一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法

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1.本发明涉及废弃物处理技术领域，具体涉及一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法。

背景技术：

2.近年来，报废汽车量的日益增加为其废弃零部件的回收处置带来了巨大压力。在各种废弃零部件中，废轮胎由于回收难度大、经济效益低、污染物排放多等弊端，其回收利用一直是研究重点与难点。废轮胎的传统回收方式主要有作为燃料直接燃烧、精炼作为柴油添加剂等，但传统回收方式往往伴随着温室气体及污染物排放与精炼油品质低下的问题，无法真正实现废轮胎的高效无害化回收。废轮胎破碎后主要成分为橡胶胶粒与钢丝，胶粒的元素构成为c、h、o，并伴随微量的n与s，其中c含量可达80％以上，高碳含量导致热解油产率较低。废轮胎胶粒直接燃烧不仅会释放大量的co2，还会伴随no
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、so2等大气污染物的排出，不利于“碳中和、碳达峰”目标的实现。以聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)为代表的聚烯烃塑料是应用最广泛、使用量最大的塑料之一。废弃聚烯烃塑料具有长达数百年的降解周期，丢弃或掩埋会对环境造成巨大危害，直接燃烧亦会释放巨量co2，因此废旧聚烯烃塑料的回收处置同样十分棘手。注意到，废轮胎与废旧聚烯烃塑料主要成分均为c、h，废轮胎c含量较高，单独热解会生成较多焦炭，而聚烯烃塑料h含量较高，单独热解会生产较多小分子烃类气体。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法，在无氧环境下无催化剂条件下通过调控热处置条件与原料配比将废轮胎与废旧聚烯烃塑料协同作用转化为具有高附加值的热解油，显著降低了热解油中的氧含量，显著提高热解油产率及热解油品质，拓展了废轮胎与废塑料的应用领域，解决了两者单独热解热解油产率与品质均较低的问题。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现的：
5.一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法，该方法包括以下步骤：将废轮胎胶粒与废旧聚烯烃塑料按质量比1：1～10充分研磨混合后送至裂解器中，在无氧环境下以10～104℃/s的升温速率升至400～800℃并保温10～60s，获得的液相热解产物即为低含氧量的高品质热解油，所述高品质热解油主要成分为脂肪烃与芳烃。
6.研磨后所述废轮胎胶粒与废旧聚烯烃塑料的粒径为100～200目，最优选为200目。
7.废轮胎选自废汽车轮胎、废轮胎自行车轮胎或废轮胎货车轮胎的一种。
8.所述废旧聚烯烃塑料为废聚乙烯、废聚丙烯塑料中的任一种。
9.所述废聚乙烯塑料为高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)、中密度聚乙烯(mdpe)及超高分子量聚乙烯(uhmwpe)中的一种。
10.所述废聚丙烯塑料为无规聚丙烯(pp-at)、共规聚丙烯(pp-st)及等规聚丙烯(pp-it)中的一种。
11.所述无氧环境为氮气、氦气、氩气气氛中的一种，最优选为氦气。
12.所述保温时间优选为15～30s，最优选为20s；
13.本发明探索了一种废轮胎与废旧聚烯烃塑料的协同利用方式，在无催化剂条件下以废旧聚烯烃原料作为氢源为废轮胎的热解供氢，最终显著降低了热解油中的氧含量，极大程度的提高了热解油品质，同时实现降低碳排放与提高资源利用率的目标，为废旧聚烯烃塑料与废轮胎这两种废弃物的无害化资源化协同回收利用提供了新的途径。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.(1)废轮胎主要成分为橡胶，传统燃烧或热解方式会产生大量co2及低品质焦炭，本发明采用废旧聚烯烃塑料与其共热解，在无氧环境下无催化剂条件下，两者协同耦合转化，可显著提高热解油产率及热解油品质，显著降低了热解油中的氧含量，解决了两者单独热解热解油产率与品质均较低的问题；
16.(2)共热解体系无需催化剂的加入，节约了生产成本，提高了经济效益；
17.(3)废轮胎及塑料添加剂中含有的n、s等元素主要存在于热解油及焦炭中，不会以气体形式直接排放至空中，减小了环境污染。
附图说明：
18.图1是实施例1得到的热解油液相谱图。
具体实施方式：
19.以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
20.实施例1：
21.将200目废汽车轮胎与200目ldpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至700℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为75.6％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，液相谱图见图1，热解油氧含量为0.83％，脂肪烃选择性为34.7％，芳烃选择性为62.4％，详见表1。
22.对比例1：
23.与实施例1相同，不同之处在于原料仅为废汽车轮胎，在未添加废旧聚烯烃塑料的情况下热解油产率为30.7％，热解油氧含量为3.60％，脂肪烃选择性为22.1％，芳烃选择性为63.7％。
24.对比例2：
25.与实施例1相同，不同之处在于原料仅为ldpe，在未添加废汽车轮胎的情况下热解油产率为27.9％，热解油氧含量为0％，脂肪烃选择性为96.2％，芳烃选择性为2.6％。
26.通过实施例1与对比例1可知，废汽车轮胎的单独热解会产生热解油产率低，含氧量高的问题，热解产物更多以焦炭形式存在。通过实施例1与对比例2可知，废旧聚烯烃塑料单独热解的产物主要为气态产物，尽管其热解油氧含量为零，但极低的产率与芳烃选择性降低了循环经济价值。对废汽车轮胎与废旧聚烯烃塑料实施共热解策略可解决上述问题。
27.实施例2：
28.将200目废汽车轮胎与200目hdpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至700℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为76.5％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为0.76％，脂肪烃选择性为35.1％，芳烃选择性为62.7％，详见表1。
29.实施例3：
30.将150目废货车轮胎与150目lldpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至700℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为68.1％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为1.13％，脂肪烃选择性为29.8％，芳烃选择性为58.9％，详见表1。
31.实施例4：
32.将200目废货车轮胎与200目mdpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至700℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为71.4％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为1.02％，脂肪烃选择性为32.0％，芳烃选择性为59.6％，详见表1。
33.实施例5：
34.将200目废货车轮胎与200目uhmwpe按质量比1：10均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至400℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为35.7％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为0.85％，脂肪烃选择性为73.2％，芳烃选择性为7.6％，详见表1。
35.实施例6：
36.将200目废电动车轮胎与200目pp-at按质量比1：10均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至700℃并保温30s，通过差减法计算得出热解油产率为73.7％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为0.77％，脂肪烃选择性为29.6％，芳烃选择性为60.0％，详见表1。
37.实施例7：
38.将200目废电动车轮胎与200目pp-st按质量比1：10均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至500℃并保温60s，通过差减法计算得出热解油产率为55.2％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为0.98％，脂肪烃选择性为41.4％，芳烃选择性为45.9％，详见表1。
39.实施例8：
40.将100目废汽车轮胎与100目pp-it按质量比1：1均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以10℃/s的升温速率升至500℃并保温10s，通过差减法计算得出热解油产率为53.3％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为2.52％，脂肪烃选择性为34.8％，芳烃选择性为49.6％，详见表1。
41.实施例9：
42.将200目废汽车轮胎与200目hdpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以104℃/s的升温速率升至800℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为78.3％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为0.72％，脂肪烃选择性为21.3％，芳烃选择性为74.6％，详见表1。
43.实施例10：
44.将150目废汽车轮胎与150目hdpe按质量比1：5均匀混合后置于石英管中并送入裂解器，在氦气气氛下以100℃/s的升温速率升至700℃并保温20s，通过差减法计算得出热解油产率为71.6％，获得的液相产物送入gc-ms进行定性定量分析，热解油氧含量为1.01％，脂肪烃选择性为32.1％，芳烃选择性为62.2％，详见表1。
45.表1
[0046][0047][0048]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将废轮胎胶粒与废旧聚烯烃塑料按质量比1：1～10充分研磨混合后送至裂解器中，在无氧环境下以10～104℃/s的升温速率升至400～800℃并保温10～60s，获得的液相热解产物即为低含氧量的高品质热解油，所述高品质热解油主要成分为脂肪烃与芳烃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，研磨后所述废轮胎胶粒与废旧聚烯烃塑料的粒径为100～200目。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，研磨后所述废轮胎胶粒与废旧聚烯烃塑料的粒径为200目。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，废轮胎选自废汽车轮胎、废轮胎自行车轮胎或废轮胎货车轮胎的一种。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述废旧聚烯烃塑料为废聚乙烯、废聚丙烯塑料中的任一种。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述废聚乙烯塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯及超高分子量聚乙烯中的一种。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述废聚丙烯塑料为无规聚丙烯、共规聚丙烯及等规聚丙烯中的一种。8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无氧环境为氮气、氦气、氩气气氛中的一种。9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，保温时间为15～30s。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，保温时间为20s。

技术总结

本发明公开了一种废轮胎协同废旧聚烯烃塑料共热解制备低氧高质热解油的方法，在无氧环境下无催化剂条件下通过调控热处置条件与原料配比将废轮胎与废旧聚烯烃塑料协同作用转化为具有高附加值的热解油，显著降低了热解油中的氧含量，显著提高热解油产率及热解油品质，拓展了废轮胎与废塑料的应用领域，解决了单独热解热解油产率与品质均较低的问题。单独热解热解油产率与品质均较低的问题。单独热解热解油产率与品质均较低的问题。