体 垃 圾 进 行 了 热 解 实 验 ，而 关 于 橡 胶 轮 胎 和 废 塑 料 热 解 制 油 的 研 究 也 有 报 道 。 ［１０ １３］ 由 于 橡 胶 和 塑 料 可 以 获 得 更 高 的 得 油 率 ，并 且 油 的 热 值 较 高 ，所 以 在 垃 圾 热 解 处 理 方 法 中 具 有 广 阔 的 前 景 。 在 生 活 垃 圾 中 ，塑 料 和 橡 胶 掺 混 的 情 况 比 较 多 见 ， 分类 后 难 降 解 类 垃 圾 即 为 塑 料 橡 胶 废 弃 物 的 混 合 物 。 因 此 ，本 文 以 塑 料／橡 胶 为 研 究 对 象 ，在 热 重 分 析 仪 中 考 查 不 同 掺 混 比 例 燃 料 的 热 解 特 性 ，并 在 固 定 床 中 进 行 混 合 垃 圾 热 解 制 油 实 验 ，获 得 橡 胶 和 塑 料 不 同 掺混比例进行热解制油的特性。该研究对废弃资源和能源回收具有一定的经济效益和社会效益。
项目
水分
工 业 分 析／％ 挥发分 灰分
发 热 量／ 固 定 碳 （ＭＪ·ｋｇ－１）
所示 。 由 表 １ 可 以 看 出 ，２ 种 难 降 解 垃 圾 虽 然 具 有 相 近 的 挥 发 分 ，但 是 所 含 灰 分 和 固 定 碳 却 具 有 很 大 的 差 异 ，由 此 决 定 了 发 热 量 也 有 很 大 差 别 ，而 固
Δα１－２＝αｔ２－αｔ１ 其 中 ，Δα１－２表 示ｔ１－ｔ２ 时 间 内 热 解 转 化 占 整 个 过 程 的 百 分 比 ；αｔ２和αｔ１分 别 为ｔ１ 和ｔ２ 时 刻 的 热 解 率 。
由 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线 得 到 的 ２ 个 样 品 热 解 特 征 参 数 ，结 果 如 表 ２ 所 示 。 其 中 ，样 品 １ 的 Ｔｆ 恒 温 ６．５ ｍｉｎ；样 品 ２ 的 Ｔｆ 恒 温 ５．６ ｍｉｎ。
失重率的８５％左右，掺混比例对热 解 温 度 范 围 的 影 响 不 明 显，但 对 热 解 速 率 有 明 显 的 影
响 ；同 时 依 据 热 重 分 析 所 确 定 的 ５００℃ 最 佳 热 解 终 温 ，在 固 定 床 上 进 行 热 解 制 油 的 验 证 性
实验，并对热解产物液态油和固体残余物进 行 收 集 称 量，计 算 得 到 液 体 和 固 体 两 相 比 例，
同 比 例 掺 混 在 热 重 分 析 仪 中 进 行 热 解 实 验 ，得 到 热 解 特 性 和 动 力 学 参 数 的 变 化 规 律 ，橡 胶
和 塑 料 混 合 物 的 热 解 转 化 分 布 在 ２ 个 温 度 段 ，第 １ 阶 段 为 主 要 热 解 过 程 ，热 解 率 占 总 热 解
８５
说明第１阶段的热解速率受掺混比例影响
表 ２ ２ 个 样 品 的 热 解 特 征 参 数
比较明显。样品１最大热解速率低于样品 ２，即橡胶掺 混 比 例 高 的 样 品 热 解 速 率 低。 而第２个热解阶段的热解速率受掺混比例 的 影 响 不 大，对 应 的 ＤＴＧ 峰 值 分 别 为 ０．５３％／ｍｉｎ 和 ０．５５％／ｍｉｎ。２ 个 样 品 在
８４
青 岛 大 学 学 报 （工 程 技 术 版 ）
第 ２９ 卷
选 用 汽 车 外 胎 橡 胶 和 收 集 的 塑 料 垃 圾 ，经 加
表 １ 橡 胶 粉 末 与 塑 料 粉 末 的 工 业 分 析 与 发 热 量 测 试
工 破 碎 成 粉 末 ，颗 粒 平 均 粒 径 为 １００ 目 。 分 别 对 其 进 行 工 业 分 析 和 发 热 量 测 试 ，测 试 结 果 如 表 １
实 验 升 温 条 件 设 置 ：系 统 从 ３３℃ 开 始 升 温 ，升 温 速 率 为 １０℃／ｍｉｎ，当 温 度 升 至 ５００℃ 时 恒 温 ４０ ｍｉｎ，
恒 温 后 恢 复 升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ，直 至 ９００℃ ，恒 温 ２０ ｍｉｎ。
１．３ 实 验 结 果 及 分 析 橡 胶 比 例 分 别 为 ６０％ 和 ４０％ 时 ，２ 种 掺 混 比 例 样 品 热 解 过 程 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线 如 图 １ 和 图 ２ 所 示 。
第２９卷 第３期
２ ０ １ ４ 年 ９ 月
青 岛 大 学 学 报 （工 程 技 术 版 ） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＮＧＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ （Ｅ＆Ｔ）
文 章 编 号 ：１００６ ９７９８（２０１４）０３ ００８３ ０５；ＤＯＩ：１０．１３３０６／ｊ．１００６ ９７９８．２０１４．０３．０１６
Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２ ０ １ ４
橡胶／塑料混合物热裂解制油的实验研究
李厚洋，王翠苹，李 刚
（青岛大学机电工程学院，山东 青岛 ２６６０７１）
摘要：针对生活垃圾中的合成聚 合 物 给 自 然 环 境 造 成 的 严 重 污 染，本 文 以 汽 车 外 胎 橡 胶
和收集的塑料垃圾为研究对象，采 用 ＳＤＴＡ８５１ 型 ＴＧＡ 热 重 分 析 仪，将 橡 胶 和 塑 料 以 不
由 表 ２ 可 以 看 出 ，２ 个 样 品 第 １ 个 波 峰 的 热 解 开 始 温 度 、终 点 温 度 和 峰 值 温 度 基 本 相 同 ，说 明 掺 混 比 例的不同对热解温度的特征系数影响不大。样品１的ＤＴＧ为（５．９％／ｍｉｎ），明显小于样品２（８．２７％／ｍｉｎ），
第３期
李 厚 洋 ，等 ：橡 胶／塑 料 混 合 物 热 裂 解 制 油 的 实 验 研 究
橡胶 塑料
２．３４ ６１．２３ ８．２７ ２８．１６ ３６．６３１ ０．６６ ６３．４８ ３１．６９ ４．１７ ２０．１６２
定 碳 质 量 分 数 较 高 的 橡 胶 具 有 更 高 的 热 值 。 本 文 设 定 掺 混 燃 料 和 橡 胶 粉 末 的 质 量 比 分 别 为 ６０％ 和
对所得液态油进行水分和发热量测试分析，分析结果表明，得油率约为 ３８％，油发热量为
３５ ＭＪ／ｋｇ，说明混合燃料中橡胶比 例 越 大，得 油 率 越 高。 该 研 究 为 橡 胶 和 塑 料 垃 圾 的 热 解提供理论依据。
关 键 词 ：橡 胶 ；塑 料 ；热 重 分 析 ；固 定 床 热 解 ；制 油
图 １ 橡 胶 比 例 ６０％ 样 品 １ 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线
图 ２ 橡 胶 比 例 ４０％ 样 品 ２ 的 ＴＧ－ＤＴＧ 曲 线
由 图 １ 和 图 ２ 可 以 看 出 ，在 温 度 达 到 ２３３℃ （２０ ｍｉｎ）之 前 ，样 品 随 温 度 升 高 有 幅 度 较 小 的 失 重 ，在 ＤＴＧ 曲 线 上 表 现 为 不 规 则 的 波 动 。 主 要 是 样 品 受 热 干 燥 发 生 软 化 ，析 出 水 分 和 少 量 气 体 。 之 后 样 品 的 热 解 过 程 出 现 ２ 个 明 显 失 重 阶 段 ，分 别 对 应 ＤＴＧ 曲 线 中 ２ 个 波 峰 。 第 １ 阶 段 为 主 要 热 解 阶 段 ，温 度 区 间 为 ２３５～５００℃（恒 温 ７ ｍｉｎ内），热 解 转 化 比 例 Δα占 总 热 解 失 重 ８５％ 左 右 ，基 本 上 为 挥 发 分 的 析 出 。 第２ 阶 段 ，对 应 第 ２ 个 小 的 波 峰 ，主 要 为 碳 络 合 物 的 热 解 ，温 度 区 间 为 ８００～９００℃ ，热 解 转 化 比 例 Δα 约 为 ５％ 。 在 温 度 升 到 ９００℃ 恒 温 之 后 ，样 品 余 重 保 持 恒 定 ，挥 发 分 完 全 析 出 ，残 余 物 为 灰 分 和 大 部 分 未 热 解 的固 定 碳 。２ 个 样 品 的 固 体 残 余 物 分 别 占 ３６．５５％／ｍｉｎ和 ３５．４９％／ｍｉｎ，与 工 业 分 析 的 橡 胶／塑 料 所 含 焦 炭量相近。
样品 １ ２
峰号
ＤＴＧ 峰值／ （％ ·ｍｉｎ－１）
Ｔｉ／℃
Ｔｆ／℃
Ｔｃ／℃
Ｔｉ－Ｔｆ／ ℃
Δαｉ－ｆ
பைடு நூலகம்
１ ５．９０ ２３７．４ ５００ ４１７．３ ２６２．６ ８６．９
１ 热 重 分 析 仪 中 热 解 实 验
１．１ 实 验 样 品
收 稿 日 期 ：２０１３－１１－２９；修 回 日 期 ：２０１４－０３－１０ 基 金 项 目 ：山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 资 助 （ＺＲ２０１０ＥＭ００４） 作 者 简 介 ：李 厚 洋 （１９８８－ ），男 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 为 难 降 解 类 垃 圾 的 能 源 化 处 理 。 通 讯 作 者 ：王 翠 苹 （１９６９－ ），女 ，博 士 ，教 授 ，主 要 研 究 方 向 为 清 洁 燃 烧 。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｃｕｉｐｉｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｏｒｇ．ｃｎ