廢棄聚氯乙烯熱解脫氯的研究
高爐噴吹廢塑料在國外已經應用于工業理論并獲得了良好的成效隨著建筑用塑料及包裝塑料用量的增加,廢塑料中聚氯乙烯(pvc)的比重也在不時加大,通常其脫氯解決成效都不理想尋找一種實在可行的解決含氯廢塑料的辦法已成為世界性的課題本文作者主要對含氯廢塑料熱解脫氯法停止了鉆研,經熱解法脫氯解決回收氯化氫后的廢塑料能夠直接噴入高爐,這樣有利于能量的綜合利用和環境愛護。
1試驗辦法及裝置試驗所用原料為蕪湖海螺集團消費的塑鋼(簡稱為硬質pvc)邊角料及廢棄的PVC包裝薄膜(簡稱薄膜PVC),氯含量別離為45. 945%.先將電阻爐升至一定的溫度后恒溫,將裝有1g破碎好的原料的瓷舟放入瓷管中,通入氮氣(1L/min)并開端記時尾氣用蒸餾水吸收每隔一定的工夫取一次樣,停止滴定,并計算吸收液中HCl的含量,直至計算值根本不變為止,記錄脫氯工夫。試驗裝置見2試驗結果及剖析2.1不同恒溫溫度下氯脫除率與恒溫工夫的關系由可見,恒溫溫度越高,抵達脫氯終點所需的工夫越短,氯脫除率越高。220°C時,抵達脫氯終點的工夫大概為650min,而當溫度超越340°C時,抵達脫氯終點僅需100min左右;在220C時氯脫除率只要71.76%,260°C時,氯脫除率能抵達87.25%,而恒溫溫度超越300°C時,氯脫除率很快抵達90%左右。由(b)能夠看出,恒溫溫度超越300C時,10min后即有50%以上的氯以HCl的模式被脫除由還可見,所有曲線由低溫到高溫開端都有一個脫氯速度明顯增加的過程。這是因為聚氯乙烯脫氯屬于自催化的鏈式反饋,反饋脫除的HCl對反饋有催化作用,一旦反饋開端就會很快停止到底2.2氯脫除率及解決工夫與恒溫溫度的關系由能夠看出,隨著恒溫溫度的升高,氯脫除率呈增加趨勢,320C時呈現最大值,而解決工夫隨恒溫溫度的升高單調下降。這是因為聚氯乙烯的熱降解過程能夠看成是由兩個反饋組成:一個是聚氯乙烯熱解脫除氯化氫;另一個是聚氯乙烯降解生成油狀物和小分子氣體在加熱過程中,這兩個反饋同時停止,但溫度較低時(低于340C)為脫氯階段,以脫氯為主;而當溫度升高時,聚氯乙烯降解生成小分子物質的反饋加劇,一部分氯存在于小分子有機物中,使HCl含量減少。脫氯反饋在溫度低于350°C條件下便能完成,溫度為320°C時,氯脫除率抵達最大值溫度進一步升高時,碳鏈構造開端裂解,氯脫除率降低,因而曲線上呈現最高點。PVC脫氯反饋存在一個最佳溫度區間,在本試驗條件下為320°C左右解決工夫隨溫度升高低降很快,在300°C時呈現明顯轉折,溫度超越300°C時解決工夫較短,且變遷不大因隨著溫度升高,分子內能不時增加,PVC側基C|Cl鍵趨于斷裂的活化分子增多,因而反饋速度加快。隨著HCl的放出,由于HQ的自催化作用,反饋加劇,抵達脫氯終點的工夫縮短2.3WHC1/S與恒溫溫度的關系為了全面考查脫氯成效,盡量使硬質PVC中殘余更多的有用的C和H,本文引入kHci/ks的比值(kci指熱解產生并被水吸收的HCl重量,k為試樣失重量)作為選擇脫氯解決最佳工藝的一個重要指豐標在氯脫除率恒定的條件下,這一比值越大闡明試樣中殘余的可燃質CH就越多,能量的利用率就越高。由能夠看出,比值在220°C及320°C時呈現兩個最高點這是因為溫度較低時,能夠認為聚合物主鏈的解聚反饋還沒有發作,熱分解產物主要是HCl,而且低溫時反饋速度較慢,尾氣吸收較完全。
而當溫度超越320°C以后,分子主鏈的解聚反饋致使熱解產物發作變遷,生成部分油狀物和小分子氣體,從而使比值下降此外,高溫時反饋速度很快,部分Cl進入小分子有機物中,HCl不能被水充分吸收,這也是招致該比值下降的一個因素2.4硬質PVC和薄膜PVC脫氯成效的比較聚氯乙烯的聚合度不同,分子量不同,產品的性能也就不同,所以分子量對聚氯乙烯的熱解特性也有影響。另外,硬質PVC的氯脫除率隨粒度的減小而增加,所以選擇粒度為3mm的硬質PVC與薄膜PVC的脫氯狀況停止比較,結果見24.1不同恒溫溫度對氯脫除率和解決工夫的影響由可見,薄膜PVC的脫氯速度比3mm硬質PVC快,溫度越高,這一差別越明顯。氯脫除率也比后者高這是因為PVC制品一般都加有添加劑,不同的制品所加的添加劑不同,用量也不同,一般硬質PVC產品中添加劑用量在20%左右,而薄膜PVC制品中添加劑的用量較少。
24.2恒溫溫度對氯脫除率的影響由(a)可見,薄膜PVC較3mm硬質PVC脫氯溫度高,其起因與上述雷同。
24.3恒溫溫度對解決工夫的影響由(b)可見,不同品種的聚氯乙烯脫氯規律根本是一樣的。但不同品種的PVC制品在解決溫度、工夫及其他工藝參數方面也有一些差別如薄膜PVC熱解脫氯的最佳溫度區間為340~硬質PVC大概為320°C,假使硬質pvc和薄膜PVC混合解決,其熱解脫氯的最佳溫度應為340C左右。
24.4不同類型PVC的kci/ks值的比較由可見,薄膜PVC的Wi/ks值比硬質PVC小。這是因為PVC制品在熱解過程中都存在熱解脫氯化氫和降解生成油狀物及小分子氣體這兩個反饋PVC的聚合度(即分子量)不同,兩個反饋停止的程度也就不同。分子量大的PVC不易降解,因而熱解脫氯的趨勢強;分子量小的PVC易降解,因而熱解脫氯的趨勢弱,生成油狀物和小分子氣體物質的趨勢強試驗所用的薄膜PVC與硬質PVC相比,其聚合度小,分子量小,易降解生成油狀物和小分子氣體物質,所以kHCl/ks值較小硬質PVC的Wi/ks值在320°C時抵達最大值,薄膜PVC的kHc」/ks值則在360C時抵達最大值。也就是說薄膜PVC降解生成油狀物和小分子氣體的趨勢大于硬質PVC的降解趨勢。
不同恒溫溫度下氯脫除率與解決工夫的關系不同類型PVC的氯脫除率(a)和解決工夫(b)與恒溫溫度的關系3結論解溫度為320340°C.脫氯解決60min左右時,氯脫除率可超越90%,kHa/ks值可達80%,即硬質PVC熱解后CH收得率高關于薄膜PVC而言,熱解溫度為340-360°C.脫氯解決90min左右時,其氯脫除率抵達99%,ka/ks值可達80%.