論聚烯烴裂解反應中的油化效果增強效應

環(huán)境保護科學(xué)第31卷總第130期2005年8月●固廢處置與處理●論聚烯烴裂解反應中的油化效果增強效應Improving Effect of Oilization of Pyrolysis of Waste Polyene for Fuel丁明潔’陳思順'趙書(shū)偉2陳新華'(1.漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕工系 漯河462000);(2.河南大同塑膠有限公司漯河462000)摘要在廢舊聚烯烴的裂解反應中.聚丙烯的存在,可以提高輕油餾份的收率,增強反應的油化效果,本文稱(chēng)之為聚烯烴裂解反應的增強效應。本文討論了增強效應產(chǎn)生的機理,可為廢舊塑料裂解油化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供參考。關(guān)鍵詞聚烯烴增強效應Abstract The existing of poypropylene can raise the liquid fraction ratio, especially the light oil ratio,so it can fortifythe effect of the cracking reaction of polyene to light oil. This paper named this effect Improving Effect , and the mechanism ofit was discussed.Key words Polyene Improving Effect本文在研究廢1舊聚烯烴裂解油化技術(shù)的過(guò)程口燒瓶中,在裂解反應裝置中,加熱熔融,繼續升溫中,發(fā)現少量聚丙烯的存在對混合聚烯烴的裂解油至裂解溫度,控制反應溫度直至反應結束,進(jìn)行熱化效果具有較大的促進(jìn)作用,我們稱(chēng)之為聚烯烴裂裂解實(shí)驗。裂解產(chǎn)生的混合烴氣體經(jīng)過(guò)冷凝器后.解反應的增強效應,并討論了這種效應產(chǎn)生的機分離為液態(tài)餾分和裂解氣,最后瓶底有少量焦質(zhì)，理，可為廢舊塑料裂解油化技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供收集作為焦質(zhì)餾分。將獲得的液態(tài)餾份裝入三口參考。燒瓶中,在分餾實(shí)驗裝置中,控制升溫度為200"C/h,進(jìn)行分餾操作,石油餾份分布測定法為SH/1實(shí)驗部分T0558- 93,收集汽油、柴油、重油餾份。分別稱(chēng)量1.1主要實(shí)驗儀器各餾份的質(zhì)量,計算收率。三口燒瓶、溫度計、冷凝器、梨形瓶、分析天平、在催化劑M4的存在下,重復上面的操作,催分餾柱、KDM型調溫電熱套、XMT型溫度控制顯化劑用量為原料量的4%。示儀等。根據以,上實(shí)驗及計算,考察聚乙烯、聚丙烯、混1.2 試劑及原料合聚烯烴的裂解產(chǎn)物分布、液態(tài)收率、汽油產(chǎn)率等。催化劑M4是我們根據廢舊塑料裂解及重油裂解的有關(guān)文獻[1~4],選定幾種性能較好的催化劑2結果與討論作為原料,通過(guò)實(shí)驗篩選復配，研制出的復合催化2.1實(shí)驗結果劑，關(guān)于催化劑的研制我們將另有文章論述。2.1.1聚烯 烴的熱裂解表1為聚烯烴熱裂解原料為廢1舊聚乙烯薄膜、聚丙烯編織袋清洗晾產(chǎn)物組成分布表。表中帶“*”行的數據為假想值，干、切碎。為聚乙烯和聚丙烯同等操作條件下相應餾分收率1.3 聚烯烴的裂解實(shí)驗操作及有關(guān)計算方法按比例的加權平均值,用之和實(shí)驗值比較。樣品準確稱(chēng)取一定質(zhì)量(25g 左右)的廢舊聚乙烯、PE中國煤化工希,樣品1.2.3分別為聚丙烯、或按一定比例的混合聚烯烴碎片,裝入三聚MHCN M H G成的混合樣品。①聚收稿日期:2004-11-25作者簡(jiǎn)介:丁明潔(1967- ),女,河南漯河人,講師。8論聚烯烴裂解反應中的油化效果增強效應丁明潔乙烯75%， 聚丙烯25%;②聚乙烯50%,聚丙烯解產(chǎn)物中液態(tài)收率、汽油產(chǎn)率逐漸提高，氣態(tài)產(chǎn)品50% ;③聚乙烯25% ,聚丙烯75%。收率、重油產(chǎn)率、焦質(zhì)產(chǎn)率逐漸降低。從表中可以看出,隨著(zhù)聚丙烯含量的增加,裂表1聚烯烴熱裂解產(chǎn)物組成分布表/%樣品液態(tài)收率裂解氣汽油柴油重油焦質(zhì)合計E81.613.511.538.531.64.099.183.6.19.039.325. 33.0g616. 439.227. 324.540.520. 199. 584.411.921.440.023. 13.186.610.428. 540.817. 22.499. 485.810.526.440. 718.82.8P87.29.431.341.414.599. 0由表1,我們還發(fā)現，混合聚烯烴的裂解產(chǎn)物中的增強效應。表中還顯示，增強效應在聚丙烯的不是聚乙烯和聚丙烯分別裂解時(shí)的簡(jiǎn)單加和。液含量較低時(shí),較為明顯。態(tài)收率和輕油餾份產(chǎn)率大于二者的加和，重油和焦2.1.2聚烯烴的催化裂解表2為聚烯烴催化質(zhì)收率卻低于二者的加和,聚丙烯的存在增強了反裂解產(chǎn)物組成分布表,表中帶“*”的數據為假想應的油化效果。我們稱(chēng)之為混合聚烯烴裂解反應值。表2混合聚烯烴催化裂解產(chǎn)物組成表PE85.26.617.946.121.27.587.9 .6.324. 646.05.099.286.96.422. 718.16.189. 66.029.414.23.599. 188.56.227.415.4.890. g33.611.32.232.112. 03.491.85.836. 945.99.02.099. 6比較表1和表2,復合催化劑M4對于聚烯烴烴,而原料轉化為自由基,稱(chēng)為鏈傳遞;碳鏈較長(cháng)的的裂解反應具有突出的催化作用.能明顯地提高反自由基或轉化生成的烷烴等還可繼續斷裂成更小應中液態(tài)餾份的收率,尤其是輕質(zhì)油餾份。的自由基,從而轉化為更小的烷烴或烯烴甚至炔從表2的實(shí)驗結果，也顯示，聚丙烯的存在增烴;其中的烯烴和炔烴也可發(fā)生縮合或環(huán)化反應生強了混合聚烯烴催化裂解的油化效果。成環(huán)烴或芳烴等。當兩個(gè)自由基反應時(shí)就轉化為2.2討論與分析--個(gè)分子,稱(chēng)為鏈終止。2.2.1聚烯烴的裂解機理聚烯烴的裂解主要中間產(chǎn)物的縮合和繼續裂解我們稱(chēng)為二次反是聚合物大分子鏈中C-C鍵的無(wú)規則斷裂,生成應,其結果都是使中等分子量的烴類(lèi)即液態(tài)油餾份低分子的烴類(lèi)混合物,其中的氣態(tài)烴類(lèi)包含C~收率降低，裂解氣及焦質(zhì)餾份收率增加，在反應中C.烴類(lèi),稱(chēng)為裂解氣;液態(tài)餾份包含Cs~Co的烴應盡力避免。類(lèi),經(jīng)過(guò)分餾可得汽油(C。~Cn)、柴油(C2 ~ .催化裂解是在催化劑存在條件下,發(fā)生的下行C2o)、重油(C2n~Co )等燃料油。另外,少量的中間C~C鍵的斷裂、氫的轉移、以及縮合等特征反應,體小分子發(fā)生縮合,生成更大的分子，以殘渣或焦按照已被普遍接受的催化裂解反應機理,認為催化裂解反應為正碳離子機理[”,正碳離子可由下面途質(zhì)的形式存在。徑教中國煤化工聚烯烴熱裂解反應屬于自由基機理5],首先是YHCNMHG=C。Hzn+1鏈引發(fā),C~C鍵的斷裂形成兩上自由基。而H+則源于催化劑表面。催化劑的存在部高溫∈R-R子, "nR°+nR"分地改變裂解反應的歷程,減少二次反應,提高輕生成的自由基從原料中奪取氫,轉化成烷烴或烯油餾份的產(chǎn)率。39環(huán)境保護科學(xué)第31卷總第130期2005年8月2.2.2 增強效應的產(chǎn)生增強效應的產(chǎn)生,可也比聚乙烯容易，因為帶支鏈的正碳離子穩定易生歸納為裂解反應的機理和聚丙烯與聚乙烯分子結成,生成的伯、仲正碳離子接著(zhù)發(fā)生重排,生成更穩構的不同。定的仲、叔碳正離子[8;而生成的正碳離子也會(huì )促對于自由基反應,自由基的引發(fā)和傳遞是關(guān)進(jìn)聚乙烯的裂解.聚丙烯的存在同樣增強催化裂解鍵。較之聚乙烯,聚丙烯的分子中有較多甲基側的油化效果。鏈,分子鏈中C-C鍵鍵能分布不均勻,有較多薄弱環(huán)節和較低的裂解活化能[6],在這里發(fā)生C-C3結論鍵的斷裂產(chǎn)生自由基要容易得多,且有甲基側鏈的在廢1舊聚烯烴的裂解反應中,聚丙烯的存在可自由基也比伯碳自由基穩定易生成[8];自由基一旦以提高反應的液態(tài)收率和輕油份的產(chǎn)率,降低裂解產(chǎn)生.就不只為聚丙烯所用,還可引發(fā)聚乙烯分子氣及焦質(zhì)餾份的收率,增強裂解反應的油化效果。的裂解,增加聚乙烯的裂解,使得混合聚烯烴的裂我們稱(chēng)之為聚烯烴裂解反應的油化效果增強效應。解反應超過(guò)了其中聚乙烯和聚丙烯分別裂解的總這種效應隨著(zhù)聚丙烯含量的增高會(huì )變得不太明顯，和。因此,聚丙烯裂解的油份收率高于聚乙烯,少但仍然存在。參考文南量聚丙烯的存在,提高了液態(tài)餾份特別是輕質(zhì)油餾1.程水源等.廢塑料裂解生產(chǎn)原料油的研究[J].環(huán)境污染治理技份的收率,增強了裂解反應的油化效果。術(shù)與設備,2002 ,3(2) :37~ 40.2. 林世雄.石油煉制工程(下冊)[M].石油工業(yè)出版社,1994. 305.對于正碳離子反應,正碳離子的產(chǎn)生是反應的3. 鄭小明,周仁賢.環(huán)境保護中的催化劑治理技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2003. 320,326 ~ 328.關(guān)鍵。因為烴基是推電子基[8]活性中間體正碳離4.楊震.喬維川等.聚烯烴裂解催化劑的研究[J].環(huán)境科學(xué),1998,子的能量低于相同碳鏈結構的自由基,較易生成，5.N.s艾倫等.聚烯烴的降解與穩定.烴加工出版社，1988.79.19(5):48.所以催化劑的存在能明顯地促進(jìn)裂解,提高反應中6.馬德柱等.高聚物的結構與性能[M].科學(xué)出版社，2003.453~液態(tài)餾份的收率;較之聚乙烯，較多甲基側鏈的存7.傅相鍇等.高等有機化學(xué)[M].高等教育出版社，2003. 74~ 76,在,使得聚丙烯從催化劑表面奪取氫生成正碳離子82~ 83.(上接第34頁(yè))氰菊酯暴露間是否存在因果關(guān)系,仍需進(jìn)一步深入經(jīng)消化道進(jìn)入人體的農藥對消化系統器官的開(kāi)展相關(guān)方面的流行病學(xué)和毒理學(xué)研究。影響最直接、最重要,因此本研究分析了溴氰菊酯參考文獻暴露與消化系統惡性腫瘤死亡的相關(guān)關(guān)系。本研1. Dich J, Zahm SH, Hanberg A.et al. Pesticides and cancer CCancer Causes Control,1997 ,8(3) :420~ 443.究分別分析了每一年度的暴露與隨后3年平均死2.李小燕,陳賢均.三種常用農藥的遺傳毒性和細胞毒性研究現狀[J].中國預防醫學(xué)雜志,2004 ,5(2):157~158.亡率的相關(guān)性,因而可以很敏感的表現出其相關(guān)關(guān)3. Komuta N, Bagley E, Nedopitanskaya N. Genotoxic efcts of系,丟失信息少，既盡量避免了長(cháng)期的總體資料對pesticides[J]. Environ Pathol Toxicol Oncol, 1996 ,15(2- 4):75個(gè)別真實(shí)情況的掩蓋,又適當的考慮了農藥致癌的4. Safi JM. Association between chronic exposure to pesticide and慢性、過(guò)程性積累的特點(diǎn)。分析結果顯示每年溴氰recorded cases of human malignancy in Gaza Governorates( 1990~ 1999). Sci Total Environ, 2002 ,284(1- 3);75~84.菊酯使用密度與隨后3年男性的食管癌、胃癌、肝5. Wesseling C, Antich D, Hogstedt C,et al. Geographical differ-癌的平均死亡率顯著(zhù)相關(guān)。1997~1999 年度溴氰ences of cancer incidence in Costa Rica in relation to environmen-tal and occupational pesticide exposure. Int J Epidemiol, 1999.28菊酯使用密度與男性結直腸肛門(mén)癌的死亡率有顯(3) :365~74.著(zhù)相關(guān),在1996年度則不相關(guān)。在女性則相關(guān)的6. Becher H, Flesch- Janys D, Kauppinen T.et al. Cancer mortality年份很少。由于本次相關(guān)性研究是-種生態(tài)學(xué)研in German male workers exposed to phenoxy herbicides anddioxins[ J]. Cancer Causes Control,1996 ,7(3) :312~ 321.究,而生態(tài)學(xué)研究有許多固有的缺陷,因而通過(guò)本7. Kim IY ,Shin JH, Kim HS, Lee SJ,et al. Assessing estrogenic ac-研究我們只能初步認為溴氰菊酯的暴露可能是男tivity of pyrethroid insecticides using in vitro combination assayJ]. Reprod Dev ,2004 ,50(2):245~255.性食管癌、胃癌、肝癌死亡的危險因素之一。對于中國煤化工et al. In two genotoxic efets其它相關(guān)結果.因其相關(guān)不具有普遍性意義,為了uman peripheral blood leuko-盡可能的避免生態(tài)學(xué)廖誤,我們尚無(wú)法確認其關(guān)聯(lián).MYHC N M H Ghe induction of sister - chro-matid exchanges micromuclei. Toxicology , 1998, 130(2~3):129是否科學(xué)。最后仍應指出:本研究只能提供初步的- 139.9. Wu A,Liu Y. Apoptotie cell death in rat brain following delta-研究線(xiàn)索,要確切驗證消化系統惡性腫瘤發(fā)生與溴methrin treatment. Neuroscl Lett,2000 , 279(3) :85~89.0