Nghiên cứu nhiệt phân bao bì chất dẻo phế thải thành nhiên liệu lỏng

Bài viết tập trung nghiên cứu việc xử lý bao bì dẻo phế thải bằng các phương pháp nhiệt phân, trình bày hiệu suất quá trình cracking nhiệt với các loại xúc tác khác nhau, thông số phân tích của nhiên liệu lỏng thu được từ quá trình nhiệt phân và hàm lượng các chất trong sản phẩm nhiệt phân. Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu nhiệt phân bao bì chất dẻo phế thải thành nhiên liệu lỏngTaïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU NHIỆT PHÂN BAO BÌ CHẤT DẺO PHẾ THẢI THÀNH NHIÊN LIỆU LỎNG PYROLYSE OF WASTE PLASTIC BAGS INTO LIQUID FUEL Ngô Đăng Nghĩa1, Nguyễn Thanh2, Trần Yến Trang3, Lê Văn Hân4, Trần Hải Đăng5, Nguyễn Huỳnh An6 Ngày nhận bài: 09/10/2012; Ngày phản biện thông qua: 29/11/2012; Ngày duyệt đăng: 15/12/2012 TÓM TẮT Bao bì chất dẻo phế thải được xử lý bằng phương pháp nhiệt phân có xúc tác đã được thử nghiệm. Phản ứng nhiệt phân có xúc tác được tiến hành ở 4000C trong điều kiện không có oxy. Kết quả cho thấy nhiên liệu thu được có tính chất của cả dầu DO và FO. Sản phẩm có tỷ trọng trong khoảng 0,76 - 0,79g/ml, hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn 0,01% khối lượng, hàm lượng nitơ chiếm lượng rất nhỏ dưới 0,02%, hàm lượng tro trong sản phẩm thu được khoảng 0,014 - 0,018%, cao hơn so với yêu cầu của dầu DO là dưới 0,01%. Chỉ số cetan của sản phẩm thu được từ nhiệt phân, chưa qua tinh chế là 49, đạt yêu cầu của dầu DO. Từ khóa: Chất dẻo, Nhiệt phân, Nhiên liệu, Dầu diesel, Dầu đốt ABSTRACT The waste plastic bags were treated into fuel by pyrolyse with catalyse in this study. The reaction of pyrolyse was carried out in the absence of oxygen in 400 0C with catalyse. The products obtained were the mix of liquid hydrocarbons with characteristics similar to diesel oil (DO) anf fuel oil (FO) as the density in the range of 0.76 - 0.79g/ml, sulfur content lower 0.01%, nitrogenous content under 0.02%, ash content from 0.014 - 0.018%, higher in the standard that is 0.01%. The cetane number of crude product was 49, satisfied the requirement of diesel oil. Keywords: Plastic, Pyrolyse, Fuel, Diesel oil, Fuel oil I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, các sản phẩm có nguồn gốc từ polymer, đặc biệt là các loại bao bì bằng chất dẻo (plastic bag) đã trở nên quen thuộc trong đời sống, có mặt ở khắp mọi nơi với ưu điểm bền, chắc, tiện dụng và rẻ. Về mặt hóa học, các bao bì chất dẻo thuộc các hợp chất polyolefin như polyethylene PE và polypropylene PP, polystyrene PS, polyvinylchloride PVC, polyethylene terephthalate PET và polyamide 6. Thêm vào đó, người ta còn dùng nhiều chất phụ gia để làm tăng cơ tính, tăng tính bền nhiệt, chịu được tia cực tím, chất màu, chất hóa dẻo... Bên cạnh các tiện ích, chất thải bao bì mang đến bất lợi lâu dài về môi trường vì tính chất khó phân hủy, gây tác động xấu đến môi trường đất, nước, không khí, gây ảnh hưởng đáng lo ngại tới sức khỏe con người. Để xử lý lượng bao bì thải bỏ này, một số phương pháp được sử dụng hiện nay: tái chế, đốt, chôn lấp, và nhiệt phân. Việc tái chế có hiệu quả nhất nhưng chỉ dùng cho các loại bao bì có chất lượng cao, ít phụ gia. Phương pháp đốt gây ô nhiễm không khí do các khí cháy có thành phần của Cl và F. Chôn lấp chiếm diện tích và thời gian phân hủy hàng trăm năm. Trong bối cảnh khan hiếm nhiên liệu, trong vài 1 PGS.TS. Ngô Đăng Nghĩa, 3 KS. Trần Yến Trang, 4KS. Lê Văn Hân, 5ThS. Trần Hải Đăng: Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nha Trang 2 TS. Nguyễn Thanh: Trường Đại học Nha Trang 6 KS. Nguyễn Huỳnh An: Công ty TNHH Huỳnh Đông, Tp. Hồ Chí Minh 50 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 thập niên gần đây, người ta chú ý nhiều đến phương Sau đó cất giữ ở nhiệt độ phòng để dùng dần trong pháp nhiệt phân để tạo ra nhiên liệu lỏng. các thí nghiệm. Nhiệt phân là quá trình phân hủy các hợp chất hóa học dưới tác dụng của nhiệt trong điều kiện 2. Sơ đồ công nghệ mô hình hệ thống nhiệt phân thiếu oxy, thông thường sản phẩm tạo ra có cấu trúc nhỏ hơn. Nhiệt phân có thể thực hiện được ở nhiều điều kiện nhiệt độ: nhiệt độ thấp(< 4000C), nhiệt độ trung bình(4000C - 6000C) hay nhiệt độ cao (> 6000C). Quá trình nhiệt phân chất dẻo có thể tạo ra khí, sản phẩm dầu và cặn rắn. Phụ thuộc vào hỗn hợp nguyên liệu đầu vào và điều kiện thực hiện nhiệt phân, sản phẩm thu được khá đa dạng và phức tạp. Khi nhiệt phân PE ở 450 0C, sản phẩm dạng khí, chứa các hydrocarbon từ C1-C4 chiếm 20%, dạng dầu và sáp, chứa các hydrocarbon từ C5 - C35 chiếm 75% và cặn rắn chiếm 5%. [2, 3]. Quá trình nhiệt phân phụ thuộc vào nhiều nhân tố như thành phần hóa học của chất dẻo, chất phụ gia, nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ và thời gian gia nhiệt, loại phản ứng, áp suất vận hành, sự có mặt của khí phản ứng như O2, H2; chất xúc tác [1]. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu ứng dụng nhiệt phân chất dẻo phế thải đã và đang được thực hiện từ thập kỉ 1990 đến nay. Năm 1994, ở Ludwigshafen, Hà Lan, một dây chuyền tái chế BASF được thiết kế để xử lý chất dẻo phế thải hỗn hợp, công suất 15.000 tấn/năm [5]. Tại Việt Nam, thành phố Đà Nẵng đã xây dựng nhà máy xử lý chất thải rắn công suất 650 tấn/ngày thành dầu DO và RO. Ngoài ra còn có một số công ty khác cũng tự chế tạo các thiết bị nhiệt phân chất dẻo với công suất nhỏ hơn và thiết bị tự chế tạo, sản phẩm thu được chưa được tinh chế và còn nhiều tạp ...