废塑料热解过程气相成分分析及造粒方法的选择

’ * * /后几乎无气泡逸出。
气泡逸出减少， 气泡浮到水面之上， 破裂后又白烟产生， " ’ /， % # * / 以后， % ’ * /开始出些淡黄色液体并降温至 % 并有刺激性气味， 试验结束无残余物。
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废塑料热解过程气相成分分析及造粒方法的选择
龙世刚 孟庆民 汪志全 冯新华 毛鸣
马鞍山 ! ） " # $ $ ! （安徽工业大学 ・ 安徽省冶金工程与资源综合利用重点实验室
摘 要
本文研究了不同废塑料热解开始温度及其热解过程中气相成分的变化， 并以此为依据分析了热熔水淬造
粒法和微热塑化造粒法对环境和资源回收的影响。结果表明， 微热塑化造粒法是一种既能充分利用资源又无二次 污染的适合高炉喷吹用废塑料造粒方法。
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温度 （% ） & ’ ! & ’ ’ & ’ ’ ! ) ’ ’ ) ’ ’ ! ! ’ ’ ! ’ ’ ! ’ ’
基金项目： 国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助课题 （ ） % $ ! & ! ’ ! !
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、 氮气瓶 " 、 、 、 阀门 % 、 热电偶 & 、 瓷舟 ’ 、 试样 ( 、 管式电阻炉 ! # $ 、 过滤器 ! 、 岛津 + 、 尾气瓶 ! 、 尾气导管 ! 、 酒精灯 ) * ,— ! & , 气相色谱仪 ! ! " %
! 前言
［ ］ ［ ］ ( ! 高炉喷吹废塑料是目前处理废塑料各种途径中能量利用最高、 污染最少的一种 ， 但是在喷入高炉 ［ ］ ［ ］ # " 前必须制成适合高炉喷吹用的颗粒。不同的造粒方法所需的温度也大不相同 ， 而塑料在加热过程中会
分解出不同的气体， 温度升高， 放出的气体量和种类也随之增加。排放的气体大多为 )*+ 化合物， 这些气 体如果进入大气不仅污染环境而且浪费资源。因此研究不同种类的废塑料热解过程中气相成分的变化对选 择合适造粒方法以及确定最佳温度参数是至关重要的。 本文通过气相色谱仪对不同种类塑料在热解过程中气相成分的系统研究分析， 提出了适合高炉喷吹废 塑料的造粒方法及其最佳的造粒温度参数。 、实验设备及方法 " 本试验主要研究了目前四种通用的塑料： 聚乙烯 （, 、 聚丙烯 （, ） 、 聚苯乙烯 （, ） 、 聚对二苯甲酸乙二 -） , . 酯 （, 。试验装置如下图(所示， 试验分两步进行， 首先测定不同废塑料的热解开始温度及激烈温度； 第 /） 二步测定热解时的气相成分。 测定热解开始温度及激烈温度， 先将试样置于瓷舟中， 再将其放入试管， 关闭阀门 ! 及阀门 & ， 打开阀门 ， 然后加热， 并严格控制升温速度， 根据尾气瓶( （ ） 的火焰大小来判断热解开始温 0 (的起泡量以及酒精灯 ( # 度和激烈温度， 同时观察加热过程中试样性状变化。 分析不同废塑料热解时的气相成分， 每类废塑料在选定两个温度 （即开始热解温度及激烈裂解温度） 条 件下， 进行气相成分分析。其步骤是， 先将试样放入试管， 开启阀门!及阀门& ， 关闭阀门0 ， 按同样的升温制 度加热到给定试样的开始裂解温度时恒温! ， 分析并记录其气相成分， 然后再升温到激烈热解温度恒温 $ 1 2 3 ， 分析并记录其气相成分。 ! $ 1 2 3 # 试验结果及分析 # 4 ( 废塑料热解温度的简易测定及加热过程中的现象 对四种塑料热解开始温度及激烈热解时的温度进行了简易测定， 其结果见表( 。 ! " 由表( 以上四种塑料在! 随着温度的升高， 分解加速。 ! "可看出， $ $ 5以前几乎不发生分解， # 4 ! 各种废塑料热解过程中气相成分分析 （, 的热解气相成分分析 # 4 ! 4 ( 聚乙烯 -） 在温度分别为! 聚乙烯热解气相成分分析结果如图! 、 图#所示。 % $ 5和# % $ 5时，
图! 试验装置图 ） 随温度变化情况 表! 聚乙烯 （.
温度 （/ ） " * ! " " * " " * ! " & * " & * ! " $ * " $ * ! % ’ * % ’ * ! ’ ’ * 有少量气泡产生， 酒精灯火焰不变。 气泡增加， 温度开始降低直到" 酒精灯火焰稍有变大。 " % ( /气泡变多， " ( /， 开始出现淡黄色液体， 淡黄色液体增多。 " ( * / " $ * / 冒泡剧烈， 酒精灯火焰变大。 气泡再次剧烈冒出， 尾灯火焰急剧变大； & " * /， & $ * /时淡黄色液体变橙色， ’ * * /以 后， 气泡少量冒出。 现象 备注 因空气膨胀和水分蒸发引起。 塑料开始分解。 开始分解出大分子的链烃。 分解加速。 试验残余物* 0 0 * " 1
聚苯乙烯 （） 随温度变化情况 2
现象 备注 因空气膨胀和水分蒸发引起， 塑 料未分解。 塑料开始分解并趋于剧烈。 塑料急速分解。 试验残余物* 。 0 % & 1
有少量气泡产生； 酒精灯火焰无变化。 温度开始降至! ) * /， " * & /开始出现少量淡黄色液体， " # * /后气泡 " * * /气泡增加， 逸出较剧烈； 酒精灯火焰逐渐变大。 并且温度降至 % 酒精灯火焰急 % $ * /气泡再次逸出剧烈， ( * /， % " * /气泡逸出剧烈， 剧变大； & ’ * /淡黄色液体增多， & $ * /淡黄色液体变为橙色。
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温度 （/ ） " * ! " * * " " * ! " # * " # * ! % % * % % * ! ’ ’ *
聚丙烯 （） 随温度变化情况 备注 因空气 膨 胀 和 水 分 蒸 发 引 起， 塑料未分 解。 塑料开始加速分解。 塑料急速分解。
பைடு நூலகம்
现象 酒精灯火焰无变化。 ’ * /有少量气泡产生， " * * /几乎无气泡产生； 并且温度开始降低直到 " 尾灯 " " * /气泡增加， " # * /气泡剧烈冒出， ( ’ /； 火焰变大。 尾灯火焰急剧变大。 " ) * /气泡逸出较剧烈， % % * /气泡逸出更剧烈；