شکل ‏2‑1 مقایسه­ی منحنی­های گرما وزن سنجی برای پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی پروپیلن با سرعت حرارت دهی K/min10،تحت گاز نیتروژن 17
شکل ‏2‑2 منحنی های کاهش وزن تخریب پلی پروپیلن با کاتالیست FCC در سرعت های حرارت دهی مختلف 18
شکل ‏2‑3 منحنی های کاهش وزن تخریب پلی پروپیلن با کاتالیست FCC و کاتالیست های بازیابی شده 19
شکل ‏2‑4 منحنی های کاهش وزن TG در تخریب پلی پروپیلن با کاتالیست FCC و کاتالیست های کک­دار شده 20
شکل ‏2‑5  منحنی گرما وزن سنجی  در تخریب الاستومرNR/SBR با سرعت حرارت دهی 40 درجه سانتی گراد بر دقیقه 21
شکل ‏2‑6 درصد محصول مایع حاصل از پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی اتیلن سنگین با کاتالیست FCC (خط ممتد:کاتالیستی، خط­چین: حرارتی و در دمای مربع: 400 درجه­ی سانتیگراد، دایره: 430 درجه­ی سانتیگراد)…………………………………………………………………………………………………………………………25
شکل ‏2‑7  درصد ترکیبات مختلف در محصول پیرولیز حرارتی پلی اتیلن سنگین در دمای 430 درجه­ی سانتیگراد 26
شکل ‏2‑8  درصد ترکیبات مختلف در محصول پیرولیز کاتالیستی پلی اتیلن سنگین با کاتالیست FCC در دمای 430 درجه­ی سانتیگراد 27
شکل ‏2‑9 مقایسه هیدروکربن­های حاصل از تخریب کاتالیستی ترکیب پلاستیک­های پرمصرف به عنوان تابعی از زمان در دماهای مختلف و با کاتالیست  FCC. 29
شکل ‏2‑10 تأثیر دما بر روی ترکیب درصد محصولات پیرولیزپلی اتیلن سنگین 32
شکل ‏2‑11 مقایسه هیدروکربن­های حاصل از تخریب کاتالیستی ترکیب پلاستیک­های پرمصرف به عنوان تابعی از زمان در دمای 390 درجه سانتیگراد و با کاتالیست­های مختلف… 35
شکل ‏2‑12 بازده محصول مایع حاصل از تخریب کاتالیستی پسماندهای پلاستیکی مختلف با کاتالیست FCC در دمای 400 درجه سانتیگراد 36
شکل ‏2‑13 فرآیند پیرولیز LDPE(Miskokzi) 40
شکل ‏3‑1 سیستم آزمایشگاهی پیرولیز 43
شکل ‏4‑2  تنوع ترکیبات موجود در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر با 15 درصد از کاتالیست­های مختلف. 64
شکل ‏4‑3 توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر باکاتالیست­های مختلف. 65
شکل ‏4‑4 توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر با درصدهای مختلف از کاتالیست FCC. 68
شکل ‏4‑5  مقایسه­ی میزان محصول مایع خروجی بر حسب زمان و دما در پیرولیز PBR  با کاتالیست FCC. 71
شکل ‏4‑6  توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز استایرن بوتادین رابر با 15 درصد از کاتالیست­های مختلف. 75
شکل ‏4‑7  توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن ودرصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز استایرن بوتادین رابر با کاتالیست­های مختلف. 76
شکل ‏4‑8 میزان محصول مایع خروجی بر حسب زمان و دما در پیرولیز SBR  با کاتالیست FCC.. 79
شکل ‏4‑9 مقدار محصول مایع خروجی در پیرولیز پلیمرهای مختلف با کاتالیست FCC در شرایط مناسب. 80
شکل ‏4‑10 مقدار محصول مایع خروجی در پیرولیز پلیمرهای مختلف با کاتالیستHZSM-5. 81
شکل ‏4‑11 مقدار محصول مایع  خروجی حاصل از پیرولیز پلیمرهای مختلف با کاتالیست H-Mordenite. 83
شکل ‏4‑12  نمودار کاهش وزن پلی بوتادین رابر در سرعت­های حرارت دهی مختلف. Error! Bookmark not defined.
شکل ‏4‑13 نمودار تخریب حرارتی نمونه­ی H26 در سرعت­های 15، 30 و45 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 88
شکل ‏4‑14 نمودار تخریب حرارتی نمونه­ی H33 در سرعت­های 15، 30 و45 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 88
شکل ‏4‑15  نمودار تخریب حرارتی نمونه­ی H39 در سرعت­های 15، 30 و45 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 89
شکل ‏4‑16  نمودار تخریب حرارتی نمونه­ی H47 در سرعت­های 15، 30 و45 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 89
شکل ‏4‑17  نمودار تخریب حرارتی پلی بوتادین رابر و نمونه­های پخت شده­ی آن در سرعت 15 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 90
شکل ‏4‑18 نمودار تخریب حرارتی نمونه­ی SBR در سرعت­های 15، 30 و45 درجه­ی سانتیگراد بر دقیقه. 91
فهرست جداول
جدول ‏2‑1  انواع فرایند تبدیل پلیمرها به کوچک مولکول­ها 14
جدول ‏2‑2  درصد آروماتیک موجود در جزء  مایع حاصل از شکست مخلوط پلی الفینی در ˚C400 تحت کاتالیست HZSM-5 و در نسبت­های متفاوت پلیمر به کاتالیست… 24
جدول ‏2‑3  درصد محصولات حاصل از تخریب پلی اتیلن سنگین در 430 درجهی سانتیگراد. 24
جدول ‏2‑4  محصولات و شرایط پیرولیز پلی الفین­ها. 31
جدول ‏2‑5  اثر کاتالیست FCC روی پیرولیز در پنج درصد متفاوت از صفر تا 60 درصد کاتالیست نسبت به پلیمرپلی اتیلن سنگین در دمای  C˚450 و با سرعت همزن RPM50. 34

جدول ‏2‑6  تأثیر گازهای حامل مختلف بر روی محصولات پیرولیز پلی اتیلن سبک خطی  در دمای 450 درجه سانتی گراد و با کاتالیست FCC. 37
جدول ‏2‑7  جدول تأثیر همزن بر روی محصولات پیرولیز پلی اتیلن سبک خطی 39
جدول ‏3‑1 مشخصات استایرن بوتادین رابر. 45
جدول ‏3‑2 مشخصات پلی بوتادین رابر. 46
جدول ‏3‑3 مشخصات پلی پروپیلن. 46
جدول ‏3‑4  مشخصات کاتالیست FCC مورد استفاده. 47
جدول ‏3‑5  نتایج آزمون  BET كاتالیست­های تجاری استفاده شده. 47
جدول ‏3‑6  مشخصات پلی اتیلن سنگین استفاده شده. 48
جدول ‏4‑1  درصد محصولات پیرولیز حرارتی وکاتالیستی  پلی اتیلن سنگین در آزمایش­های مختلف. 51
جدول ‏4‑2  توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با 15 درصد از کاتالیست FCC و HZSM-5. 53
جدول ‏4‑3  توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز پلی اتیلن سنگین با کاتالیست­های FCC و HZSM-5. 54
جدول ‏4‑4  درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی پروپیلن در آزمایش­های مختلف. 56
جدول ‏4‑5 توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با 15 درصد از کاتالیست­های FCC وHZSM-5. 58
جدول ‏4‑6 توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز پلی پروپیلن با کاتالیست­های FCC و HZSM-5. 59
جدول ‏4‑7  درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی بوتادین رابر در آزمایش­های مختلف. 61
جدول ‏4‑8  تنوع ترکیبات موجود در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر با 15 درصد از کاتالیست­های مختلف. 63
جدول ‏4‑9 توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن، درصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر باکاتالیست­های مختلف. 65
جدول ‏4‑10 تأثیر مقدار کاتالیست  FCC بر پیرولیز پلی بوتادین رابر. 66

این مطلب را هم بخوانید :

جدول ‏4‑11 توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر با درصدهای مختلف از کاتالیست FCC. 67
جدول ‏4‑12 توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن ودرصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز پلی بوتادین رابر با درصدهای مختلف از کاتالیست FCC. 68
جدول ‏4‑13 روند تغییرات دما و میزان محصول مایع خروجی طی فرآیند پیرولیز پلی بوتادین رابر. 69
جدول ‏4‑14  درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی استایرن بوتادین رابر در آزمایش­های مختلف. 72
جدول ‏4‑15 توزیع ترکیبات مختلف در محصول مایع حاصل از پیرولیز استایرن بوتادین رابر با 15 درصد از کاتالیست­های مختلف. 74
جدول ‏4‑16 توزیع محصول مایع از نظر تعدادکربن ودرصد محصولات در گستره­ی بنزین حاصل از پیرولیز استایرن بوتادین رابر با کاتالیست­های مختلف. 76
جدول ‏4‑17 تأثیر درصد کاتالیست FCC بر پیرولیز استایرن بوتادین رابر. 77
جدول ‏4‑18 روند تغییرات دما و میزان محصول مایع طی فرآیند پیرولیز استایرن بوتادین رابر. 78
جدول ‏4‑19  اختلاف دمای T3 و T97 در تخریب پلی بوتادین رابر با سرعت­های حرارت دهی مختلف. 86
جدول ‏4‑20 مکانیسم­های شکست پلی بوتادین رابر در سه مرحله­ی شروع، رشد و اختتام برای سرعت­های مختلف. 86
جدول ‏4‑21 سیستم پخت نمونه­های پلی­بوتادین رابر با درصدهای مختلف شتاب دهنده­یTMTD. 8

چکیده

در این پژوهش پیرولیز حرارتی و کاتالیستی چهار نوع پلیمر از قبیل دو پلاستیک پلی اتیلن سنگین و پلی پروپیلن و دو لاستیک استایرن بوتادین رابر و پلی بوتادین رابر در راکتور نیمه پیوسته­ی همزن­دار و تحت گاز نیتروژن و با استفاده از کاتالیست­های HZSM-5 ، FCC و H-Mordenite بررسی شده است. در این مطالعه تنها بررسی میزان محصول مایع حاصل از پیرولیز و ترکیب آن مدنظر بوده است و از ارزیابی اجزای محصول گازی و کک صرفنظر شده است. درصد کاتالیست انتخابی برای پیرولیز پلاستیک­ها، با توجه به مقدار بهینه­ی بدست آمده در کارهای قبلی، 15 درصد انتخاب شده است. در انجام پیرولیز هر کدام از پلیمرها با انجام چندین مرحله بهینه­سازی روی راکتور، میزان محصول مایع افزایش یافت. با توجه به بررسی­های انجام شده، در میان سه کاتالیست استفاده شده، کاتالیست FCC بیشترین محصول مایع را تولید می­کند و کاتالیست HZSM-5 به دلیل اندازه حفرات ریز، عمده­ی محصول را به صورت گاز آزاد ­می­کند. با انجام آزمون کروماتوگرافی گازی، درصد اجزای محصول مایع، آروماتیک، الفین، پارافین و نفتن موجود در محصول بدست آمد و همچنین اجزای محصول مایع بر اساس تعداد کربن نیز حاصل گردید. نتایج آزمون کروماتوگرافی گازی نشان می­دهد که درصد قابل توجهی از محصول در پیرولیز با کاتالیست FCC را الفین­ها تشکیل می­دهند.
با بررسی پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی بوتادین رابر با استفاده از سه کاتالیست مذکور، این نتیجه حاصل شد که پیرولیز کاتالیستی با 45 درصد کاتالیست FCC بیشترین محصول مایع را می­دهد. همچنین با توجه به داده­های آزمون کروماتوگرافی گازی، با افزایش میزان کاتالیست به دلیل احتمال بیشتر وقوع واکنش­های دیلز آلدر، جزء آروماتیکی محصول مایع نسبت به اجزای دیگر نفتن، پارافین و الفین، افزایش می­یابد و از طرف دیگر نیز به دلیل شکست بیشتر، از نظر تعداد کربن به سمت اجزای سبک­تر میل می­کند.
با ارزیابی روند خروج محصول مایع با دما و رسم نمودار آن، این مطلب منتج گردید که در پیرولیز لاستیک­ها (پلی بوتادین رابر و استایرن بوتادین رابر) به دلیل وجود پیوندهای دوگانه­ی فراوان در ساختارشان و ایجاد رادیکال­های زیاد در حین پیرولیز، یک فرآیند پیرولیز چند مرحله­ای خواهد بود و بر خلاف  پیرولیز پلاستیک­ها، محصول مایع هیدروکربنی به صورت مجزا و در چند مرحله خارج می­گردد .روند