عنوان

تبدیل ضایعات پلاستیکی با استفاده از راکتور نیمه‌پیوسته برای ایجاد ارزش‌افزوده

IR

۴۶۸۳پ

فارسی

IR

تبدیل ضایعات پلاستیکی با استفاده از راکتور نیمه‌پیوسته برای ایجاد ارزش‌افزوده

[پایان‌نامه]

Plastic waste conversion by pyrolysis reaction in semi-batch reactor for waste treatment and value-added making

/مهرداد حاجیان اخی‌جهان

: مهندسی شیمی

، ۱۴۰۱

۸۰ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- محیطزیست

۱۴۰۱/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

جهانی بدون پلاستیک در آینده غیر قابل تصور خواهد بود .محصولات پلاستیکی به بخش جدایی ناپذیر زندگی انسآن‌ها تبدیل شده است .با افزایش تولید و انباشت زباله‌های پلاستیکی بازیافت با روش‌های سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار گرفته است .فناوری‌های تبدیل زباله به انرژی امکان تبدیل پسماندهای پلاستیکی به گرما، سوخت‌های هیدروکربنی و شیمیایی فراهم می‌کند .پیرولیز فرآیند کارآمدی است که می‌تواند به طور مستقیم پلاستیک را به محصولات مختلفی از جمله گازوئیل، بنزین و محصولات واسطه‌ای به عنوان خوراک صنعت پتروشیمی تبدیل کند .پیرولیز به روش حرارتی و کاتالیستی صورت می‌گیرد .پیرولیز کاتالیستی پتانسیل بالایی برای تبدیل پلاستیک پسماند به نفت مایع با کیفیت بالا و در دماهای پایین و زمان واکنش کم در مقایسه با پیرولیز حرارتی را نشان می‌دهد .دما، زمان ماند، نوع راکتور، خوراک و کاتالیست از عوامل مؤثر بر پیرولیز کاتالیستی است .طراحی و کار با راکتورهای نیمه‌پیوسته آسان است بطوریکه امکان کار با ذرات بزرگتر را فراهم می‌کند و مشکل گرفتگی راکتور هم وجود ندارد .در این پایان نامه، کاتالیست زئولیتیZSM -۵(۲۰۰) با درصدتقویت‌کننده نیکل ( ۰-۲۵) اصلاح شد و در فرآیند پیرولیز پلاستیک LDPE مورد ارزیابی قرار گرفت .از آنالیزهایXRD ،FTIR ،SEM- FE،TEM ،BET ،NH ۳-TPD،DTA - TGAجهت مشخصه‌یابی کاتالیست‌ها استفاده شد .نتایج آنالیزهای تعیین مشخصه، وجود فازهای کریستالی موردنظر، مورفولوژی سطحی یکنواخت نمونه‌ها را نشان داد و سطح ویژه بالای کاتالیست‌هایZSM -۵(۲۰۰) و)Ni ۲۵(/ZSM -۵(۲۰۰) به ترتیبm ۲g-۱ ۳۷۶ و ۲۸۷/۸۷ بود .در این پایان‌نامه، برای اولین بار طراحی و ساخت سیستم راکتور نیمه‌پیوسته با بستر کاتالیستی جهت پیرولیز پلاستیک LDPE و تولید هیدروکربن‌های باارزش انجام شد .با توجه به نتایج، با افزایش بارگذاری تقویت‌کننده، بازده محصولات آروماتیکی افزایش می‌یابد بطوریکه کاتالیست بهینه)Ni ۲۵(/ZSM -۵(۲۰۰) انتخاب گردید .آزمایشات با نسبت های وزنی کاتالیست به پلاستیک ۱:۱،۱:۲۰،۸۰:۴۰ انجام شد و نتایج نشان داد که با افزایش این نسبت ترکیبات پارافینی کمتر و آروماتیک بیشتر تولید شد که منجر به سوخت مایع با عدد اکتان بالا و خواص سوختی بهتری گردید .برای دستیابی به دمای بهینه آزمایشات در دماهای C ۵۷۵ ، C۵۲۵ ، C۴۷۵ صورت گرفت .با افزایش دما از C ۴۷۵ تا C ۵۲۵ محصولات آروماتیکی از ۸/۹۴ به ۳۹/۴۶ رسید و با افزایش دما تا C ۵۷۵ به ۱۱/۷۷ کاهش یافت .شرایط عملیاتی بهینه دمای C ۵۲۵، نسبت پلاستیک به کاتالیست ۲۰:۱ و دبی نیتروژنml min -۱ ۲ انتخاب شد .احیاء کاتالیست دو بار و در دمای C ۵۴۰ و به مدت ۶ ساعت صورت گرفت و نتایج نشان داد که بازده ترکیبات آروماتیک کاهش نیافت .نتایج آنالیزهای XRD وIR - FTکاتالیست استفاده شده پایداری بالای کاتالیست در طول فرآیند و عدم تخریب ساختار آن را نشان دادند .نتایج آنالیزDTA - TGAنشان از مقاومت قابل قبول کاتالیست در مقابل کک گرفتگی و قابلیت بالای آن برای استفاده مجدد دارد .مطالعه امکان‌سنجی اقتصادی طرح نیمه‌صنعتی انجام شد و باتوجه به نتایج حاصل شده، فرآیند تبدیل پلاستیک به هیدروکربن‌های باارزش سودده بوده و برای سرمایه‌گذار جذاب خواهد بود.

C for 6 h, while the yield of aromatic compounds did not decrease. The XRD and FT-IR results of the used catalyst confirmed the high stability through the reaction and lack of significant structure defect. The TGA-DTA results showed the high resistance of the catalyst in coking and the high reusability. The economic feasibility study of the semi-industrial project was done, and according to the results, it is profitable and will be attractive for the investor.░C temperature, 1:20 ratio of plastic to the catalyst, and 2 ml min-1 nitrogen flow rate. The regeneration of the catalyst was performed twice at a temperature of 540░ C. The optimal operating conditions were 525░ C and decreased to 11.77 as temperatures reached 575░ C to 525░ C. Aromatic products increased from 8.94 to 39.46 as temperatures increased from 475░ C, and 475░ C, 525░ TGA-DTA techniques. The results showed the desired crystalline phases, surface morphology and and the specific surface area of ZSM-5(200) and Ni(25 )/ZSM-5(200) catalysts was 376 , 278.87 m2g-1, respectively. In this study, for the first time, the design and construction of a semi-batch reactor system with a catalytic bed for the pyrolysis of LDPE plastic and producing valuable hydrocarbons was carried out. The experiments were carried out for parent and modified ZSM-5(200) catalysts. According to the results, the yield of aromatic products increased with increasing promoter loading, and the optimal catalyst was Ni(25 )/ZSM-5(200). Experiments were conducted with the catalyst to plastic ratios of 1:20, 1:40, and 1:80, and the results showed that by increasing this ratio, fewer paraffin compounds and more aromatic compounds were produced, which resulted in the liquid fuel with a high octane number and better fuel properties. To achieve the optimal temperature, tests were conducted at 575 ،NH3-TPD ،BET ،TEM ،FE-SEM ،FTIR ،A world without plastic in the future will be unimaginable. Plastic products have become a key part of human life. Recycling with environmentally friendly methods has been considered to increase the production and accumulation of plastic waste. Waste-to-energy technologies enable the conversion of plastic waste into heat, hydrocarbon, and chemical fuels. Pyrolysis is an efficient process which can directly degrade plastic materials to various valuable products such as monomer, diesel, gasoline, and intermediate products as a feed for the petrochemical industry. Pyrolysis is done by the thermal and catalytic methods. Catalytic pyrolysis has a high potential for converting waste plastic to liquid oil with improved quality at low temperatures and low reaction time compared to thermal pyrolysis. Temperature, residence time, type of reactor, feed, and catalyst affect catalytic pyrolysis. It is easy to design and work with semi-batch reactors; it allows working with larger particles, and there is no problem of reactor clogging. The ZSM-5(200) with a nickel promoter (0-25 ) was developed that has appropriate structural and acidic properties. The properties of the catalysts were characterized by XRD

ba

Plastic waste conversion by pyrolysis reaction in semi-batch reactor for waste treatment and value-added making

ضایعات پلاستیکی

پیرولیز کاتالیستی

راکتور نیمه‌پیوسته

هیدروکربن با ارزش

Waste plastics, Catalyst Pyrolysis, Semi-batch reactor, Valuable hydrocarbons

ضایعات پلاستیکی، پیرولیز کاتالیستی، راکتور نیمه‌پیوسته، هیدروکربن با ارزش

حاجیان اخی‌جهان، مهرداد

رستمی‌زاده، محمد، استاد راهنما

ایران

20230913

شیمی ،۲۱۰۵۵ ،۱۴۰۱

ه‌دوزفاش‌زرا داجیا ی‌ارب‍ ه‌تسویپه‌مین‍ روتکار زا ه‌دافتسا اب‍ ی‌کیتسلاپ‍ ت‌اعیاض‍ ل‌یدبت‍.pdf

عادی

عادی

8123.pdf

pch21055.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۴۶۸۳

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y