热解浪费塑料石油和柴油混合:燃料特性

文摘

作者介绍了废塑料热解油(WPPO)作为替代燃料相比,细节和特点与常规柴油。高密度聚乙烯HDPE,正交在实验室自行设计不锈钢反应器来生产有用的燃料产品。HDPE浪费完全正交的330 - 490°C 2 - 3小时获得固体残渣,液体燃料油,易燃气体烃产品。柴油燃料的燃料特性的比较标准ASTM D 975和EN 590显示,合成产品在各种规范。值得注意的是,燃料特性包括一个运动粘度(40°C) 1.98春秋国旅,密度0.75通用/ cc,硫含量为0.25 (wt %),和碳渣0.5 (wt %),和高热值代表显著增强比传统石油柴油。

1。介绍

塑料已经成为当今世界不可缺少的一部分,由于其重量轻,耐用性、和能源效率,加上速度的生产和设计的灵活性;这些塑料用于所有工业和国内区域;因此,塑料已成为必不可少的材料在工业领域的应用不断增加。同时,废塑料已经创建了一个非常严重的环境挑战,因为他们的大量和处理问题。浪费塑料热解液体燃料(汽油、柴油等)或化工原料不仅可以有效地解决白色污染的问题,而且可以在一定程度上缓解能源短缺。回收废塑料有望成为最有效的方法。废塑料的回收、再生和利用已成为国内外研究的一个热点,逐渐形成一个新的产业1- - - - - -6]。

高分子材料的分解也是相关的和感兴趣的行业因为塑料用于当今的许多商品(7,8]。高分子材料或塑料的广泛使用导致非传统废物的积累不是地球母亲本土生命周期(9,10]。因此,现代材料的废物积累没有有效的分解和回收垃圾填埋场的路线。石油石化价格的增加了行业投资的方式分解的塑料废物石化(11,12]。今天,塑料垃圾填埋场一样宝贵的石油开采。模型反应的动力学优化的塑料垃圾混合物热解条件提出的研究人员。文学丰富这些传统的废物回收的石化产品(13- - - - - -15)和许多行业持续发展是基于天然和合成聚合物的分解14,15]。从科学指导的角度来看,塑料nondegradability不再是一个环境问题以来,垃圾填埋场塑料可以回收。然而,失控塑料废物仍在表面上是一个巨大的危害和水道等地表水,海洋和海洋,危及安全的动物和人类的生活(15]。

塑料包括聚苯乙烯(16,17),聚(氯乙烯)17,18),聚丙烯(17- - - - - -19),聚乙烯对苯二酸酯(18),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(18),和体育16- - - - - -18]。在某些情况下,与其他材料,如塑料是copyrolyzed废机油(18]。关于体育的快速热解,热解的低密度聚乙烯(16],HDPE [20.,21),和各种混合物(17据报道。在所有体育研究中,产生的生物油的性质没有报道,也升级到燃油等级碳氢化合物和随后的燃料性质的决心。

本研究的目的是生产、鉴定和评估替代柴油HDPE废塑料的热解。比较我们的正交与传统原料的石油柴油进一步目标,对比等柴油标准ASTM D 975和EN 590。浪费塑料的混合热解油(WPPO)与柴油制备和合成燃料特性测量。预计这些结果将进一步的适用性和局限性的理解HDPE为原料来替代柴油的生产。

2。材料和方法

2.1。材料和过程描述

本研究中使用的塑料废物塑料容器(HDPE)用于国内的目的。废塑料与洗涤剂和水清洗去除包含外国材料,如泥浆和油。冲毁了废塑料被干,切成小块0.5英寸到2英寸的范围内使用剪刀。

2.2。实验装置

一批实验室规模外部加热固定床热解反应器用于生产石油的塑料。图1展示了塑料热解装置的原理图。热解室的基本工具是温度控制器,冷凝器、温度传感器、加热盘管、绝缘子、储罐、阀、和天然气出口线。有效长度和直径的不锈钢反应器是38厘米和15厘米,分别。轮胎的反应堆是电加热到475°C与镍铬线电加热器。这里有必要提到使用的传感器是通过不锈钢热解室的墙壁测量温度。因此,温度提到可能出现小数量比传统系统。此外,氮孔是用于热解室提供均匀加热整个横截面的反应堆室和创建惰性热解室环境。

没有输出在低温度范围和温度范围之间的过程进行了330°C和490°C的反应堆大约两小时四十分钟。蒸汽通过两个冷凝器进行了热解的产物。冷凝器的冷却由水和浓缩生物收集成两个收藏家。noncondensed气体向大气中爆发,char收集热解反应器完成后的循环。

2.3。燃料特性

燃料特性的石油都是通过以下方法测试表进行了概括1。

密度测量完成精度±0.0005 g / mL和其他参数如倾点、闪点、燃点测量精度±1°C。

3所示。结果与讨论

3.1。温度对产品收率的影响

产品分为天然气、石油、和塑料热解炭渣的浪费。大约38.5%的WPPO得到温度为330°C,提出图2。石油比例不断上升到76.0%在425°C。通过塑料热解产生的气体主要是由氢(H₂(CO),二氧化碳₂)、一氧化碳(CO)甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₄)和丁二烯(C₄H₆),微量的丙烷(CH₃CH₂CH₃)、丙烯(CH₃CH = CH₂)、正丁烷(CH₃(CH₂)₂CH₃)和其他杂项碳氢化合物。

3.1.1。蒸馏温度对原油WPPO的效果

进行蒸馏分离的轻、重分数碳氢化合物存在于浪费塑料热解油。蒸馏操作116°C和264°C之间;WPPO蒸馏出的73.5%。在116°C的温度只有约10.0%的蒸馏WPPO实现如图3。然而,WPPO不断上升到73.5%的比例从10% 264°C的温度在116°C的温度。

3.2。分析浪费塑料热解油

3.2.1之上。理化分析

浪费塑料具有较高的挥发组分含量77.03%按重量适用于有机固体废弃物热解转化液体产品。浪费塑料热解油的特点获得在425°C如表所示2。

3.2.2。粘度

粘度随原料热解条件下,温度,和其他变量。粘度越高,油耗越高,发动机温度和发动机上的负载。另一方面,如果石油的粘度过高,可能发生过度摩擦。IP-50的粘度测量方法在温度40°C。从图4可以看出获得的浪费塑料热解油的粘度在425°C热解温度是1.98 cSt相对高于煤油和低于柴油。

3.2.3。密度

燃油的密度是一个重要的属性。如果燃料的密度高;燃料消耗将更少。另一方面,石油与低密度将消耗更多的燃料可能会导致损坏发动机。因此,过低或过高的燃油密度是不可取的。很明显从图5WPPO和WPPO50的密度是0.7477克/ cc和0.7943 g / cc,分别接近煤油的密度、柴油、石油和天然气。所以等传统燃料柴油,煤油,和气体油可能取代塑料热解油。

3.2.4。闪点

闪点是最低的温度可以蒸发在空气中形成可燃混合物。闪点是用来描述燃料的火灾隐患。WPPO闪点的测定根据ASTM D 93 - 62方法。WPPO的闪点是大约15°C。低闪点表明存在高度不稳定的材料在燃料是一个严重的安全问题处理和运输。炉油的闪点、柴油和煤油高于WPPO(图6这表明这些很容易处理。通过移除轻组件(如石脑油/汽油)的闪点WPPO将增加。

3.2.5。燃点和倾点

燃料着火点的温度将继续燃烧至少5秒钟后由明火点火。火是用来评估材料能支持燃烧的风险。一般来说,任何液体的燃点石油被认为是(5 - 10)°C高于闪点。浪费塑料热解油的着火点是20°C。

油的倾点温度时就会停止流冷却速度标准在标准仪器。倾点决定了石油是否适合低温装置。WPPO的倾点测定采用ASTM D 97 - 57方法。倾点是<−15°C。低倾点WPPO表明它的值是不适合在寒冷的天气。

3.2.6。热值

的重要属性之一的燃料效率是评价其热值。热值被定义为能量,单位质量燃料完全燃烧时发出足够的空气。根据IP的热值WPPO估计12/58的方法。WPPO的热值是9829.3515千卡/公斤。图7代表WPPO的热值的比较与其他种类的石油。

3.2.7。硫和灰分含量

汽车燃料硫的存在原因排放是一个环境问题。高硫含量降低了催化转化系统的容量,因此增加了一氧化二氮的排放、一氧化碳(CO)、碳氢化合物和挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。WPPO硫含量的测定采用ASTM D 129 - 00方法论。

浪费塑料热解油的硫含量为0.246%。硫WPPO含量略高于汽油(0.014%)、柴油(0.15%),和其他类型的燃油因为浪费塑料包含一些污染(图8)。

石油的灰分含量是不燃物残渣。蒸馏轮胎热解油的灰分(DTPO)和DTPO50 (50% DTPO: 50%的柴油)是衡量使用IP 04/58的测试方法。从图9很明显,WPPO是0.0036%的灰分含量相对高于柴油、轻燃料油和煤油。它可以作为一个替代炉石油和燃油(高频振荡器)。

3.2.8。炭渣

炭渣表明石油存款的倾向在热表面碳质固体残渣,如燃烧器或喷射喷嘴,可蒸发的成分蒸发。的碳渣WPPO测量根据ASTM D 189 - 65方法。石油存款最少的碳自然是更可取的。

图10表明碳残留的塑料热解油为0.5%。在另一项研究中,0.05%的碳渣被报道(22]。炭渣的柴油和轻燃料油比WPPO相对较高。这表明柴油燃料将形成更高的存款。与高碳燃料残留物内容可能会导致增加污染气体的方法;更频繁的清洁是必要的,尤其是涡轮增压器与废气锅炉。

4所示。结论

混合塑料的热裂解导致生产燃料油的复苏是一种宝贵的资源。它还减少了废旧塑料的处理问题。在这工作,浪费塑料的热裂解进行因为使用催化剂是昂贵的和再生的催化剂是一个艰巨的任务。混合塑料热解收益率石油和天然气的混合,产生非常少量的字符。更高的热解温度和较长的反应时间增加天然气产量和减少字符生产。高度挥发性产品在较低的温度下获得的。液体收率增加随着占用时间的增加从1小时到2小时,但随着占用时间从2小时到3小时增加,液体产量减少。2小时的最大石油产量为77.03%。在这个过程中获得的液体沸腾范围相对更大的体积和低。蒸馏fuel-like液体分数显示更多的光在更高的温度和更长的时间。 Physicochemical properties of obtained fuel oil can be exploited to make highly efficient fuel or furnace oil after blending with other petroleum products. However, further studies are necessary to utilize this oil as fuel or feedstock.

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

引用

1. z香雪,a .杰w .渝中区et al .,“进步生产汽车燃料的裂解废塑料,”化学工业与工程进展31卷,第401 - 389页,2012年。视图:谷歌学术搜索
2. l, l, m .刘晓波et al .,“垃圾焚烧塑料热解:技术和他们的反应堆,”环境工程27卷,第388 - 383页,2009年。视图:谷歌学术搜索
3. D.-M。郑,Q.-F。陆,m . Liu和y。陈,“研究催化裂化的废塑料和废润滑油生产燃油,”现代化学工业没有,卷。31日。8日,47-49,2011页。视图:谷歌学术搜索
4. d . Yafeng h . Xiuling w .给et al .,”的研究和设计一种新型的垃圾塑料裂解反应器,”机械设计与制造,没有。1,-,2013页。视图:谷歌学术搜索
5. w .曹国伟,m .刘晓波,w·海et al .,”研究塑料废物热解过程的有效导热系数,”材料审核,27卷,不。5,108 - 111年,2013页。视图:谷歌学术搜索
6. Y.-B。刘,X.-B。妈,D.-Z。陈,l .赵,G.-M。周”,共裂解特性和动力学分析的典型组分塑料废物,”中国电机工程学会学报》上,30卷,不。23日,56 - 61,2010页。视图:谷歌学术搜索
7. d s Achilias c . Roupakias p . Megalokonomos a . Lappas a和e . v . Antonakou”制成的塑料废物的化学回收聚乙烯(LDPE和HDPE)和聚丙烯(PP),“《有害物质,卷149,不。3、536 - 542年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. m . l . Mastellone和美国舞台上,“床defluidisation液化层热解过程中塑料垃圾混合物,”聚合物降解和稳定,卷85,不。3、1051 - 1058年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. m .衬衣m·m·拉希德·r·拉赫曼和m . Molla”转换的低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)废塑料成液体燃料使用热跟踪过程中,“英国环境与气候变化》杂志上,卷2,不。1、1 - 11,2012页。视图:谷歌学术搜索
10. e·a·威廉姆斯和p·t·威廉姆斯”分析的产品来自塑料垃圾的快速热解,”分析和应用热解杂志》上40-41卷,第363 - 347页,1997年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. p·t·威廉姆斯和e·a·威廉姆斯,“液化层热解的低密度聚乙烯生产石化原料,“分析和应用热解杂志》上,51卷,不。1,第126 - 107页,1999。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. K.-H。李,“热降解的热解油在批处理和连续反应系统中,“分析和应用热解杂志》上,卷86,不。2、348 - 353年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. w·Kaminsky m . Predel, a .这位“原料回收聚合物的热解液化层,”聚合物降解和稳定,卷85,不。3、1045 - 1050年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. h·施密特和w . Kaminsky油污泥的热解液化层反应堆,”光化层,45卷,不。3、285 - 290年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. f·平托,p .科斯塔,i Gulyurtlu Cabrita,”塑料废弃物的热解。1。塑料垃圾成分对产品收率的影响。”分析和应用热解杂志》上,51卷,不。1,39-55,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. d·s·斯科特,s . r . Czernik j . Piskorz a和d s . g . Radlein”快速热解塑料废物。”能源和燃料,4卷,不。4、407 - 411年,1990页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. M.-S H.-T。林。黄,J.-W。罗,L.-H。林,C.-M。李,K.-L。Ou”催化热解产生的碳氢化合物燃料的医院塑料废物流化裂化过程,”燃料处理技术,卷91,不。11日,第1363 - 1355页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. j·s·w·l·尹,公园,h·荣格h·t·李和d·k·李,“优化热解coprocessing废塑料和废机油燃油使用统计五角实验设计,“燃料,卷78,不。7,809 - 813年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. y Kodera、y石原和t . Kuroki”小说过程回收废塑料燃气使用移动床反应器,”能源和燃料,20卷,不。1,第158 - 155页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 答:a . Garforth中州。林、p . n .沙拉特和j·德怀尔”生产碳氢化合物催化降解的高密度聚乙烯在实验室液化层反应堆,”应用催化:一般,卷169,不。2、331 - 342年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. g . Elordi m . Olazar g·洛佩兹et al .,“催化热解的HDPE /沸石催化剂在连续模式在锥形喷动床反应堆,”分析和应用热解杂志》上,卷85,不。1 - 2、345 - 351年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. 美国b·德赛”生产和分析浪费塑料的热解油戈尔市”国际工程研究和一般科学杂志》上,3卷,不。1,第595 - 590页,2015。视图:谷歌学术搜索

版权

版权©2016 m z h .汗等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。