پایان نامه با کلید واژه های پیرولیز، FCC، HZSM-5، پلیاتیلن

حرارتی پلیاتیلن سنگین در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید. همانطور که در جدول ۴-۱ میبینیم، با تخریب و یا به عبارتی پیرولیز حرارتی پلیاتیلن سنگین، در حدود ۵/۹۳ درصد محصول مایع و ۳/۲ درصد کک حاصل گردید. این محصول حالت واکسی دارد به عنوان سوخت ارزش چندانی نداشته و مطلوب نیست.
پیرولیز کاتالیستی پلی اتیلن سنگین
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با کاتالیست FCC
پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با ۱۵ درصد کاتالیست FCC در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار مارپیچ۲۶ نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و همانطور که نتایج آن در جدول ۴-۱ نشان داده شده است، در آزمایشات اولیه میزان مایع تولید شده قابل قبول نبود. پس از بررسیهای زیاد که در حدود سه ماه به طول کشید مشخص گردید به دلیل پیرولیز روغن سنگین واحد الفین پتروشیمی مارون به صورت قابل توجهی یک اصلاح سطحی ناخواسته و مضر بر روی سطح راکتور ایجاد شده بود و گروههای خاصی بر روی سطح راکتور شکل گرفته بود. این اتفاق دو بار در واحد پیرولیز آزمایشگاهی پژوهشگاه پلیمر اتفاق افتاده است که در بار اول بعد از پیرولیز ژیلسونایت (قیر خشک) در راکتور اتفاق افتاد و در آن هنگام نیز میزان مایع از حد ۳۰ درصد تجاوز نمیکرد که بعد از تراش داخل راکتور به صورت کامل این مشکل حل گردید و میزان مایع به بالای ۸۰ درصد رسید. اما در مرتبه دوم و در طول این پروژه علیرغم اسید شویی، باز شویی و تراش سطح این مشکل رفع نگردید و با تعویض بدنه راکتور، محصول مایع به میزان قابل قبول آن رسید. به نظر میرسد پیرولیز ترکیبات خاص میتواند تاثیر قابل توجهی بر روی پیرولیزهای بعدی بگذارد که میتواند موضوع تحقیقات بعدی باشد. در نهایت با انتخاب همزنی بلندتر میزان اختلاط در راکتور بالاتر رفت. زیرا همزن کوتاه و نامناسب نمیتواند به خوبی مخلوط کاتالیست و پلیمر را هم بزند و در طی فرآیند پیرولیز کاتالیست در پایین و پلیمر در بالای راکتور جمع میگردد. با انجام این کار در آزمایش سوم در حدود ۱/۹۱ درصد محصول مایع تولید شد. در نهایت با قرار دادن ورقهی فلزی در درون کندانسور آبی سطح تماس گاز با کندانسور افزایش داده شد. همچنین با نصب واشر مسی از نشت گاز به خارج از راکتور جلوگیری گردید.
جدول ‏۴-۱ درصد محصولات پیرولیز حرارتی وکاتالیستی پلی اتیلن سنگین در آزمایشهای مختلف.
چگالی ویژه
درصد کک
درصد محصول گازی
درصد محصول مایع
درصد محصول
آزمایش

۳/۲
۲/۴
۵/۹۳
HD/1

۴/۵
۲/۲۹
۴/۶۵
HD/F/15/1

۸/۵
۲/۲۴
۷۰
HD/F/15/2
۶۷۲/۰
۲/۵
۷/۳
۱/۹۱
HD/F/15/3

۵/۸
۸/۴۴
۷/۴۶
HD/Z/15/1
۷۱۵/۰
۳/۸
۱/۳۷
۶/۵۴
HD/Z/15/2

۵/۴
۳۷
۵/۵۸
HD/M/15/1

۳/۲
۷/۲۹
۶۸
HD/M/15/2
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با کاتالیست HZSM-5
پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با ۱۵ درصد کاتالیستHZSM-5 در دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و در آزمایش اول در حدود ۷/۴۶ درصد محصول مایع، ۲/۲۹ درصد محصول گازی و ۴/۵ درصد کک تولید شد. در آزمایش دوم با تغییرات انجام شده بر روی راکتور و کندانسور محصول مایع خروجی حدود ۸ درصد افزایش یافت. نتایج این بررسی در جدول ۴-۱ آورده شده است.
در یک بررسی مشابه، تأثیر اسیدیتهی کاتالیست زئولیتی HZSM-5 بر روی تخریب کاتالیستی پلی اتیلن سنگین ارزیابی شده است [۵۹]. برای داشتن HZSM-5 با اسیدیتههای مختلف از محلول سدیم نیترات با غلظتهای مختلف استفاده شده است. جابجایی پروتون در نمونهی اصلی بوسیلهی کاتیونهای سدیم (در دمای اتاق و به مدت ۴ ساعت)، منجر به کاهش اسیدیتهی نمونهها میشود. با اضافه کردن سدیم به HZSM-5 و انتقال یون، قدرت اسیدی کاتالیست کاهش و دمای تخریب از ۴۰۲ درجهی سانتیگراد به ۴۶۵ درجهی سانتیگراد افزایش یافت. گازهای آزاد شده از پیرولیز نیز توسط آزمون کروماتوگرافی گازی آنالیز شده و این نتیجه حاصل شد که گزینشپذیری محصولات فرار با اسیدیتهی کاتالیست تغییر میکند. تغییر اسیدیته و به دنبال آن تغییر فعالیت کاتالیست بیانگر این حقیقت است که سطح داخلی و حفرات کاتالیست درگیر واکنش میشوند علیرغم اینکه مولکولهای واکنش دهنده بسیار بزرگ هستند. بنابراین زئولیت HZSM-5 به طور آشکار دمای تخریب را با کاهش انرژی فعالسازی و افزایش سرعت، کاهش میدهد. پس انرژی مورد نیاز برای فرآیند شکست کاتالیستی باید بسیار کمتر از انرژی مورد نیاز برای فرآیند شکست کاملا حرارتی باشد. کاهش اسیدیتهی زئولیت اثر قابل توجهی بر روی عملکرد کاتالیست دارد و از طرف دیگر سایتهای اسیدی کاتالیست درون میکرو حفرات آن قرار دارند، پس نشان میدهد که فرآیند کاتالیست به احتمال زیاد درون حفرات کاتالیست رخ میدهد و سطح خارجی زئولیت تأثیری در واکنش ندارد.
بررسی سیستم پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با کاتالیست H-Mordenite
پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با ۱۵ درصد کاتالیست H-Mordeniteدر دمای ۴۵۰ درجهی سانتیگراد در راکتور همزندار نیمه پیوسته و تحت گاز نیتروژن انجام گردید و طبق نتایج جدول ۴-۱، در آزمایش اول در حدود۵/۵۸ درصد محصول مایع، ۳۷ درصد محصول گازی و۵/۴ درصد کک تولید شد. در آزمایش دوم با انتخاب همزنی بلندتر ۶۸ درصد از محصول به صورت مایع هیدروکربنی بدست آمد.
در یک تحقیق تأثیر ساختار کاتالیست موردنیت بر پیرولیز پلی اتیلن سبک بررسی شده است[۶۰]. در تعیین کیفیت کاتالیستهای زئولیتی مناسب برای پیرولیز، باید مجموعه عواملی از قبیل اسیدیتهی کاتالیست، ساختار و میزان سرعت تشکیل کک توسط کاتالیست مورد ارزیابی قرار گیرد. به عبارت دیگر نه تنها اسیدیتهی کاتالیستهای زئولیتی بلکه ساختار و اندازهی حفرات آنها نیز در پیرولیز پلی اتیلن سبک اهمیت دارند. کاتالیست موردنیت با اندازه حفرات کوچک تأثیر کمی در پیرولیز پلی اتیلن سبک دارد. در واقع کاتالیست موردنیت از لحاظ قدرت اسیدی کاتالیست مناسبی است اما به دلیل اینکه سایتهای اسیدی آن در دسترس نیستند (به دلیل اندازهی حفرات کوچک)، در فرآیند پیرولیز فعالیت خوبی از خود نشان نمیدهد.
پیرولیز کاتالیستی پلیاتیلن سنگین با کاتالیستهای مختلف
در این بخش، تأثیر کاتالیستهای مختلف بر روی پیرولیز پلی اتیلن سنگین بررسی شده است.
نتایج پیرولیز پلی اتیلن سنگین با هر کاتالیست در جدول ۴-۱ نشان میدهد پیرولیز حرارتی پلی اتیلن سنگین ۵/۹۳ درصد محصول مایع تولید میکند ولی به دلیل اینکه این محصول به صورت واکس است ارزش سوختی چندانی ندارد و مطلوب نیست. با اضافه کردن ۱۵ درصد کاتالیست FCC، نسبت به کاتالیستهای دیگر، بیشترین محصول مایع با ۱/۹۱ درصد تولید میشود. درحالیکه پیرولیز پلی اتیلن سنگین با ۱۵درصد کاتالیست HZSM-5 6/54 درصد محصول مایع بدست میآید، تخریب پلی اتیلن سنگین با کاتالیست H-Mordenite منجر به تولید ۶۸ گرم محصول مایع گردید. جدول ۴-۲ توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با ۱۵ درصد از کاتالیستهای FCC و HZSM-5 را نشان میدهد.
جدول ‏۴-۲ توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با ۱۵ درصد از کاتالیست FCC و HZSM-5.
HD/Z/15/2
HD/F/15/3
نمونه
اجزای محصول
(درصد مولی)
۸/۲۷
۷/۵
آروماتیک
۳/۲۹
۵/۸
نفتن
۱/۲۴
۴/۷۰
الفین
۸/۱۸
۴/۱۵
پارافین
طبق نتایج بدست آمده از آزمایشهایی که انجام شد، در پیرولیز پلی اتیلن سنگین با استفاده از کاتالیستFCC، اولفینها با بیش از ۷۰ درصد بیشترین درصد محصول مایع را شامل میشوند. کاتالیست احیا شده FCC در پیرولیز پلی اتیلن سنگین میلی به تشکیل ترکیبات آروماتیک نشان نمی‌‌دهد و با توجه به اینکه در بنزین تا حدود۴۰ درصد ترکیبات آروماتیک مجاز می‌باشد، محصولات پیرولیز پلی الفینها با استفاده از کاتالیست FCC به خودی خود برای استفاده به عنوان سوخت-با توجه به میزان بالای الفین و کم بودن آروماتیکها مناسب نمی‌‌باشند. با استفاده از کاتالیستهای دیگر در کنار کاتالیست FCC و شدت بخشیدن به واکنشهای دیلز-آلدرز می‌‌توان این نقیصه را جبران نمود. در پیرولیز پلی اتیلن سنگین با کاتالیست HZSM-5 نسبت به حالتی که از کاتالیست FCC استفاده میشود، افزایش آروماتیکها از ۷/۵ درصد به ۸/۲۷ درصد بیانگر افزایش واکنشهای هیدروژنزدایی و دیلز آلدر در پیرولیز میباشد. در جدول ۴-۳ توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گسترهی بنزین حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با دو کاتالیست FCC و HZSM-5 نشان داده شده است.
جدول ‏۴-۳ توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گسترهی بنزین حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با کاتالیستهای FCC و HZSM-5.
HD/Z/15/2
HD/F/15/3
نمونه
گروههای محصول
(درصد وزنی)
۹/۸
۰/۹
بوتان
۳/۲۳
۲/۲۱
پنتان
۴/۱۸
۱/۳۴
هگزان
۸/۱۷
۴/۱۴
هپتان
۰/۱۳
۷/۱۲
اکتان
۰/۷
۲/۶
نونان
۵/۲
۹/۰
دکان
۱/۹
۵/۱
+دکان
با توجه به اینکه با استفاده از کاتالیست FCC بیش از ۸۸ درصد محصولات در گسترهی بنزین قرار میگیرند، میتوان نتیجه گرفت که اگرچه از نظر آروماتیک مناسب نیست ولی از نظر تعداد کربن محصولات در فرآیند پیرولیز، کاتالیست مناسبی میباشد. با نگاهی به نتایج، با استفاده از کاتالیست FCC، ترکیبات شش کربنه بیشترین سهم را در میان محصول مایع دارند و با کاتالیست HZSM-5، ترکیبات پنج کربنه با بیش از ۲۲ درصد بخش عمدهای از محصول مایع را شامل میشود. در بررسی پیرولیز پلی اتیلن سنگین 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 ۷۱۵/۰ برای نمونهی HD/Z/15/2 به ۶۷۲/۰ برای نمونهی HD/F/15/3 کاهش مییابد. در مواردی که از کاتالیست استفاده میشود، انتقال حرارت درون راکتور یکی از عوامل مؤثر میباشد و تنها در کارهایی که انتقال حرارت مناسب بوده است، محصول با درصد مایع بالا و در گسترهی بنزین تولید میشود. 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 محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با ۱۵ درصد از کاتالیستهای FCC و HZSM-5، مشاهده میشود که متوسط چگالی ویژهی محصول پیرولیز با HZSM-5 نسبت به FCC، ۰۴۳/۰ بیشتر است. که دلیل آن درصد بالای آروماتیک در محصول

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

دیدگاهتان را بنویسید