轮胎热裂解

轮胎热裂解是通过热裂解(Pyrolysis)技术将废轮胎资源化利用的技术。废轮胎热解后的产物通常为轮胎热解油,炭黑,钢丝和合成气。

历史
这项技术的历史可以追溯到19世纪的合成橡胶与热解技术的发展。当时对天然橡胶的研究让科学家对弹性体的结构和轮胎热解产生的化合物有了初步的认知。19世纪格兰威尔·威廉斯(Charles Hanson Greville Williams)通过对天然橡胶毁馏得到大量异戊二烯轻油,为后人合成橡胶提供了方向。1901年俄国化学家伊万·康达科夫(Ivan Kondakov)发现了二甲基丁二烯(Dimethyl Butadiene)催化聚合生成合成橡胶状物质的方法,1910年苏联化学家谢尔盖·瓦西里耶维奇·列别捷夫(Лебедев, Сергей Васильевич)发明了聚丁二烯合成橡胶。具体的比例取决于轮胎的主要用途。

废轮胎的热解原理主要由两种反应构成:主链的分解反应和断交联形成活性链段。

热解过程中废轮胎会分解为大约60%的挥发性成分(主要为芳香烃)和40%的固体成分。轮胎中的天然橡胶成分会在326℃开始进行不完全热解反应,主要产物为二聚体和三聚体,随着温度再升高会生成大量异戊二烯单体和环化热解产物如二甲苯。温度继续升高热解产物会发生二次热解反应,变为更加复杂的产物组成。

两种不同的合成橡胶的反应路径也不相同。丁苯橡胶热解过程的温度区间很大,从180℃到500℃。主要反应为自由基生成的1,3-丁二烯。其他苯系物自由基主要转换为苯乙烯,然后苯系物之间继续发生反应。

丁基橡胶主要有四条转化方式,经过加热后生成自由基。第一条反应路径是通过断链和脱氢反应产生1,3-丁二烯。第二条反应路径通过自由基的重排和环化反应生成4-乙烯基环己烯。剩下两条路径同时反应,一种通过环化和脱氢反应生成1,3-环戊二烯,另一种通过环化反应生成1,4-环庚二烯。

参考资料

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