废轮胎热解油的资源化利用研究

论文摘要

经济的增长、交通运输业的发达带动了汽车工业的快速发展,随之而来的是废轮胎产生量的不断增加,因此,废轮胎的处理成为国内外专家的研究热点。废轮胎的热解制油技术是目前公认的一条附加值高且环境友好的回收路线,而如何合理利用产生的大量热解油则成为该技术继续发展的关键。本文以工业试验装置生产的废轮胎热解油为研究对象,对其资源化利用进行了研究。主要研究内容如下：本文在大量文献调查的基础上,首先从热解油的综合分析和评价入手,不仅对热解油,而且还对馏分油、窄馏分油进行了详细分析。结果表明：热解油的金属元素含量低,硫、氮含量高,芳烃含量高；轻、中质馏分的总含量高,其性质和组成分别与FCC（催化裂化）汽、柴油接近；重质馏分的性质和组成与石油沥青相近；并认定了窄馏分油中烃类化合物和非烃类化合物的分布规律；通过对热解油中特殊物质的分析表明,热解油中的酸性化合物主要以脂肪酸的形式存在。热解油中的轻、中质馏分含量高达62.9%,是热解油资源化利用的重点,而且热解油的性质和组成与石油相似,本文提出利用石油加工手段将热解油加工炼制成石油产品或调合组分,并依据废轮胎热解装置规模小、分散性大的特点,提出将其掺入石油加工装置进行加工的方案。于是,本文以轻质馏分为典型,对其掺炼至FCC汽油中加氢精制的可行性进行了考察。首先在实验室加氢精制固定床微型反应器上,采用正交实验,考察操作参数（包括掺炼比）对加氢精制过程脱硫率、脱氮率的影响,结果表明反应温度的影响最显著；对轻质馏分掺炼至FCC汽油中进行加氢精制的可行性考察的结果表明：在氢油比512、进油体积空速1.65 h-1、反应温度353℃、反应压力3 MPa、掺量比10%的操作条件下,得到产品的密度、硫含量,以及馏程分布均能达到我国GB/T 17930车用汽油标准；然后,对轻质馏分掺炼至FCC汽油中加氢精制动力学进行了研究,通过对三种模型的筛选,确定了可以用1级加氢精制反应动力学模型来描述HDS、HDN反应,经F统计检验和相对误差信息分析,得到其复相关指数分别为0.9248和0.9794,平均相对误差分别为4.33%和0.87%。通过对重质馏分的分析,结果表明重质馏分是生产道路沥青的合适原料。于是,本文对重质馏分分别采用蒸馏法、掺入法生产道路沥青的可行性进行了研究。结果表明采用蒸馏法虽然切割温度点在420℃、430℃、440℃的直馏沥青的针入度、软化点、延度均能满足道路沥青的技术指标,但其老化性能无法达标,说明热解油重质馏分采用蒸馏法生产道路沥青不可行；对重质馏分以不同搅拌温度、不同搅拌时间、不同搅拌速率掺入AH-70道路沥青的可行性进行了研究,结果表明在搅拌温度160℃、搅拌时间10 min、搅拌速率2500 r·min-1的条件下,向AH-70道路沥青中掺入1%的重质馏分,可以基本达到AH-70沥青的标准,与此同时其老化后的延展性还能得到很大改善。以上研究成果,为热解油的资源化利用开辟了一条新的途径,具有重要的学术意义和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 能源问题与环境问题
• 1.2.1 能源问题
• 1.2.2 环境问题
• 1.2.3 解决方案
• 1.3 废轮胎的危害
• 1.4 废轮胎的利用现状
• 1.4.1 直接利用
• 1.4.2 粉碎加工利用
• 1.4.3 热能利用
• 1.4.4 热解
• 1.5 废轮胎热解工艺的研究现状
• 1.5.1 移动床热解工艺
• 1.5.2 固定床热解工艺
• 1.5.3 回转窑热解工艺
• 1.5.4 流化床热解工艺
• 1.5.5 多层盘热解工艺
• 1.5.6 其他工艺
• 1.6 废轮胎热解技术的研究现状
• 1.6.1 催化热解
• 1.6.2 超临界流体热解
• 1.6.3 微波热解
• 1.6.4 共热解
• 1.6.5 等离子体热解
• 1.6.6 其他
• 1.7 废轮胎热解产物的研究现状和利用现状
• 1.7.1 热解气
• 1.7.2 热解油
• 1.7.3 热解炭黑
• 1.7.4 钢丝
• 1.8 本文的研究目的、思路及创新性内容
• 1.8.1 目的
• 1.8.2 思路
• 1.8.3 创新性内容
• 第2章 废轮胎热解油的化学组成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 分析方法
• 2.2.4 实验内容
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 热解油的综合评价
• 2.3.2 馏分油的综合评价
• 2.3.3 热解油中烃类化合物的组成分布
• 2.3.4 热解油中非烃类化合物的组成分布
• 2.3.5 热解油中特殊化合物的存在形式
• 2.3.6 热解油加工方案的探讨
• 2.4 本章小结
• 第3章 废轮胎热解油轻质馏分的利用研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料和催化剂
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 加氢精制装置操作
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 掺炼基础油的选择
• 3.3.2 参数操作范围的确定
• 3.3.3 正交实验考察操作参数对精制结果的影响
• 3.3.4 FCC汽油掺炼热解油轻质馏分加氢精制可行性研究
• 3.3.5 FCC汽油掺炼热解油轻质馏分加氢精制动力学的研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 废轮胎热解油重质馏分的利用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 重质馏分采用蒸馏法生产道路沥青的可行性研究
• 4.3.2 重质馏分掺入AH-70道路沥青的可行性研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 本文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文