废轮胎热解资源化研究新进展.pdf

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1、开发与应用!"#"$%&’"()*(+,&&$-.*)-%("!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!废轮胎热解资源化研究新进展!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"王学锋刘茜霞（河南师范大学化学与环境科学学院，新乡，!"#$$%）提要用热解法处理废旧轮胎能够实现能源的最大回收和有价值产品的充分再利用，代表了当今废旧轮胎处理的发展方向。本文重点介绍了废轮胎的热解机理、热解动力学、热解过程控制及其产品特性的研究进展，并对今后废轮胎热解资源化研究发展

2、方向提出了建议。关键词废轮胎，热解机理，动力学随着汽车工业和交通运输事业的发展，对轮胎废轮胎热解处理能够实现能源的最大回收和有价值等橡胶制品的需求量也日益增多，与此同时，废旧产品的充分再利用，具有较高的经济效益和环境效轮胎的产生量也急剧增加。据统计，全世界每年约益，因此它代表了当今废旧轮胎处理的发展方向。产生&$$万’的废轮胎，其中美国约%#$万’，中国目前，这方面的研究报道较多［%+*$］，现对近十年［*］。大量废轮胎的堆积不仅占来国内外学者在该方面的研究进展进行简要综述。($万’，日本)$万’用土地，污染

3、环境，而且极易引起火灾，从而造成*热解工艺资源的巨大浪费，因此对废轮胎的处理已成为十分紧迫的环境问题和社会问题。目前，对废轮胎的处将洗净的废旧轮胎经切片或粉碎后送入热解反置大致可分为!种，即回收再利用、堆积或填埋、应器，在反应器内经加热后发生热分解反应。气态生物降解、焚烧。!种方法各有利弊，从保护环境产物通入冷凝器，可以实现油气分离，并可冷凝出和节约资源讲，回收再利用是最理想的方法，而对多组馏分，如汽油馏分、柴油馏分和重质油馏分废旧轮胎进行热解是回收再利用的方法之一。废轮等。反应器内固态产物经磁选使粗炭黑与钢

4、丝分胎热解是在缺氧或惰性气体中进行的不完全热降解离，粗炭黑经进一步加工处理可制得活性炭或炭过程，可产生液态、气态碳氢化合物和炭残渣，这黑。热解工艺过程如图*所示。些产品经进一步加工处理能被转化成具有各种用途%废轮胎热解机理及其动力学研究进展的高价值产品，如炭被转化成炭黑或活性炭，液态产品被转化成高价值的燃料油和重要化工产品（如!"#废轮胎热解机理艹宁烯和苯），气态产品被直接作为燃料等等。由于一般轮胎胎胶中所含各组分的质量分数大致是图*热解法处理废旧轮胎的工艺流程图"!!$$#年第#$期化工进展橡胶!!"#$%

5、"、炭黑&%"#&&"、有机助剂［(］。轮胎用橡胶主$"#’"、无机助剂&"#$"要由天然橡胶（)*）和合成橡胶（+*）组成，合成橡胶以丁苯橡胶（+,*）和顺丁橡胶（,*）为主。不同类别运输车辆的胎胶中+,*与,*的比例会有所不同，发达国家的+,*与,*的平均比例一般在-./&以上，我国大约在-.-(!［&］。为分别了解胎胶中各组分的热解机理，研究者分别研究了&种橡胶的热解情况。012345+6和789:18;+等人通过热解分析发图(废轮胎两段热解机理示意图现，温度较低时，天然橡胶热解产品油中的主要成分是二聚

6、戊烯（艹宁烯）；温度较高时，则是异戊二分子），形成中间体*-和挥发物Q-，中间体可以烯。因此推测反应机理可能是高聚物（聚异戊二沿着(8直接解聚并放出另一挥发物，或者沿(R转烯）受热后，位于双键!位或"位的键发生断裂形变成第(个中间体*(之后，再沿着(O放出挥发物成高聚物自由基，温度较低时，易于形成六圆环，Q&，反应-、(8、(R、(O构成了初级热解（%#生成二聚戊烯；温度升高后，二聚戊烯进一步裂解!%%@）；中间体自由基*(沿着路径&发生环化反生成异戊二烯。应形成*&，或者在更高温度下进一步降解产生最,18<

7、=41>?等人用热重分析技术（706）研究终残余物*B和挥发物质QB，反应B是二次热解顺丁橡胶在氮气中、!!%@下的热解时发现热分解（!%%#’%%@）。该机理对升温速率提高时>70双峰是两段的，最大重量损失分别在&A%@和BA%@左变成-个单峰的原因作出了正确的解释，不足的是右。第一段产品主要是丁二烯和艹宁烯，主要是高聚没有考虑增强油、增塑剂等有机助剂的热分解。物自由基的解聚形成的；第二段是复杂的烃类混合!"!废轮胎热解动力学研究物，主要是由剩余的残渣进一步裂解形成的。由于废轮胎热解过程中发生了复杂的化学反

8、C1D2E8FG等人在(B%#B!%@的温度区间内热应，其中包括许多平行反应和连串反应，因此很难解丁苯橡胶时，发现温度较低时油中的主要成分是用一个确切的动力学方程来表述。许多研究丁二烯，温度较高时则是苯乙烯和苯。因此认为热者［(，!，A#’］根据假设推导出废轮胎热解动力学方程解先开始于共聚物中的丁二烯部分，主要机理是高或建立了数学模型，并用实验进行了验证。聚物主链断裂后形成自由基，后通过解聚形成共轭