典型废塑料PE/PP/PS共热解初期反应特性的ReaxFF研究

利用ReaxFF结合AutoRMA分析工具从动力学、热解产物及热解反应过程三方面探究了典型废塑料PE/PP/PS共热解原子层面的反应机理。研究表明，PE/PP/PS共热解的动力学参数可通过C–C键和C–H键断裂的活化能加权求和(即Char Bonds方法) 获得，其活化能与实验值的误差仅为 ± 3.86%，因此C–C键和C–H键断裂可以表征反应进程。针对三种塑料的混合热解体系即PP-PE，PP-PS和PE-PP-PS的研究表明，增加PP-PE中PP的含量可以提高油和可燃气的产率，增加PP-PS中PS的含量可以提高炭和油产率；在PE-PP-PS体系中，高温有利于重油裂解为轻油，轻油相对含量从2400 K的44.77 wt%升高到3000 K的56.18 wt%，同时高温也会促使烃类小分子进一步裂解生成更小分子产物，随热解温度升高，H2和CH4的产率明显上升，但C2H4和C3H6的产率先上升后降低。相比单独热解，混合热解体系开始反应时间有所延迟，但达到第一次平衡的总反应时间缩短，并且更倾向于生成较小分子产物。PE和PP单独热解时，首先生成其单体，继而生成烷烃和小分子气体，但在共热解过程中，首先生成烷烃和小分子气体，而后生成其单体。PS在共热解体系中更倾向于提供·H自由基从而与PE和PP生成的自由基结合，形成小分子烷烃或H2。