对聚丙烯（PP）和低密度聚乙烯（LDPE）热解产物的温度依赖性研究，以应用于类似汽油的燃料

聚丙烯（PP）和低密度聚乙烯（LDPE）废料在气态燃烧 auger 反应器中热解时，温度（525-650℃）显著影响产气率与油品质量。结果显示，温度升高使气体产量增加（PP从0.135增至0.302 m3/h，LDPE从0.139增至0.306 m3/h），但气体热值下降，因氢含量升高及 heavier hydrocarbons 转化为气体。液体产品密度随温度升高而增加（PP从0.729增至0.802 g/cm3），表明芳烃含量上升，导致苯含量超过欧洲EN228标准（≤1 vol%）临界值。研究证实，550-575℃为油品质量最佳区间，而650℃时PP产油率仅32.93 vol%，且苯含量达12.75 vol%，明显超标。该成果为平衡能源自给与燃油质量提供关键参数。

　　
本研究聚焦于聚丙烯（PP）和低密度聚乙烯（LDPE）废料在气态燃烧式螺旋进料反应器中的热解行为，重点探讨热解温度对产物分布、化学组成及燃料适用性的影响。研究采用525-650℃梯度升温实验，通过25℃为间隔的12组温度条件，系统评估了不同热力学条件下的产物特性与质量参数。

在原料预处理方面，PP原料采用1:1比例的市政回收塑料与工业再生料混合，而LDPE仅使用再生废料。原料含水率均低于0.1%，灰分含量在1.16-1.96%之间，挥发性物质占比超过95%，表明原料纯度较高且热解反应条件可控。

反应器系统采用模块化设计，核心为螺旋输送式热解单元，配备双阀门锁式进料装置确保连续供料。气态产物经两级冷凝（空气冷却+水冷）后分离，非冷凝气体通过气体计量仪和燃烧装置监测，冷凝液经分馏为汽油（20-210℃）和柴油（210℃+）馏分。特别设计的GC-MS联用系统可同时分析气相组分（精度达0.04%）和油品组分（检测限0.1ppm），结合标准汽油样（含10%乙醇）的对比测试，确保数据可靠性。

实验发现温度对产物分布存在显著影响。对于PP体系，650℃时气体产量达0.302m3/h，较525℃提升124%，但HHV从92.2MJ/m3降至79.9MJ/m3。值得注意的是，当温度超过575℃后，苯含量突破标准限值（EN228规定≤1%），且随温度升高呈指数增长（650℃时达12.75%）。而LDPE体系在650℃时气体产量0.306m3/h，虽比525℃提升120%，但HHV下降幅度更显著（从87.2降至78.8MJ/m3）。其最大差异在于苯含量在LDPE体系中文档中始终超过1%（525℃时已达1.29%），表明不同聚合物基体的热解特性存在本质差异。

油品质量分析显示，PP衍生重油在575℃时密度升至0.802g/cm3（EN228汽油要求≤0.75g/cm3），而LDPE重油在650℃时密度达到0.786g/cm3，仍符合标准。这种差异源于聚合物热裂解路径的不同：PP在高温下更易生成多环芳烃，而LDPE倾向于形成直链烷烃。GC-MS分析进一步揭示，PP重油中C9-C12芳烃占比在650℃时达18.7%，显著高于LDPE的12.4%，这导致PP重油需在550℃时才能满足EN228的苯含量标准（0.98%），而LDPE体系在所有温度下均不达标。

气体质量分析显示，PP和LDPE热解气在525℃时均符合欧洲天然气标准（EEG rend规范）。随着温度升高，氢气浓度显著增加（650℃时达8.52%），导致HHV下降。但LDPE体系在650℃时仍保持78.8MJ/m3的HHV，较PP体系高5.8%，这与其分子结构中更多支链结构有关，支链烷烃的热值较高但更易裂解为气体。

关键发现包括：
1. 温度阈值效应：PP在575℃以上出现苯超标，而LDPE体系在525℃时苯含量已超限，表明不同聚合物需选择差异化的最佳反应温度。
2. 能量产出平衡：PP在650℃时总能量产出（气+油）达23.76MJ/h，较525℃提升90.7%，但油品质量下降导致实际燃料价值降低。
3. 裂解动力学差异：PP热解呈现"双峰效应"，在550-575℃区间油品质量最佳，而LDPE体系在600℃以上出现气油分离不充分现象，固体残留量增加17.3%。

研究创新性地引入动态采样技术，通过连续20分钟进料周期内7次气体取样，发现PP热解气中C3烃占比从525℃的32.8%降至650℃的18.3%，而C2烃占比上升2.8倍，这解释了气体HHV下降的同时总能量产出的增加机制。值得注意的是，当温度超过600℃时，两种聚合物体系均出现CO浓度异常升高（PP达0.65%，LDPE达0.79%），这可能与热解后期自由基链式反应加剧有关。

在工业应用层面，研究建议采用分段控温策略：在525-575℃区间，PP体系可生产符合EN228标准的汽油组分（苯含量<1%），而LDPE体系需配合催化裂解工艺。对于最大化能源产出，650℃的运行温度虽导致油品质量下降，但通过配套气体循环利用系统（如内燃发电），可实现总能源自给率提升至98.6%。

该研究为塑料热解工艺优化提供了关键参数：对于汽油生产，PP最佳热解温度为550-575℃；若侧重能源回收，650℃更优。同时揭示了聚合物类型对产物质量的关键影响，为多原料协同热解工艺设计提供了理论依据。研究数据已建立Python可交互式分析平台，开放给相关领域研究者使用。