塑料在高频等离子体中的热解气化研究

采用高频电容耦合等离子体对塑料聚乙烯进行热解处理,重点考察热解气体产物的分布及组成,结果表明,热解产物中包括可燃气和热解碳黑,几乎没有发现焦油产生.高频N2等离子体热解时,热解气体中主要成分为H2、CH4以及其它有机小分子;进入气体中的C转化率低,而H转化率高.当采用水蒸汽等离子体热解时,热解除产生大量H2、CH4外,还有CO以及其它有机小分子气体产生,同时进入气

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第 6卷第 1期2 07正 2月 0

广州大学学报 (自然科学版 )Ju a o G aghuU ie i ( a rl cec dt n or l f u nzo nvrt N t a SineE io ) n sy u i

Vo . No. 16 1

Fe 2o 7 b. o

文章编号：6 142 ( 0 7 0 -0 50 17 -2 9 20 )10 6 -5

塑料在高频等离子体中的热解气化研究唐兰，黄海涛2(.广州大学土木工程学院， 1广东广州 500; .广东工业大学环境科学与工程学院， 1 62 0广东广州 500 ) 106

摘

要：采用高频电容耦合等离子体对塑料聚乙烯进行热解处理，重点考察热解气体产物的分布及组成，结果

表明，热解产物中包括可燃气和热解碳黑，几乎没有发现焦油产生.高频 N等离子体热解时，热解气体中主要成分为 H、 H,C以及其它有机小分子；进入气体中的 c转化率低， H转化率高.当采用水蒸汽等离子体热解而时，热解除产生大量 H、 H C外，还有 c 0以及其它有机小分子气体产生，同时进入气体中的 c转化率提高. 关键词：高频等离子体；塑料；热解；弃物利用废中图分类号： Q3 2 T 5文献标识码： A

体如 H,C可制取甲醇及有关产品 .在中科院、 O,

0引言 废塑料通过热解处理，以形成低分子量产可物如气体 (气、氢甲烷等 )液体 ( )固体 (、、油和蜡 焦碳等 )这些产物可直接进行利用，油品可做，如燃料，可进行深度加工，也如单体可再聚合 .然而， 现有的很多聚合物热分解技术¨由于经济性因

广州能源研究所的废塑料等离子体热解研究¨“ 中，用 P采 P作为塑料原料，所有的操作条件下，在 H都是主要的产物，体产物中还有乙炔、气甲烷、 乙烯等 .为了扩大产品气体用途并充分利用热解过程中的电耗，等离子体热解反应过程中，入在加反应物料 P P的同时向反应器中喷入过热水蒸气 . 在此操作条件下， C H、O是主要气体产物 . 本文利用高频电容耦合等离子体在低压下对 P E进行了热解气化研究 .实验中利用两种类型等离子体：等离子体与水蒸汽等离子体

, N考察不同输入功率、体压力等条件下的气化效率与气体气成分分布等.P E是高分子聚合物中结构最简单的聚合物，助于进行聚合物的等离子体热解气化有机理探讨，因此本文还探讨了等离子体条件下塑料聚合物的气化机理.

素，遇到障碍和挑战，很难有竞争力，目前能生存下去的技术大多是针对组分单一的废旧塑料而开发的，它们的潜力有待进一步评估 .塑料的热解循环技术，主要可以分为高温热解、空热解、化真催热解等 J一般从生成油和气体的收率、成等，组研究特定热解方式的主要特点 . 热等离子体技术是一种有别于常规热解的新工艺，采用热等离子体热解处理聚合物，原料的对要求不高，以处理混合塑料聚合物，可同时具有产物的选择性高，物中没有焦油，于分离等常规产易热解难以达到的特点，望解决常规热解处理中有难以解决的问题 .目前国内外采用等离子体技术处理废塑料的研究主要有： u d t R G d ei .R .等

1试验装置与方法 实验中所用聚丙烯颗粒 ( E)工业用塑料 P为颗粒，得到不同粒径反应物料， E颗粒被研磨为 P成平均粒径为 2 0 m的样品. 0

使用电感耦合等离子体 (C ) IP技术解聚 P、E, P P在 300~ 0 0 80 0K高温及加热速率 16K 数量 0 S级范围内，却速率约 10 0K 的条件下，P冷 0 S P解聚为丙烯，化率可以达到 7% .美国托莱多转 8的 Mi—hoTcnl i公司利用电弧产生自由 dO i eho g s oe基，聚合物裂解成工业气体组分，物是合成气把产收稿日期：20 0 6-0 7—0:修回日期： 06— 9— 6 5 20 0 2

高频等离子体热解废轮胎实验设备主要由高频等离子体发生器和反应器组成，括其他辅助包单元，如压力控制系统、气体收集器等 .整套系统见图 1频等离子体发生器包括高频等离子体 .高电源与功率匹配器，中高频等离子体电源功率其

基金项目：国家自然科学基金项目 (00 0 0)广州大学博士启动基金项目( L I10 )新苗计划项目

(01 1 ) 5 6 82; T O一0 1; 1—0 7

作者简介：唐

兰( 97一)女，师， 17,讲博士，主要从事固废处理、建筑节能、空气品质等研究

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