【摘要】： 在我國，大多數(shù)的廢輪胎為露天堆放和擇址填埋。但是實踐證明，這種方式無法達到可持續(xù)發(fā)展的要求。采用焚燒的方法，雖然可以回收廢輪胎儲藏的熱能，但是它也造成了有價值的化工原材料的浪費。而熱解不僅可以回收能源而且可以回收高附加值的產(chǎn)物而被認為是較有前途的處理方法。 本文在內(nèi)徑為φ30mm的小型流化床試驗臺上對廢輪胎進行了熱解研究。對溫度、流化床床料粒徑、流化數(shù)、脫硫劑以及流化介質(zhì)變化對廢輪胎熱解產(chǎn)氣特性、產(chǎn)油特性以及半焦的微觀結(jié)構(gòu)的影響進行了研究。并建立了帶偏差單元的內(nèi)回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(IRN)預(yù)測產(chǎn)物產(chǎn)率、二次污染物排放特性。 廢輪胎熱解氣的產(chǎn)率隨著溫度的提高而提升；半焦的產(chǎn)率隨著溫度的提高而下降。熱解油產(chǎn)率則在550℃時有最大值。流化床床料粒徑減小、流化數(shù)增大、在流化床中添加CaO添加劑以及采用水蒸氣熱解都有利于熱解二次反應(yīng)的進行從而提高熱解氣的產(chǎn)率。所以，小粒徑流化床、大流化數(shù)、添加脫硫劑和水蒸氣熱解條件下有利于流化床提高熱解氣的產(chǎn)率。 熱解溫度升高產(chǎn)氣析出速度加快，由450℃時的約300秒減小到850℃時的不到75秒；產(chǎn)氣析出中以CH_4，C_2H_4，H_2，CO_2，CO為主還含有少量的C_2H_2，C_2H_6和一些儀器檢測不出的組分。隨著溫度的升高CO_2的析出量逐漸減少，H_2、CH_4、CO、C_2H_4的析出量增加。熱解氣的低位熱值在8～24MJ／Nm_3左右。而且隨著熱解溫度升高而提高。 床料粒徑和流化數(shù)作為流化床運行的重要參數(shù)對熱解也有明顯的影響。床料粒徑減小流化數(shù)增大都有利于提高流化床傳熱速率，因此其對熱解的影響也相似。床料粒徑減小流化數(shù)增大顯著地提高了熱解氣析出速率；引起H_2、CO、CH_4、C_2H_6的增加，C_2H_4利CO_2的析出減小，對C_2H_2的影響規(guī)律不明顯；但是兩者對產(chǎn)氣熱值和密度沒有顯著影響。 CaO作為脫硫劑加入的熱解反應(yīng)中對熱解的二次反應(yīng)有催化作用。添加CaO以后除CO_2外其它組分都有增加。同時，氣體的熱值和密度都有明顯增加。 水蒸氣是很好的氣化介質(zhì)。熱解產(chǎn)氣中H_2、CO_2、C_2H_2、C_2H_4、 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 CZH6的產(chǎn)率上升，而CO、CH;的產(chǎn)率下降。并且水蒸氣熱解明顯提高 了產(chǎn)氣的熱值和密度。 廢輪胎本身含有的硫和氮是熱解二次污染物產(chǎn)生的前驅(qū)元素。熱 解過程中S一HZS的轉(zhuǎn)化率在0.5一26%之間。N一NH3轉(zhuǎn)化率在10一55 %，，而N一HCN的轉(zhuǎn)化率0.5%。熱解溫度是影響二次污染物排放的 主要因素。流化速度和床料粒徑對其影響不大。二氧化碳熱解時，HZS 的排放量要略高與氮氣熱解。不同于氮氣熱解的是:N一NH:的轉(zhuǎn)化率 隨熱解溫度下降。同時燃料氮在向NH3和HCN轉(zhuǎn)化之間沒有什么必然 的聯(lián)系。在文中還對HZS、NH3和HCN的動態(tài)排放特性進行了研究。 對熱解生成熱解氣的反應(yīng)進行了宏觀反應(yīng)動力學(xué)計算。得到了具 有實際意義的動力學(xué)參數(shù)。并通過對活化能大小的分析，得出小顆粒 流化床條件下，反應(yīng)受化學(xué)反應(yīng)和擴散的混合控制;大顆粒流化床條 件下，反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)處于傳質(zhì)與擴散控制。 本文對熱解焦油的 FTIR分析表明焦油中含有飽和烴、極性物和芳 香化合物。隨著熱解溫度的升高芳香烴的含量提高飽和烴的含量減少。 對熱解油的GC一FID分析表明，熱解油中含有大量的PAH。同時熱解溫 度升高、床料粒徑減小以及提高流化數(shù)都提高了PAH的含量。PAH的 含量在0.引%到9.63%之間變化。這有利于我們從油中提取重要的化!- 原料。 隨著熱解溫度的提高，半焦中C、H、N、S元素的殘留率都一下降。 半焦中H/C原子比隨著熱解溫度的升高而下降，表明半焦的芳香化程 度越來越高。絕大多數(shù)的S(60~80%)殘留在半焦中。 各熱解溫度下，廢輪胎熱解半焦的孔徑分布相似。主要集中在20一 200 nm的中孔和2一200聲繃的大孔。比表面積隨溫度呈“一”型分布。溫 度和流化狀態(tài)對孔隙率和孔體積的影響與比表面積相似。熱解溫度升 高，孔的扭曲度也增加。半焦的掃描電鏡SEM分析表明低溫段的熱解 半焦有表面的局部熔融現(xiàn)象。因此，流化床低溫?zé)峤鈺r要防結(jié)焦。對 孔的形變學(xué)分析表明:廢輪胎熱解半焦屬于可熔性半焦�？捉Y(jié)構(gòu)比較 復(fù)雜，并不能簡單的歸一為一種孔形。 帶偏差單元的內(nèi)回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(IRN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))很好的實現(xiàn)了對 試驗數(shù)據(jù)的再現(xiàn)。在訓(xùn)紉過積中，誤務(wù)快速的單調(diào)下降，表明該網(wǎng)絡(luò) 的學(xué)習(xí)能力很強。模型很好的預(yù)測了試驗工況。
【圖文】：

1.2廢輪胎的危害輪胎是重要的石油化工產(chǎn)品。它是高分子化合物通過硫發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成的產(chǎn)物。圖1.1是典型的輪胎組分。輪胎獨特的物理化學(xué)性能使它在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，與此同時也使其具有了才生物降解的特點。這樣隨意堆放的廢輪胎不僅為蠅蚊、老鼠提供了棲息的場所，而且時刻有發(fā)生火災(zāi)的危險。美國學(xué)者PaulM.Lenieuxl’}等人對這種廢輪胎引起的火災(zāi)進行了模擬實驗研究，結(jié)果表明:PAHS(Pr1maryAromatieHydroearbons的縮寫)為其主要排放物。50:、CO的士}I一放茸卜很高，并且Pb、Zn等重金屬也可測量到。由于這些與健康有關(guān)的問題，現(xiàn)在美國有許多垃圾填埋場已經(jīng)拒絕接收廢輪胎。隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人們生活水平的提高，廢輪胎的排放最卻‘，走現(xiàn)逐年上升的趨勢。據(jù)美國E尸A的統(tǒng)計數(shù)據(jù)廢輪胎在城市生活垃圾中的百分含量由1960的1.3%(112萬噸)增加到1994年的1.9%(408萬噸)[2]。1996年美國排放的廢輪胎中19%得到回收利用，其余的:320萬噸則隨意丟棄了。而且廢輪胎的排放量以240萬噸/年的速度遞增。日本廢輪胎的排放量達到80萬噸/年。歐盟為220力一噸

化工系的ChristianRoy等人多年來一直從事廢輪胎真空熱解方向的研究!’一81。1987自一三他們在saint一Amablc建立了一個處理星為ZO0kg/h的小型處理廠進行中試試驗。圖2.1是該工藝的流程圖。整個系統(tǒng)連續(xù)運行。廢輪胎破碎成大塊片狀送入熱解爐。真空熱解爐的工作壓力在絕對壓力1.3kpa，分為六個爐膛，自上而下溫度依次減小。最l:面的溫
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：X705

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 柯金良;;全國廢輪胎綜合利用技術(shù)交流會召開[J];中國環(huán)保產(chǎn)業(yè);2011年06期

2 ;全國廢輪胎綜合利用技術(shù)交流會召開[J];中國資源綜合利用;2011年06期

3 ;美國環(huán)保局宣布廢輪胎可作衍生燃料[J];特種橡膠制品;2011年04期

4 方少曼;李娟;文琛;;城市生活垃圾熱解氣化研究進展[J];綠色科技;2011年07期

5 ;工信部發(fā)布《廢舊輪胎綜合利用指導(dǎo)意見》公告[J];廣西節(jié)能;2011年02期

6 鐘慧瓊;夏娟娟;趙增立;李海濱;;超富集植物熱解中氯對重金屬遷移特性的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2011年07期

7 袁洪友;陰秀麗;李志文;周肇秋;吳創(chuàng)之;;硫酸鹽黑液直接苛化與水蒸氣氣化研究[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2011年08期

8 ;海外消息[J];橡膠科技市場;2011年08期

9 ;合成橡膠工業(yè)[J];中國石化文摘;2010年12期

10 王歡;;干式平衡纖維:利特拉斯的又一創(chuàng)舉[J];中國纖檢;2011年13期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙增立;李海濱;吳創(chuàng)之;陳勇;;蔗渣的熱解與燃燒動力學(xué)特性研究[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2004年

2 ;廢輪胎橡膠的粉末成型回收技術(shù)[A];廣東省材料研究學(xué)會部分單位會員成果匯編[C];2005年

3 龍世剛;郭艷玲;孟慶民;曹楓;楊應(yīng)東;楊紅來;;廢棄PVC熱解脫氯的實驗室研究[A];2001中國鋼鐵年會論文集（上卷）[C];2001年

4 李在峰;雷廷宙;丁鳴;崔峻貞;胡建軍;;生物質(zhì)熱解制炭制氣系統(tǒng)研究[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2004年

5 張曉東;許敏;孫榮峰;孫立;;生物質(zhì)熱解動力學(xué)研究[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2004年

6 潘志彥;劉銀秀;金紅茂;林春綿;;廢輪胎和天然橡膠在超臨界甲苯中的解聚[A];第三屆全國環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)大會論文集[C];2005年

7 劉漢橋;蔡九菊;包向軍;王連勇;田紅;雷勇;;預(yù)干燥與摻煤對垃圾熱解的改善[A];2004全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集（2）[C];2004年

8 王文選;陳曉平;趙長遂;;廢輪胎的熱裂解化學(xué)動力學(xué)研究[A];江蘇省能源研究會第七屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

9 陰秀麗;趙增立;徐冰燕;吳創(chuàng)之;;生物質(zhì)和廢輪胎快速熱解實驗研究[A];中國太陽能學(xué)會生物質(zhì)能專業(yè)委員會論文集[C];2001年

10 董紹明;丁玉生;香山晃;;浸漬—熱解預(yù)處理與熱壓燒結(jié)復(fù)合過程中的影響因素研究[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間材料專業(yè)委員會’2004學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 程暉;開放廢輪胎進口迫在眉睫[N];中國經(jīng)濟導(dǎo)報;2011年

2 郭雋奎 胡春林;美國八成廢輪胎被再利用[N];中國化工報;2004年

3 本報記者 錢敏;廢輪胎進口“禁”好還是“限”好？[N];中國化工報;2008年

4 本報記者 任濤;廢輪胎難越中國國門[N];人民日報海外版;2009年

5 記者 吳哲 實習(xí)生 陳浠 通訊員 韋志軍;8500多噸橡膠竟是廢輪胎[N];南方日報;2010年

6 楊宏輝;廢輪胎處理線實現(xiàn)自動智能控制[N];中國化工報;2011年

7 本報通訊員 黃溢　見習(xí)記者 范圣楠 記者 高杰;10萬噸舊瓶子廢輪胎有家可歸[N];中國環(huán)境報;2011年

8 關(guān)署　建言;“廢輪胎”難越國門[N];中國國門時報;2010年

9 韓勇;新型熱解爐研制成功[N];中國有色金屬報;2005年

10 趙飛 宋振發(fā) 杜清華;廢輪胎處理企業(yè)落戶長春開發(fā)區(qū)[N];中國化工報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李鑫;廢輪胎流化床熱解特性研究[D];浙江大學(xué);2003年

2 李水清;固體廢物熱解制取潔凈燃料和化學(xué)原料的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2002年

3 李朝暉;廢輪胎顆粒與黃土混合物巖土工程特性研究[D];蘭州大學(xué);2011年

4 楊卿;麥草及其三種主要組分的熱解規(guī)律[D];華南理工大學(xué);2010年

5 張志霄;廢輪胎回轉(zhuǎn)窯熱解特性及應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2004年

6 王慧;廢輪胎熱解油的資源化利用研究[D];華東理工大學(xué);2011年

7 王宗華;熱解、氣化過程中燃料-N的形態(tài)轉(zhuǎn)化及遷移規(guī)律研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 付鵬;生物質(zhì)熱解氣化氣相產(chǎn)物釋放特性和焦結(jié)構(gòu)演化行為研究[D];華中科技大學(xué);2010年

9 宋春財;農(nóng)作物秸稈的熱解及在水中的液化研究[D];大連理工大學(xué);2003年

10 王述洋;生物質(zhì)熱解動力學(xué)建模及錐式閃速熱解裝置設(shè)計理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃景濤;廢輪胎回轉(zhuǎn)窯熱解工藝中試試驗研究[D];浙江大學(xué);2002年

2 顧介元;廢輪胎流化床熱解半焦孔結(jié)構(gòu)特性研究[D];浙江大學(xué);2003年

3 呂杰;廢輪胎熱解炭黑性能分析與資源利用[D];浙江大學(xué);2002年

4 萬云;固體廢棄物的熱解技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2004年

5 戴賢明;廢輪胎熱解過程及產(chǎn)物特性試驗研究[D];華中科技大學(xué);2009年

6 秦麗娜;低變質(zhì)煤熱解—氣化耦合工藝模擬優(yōu)化研究[D];西安科技大學(xué);2010年

7 黃蘋;滇池沉積物及熱解沉積物顆粒對磺胺甲惡唑的吸附、解吸[D];昆明理工大學(xué);2012年

8 高雅麗;回轉(zhuǎn)窯廢輪胎熱解油的特性和用途分析及熱解模型研究[D];浙江大學(xué);2003年

9 陳燕;東烏旗煤及不同化學(xué)組分熱解動力學(xué)及其揮發(fā)分析出規(guī)律的研究[D];太原理工大學(xué);2011年

10 文世恩;廢輪胎回轉(zhuǎn)窯熱解炭特性分析及品質(zhì)提升試驗研究[D];浙江大學(xué);2003年

本文編號：2698100