聚苯乙烯/聚丙烯共混塑料在近临界水条件下降解反应的研究

论文摘要

本实验是将超临界水降解法与催化降解工艺相结合,在近临界水环境中,利用高效催化剂,在较低温度和压力下,研究聚苯乙烯/聚丙烯共混塑料的降解方法,探索共混塑料裂解油化的新工艺,实现降低成本、优化反应条件、循环利用资源等目标。实验通过对不同催化剂宏观物性（比表面、孔径分布）的分析,筛选出理想的废塑料裂解油化用催化剂——复合催化剂:Y-SiO2-Al2O3（YSA）。它具有良好的比表面及孔径分布,比表面和中孔、微孔的孔容较复合前的SiO2-Al2O3均有显著增加,吸附特性也明显变好。由实验结果得出PS降解的工艺条件为:水与PS的配比为3/1,反应温度340℃,反应时间1h,以Y-SiO2-Al2O3为催化剂,用量3%。在该工艺条件下降解PS,复合催化剂Y-SiO2-Al2O3的降解效果明显优于催化剂SiO2-Al2O3及Y型沸石分子筛:液体收率近93%,高于其他催化剂6～10个百分点。以Y-SiO2-Al2O3为催化剂,通过正交实验研究原料配比（水/混合塑料）、PS/PP、催化剂用量、反应温度和时间等因素对PS、PP共混塑料降解反应的影响。由极差分析及效应曲线可得出优化反应条件为:原料配比（水/混合塑料）为7/2;PS/PP为7/3;催化剂用量4.5%;反应温度360℃;反应时间3h。实验以粘度测试、常减压蒸馏、GC-MS等手段对共混实验的降解产物进行分析。结果表明:在原料配比（水/共混塑料）为7/2;PS/PP为7/3;以Y-SiO2-Al2O3为催化剂,用量4.5%;反应温度360℃;反应时间3h的条件下,PS、PP共混塑料可充分降解（液体收率达到93.34%,气体收率为4.38%,残渣量低于2.3%,产物的平均含碳数小于11）。降解得到的液体产物为轻质油类,主要组成为:甲苯为12.25%、乙苯为46.21%、异丙苯为26.63%及少量短链脂肪族化合物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 废塑料的裂解油化技术
• 1.3 超临界水降解法国内外的研究现状
• 1.4 超临界水降解法存在的缺点
• 1.5 催化降解工艺的特点
• 1.6 研究目的
• 1.7 研究的主要内容
• 1.8 研究方案
• 1.9 实验创新点
• 第二章 催化剂的制备与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及主要仪器（表2-1、表2-2）
• 2.1.2 常用催化剂的筛选
• 2.1.3 复合催化剂的制备
• 2.1.4 催化剂的分析与表征
• 2.1.4.1 比表面的测定
• 2.1.4.2 孔径分布的计算
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 常用催化剂的筛选
• 2.2.2 复合催化剂的表征
• 2.2.2.1 吸附特性的比较
• 2.2.2.2 比表面的比较（多点BET 法）
• 2.2.2.3 孔径分布的比较（BJH 法）
• 2.2.2.4 孔径分布对催化剂裂化性能的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 聚苯乙烯降解实验的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料及主要仪器（表3-1、表3-2）
• 3.1.2 降解实验
• 3.1.2.1 高压釜气密性实验
• 3.1.2.2 各因素对PS 降解反应的影响
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 原料配比对PS 降解的影响
• 3.2.2 反应温度对PS 降解的影响
• 3.2.3 反应时间对PS 降解的影响
• 3.2.4 催化剂种类对PS 降解的影响
• 3.2.5 催化剂的用量对PS 降解的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 聚苯乙烯/聚丙烯共混塑料的降解
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料及主要仪器（表4-1、表4-2）
• 4.1.2 PS、PP 共混塑料的降解实验
• 4.1.2.1 实验方法
• 4.1.2.2 单因素对PS、PP 共混塑料降解反应的影响
• 4.1.2.3 正交实验的设计
• 4.1.3 产物粘度的测试
• 4.1.3.1 主要仪器及使用条件
• 4.1.3.2 液体产物特性粘数η的计算方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 原料配比对PS、PP 共混实验的影响
• 4.2.2 PS/PP 对PS、PP 共混实验的影响
• 4.2.3 反应温度对PS、PP 共混实验的影响
• 4.2.4 反应时间对PS、PP 共混实验的影响
• 4.2.5 催化剂用量对PS、PP 共混实验的影响
• 4.2.6 PS、PP 共混反应的正交实验结果与讨论
• 4.2.7 粘均相对分子量Mn 的分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 优化条件下的降解实验
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验主要仪器（表5-1）
• 5.1.2 共混塑料在优化条件下的降解实验
• 5.1.3 产物各组分的常减压蒸馏
• 5.1.4 产物组分的气-质分析（GC-MS）
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 优化条件下的实验结果与讨论
• 5.2.2 常减压蒸馏结果与讨论
• 5.2.3 气-质分析结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历