现场热塑性塑料废物转化为燃料的催化热解

YB Sonawane¹Shindikar先生²,我Khaladkar^{3 *}

博士生、环境科学、应用科学、工程学院,印度浦那
在生物学助理教授、应用科学、工程学院,印度浦那
副教授在化学、应用科学、工程学院,印度浦那

通讯作者:我的Khaladkar,

文摘

热解的高密度聚乙烯(HDPE)的形式浪费carrybags在自己编造的玻璃进行反应堆一公升容量的。反应,废料约200 - 300克。一种惰性气氛被吹扫氮气在反应堆中创建。最高温度在一个反应堆保持约5500 c。反应是在使用和不使用天然沸石(新西兰)和氧化铝催化剂。这是发现,热解过程的完成所需的时间为3.5小时没有催化剂和催化剂2.5小时。燃料有或没有获得催化剂比较,可以看出在没有催化剂的情况下,过程让大约60 - 62%的收益率,5%天然沸石的产量是65 - 67 %和5%的氧化铝催化剂大约70 - 71。增加收益率%和热值但是更高的效果观察与催化剂在石油获得的氧化铝。并用gc - ms分析石油样品显示存在汽油、煤油和柴油馏分(C5-C20)与其他高分子量分数从C20-C37所有系统。目前有机械系统可用于塑料垃圾回收,但这些系统包括在运输成本比回收。 Scaling up of the present method would substantially reduce the transportation cost and would also help in the quest of exploring economically viable recycling system for plastic waste

关键字

热塑性浪费、热解、催化剂、热值、gc - ms。

介绍

今天大多数塑料使用非生物降解在自然界中,他们仍然在长期环境影响环境质量。在印度,约为每天一万吨塑料垃圾账户生成的市政固体废物[1]。由于没有有效的隔离,这些塑料垃圾回收系统生成的,它增加负载垃圾填埋场,因为他们的自然降解,最终导致环境问题,如空气,土壤和地下水污染以及海洋生物多样性的损失。在印度大多数的家庭产生的塑料垃圾是热塑性的类型主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯,高密度聚乙烯,聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。HDPE的主要组件之一是一个塑料废物流,通常用于制作携带塑料袋,塑料瓶和牛奶和食品容器等。HDPE废物的再利用是通过不同的方法如机械回收、化学回收等。机械回收是指行动旨在恢复塑料废物通过机械过程(研磨、洗涤、分离、干燥、re-granulating和复利),因此生产recyclates可以转化成新的塑料产品,通常用原始塑料。但是这个过程的主要缺点是要求清洁消费后的塑料的来源,需要高效分离技术获得一般纯树脂类型和劳动密集型的过程。热解是一个最好的方法来减少垃圾填埋场的负担。它还生成柴油热值燃料作为替代燃料,可以用于卡车、锅炉行业和发电机。

热解等人研究了HDPE Kumar和里奇- et al .(2、3)所做的研究对低密度聚乙烯热解衬衣等人,Ademiluyi et al。(4、5)。Obali等人,Nishino et al。[6、7]用聚丙烯材料热解不使用催化剂。不同的催化剂也研究了热解过程中为提高产品产量女子et al ., Osueke et al .,宋等人,Miskolczi et al。(8、9、10、11)。很少有商业塑料垃圾热解厂,在印度和他们有大的容纳量。塑料垃圾生成需要运送到大规模的单一处理单元包括高运输成本。运行处理单元、高电和熟练的人力资源需要再增加成本。所以,尽管过程将废旧塑料转化为有价值的产品,效率的总成本和能源是不能实现的。目前工作重点是发展现场塑料垃圾处理单元可以位于不同的位置最终降低运输成本。的帮助下,塑料垃圾处理的主要问题可以解决。

材料和方法

在目前的工作,实验中进行了使用和不使用天然沸石(新西兰)和氧化铝催化剂的实验没有催化剂一直是控制。原料用于过程HDPE牛奶携带袋、家庭来源获得。洗涤、干燥和粉碎的材料是手动完成的。废弃物的数量用于每个流程大概是200 - 300克,可以扩展到1公斤。作为一个实验开始之间的比较是没有催化剂,催化剂为5%。天然沸石和氧化铝作为催化剂。在两个独立的实验中5%的沸石和5%的氧化铝作为催化剂。整个设置由氮气缸,加热装置,在房子的玻璃反应器复苏弯曲、冷凝器和收集瓶。碎塑料废弃物热解送入反应堆。在开始反应之前,氮气压力5 kgf / cm2清除10秒到一个反应堆创建一个惰性气氛。 The experiment was carried out at maximum temperature of 5500C. The vapours coming out after melting of the waste were passed through condenser and liquid obtained was collected in a flask. Uncondensed gases produced during the experiment were passed in cold water bath.

实验结果

熔点的HDPE观察大约1300 c。温度范围450 - 5500 c给最高产量,在温度5000 c,石油获得的速度非常快。不使用催化剂,需要半个小时开始接收馏分而利用催化剂需要20分钟。热解过程的完成所需的时间为3.5小时没有催化剂利用天然沸石和氧化铝和2.5小时。

预防措施:安排玻璃反应器设置时,所有的关节都应该与聚四氟乙烯胶带密封,以避免气体的泄漏。氮气应该慢慢清除。超压氮气导致打破的玻璃仪器。浪费的数量应该与反应器的大小成正比;否则它将导致阻塞生成的蒸汽冷凝这将导致溅沸腾的液体从反应堆收集瓶。过程完成后,蜡状残留物获得应该保持在缺乏空气冷却,否则它会着火。重量的石油获得的石油的过程被乘以密度计算与毫升的石油。油量百分比是记录在克和石油也通过使用公式计算获得的

产品描述:

密度和比重测定石油比重瓶。热值的石油样品是由数字弹式热量计,使模型RSB-3 Rico科学。安捷伦- 7890 GC使模型,使用FID检测器和女士让模型Jeol Accu TOF GCV质量范围10 - 2000年阿姆河和大规模使用6000号决议。结果显示存在汽油、煤油和柴油馏分和一些高分子量分数。

表1给出了比较的收益比例的石油和蜡获得了HDPE没有催化剂和催化剂和反应时间所需的过程。

不使用催化剂、石油获得最低ie。60 - 62%,通过使用5%氧化铝催化剂、石油获得最大即70 - 71%。通过使用催化剂,完成过程所需时间减少1小时。天然沸石相比,氧化铝催化剂的产量和外表。结果表明,增加石油量最终减少蜡量是可取的。

表2显示数据比重和热值的石油样品有无催化剂。

在比重有逐渐增加的石油样品与催化剂相比石油样品没有催化剂分别显示增加热值。与氧化铝高热值的石油和天然沸石显示它的实用性作为燃料燃烧。

(汽油馏分:C5-C10、煤油馏分:C11-C13,柴油馏分:C13-C18)从gc - ms的情节,可以看出热解获得的产品没有催化剂和催化剂包含一系列脂肪族碳氢化合物碳数字C37 C4。

图显示了石油获得的gc - ms情节没有催化剂使一些低分子量烷烃,烯烃和一些高分子量分数像二十一烷,二十四烷等。

图b显示了石油的gc - ms情节示例利用天然沸石,获得一系列汽油获得的分数比没有催化剂,但是范围的高分子量的分数是更不可取的。

图C显示gc - ms与氧化铝块获得的石油产品。它有广泛的碳氢化合物(C4-C21)更高的分数像二十四烷,二十五烷缺席这似乎是可取的。从比较研究的A, B和C相图,可以看出石油获得5%氧化铝给更多各种各样的烃产品包括汽油(C5-C10)、煤油(C11-C13)柴油(C13-C18)和一些蜡质分数(C20-C37)。

结论

热解HDPE废物利用的形式carrybags给产生的液体燃料,天然气和蜡状残渣。在热解温度范围450 - 5500 c为最大百分比的油和蜡产量少。在温度5000 c,石油获得的速度非常快。通过使用催化剂在热解过程中,反应时间可以最小化高达每小时200 - 300通用的塑料垃圾。石油可以增加和蜡量的百分比的帮助下可以减少催化剂。石油催化热解获得的具有较高的热值(33494 - 36425焦每千克)热解相比没有催化剂(30145 - 30563焦每千克)。在研究热解利用天然沸石和氧化铝催化剂,得出与氧化铝产量获得高于天然沸石和热值测定氧化铝也是高所以氧化铝催化剂要好。没有与氧化铝催化剂和获得的石油和天然沸石从C4烃馏分C37。石油与氧化铝获得广泛的碳氢化合物和显示的汽油、煤油和柴油分数。

引用

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