研究背景

全球气候目标要求我们在2050至2060年间实现二氧化碳净零排放。在此背景下，碳中和已跃升为核心议题，清晰预示全球市场将加速转向可持续的生产与消费模式。预计替代资源将逐步取代石油基燃料和化学品。与此同时，人口持续增长的需求正给废物管理系统带来巨大压力。因此，研究人员亟需优先开展以下工作：精准识别废物中的生物组分，深入解析其详细成分的生物碳（Bio-C）分布，并大力开发从废物中提取更高价值的技术——特别是在可持续替代燃料和化学原料领域，这将是未来的关键突破口。

方法开发

首次将岛津分析型和半制备型超临界流体色谱（SFC）仪器应用于废弃物热解油轻组分的分析及其放大分离制备实验。

（1）在分析型SFC上探索较好的废弃物热解油中的汽油组分的理想分离条件；

（2）在半制备型SFC上放大分离实验进行制备；

（3）分离成富集饱和组分和富集芳香组分。

分析型SFC仪器上的分离谱图

Preparative SFC equipped with a Lotusstream separator (Nexera UC Prep, Shimadzu)

结果与分析

废旧轮胎回收行业中的主要热解产物以及废轮胎热解油的两个可能的利用趋势

本研究主要考察生物碳在废旧轮胎中的分布情况以及在废旧物资回收行业中的主要热解产物。在我们的研究中，我们使用了一系列的分析技术，包括元素分析仪，气相色谱-质谱，毛细管气相色谱，气相色谱/场电离-飞行时间质谱，超临界流体色谱，大气压光电离傅里叶变换离子回旋共振质谱和加速器质谱。以工业级废轮胎热解油为代表的复杂有机混合物样品，探索了热解油的系统分析评价方案。

探究基于WTPO中SARA的分子组成与Bio - C含量的内在联系。

( 1 )由经过SFC直接分离得到的汽油组分的富集饱和组分和富集芳香组分，计算得到WTPO轻质组分中不饱和组分和芳香组分的Bio - C含量高达87 %。这些组分中显著的Bio - C含量使其成为生产生物基高附加值化学品以及进一步分离过程的潜在原料。

( 2 )在WTPO的重质组分中，生物碳含量主要集中在饱和分和芳香分中，分别占68 %和66 %。相反，胶质和沥青质中的Bio - C含量相对较低，分别为4 %和6 %。未来对WTPO重质组分的研究可以集中在对存在的生物组分的利用上。

基于WTPO中燃料馏分的分子组成与Bio - C含量之间的内在联系。

( 1 ) IBP-140 ℃馏分中BTEX的总含量达到46 wt %，生成的WTPO石脑油馏分具有78 %的Bio - C含量和较高的BTEX含量，有利于BTEX的分离和纯化，而不是直接用于加氢过程。

( 2 )在140 – 240 ℃温度范围内，WTPO组分的Bio - C含量最高，达到80 %。随着未来SAF的脱杂和加氢饱和过程的进行，该馏分将成为SAF中单环芳烃和环烷烃组分的重要来源。

( 3 ) Bio - C富集在WTPO的三个轻组分中：IBP-140 ℃、140 - 240 ℃ 和240 - 350 ℃ 三个轻馏分中，也是一种潜在的生物柴油生产原料。

( 4 ) 350-FBP ℃ 馏分与石油中发现的VGO馏分相似，可考虑与生物质热解油作为混合原料一起用于耦合加氢或FCC工艺。

本研究为以废弃物高值化利用为目标的初始分析策略提供了一种尝试。这项工作还为全面分析包括生物油、废热解油、原油及其衍生流在内的各种原料混合产生的产品提供了一个有价值的先例，在废炼油厂正在进行转型以满足未来"净零碳排放"目标的背景下。

文章详细信息

文章题目

Molecular Characterization of Waste Tire Pyrolysis Oil: 14C Distribution and Potential for Sustainable Fuels and Chemicals

文章链接

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.energyfuels.5c00310

期刊影响因子

5.2

作者与单位

Runtian Xia, Wei Wang, Zhaolin Fu, Yanli Guo, Haomiao Liu, Qundan Zhang, Ge Wang, Naixin Wang*, Zhiping Tao*, Xieqing Wang*

中石化石油化工科学研究院有限公司为第一单位，中石化石油化工科学研究院有限公司（王乃鑫副研究员团队）

岛津中国创新中心为第二单位。

岛津Nexera UC Prep

▪ 特殊设计的LotusSteam气液分离器，实现卓越回收率。

▪ 制备专用软件Prep Solution，简洁易用，实现制备操作流程的效率化。 

▪ 紧凑型设计的台式系统，有效节省实验室空间。

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