负载型镍催化剂对废轮胎加氢热解特性影响研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

研究的目的:随着汽车工业的不断发展,世界各国范围内废弃轮胎的产生率不断增长。以我国为例,近年来我国每年产生的废弃轮胎都以8%-10%的速度急剧增加。有资料显示,我国轮胎的产量已经连续10年位居世界前列,且每年产生的废弃轮胎数量也是全世界第一。面对如此庞大的废弃资源,各国学者都在研究如何更加合理有效地处理利用这些废弃轮胎资源。目前,各国学者认为最有效的处理方式是废弃轮胎的热解,以制得热解炭、热解气以及热解油等产物。由于热解油的产率较高且便于利用,使得废轮胎热解油相关的研究增多了起来。由于轮胎在制造工艺上的特殊性,使得废弃轮胎中有较高含量的硫元素和氮元素。经过对废轮胎热解油的成分分析后发现:热解油中不可避免地会出现一定量的硫氮元素。这对热解油的进一步使用造成了较大的阻碍。因此,本研究旨在探求废轮胎热解过程中热解油的催化加氢脱硫脱氮规律,力求建立一种新型的在线催化脱硫脱氮工艺并采用自制的镍多金属负载型催化剂进行催化,进而筛选出最优催化剂。

研究的意义:本研究的意义在于能够尽可能地脱除废轮胎热解油中的硫氮元素以提高其利用价值,为废弃轮胎热解工艺能够实现工业化提供理论基础。由于我国乃至全球范围内废弃轮胎的数量在逐年攀升,如何回收利用它们已经成为了一个迫在眉睫的问题。目前研究比较多的方向是废轮胎热解技术,但如何进一步提升热解油的品质是废轮胎热解工艺能否实现工业化利用的关键。本研究探求的内容能够推动废轮胎热解工艺的工业化应用,进而实现对废弃轮胎资源的有效利用,减少资源的浪费且能够有效减少废轮胎堆积造成的污染环境等问题。除此之外,废轮胎热解油经过精制可作为能源产品使用,这对我国能源短缺问题的缓解有较大意义。

2. 国内外研究现状分析

近年来,国内外许多学者对废轮胎热解技术进行了大量的研究,并已取得一定的进展。对废轮胎热解产物的组成及成分分析、热解过程中的影响因素、不同生物质与废轮胎共热解技术、热解产物的进一步精制等方面进行了大量的实验研究,力求找寻一种优良的热解方法使废轮胎热解效益最大化,进一步实现废轮胎热解技术的工业化。

1、热解过程中的影响因素

陈汉平等在自制的固定床反应器上研究温度对废轮胎热解多联产过程中各相产物品质的影响,实验结果表明,热解产物中液体油产率最高,高达 55%,热解炭次之达 33%,热解气较少约为 12%。温度对热解产物的影响比较明显,在较高温度下(500-550℃)进行热解废轮胎,可以最大限度地获得高质量的三相产物。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:在自制的双固定床热裂解装置上,保持一定的热解压力、吹扫气(氮气)流速、热解终温等,以液体产物组成含硫氮量为考察目标,对于不同表面积、孔结构、负载量、分散度和晶粒大小的催化剂的催化热裂解性能进行研究,筛选出最优催化剂。并结合催化剂表征结果和寿命实验、中毒实验和积碳实验对催化剂进一步优化。

1、构建反应装置

以实验室自制的双固定床热裂解装置为基础,以合理的方式组合废弃轮胎热解装置和热解油的催化加氢装置,以及合理安排催化剂的分散方式。为之后的实验打好基础。

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4. 研究创新点

1、本研究采用在线加氢催化脱硫脱氮工艺,自主构建反应装置和流程。能够有效减少热解油精制过程中的损耗;

2、本研究创新性地关注催化剂对热解油催化加氢的影响进行研究,并考虑到后期催化剂的优化问题;

3、本实验采用的镍多金属负载型催化剂为本实验团队自主研发的新型催化剂,本研究主要内容为该催化剂在实际热解过程中的表现。

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