废轮胎的大量废弃给人类生存的环境带来了巨大的压力。在我国,大多数的废轮胎为露天堆放和择址填埋,但是实践证明,这种方法无法达到可持续发展的要求。采用焚烧的方法,虽然可以回收废轮胎储藏的热能,但是会造成严重的大气污染。热解作为一种特殊的化学工艺,不仅可以回收能源而且可以回收高附加值的产物,在废轮胎的处理中发挥了重大作用。本文就是针对废轮胎的热解工艺进行研究的。 首先,本文利用热重分析仪对废轮胎在氮气气氛中的热解失重进行了初步的研究。研究结果表明:废轮胎在氮气气氛中的热解存在一个明显的失重区,当温度达到500℃时已有超过60%的组分发生热解,而此后热解速率降低。此外,升温速率可改变废轮胎的热解历程,但对热解产物的产率影响甚微。 其次,本文着重在小型管式试验装置上对废轮胎进行了水蒸汽气氛下的热解研究。主要研究了热解条件(热解温度和升温速率)对废轮胎热解产物产率和特性的影响,其中对热解炭进行了较为详细的分析。 温度在热解过程中起到至关重要的作用,而压力的影响并不明显。水蒸汽气氛下废轮胎在大于200℃时开始发生热解,500℃～650℃发生剧烈反应,是热解反应的主要阶段。 随着热解温度的升高,在低温区热解炭产率随热解温度升高而降低,在500℃之后随着热解温度的升高,热解炭的产率相对比较稳定,总体上变化不明显。热解气的产率则随着热解温度的升高明显增大,并且随着温度的升高产气速率也随之升高。 升温速率影响着热解气产率以及在反应器内的停留时间。相同的热解温度下,升温速率的提高使热解气体产率下降。低的升温速率会延长废轮胎在反应区的停留时间,有利于热解反应进行地更加彻底。 本文对热解炭的特性进行了分析。热解炭是一种高含碳率的多孔状物质,颗粒内部存在着一些孔隙,碳元素含量高达70%左右,孔隙率(压汞法)高达60%左右。且孔隙率在550℃时达到峰值,而后随热解温度的提高又稍稍下降。各热解温度下,热解炭的孔径分布具有一定的相似性,热解炭主要是由中孔结构组