聚烯烃类废塑料的化学链燃烧-气化反应过程与机理
典型塑料废弃物热解动力学产物演化及机理研究
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塑料热解及燃烧鉴别
塑料热解及燃烧鉴别塑料热解及燃烧鉴别是近年来备受关注的话题。
由于塑料产品使用越来越广泛，如何对塑料的处理进行科学有效的监管一直是塑料行业所面临的难点之一。
本文将从塑料热解和燃烧两方面进行探讨，分别介绍塑料热解与燃烧的原理、方法以及鉴别技术。
一、塑料热解1、原理塑料热解是通过高温条件下将塑料转化为底油、气体等化学物质的一种处理方法。
在热解过程中，塑料高温分解产生的有机物质可利用于制取燃料、润滑油等化学产品。
同时，热解后的残渣可用于生产钢铁等材料。
2、方法塑料热解通常采用的处理方法有直接热解法、间接热解法、负压热解法等。
其中，直接热解法是将塑料加热并分解，产生的气体经冷却后可得到液态燃料油、柴油等。
间接热解法是在加热过程中通过加入惰性气体或固体来控制燃料油、废气等的质量和产量。
负压热解法则是利用减压条件下将塑料加热，从而得到高质量的液态燃料油和其他化学物质。
3、鉴别技术为避免塑料热解过程中有害物质的产生，现有的鉴别技术主要通过气相色谱-质谱联用技术、辐射光谱分析技术等方法对塑料样品进行检测。
此外，还可通过影像分析技术对塑料热解前后样品的微观形态和化学成分等关键参数进行比对分析，以判定样品是否被热解。
二、塑料燃烧1、原理塑料燃烧指的是在氧气以及燃料的存在下，通过点火使塑料进行氧化分解的化学反应。
在燃烧过程中，塑料中的氢与氧结合产生水，碳与氧结合则会产生二氧化碳或一氧化碳等气体。
同时，燃烧还会产生热、光和声等各种表征。
2、方法塑料燃烧方法一般分为开放燃烧和封闭燃烧两种。
在开放燃烧过程中，塑料样品被点火燃烧，并在燃烧过程中通过参数测定获得不同的指标数据。
封闭燃烧则是在密闭环境中对塑料样品进行燃烧并获取烟气的化学组成和物理特性等数据。
3、鉴别技术为了鉴别塑料燃烧产生的有害物质，现有的鉴别技术主要是利用红外光谱法、X射线荧光分析法、质谱法、气相色谱法等对燃烧产生的气体中的成分及其含量进行监控分析。
此外，可利用电子显微镜等技术对塑料燃烧后的残渣进行观察分析，以确定样品是否被燃烧。
废旧塑料的热解-新
废旧塑料的热解废塑料热解是将已清楚杂质的塑料置于无氧或者低氧的密封容器中加热，使其裂解为低分子化合物。
其基本原理是将塑料制品中的高聚物进行彻底的大分子裂解，使其回到低分子量状态或单体态。
按照大分子内键断裂位置的不同，可将热解分为解聚反应型、随机裂解型和中间型。
解聚反应型塑料受热裂解时聚合物发生解离，生成单体，主要切断了单分子之间的化学键。
这类塑料有α-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，它们几乎100％地裂解成单体。
随机裂解型塑料受热时分子内化学键的断裂是随机的，产生一定数目的碳原子和氢原子结合的的分子化合物，这类塑料有聚乙烯、聚丙烯等。
大多数塑料的裂解两者兼而有之，属于中间型，但在合适的温度、压力、催化剂条件下，能使其中某些特定数目链长的产物大大增加，从而获得有一定经济价值的产物，如汽油、柴油等。
裂解所要求的温度取决于塑料的种类及回收的目的产物，温度超过600℃，热解的主要产物是混合燃料气，如CH4、C2H4等轻烃。
温度在400～600℃时，主要裂解产物为混合轻烃、石脑油、重油、煤油及蜡状固体，PE、PP的裂解产物主要是燃料气和燃料油，PS热解产物主要是苯乙烯单体。
热解反应主要表现为C-C键的断裂，同时伴有C-H键断裂，热效应为吸热过程。
即外界必须提供大于C-C键能的能量，反应才能顺利进行。
因此，早期的塑料热解方法均为简单的热裂解，即单纯通过加热，使废塑料发生裂解。
但这种方法存在明显的缺陷，即能耗高、效率低、选择性不强。
因此人们迅速开发出了催化裂解法，在热解阶段假如催化剂，不但可以降低反应所需的活化能、提高效率，而且可以提高产物的选择性，相对于高温热解有着明显的优势。
由于催化剂的使用增加了成本，而且催化剂容易积炭失活，而且催化剂本身不易回收。
之后人们又开发出了热裂解-催化改质工艺，使得催化热解工艺得到进一步的完善。
综上所述，废塑料热解主要包括热裂解法、催化热裂解法、热裂解-催化改质法，其中又有不同的工艺形式，如图1-1所示。
聚烯烃熔融氧化的产物
聚烯烃熔融氧化的产物
聚烯烃是一类重要的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。
在聚烯烃的生产过程中，常使用熔
融氧化法进行氧化降解，得到一系列产物。
首先，聚烯烃的分子被熔融，并与氧气接触，产生氧化反应。
在高温下，聚烯烃分子
链被断裂，并形成一系列低分子量的有机物，如醛、酸、酮、醇等。
其中，部分醛类物质常常是熔融氧化产生的重要产品之一。
例如在聚丙烯的氧化降解
过程中，可以得到丙醛。
丙醛是一种具有刺激性的有机物质，无色有刺激臭味，可用作炮
制药剂、染料等的中间体，也可用于制作丙烯酸、脲醛树脂等化学品，同时也有广泛应用
于制药、香料等行业。
除醛类物质外，熔融氧化还会产生一些酸类物质，如乙酸、丙酸等。
这些酸类物质可
用于制备化学品、染料、药物等领域。
在聚乙烯的氧化降解过程中，产生的乙酸可用于制
备乙酸乙酯、醋酸纤维素等化学品。
此外，还有一些醇类物质会在熔融氧化过程中产生。
这些化合物通常是高沸点物质，
难挥发，因此在实际应用中较少被使用。
但通过一些特殊的化学反应，仍能够将其转化为
其他有用的化学品。
例如，在聚丙烯的氧化降解过程中，可以得到甲醇、丙醇等醇类物质，这些醇类物质可用于制备化学品、树脂等。
总之，熔融氧化法可将聚烯烃降解为一些低分子量的有机物质，其中醛、酸、酮和醇
等物质均具有一定的应用价值，在制药、化学品等领域有广泛的应用前景。
化学链燃烧技术的研究进展综述
化学链燃烧技术的研究进展综述王金星; 孙宇航【期刊名称】《《华北电力大学学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】11页(P100-110)【关键词】化学链燃烧; 反应器; 氧载体; 污染物; 研究进展【作者】王金星; 孙宇航【作者单位】清华大学能源与动力工程系北京 100084; 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TK160 引言随着人们对能源的依赖性逐渐增强，化石能源的大量消耗导致了很多环境问题，尤其是CO2气体的排放引起了更为广泛的关注[1]。
对于燃烧后捕集CO2，从烟气中分离CO2将大大增加电厂的发电成本。
富氧燃烧技术是一种燃烧中捕集CO2的方式，通过烟气中水蒸汽的冷凝即可获得较高浓度的CO2。
因此，与传统的燃烧方式相比，富氧燃烧技术使分离CO2得到了简化，但是就现有的技术来看，从空气中分离氧气也需要消耗大量的能量[2]。
在1994年，化学链燃烧技术用于捕集CO2作为一种新的燃烧方式被提出了，其原理如图1所示[3]。
从图中可以发现，利用化学链燃烧技术不需要用气体间的分离便可实现燃料的燃烧和CO2的分离，可视为在燃烧中分离CO2的改进技术。
因此，从节能的角度来讲，化学链燃烧技术是一种非常有前景的燃烧方式。
具体的技术原理如图1所示。
图1 化学链燃烧技术原理示意图Fig.1 Schematic diagram of chemical looping combustion technology燃料反应器中氧载体处于氧化态的活性组分MeyOx与燃料进行以下反应[4, 5]:(1)空气反应器中氧载体处于还原态的活性组分MeyOx-1与O2进行以下反应:(2)化学链燃烧技术的优势主要包括以下几点：(1)具有内分离CO2的特点，进而不需要外加分离装置进行CO2捕集[6]；(2)分步燃烧过程实现了能量梯级利用；(3)避免了燃料型NOx的产生，由于燃烧温度较低减少了热力型NOx的产生[7]。
塑料气化的原理
塑料气化的原理塑料气化是一种将塑料废弃物转化为合成气的技术。
该技术通过对塑料进行热分解，将固态塑料转化为气体和液体燃料。
塑料气化的原理可以分为以下几个步骤：1. 热分解：塑料气化的第一步是将塑料废弃物加热至高温。
高温会导致塑料分子链的断裂，将固态塑料转化为可气化的气体和液体。
2. 催化剂作用：为了提高气化效率和产物质量，通常在气化过程中使用催化剂。
催化剂能够加速化学反应，降低反应温度，减少能量消耗。
3. 气化反应：在高温和催化剂的作用下，塑料废弃物发生气化反应。
这些反应主要包括裂解、重整和氧化反应。
裂解将长链聚合物分解为短链烃类，重整使短链烃类重新组合形成较高碳数的烴类，氧化反应将有机物氧化为气体和液体燃料。
4. 气体和液体产物的分离：气化反应产生的气体和液体产物需要通过分离和净化处理。
气体产物通常包括合成气（主要为CO和H2）和一些其他气体（如CO2和CH4）。
液体产物则包括液体燃料（如汽油和柴油）以及一些化工原料。
塑料气化技术的关键在于优化气化反应的条件和选择合适的催化剂。
温度是影响气化反应的主要因素之一。
较高的温度可以促进裂解和重整反应，但过高的温度会导致产物分解和催化剂失活。
因此，需要仔细控制气化温度以实现高效的塑料气化。
另外，催化剂的选择也对气化反应的效果起到重要作用。
常用的催化剂包括硅铝酸盐、镍基和钼基催化剂。
这些催化剂具有优异的稳定性和活性，可以加速气化反应，提高产物品质。
此外，塑料气化还可以与其他废弃物处理技术相结合，如焚烧、焚化等。
通过对不同种类废弃物的组合处理，不仅可以减少废弃物对环境的污染，还能够最大限度地利用资源。
综上所述，塑料气化通过热分解和催化剂作用，将塑料废弃物转化为合成气和液体燃料。
该技术不仅能够有效利用塑料废弃物，减少环境污染，还可提供替代传统石油产品的能源和化工原料。
了解化学技术对塑料废弃物的处理原理
了解化学技术对塑料废弃物的处理原理塑料废弃物是当前全球面临的一项巨大环境问题。
由于塑料的耐用性和廉价性，人们在日常生活中广泛使用塑料制品，但很少意识到这些塑料制品最终会成为环境的负担。
因此，了解化学技术对塑料废弃物的处理原理，对于解决这一问题非常重要。
首先，化学技术在塑料废弃物处理中扮演着重要的角色。
一种常见的处理方法是机械回收，即通过物理力学手段将塑料废弃物分解成可回收的原料。
但是，这种方法往往无法解决大量的塑料垃圾问题，因为塑料种类繁多，无法通过简单的机械过程进行有效分离。
因此，化学技术的应用显得尤为重要。
一种常见的化学技术是塑料的热解。
热解是指通过高温加热将塑料转化成其它有用化合物的过程。
在热解过程中，塑料废弃物被加热至高温，从而打破其分子结构，释放出其中的化学物质。
这些化学物质经过净化和研磨处理后，可以得到各种有用的化合物，如燃料和化工原料。
热解技术可以将废弃的塑料转化成可再利用的资源，减少对原始石油的依赖，并降低环境污染。
另一种常见的化学技术是塑料的催化裂解。
催化裂解是指通过添加特定催化剂，在适当的温度和压力下将大分子的塑料分解成小分子。
这种技术可以高效地将塑料废弃物转化成石油和天然气等可再生能源。
与传统的热解技术相比，催化裂解可以在较低的温度下进行，减少能源消耗和环境污染。
此外，化学技术还可以应用于塑料废弃物的循环利用。
塑料废弃物中含有大量的高分子聚合物，可以通过化学处理将其转化成可再生的塑料原料。
例如，通过加入适当的催化剂和溶剂，可以将废弃的聚乙烯(t聚乙烯瑞士法尔)，转化成高密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)等可再生塑料。
这种化学循环利用技术可以减少对原材料的需求，降低生产成本，并减少环境污染。
除了上述的主要化学技术，还有许多其他的创新方法被用于处理塑料废弃物。
例如，超临界流体技术利用超高压下的流体来溶解塑料，从而实现高效的分解和分离。
微生物技术通过利用特定菌类的代谢活性，将塑料废弃物转化成有机肥料等可再生资源。
废塑料提炼汽油原理
废塑料提炼汽油原理
废旧塑料基本上是以石油中烯烃为原料经聚合反应而成的，是可塑性很强的固体大分子材料，其化学名称叫聚烯烃，分子量一般在一万左右；废塑料炼油其原理就是采用裂解的方法，在高温条件下发生裂解，使聚烯烃大分子断链，使其裂化为很小的分子。
这些小分子中的C5H12-C11H24等就是汽油组分，C12H26-C20H42为柴油组分。
形象的说废旧塑料炼油是“从哪里来又回到哪里去”。
聚烯烃的裂解主要是聚合物大分子链中C一C键的无规则断裂，生成低分子的烃类混合物，其中气态烃类包含C1一C4烃类，称为裂解气（不凝气）；液态馏分包含C5一C20烃类；少量的中间体小分子发生缩合生成更大的分子，以残渣形式存在。
聚烯烃热裂解反应属于自由机理，首先链引发C-C键断裂形成两个自由基。
（一R 一R 一）n→nR + nR
生成的自由基从原料中夺取氢转化为烷烃或烯烃：而原料转化为自由基进行链传递；碳链较长的自由基或生成的烷烃等还可断裂为更小的自由基，从而转化为更小的烷烃、烯烃甚至炔烃；其中烯烃、炔烃也可发生缩合或者环化反应生成环烃或者芳烃；当两个自由基发生反应转化为一个分子时，称为链终止。
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聚烯烃类废塑料的化学链燃烧-气化反应过程与机理
聚烯烃类废塑料的化学链燃烧/气化反应过程与机理
摘要：随着全球经济的快速发展和人们的生活水平的提高，塑料制品的广泛应用导致了废塑料的快速增长。
废塑料的高度累积对环境造成严重污染，因此寻找有效的废塑料处理途径变得尤为重要。
其中，化学链燃烧和气化是废塑料处理的两种常用方法。
本文将重点讨论聚烯烃类废塑料的化学链燃烧和气化反应过程及其机理。
第一部分：介绍
聚烯烃类废塑料是指由聚乙烯、聚丙烯等聚合物组成的废旧塑料。
这类废塑料的主要特点是其高热值和可燃性。
因此，采用化学链燃烧和气化方法进行处理是非常合适的选择。
第二部分：化学链燃烧反应过程与机理
化学链燃烧是指通过添加氧气，在高温下使聚烯烃类废塑料发生氧化反应，从而将其转化为CO2和H2O等无害物质。
其过程主要包括链启动、链传递和链终止三个步骤。
链启动阶段是燃烧反应起始的过程，其主要是在高温和氧气存在的条件下，通过链引发剂（多为自由基、致活基或阳离子）引发聚烯烃类废塑料的自身氧化反应。
链传递阶段是指反应链通过与聚烯烃类废塑料分子结构中的氢原子或碳原子发生反应，从而产生更稳定的燃烧产物。
在该过程中，自由基或致活基通过链传递反应从一个分子转移到另一个分子，不断释放新的自由基或致活基。
链终止阶段是燃烧反应结束的过程，指的是链传递的自由基或致活基与另一个自由基或致活基相互反应，生成稳定的产物，从而结束链传递反应。
第三部分：气化反应过程与机理
气化是指将聚烯烃类废塑料在缺氧或氧气不充分的条件下，在高温下分解为气体和液体产物。
其主要过程包括热解、还原和氧化三个步骤。
热解阶段是指废塑料在高温下分解为气体和液体产物的过程，其中气体产品主要由CO、CO2、H2和CH4等组成。
还原阶段是指在气化反应中，由于氧气不充分的条件下，产生的还原气体与炭聚合物反应，生成更稳定的产物。
氧化阶段是指气化反应中，气化气体与氧气反应生成CO2和水蒸气等产物。
气化反应的氧化阶段可以通过添加氧气来增加过程的完全程度。
第四部分：实验验证与应用
化学链燃烧和气化反应的机理已经得到广泛研究和验证。
实验结果表明，化学链燃烧和气化是处理聚烯烃类废塑料的有效方法。
化学链燃烧可以将废塑料快速转化为CO2和H2O，实现资源的高效利用；气化方法则可以生成气体和液体产物，有利于再利用或进一步加工。
结论
聚烯烃类废塑料的化学链燃烧和气化反应过程与机理是复杂而重要的研究领域。
通过本文的讨论，我们可以深入了解这两种方法的原理和应用，并为废塑料的处理提供了科学的指导。
为了实现环境友好和可持续发展，我们应该继续深入研究和优化这些处理方法，促进废塑料资源化的开发和利用
综上所述，聚烯烃类废塑料的化学链燃烧和气化反应是有效处理废塑料的方法。
化学链燃烧可以将废塑料快速转化为CO2和H2O，实现资源的高效利用；气化方法可以生成气体和
液体产物，有利于再利用或进一步加工。
这些方法的机理和应用已经得到广泛研究和验证，为废塑料的处理提供了科学的指导。
为了实现环境友好和可持续发展，我们应该继续深入研究和优化这些处理方法，促进废塑料资源化的开发和利用。