پایان نامه با کلید واژه های انرژی شکست

پیرولیز با HZSM-5 است (در حدود ۸/۲۷ درصد). همچنین درصد ترکیبات با تعداد کربن بالا در محصول پیرولیز با HZSM-5 نسبت به FCC بالاتر است. کاتالیست FCC، کاتالیستی است که توزیع اندازه خلل و فرج آن دو قلهای ست و زنجیرهای ۱۲-۵ کربنه به راحتی قادر هستند از خلل و فرج آن عبور کنند. ولی به دلیل اینکه کاتالیست تنها عامل مؤثر در فرآیند تخریب نیست و عوامل دیگری مانند دما نیز تأثیر گذارند، توزیع بسیار پهنی از محصول مایع حاصل میگردد. در واقع بدون در نظر گرفتن تأثیر عوامل دیگر، انتظار داشتیم توزیع اندازه محصولات نیز دو قلهای میشد.
پیرولیز پلیپروپیلن
روند تخریب پلی پروپیلن با استفاده از کاتالیستهای مختلف در غلظتهای بهینه، که حدودا ۱۵ گرم کاتالیست به ازای ۱۰۰ گرم پلیمر بوده[۵۲]، بررسی شده است.
پیرولیز حرارتی پلیپروپیلن
پیرولیز حرارتی پلی بوتادین رابر در حضور گاز نیتروژن و با استفاده از همزن مارپیچ و به صورت حرارتی در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد انجام شد. نتایج این بررسی در جدول ۴-۴ آورده شده است. تخریب و پیرولیز پلی پروپیلن تا حدودی متفاوت از پلی اتیلنها می‌باشد برای اینکه در پلی اتیلنها سیستم شبکهای شدن می‌‌تواند فعال شود و این در حالی است که در پروپیلن تخریب فقط از سیستم شکست می‌‌تواند پیروی کند[۵۲]. وجود کربنهای فراوان نوع ۳ و انرژی شکست پایینتر در این پلیمر باعث شکستهای پیاپی در آن واحد شده و اجازه تولید واکس با جرم مولکولی بالا را نمی‌‌دهد. در فرآیند پیرولیز، زنجیرهای پلیمری آنقدر شکسته میشوند تا جرم مولکولی آنها به حد جرم مولکولی هیدروکربنهای گازی و مایع برسند.
نتایج نشان میدهد که پیرولیز پلی پروپیلن بدون استفاده از کاتالیست ۲/۹۳ درصد محصول مایع را تولید میکند.در واقع با پیرولیز حرارتی پلیپروپیلن در حضور گاز نیتروژن، در حدود ۲/۹۳ درصد محصول مایع و ۵/۲ درصد کک حاصل گردید.
پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با کاتالیست FCC
پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با ۱۵ درصد کاتالیستFCC در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و طبق اطلاعات جدول ۴-۴، در آزمایش اول در حدود۲/۵۲ درصد محصول مایع، ۷/۴۳ درصد محصول گازی و۱/۴ درصد کک تولید شد. با انجام دادن کارهایی که در بخش ۴-۲-۲ توضیح داده شد درصد محصول مایع تا ۷/۹۰ درصد افزایش یافت.
جدول ‏۴-۴ درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی پروپیلن در آزمایشهای مختلف.
چگالی ویژه
درصد کک
درصد محصول گازی
درصد محصول مایع
درصد محصول
آزمایش

۵/۲
۳/۴
۲/۹۳
PP/1
۱/۴
۷/۴۳
۲/۵۲
PP/F/15/1

۴
۴/۲۹
۶/۶۶
PP/F/15/2
۶۶/۰
۳/۴
۵
۷/۹۰
PP/F/15/3

۸/۷
۲/۳۴
۵۸
PP/Z/15/1

۹/۷
۴/۳۳
۷/۵۸
PP/Z/15/2
۷۱/۰
۸/۶
۹/۲۵
۳/۶۷
PP/Z/15/3

۵/۶
۵/۲۳
۷۰
PP/M/15/1

۶
۳/۲۰
۷/۷۳
PP/M/15/2

۲/۶
۶/۱۰
۲/۸۳
PP/M/15/3
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با کاتالیست HZSM-5
پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با ۱۵ درصد کاتالیستHZSM-5 در دمای۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و در آزمایش اول در حدود ۵۸ درصد محصول مایع، ۲/۳۴ درصد محصول گازی و۸/۷ درصد کک تولید شد. در طی مراحل مختلف و با انجام کارهایی که در بخش ۴-۲-۲ ذکر گردید، توانستیم مقدار محصول مایع از پیرولیز پلیپروپیلن با کاتالیست HZSM-5 را به ۳/۶۷ درصد افزایش و مقدار کک تولیدی را به ۸/۶ درصد کاهش دهیم. نتایج این آزمایشها در جدول ۴-۴ نمایش داده شده است.
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با کاتالیست H-Mordenite
پیرولیز کاتالیستی پلیپروپیلن با ۱۵ درصد کاتالیست H-Mordenite در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و در آزمایش اول در حدود ۷۰ درصد محصول مایع، ۵/۲۳ درصد محصول گازی و۵/۶ درصد کک تولید شد. با اجرای بخشهایی که در بخش ۴-۲-۲ شرح داده شد درصد محصول مایع به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرد و به ۲/۸۳ درصد رسید. ولی درصد کک روند مشخصی از خود نشان نمیدهد. نتایج این آزمایشها در جدول ۴-۴ آورده شده است.
پیرولیز کاتالیستی پلی پروپیلن با کاتالیستهای مختلف
در این بررسی تأثیر کاتالیستهای مختلف برروی پیرولیز پلی پروپیلن بررسی شده است. کاتالیست بعد از دما، مهمترین عامل تأثیرگذار در پیرولیز شناخته میشود. یکی از مهمترین مزایای پیرولیز کاتالیستی در مقایسه با فرآیند حرارتی انتخاب پذیری بالای محصول میباشد [۶۱-۶۶].
نتایج پیرولیز پلی پروپیلن، با سه کاتالیست FCC، HZSM-5 و H-Mordenite و بدون کاتالیست مورد ارزیابی قرار داده شد. با اضافه کردن ۱۵ درصد کاتالیست FCC، نسبت به پیرولیز با کاتالیستهای دیگر، بیشترین محصول مایع با ۷/۹۰ درصد تولید میشود. در پیرولیز پلی پروپیلن تحت کاتالیست HZSM-5 کمترین میزان محصول مایع با ۷/۵۸ درصد تولید میگردد. در توضیح این پدیده میتوان گفت، کاتالیست HZSM-5 کاتالیستی با اندازه حفرات بسیار ریز میباشد و زنجیرهای پلیمری در گذر از حفرات دچار شکستهای بسیاری شده و درصد محصولات گازی از تخریب افزایش مییابد و به همین ترتیب درصد مایع هیدروکربنی حاصل از پیرولیز کاهش مییابد. پیرولیز پلی پروپیلن با استفاده از کاتالیست H-Mordenite نیز حدود ۲/۸۳ درصد محصول مایع تولید میکند. به طور کلی، در مقایسه با HZSM-5 و H-Mordenite ، کاتالیست FCC دارای اثر بهتری بر روی تخریب پلی پروپیلن از نظر توزیع محصول مایع میباشد.
جدول ۴-۵ تنوع ترکیبات موجود در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با ۱۵ درصد از کاتالیستهای FCC و HZSM-5 را نشان میدهد. در فرآیند کاتالیستی، تخریب زنجیرهای پلیمری بر روی سطح کاتالیست اتفاق میافتد که عبور محصولات بدست آمده از خلل و فرج کاتالیست، انتخاب پذیری محصول را به میزان بسیار زیادی افزایش میدهد. کاتالیست با توجه به میزان خلل و فرج و اسیدیته بر روی جرم مولکولی و ترکیبات محصولات تولیدی تأثیر میگذارند.
نتایج نشان میدهدکه با استفاده از پیرولیز پلی پروپیلن، الفینها سهم اصلی را با بیش از ۴۹ درصد محصولات دارا میباشند. طبق نتایج این بررسی، میزان الفینها در محصول نهایی در پیرولیز پلی پروپیلن کمتر از پلیاتیلنها بوده که این موضوع میتواند با ساختار پلی پروپیلن و وجود گروههای متیل مرتبط باشد. در پلی پروپیلن نیز با توجه به پایینتر بودن انرژی شکست در مقایسه با پلیاتیلنها، زمان تماس زنجیرهای پلی پروپیلن با سطح کاتالیست کاهش یافته و این موضوع باعث میشود که واکنشهای هیدروژنزدایی که به وسیلهی کاتالیست FCC تقویت میشود، کاهش یابد و در نتیجه میزان الفینها کاهش و میزان پارافینها افزایش یابد.
جدول ‏۴-۵ توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با ۱۵ درصد از کاتالیستهای FCC و HZSM-5.
PP/Z/15/3
PP/F/15/3
نمونه
اجزای محصول
(درصد مولی)
۱/۲۴
۲/۴
آروماتیک
۸/۱۸
۲/۲۱
نفتن
۵/۳۹
۸/۴۹
الفین
۶/۱۷
۸/۲۴
پارافین
در جدول ۴-۶ توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گسترهی بنزین حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با دو کاتالیست FCC و HZSM-5 نشان داده شده است. طبق نتایج بدست آمده، پیرولیز کاتالیستی پلی پروپیلن با کاتالیست FCC و HZSM-5 هر دو به یک میزان هیدروکربن شش کربنه تولید میکند در حالیکه میزان گروههای نه و ده کربنه و بالاتر در پیرولیز با HZSM-5 بیشتر است. از طرف دیگر توزیع محصول مایع حاصل از پیرولیز با FCC به سمت هیدروکربنهای سبکتر است. در محصول مایع حاصل از شکست کاتالیستی ایزوآلکانها و آروماتیکهایی در گسترهی-C10 C5 وجود دارد. بنابراین با انتخاب کاتالیست مناسب میتوان توزیع محصول را کنترل کرد.
جدول ‏۴-۶ توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گسترهی بنزین حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با کاتالیستهای FCC و HZSM-5.
PP/Z/15/3
PP/F/15/3
نمونه
گروههای محصول
(درصد وزنی)
۶/۳
۹/۷
بوتان
۴/۳
۵/۲۰
پنتان
۵/۱۹
۱/۱۹
هگزان
۲/۱۳
۶/۱۷
هپتان
۶/۱۶
۳/۱۸
اکتان
۷/۱۸
۷/۱۰
نونان
۳/۹
۷/۱
دکان
۷/۱۵
۲/۴
+دکان
با استفاده از کاتالیست FCC بیش از ۸۶ درصد محصولات در گسترهی بنزین قرار میگیرند (گروههای پنتان تا نونان). با نگاهی به نتایج، با استفاده از کاتالیست FCC، ترکیبات پنج کربنه بیشترین سهم را با ۵/۲۰ درصد در میان محصول مایع دارند و با کاتالیست HZSM-5، ترکیبات شش کربنه با بیش از ۱۹ درصد بخش عمدهای از محصول مایع را شامل میشود. در بررسی پیرولیز پلی پروپیلن با کاتالیست FCC نسبت به حالتی که از کاتالیست HZSM-5 استفاده شده است، میزان محصولی که در گسترهی بنزین قرار میگیرد به میزان کمی افزایش نشان میدهد و متوسط چگالی ویژهی محصول قابل تراکم از ۷۱۰/۰ برای نمونهی PP/Z/15/3 به ۶۶۰/۰ برای نمونهی PP/F/15/3 کاهش مییابد. هرچه میزان ترکیبات با تعداد کربن بالا و همچنین مقدار آروماتیک محصول بیشتر باشد، متوسط چگالی ویژهی محصول نیز بالاتر خواهد بود. در بررسی توزیع ترکیبات قابل تراکم حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با ۱۵ درصد از کاتالیستهای FCC و HZSM-5، مشاهده میشود که متوسط چگالی ویژهی محصول پیرولیز با HZSM-5 نسبت به FCC، ۰۵/۰ بیشتر است. که دلیل آن درصد بالای آروماتیک در محصول پیرولیز با HZSM-5 است (در حدود ۲۰ درصد). همچنین درصد ترکیبات با تعداد کربن بالا در محصول پیرولیز با HZSM-5 نسبت به FCC بالاتر است.
پیرولیز پلی بوتادین رابر
پیرولیز کاتالیستی پلی بوتادین رابر با ۱۵ درصد از کاتالیستهای مختلف بررسی شد. در مطالعات انجام شده بر روی تحقیقات مرتبط در زمینه پیرولیز لاستیکها- به صورت خام- گزارشی درباره مقدار بهینهی کاتالیست برای پیرولیز لاستیکها پیدا نشد. در ادامه با بررسی درصدهای مختلف از کاتالیست FCC در پیرولیز پلی بوتادین رابر، مقدار ۴۵ درصد کاتالیست نسبت به پلیمر، مقدار مناسب کاتالیست برای تولید محصول مایع بیشتر بدست آمد.
با توجه به آزمایشات به عمل آمده به منظور افزایش سطح تماس پلیمر با کاتالیست، تودهی۲۷ پلیبوتادین رابر را توسط دستگاه به اندازه ۵ میلیمترآسیاب کرده و سپس آغشته به پودر کاتالیست میکنیم.
پیرولیز حرارتی پلی بوتادین رابر
پیرولیز حرارتی پلی بوتادین رابر در حضور گاز نیتروژن و با استفاده از همزن مارپیچ و در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد انجام شد. همانطور که در جدول ۴-۱۰ مشاهده میشود با تخریب ۱۰۰ گرم از پلی

این نوشته در No category ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید