بررسی فرایند پیرولیز کاتالیستی پلی اتیلن ترفتالات در حضور کاتالیست زئولیتی برای تبدیل آن به سوخت مایع

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر کاتالیست زئولیت  بر فرایند پیرولیز پلی‌اتیلن ترفتالات بررسی شد. بدین منظور، در یک راکتور با اندازه­ های آزمایشگاهی، 15 گرم از نمونه بارگذاری شد و پیرولیز نمونه‌ها در دمای C° 500 و در فشار اتمسفریک انجام شد. میزان گاز تولیدی در حضور کاتالیست 8 درصد وزنی افزایش  یافته است که نشان از افزایش سرعت  واکنش کراکینگ دارد. میزان موم تولیدی در حضور کاتالیست 10 درصد وزنی کاهش یافته است. میزان فراورده مایع تولیدی در حضور کاتالیست زئولیت افزایش یافته است (از 23 به 5/26 درصد وزنی). نتیجه ­های به­ دست ­آمده از آنالیز فراوردهای گازی نشان داد که حضور کاتالیست زئولیت  تاثیر بسزایی بر میزان متان و پروپان داشت که نشان از افزایش کراکینگ و تبدیل مولکول های سنگین به متان است. آنالیز فراورده مایع نشان داد که کاتالیست زئولیت تمایل به کاهش ترکیب های اسیدی را دارد که نشان‌دهنده تمایل آن بر اکسیژن زدایی یا تبدیل اسیدها به ترکیب­ های دیگر است. همچنین زئولیت ترکیب ­های دارای بیش­تر از یک حلقه بنزن را به ترکیب های دارای یک حلقه تبدیل کرده است. بنابراین کاتالیست زئولیت به­ طور هم­زمان باعث اکسیژن زدائی و شکست مولکولی ترکیب های سنگین درون فراورده مایع شد. آنالیز کاتالیست نشان از وجود لایه‌ای کک بر روی کاتالیست بود که دارای ترکیب های آروماتیک و اکسیژن‌دار بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] PlasticsEurope, E.U.P.C., EuPr E.P.R.O., "The Compelling Facts about Plastics. An Analysis of Plastics Production, Demand and Recovery for 2006 in Europe." (2008)
[2] Singh R.K, Ruj B., Time and Temperature Depended Fuel Gas Generation from Pyrolysis of Real World Municipal Plastic Waste. Fuel. Jun 15., 174: 164-71(2016)
[3] Rehan M., Nizami A.S., Shahzad K., Ouda O.K., Ismail IM., Almeelbi T., Iqbal T., Demirbas A., Pyrolytic Liquid Fuel: a Source of Renewable Electricity Generation in Makkah. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 1; 38(17): 2598-603 (2016)
[4] Howell SG., A ten Year Review of Plastics Recycling. Journal of Hazardous Materials. 1; 29(2): 143-64(1992)
[5] de la Puente G., Arandes J.M., Sedran U.A., Recycled Plastics in FCC Feedstocks: Specific Contributions. Industrial & Engineering Chemistry Research. 3; 36(11): 4530-4 (1997)
[6] Kaminsky W., Possibilities and Limits of Pyrolysis. In Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia Basel: Hüthig & Wepf Verlag., 57(1): 145-160 (1992)
[7] Williams P.T., Yield and Composition of Gases and Oils/Waxes from the Feedstock Recycling of Waste Plastic. Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics: Converting Waste Plastics into Diesel and Other Fuels. 24: 285-313 (2006)
[8] FakhrHoseini S.M., Dastanian M., Predicting Pyrolysis Products of PE, PP, and PET using NRTL Activity Coefficient Model. Journal of Chemistry. 1; 2013 (2013)
[9] Shirvani S., Ghashghaee M., Kegnæs S., Dual Role of Ferric Chloride in Modification of USY Catalyst for Enhanced Olefin Production from Refinery Fuel Oil. Applied Catalysis A: General, 580: 131-139 (2019)
[10] شیروانی، سمیرا.، قشقایی، محمد.، قمبریان، مهدی.، پیرولیز دو مرحله‌ای نفت کوره پالایشگاهی به اولفین‌ها و سوخت، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 38(4): 243تا251 (1398)
[11] Ghashghaee M., Shirvani S., Kegnæs S., Steam Catalytic Cracking of Fuel Oil over a Novel Composite Nanocatalyst: Characterization, Kinetics and Comparative Perspective. J Anal Appl Pyrol, 138: 281-293 (2019)
[12]  Ghashghaee M., Shirvani S., Ghambarian M., Kegnæs S., Synergistic Conversion of Refinery Fuel Oil and Methanol over H-ZSM-5 Catalyst for Enhanced Production of Light Olefins. Energy Fuels, 33(6): 5761−5765 (2019)
[13] Ghashghaee M., Shirvani S., Ghambarian M., Eidi A., Two-Stage Thermocatalytic Upgrading of Fuel Oil to Olefins and Fuels over a Nanoporous Hierarchical Acidic Catalyst. Pet Sci Technol, 37(16): 1910–1916 (2019)
[14] Shirvani S., Ghashghaee M., Combined Effect of Nanoporous Diluent and Steam on Catalytic Upgrading of Fuel Oil to Olefins and Fuels over USY Catalyst. Petrol. Sci. Technol., 36(11): 750–755 (2018)
[15] Ghashghaee M., Shirvani S., Two-Step Thermal Cracking of an Extra-Heavy Fuel Oil: Experimental Evaluation, Characterization, and Kinetics. Ind. Eng. Chem. Res., 57(22): 7421–7430 (2018)
[16] Ghashghaee M., Omidkhah M.R., Shirvani S., “Catalytic Degradation of Linear Low-Density Polyethylene over USY Catalyst: Effect of Catalyst-to-Polymer Ratio”. 13th International Seminar on Polymer Science and Technology (ISPST 2018), Tehran, Iran, 19–22 November (2018)
[17] Artetxe M., Lopez G., Amutio M., Elordi G., Bilbao J., Olazar M., Cracking of High Density Polyethylene Pyrolysis Waxes on HZSM-5 Catalysts of Different Acidity. Industrial & Engineering Chemistry Research. 7; 52(31): 10637-45 (2013)
[18] Seo Y.H., Lee K.H., Shin D.H., Investigation of Catalytic Degradation of High-Density Polyethylene by Hydrocarbon Group Type Analysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 1; 70(2): 383-98 (2013)
[19] del Remedio Hernández M., Gómez A., García ÁN., Agulló J., Marcilla A., Effect of the Temperature in the Nature and Extension of the Primary and Secondary Reactions in the Thermal and HZSM-5 Catalytic Pyrolysis of HDPE. Applied Catalysis A: General., 317(2): 183-94 (2017)
[20] Sharuddin S.D., Abnisa F., Daud W.M., Aroua M.K., A Review on Pyrolysis of Plastic Wastes. Energy Conversion and Management., 115: 308-26 (2016)
[21] Prabir B., "Biomass Gasification and Pyrolysis", Elsevier, the Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford, OX5 1GB, UK. (2010)
[22] Alcock C.B., “Thermochemical Processes”, 1th Edition, University of Norte Dame, Indiana, USA (2000)
[23] Gašparovič L., Koreňová Z., Jelemenský Ľ., Kinetic Study of Wood Chips Decomposition by TGA, Chemical Papers; 64(2): 174-81 (2010)
[24] Scott DS., Piskorz J., Radlein D., Liquid Products from the Continuous Flash Pyrolysis of Biomass, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development; 24(3): 581-8 (1985)
[25] Fagbemi L., Khezami L., Capart R., Pyrolysis Products from Different Biomasses: Application to the Thermal Cracking of Tar, Applied Energy., 69(4): 293-306 (2001)
[26] Mohan D., Pittman Jr C.U., Steele P.H., Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-Oil: a Critical Review, Energy & fuels., 20(3): 848-89 (2006)
[27] Onay O., Kockar OM., Slow, Fast and Flash Pyrolysis of Rapeseed, Renewable Energy., 28(15): 2417-33 (2003)
[28] Brown RC., Wang K., Fast Pyrolysis of Biomass: Advances in Science and Technology, Royal Society of Chemistry., (2017)
[29] Liang C., Wang Y., Jiang S., Zhang Q., Li X., The Comprehensive Study on Hydrocarbon Fuel Pyrolysis and Heat Transfer Characteristics, Applied Thermal Engineering; 117: 652-8 (2017)
[30] Liu Z., Zhang F., Yan S., Tian L., Wang H., Liu H., Wang H., Hu J., Effects of Temperature and Low-Concentration Oxygen on Pine Wood Sawdust Briquettes Pyrolysis: Gas Yields and Biochar Briquettes Physical Properties, Fuel Processing Technology., 177: 228-36 (2018)
[31] Cit I., Sınağ A., Yumak T., Uçar S., Mısırlıoğlu Z., Canel M., Comparative Pyrolysis of Polyolefins (PP and LDPE) and PET. Polymer Bulletin. 64(8): 817-834(2010)
[32] Al-Asadi M, Miskolczi N. Pyrolysis of Polyethylene Terephthalate Containing Real Waste Plastics Using Ni Loaded Zeolite Catalysts. InIOP Conference Series: Earth and Environmental Science; IOP Publishing: Bristol, UK  22., 154: (2018)
[33] Dimitrov N, Krehula LK, Siročić AP, Hrnjak-Murgić Z. Analysis of Recycled PET Bottles Products by Pyrolysis-Gas Chromatography. Polymer Degradation and Stability. 98(5): 972-9 (2013)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار