热解蜡残渣催化转化与共热解动力学研究：提升烃类产物产率的优化策略

这篇研究探讨了热解蜡残渣(PWR)的催化转化与共热解策略，通过分子筛(MS)和ZSM-5催化剂优化烃类产物（如汽油和柴油组分）的产率。研究发现，PWR在550°C下可实现完全转化，与锯末(SD)共热解时最佳比例为3:1（烃含量79.0%），而催化共热解结合MS显著提升液体产率至40%（烃含量71.0%）。研究为塑料废弃物资源化提供了高效、低环境风险的解决方案。

　　

Highlight

本研究聚焦热解蜡残渣(PWR)的催化转化与共热解协同效应，通过分子筛(MS)和ZSM-5催化剂优化烃类产物分布。PWR作为塑料热解蒸馏后的半固态副产物，富含长链烃类(>C₂₃)，传统处理方式存在环境风险。研究提出三种策略：(1) PWR与锯末(SD)共热解，(2) MS/ZSM-5催化热解，(3) 催化共热解组合。

材料与方法

PWR取自纸塑废弃物热解油的蒸馏残渣，SD经1小时预热除湿。采用分子筛(Molsieve 13X, 1.5 mm)和ZSM-5催化剂，通过固定床反应器在550°C下进行实验。

元素分析与动力学

PWR热值达34.5 MJ kg^-1（碳含量84.78 wt.%），SD为17.8 MJ kg^-1。Coats Redfern法计算显示PWR活化能为31.3–38.9 kJ mol^-1（平均35.3 kJ mol^-1），表明其易挥发特性。

催化效果对比

非催化共热解中3:1 PWR/SD比例烃含量最高（79.0%），但油产率仅13%。MS催化使烃产率显著提升（酚类化合物可忽略），ZSM-5则增强气体产率达32.5%（烃产率略降至65.9%）。MS催化共热解实现40%油产率与71.0%烃含量，凸显协同效应。

结论

PWR与SD共热解可优化液体燃料产率，分子筛催化剂能有效抑制残渣形成。该技术为复杂工业残渣的资源化提供了新思路，支持循环经济发展。