Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu lỏng từ chất thải plastic bằng phương pháp nhiệt phân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỮU TRỨ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU LỎNG TỪ CHẤT THẢI PLASTIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỮU TRỨ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU LỎNG TỪ CHẤT THẢI PLASTIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số : 62520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VĂN ĐÌNH SƠN THỌ Hà Nội – Năm 2016 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực làm luận văn , em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy hƣớng dẫn: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn , tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đề tài Em gửi lời cảm ơn đến anh chị làm việc Phịng nghiên cứu triển khai cơng nghệ hóa học thuộc Viện hóa học Cơng nghiệp Việt Nam hƣớng dẫn tạo điều kiện sở vật chất để thực đồ án Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giáo mơn Cơng nghệ hữu hóa dầuViện kỹ thuật Hóa học-Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội trang bị cho em kiến thức bổ ích suốt trình học tập nghiên cứu đề tài để hồn thành tốt luận văn Trong trình nghiên cứu làm luận văn khơng thể tránh đƣợc sai sót hạn chế , em mong nhận đƣợc góp ý chân thành thầy cô để giúp đề tài luận văn em đƣợc trở lên hoàn thiện Cuối em xin đƣợc có đơi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân, bạn bè động viên, giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2016 Học viên : Nguyễn Hữu Trứ Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN -1 1.1 Tình hình chất thải rắn Việt Nam giới-2 1.2 Tổng quan trình nhiệt phân71.3 Ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp nhiệt phân-9 1.4 Cơ chế trình-10 1.5 Tổng quan nguyên liệu nhựa plactic-12 1.6.Tính chất ứng dụng số Polyme thơng dụng -15 1.7 Các vấn đề phát sinh từ chất dẻo-20 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM-22 2.1 Các phƣơng pháp phân tích-22 2.2 Phƣơng pháp phân tích nhiệt-25 2.3 Phƣơng pháp phân tich nhiễu xạ tia X (XRD) - 29 2.4 Phƣơng pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) -31 2.5 Quy trình thí nghiệm- 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN- 38 3.1 Nguyên liệu-38 3.2 Quá trình nhiệt phân-40 3.3 Quá trình cracking xúc tác nhựa thải bãi rác-52 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ 3.3.3 Mẫu xúc tác số 3-86 3.3.4 Mẫu waste FCC-61 3.3.5 Mẫu zeolit Y-62 3.6.Kết thực nghiệm-64 3.6.1.Kết chạy nhiệt phân kiểm tra hoạt tính xúc tác số 3- 64 3.6.2 Mẫu xúc tác số 2- 70 3.6.3.Mẫu waste FCC-76 3.6.4 Mẫu zeolit Y-81 3.6.5.Sản phẩm cặn rắn trình nhiệt phân-83 3.7 Phân tích GC-MS sản phẩm lỏng-84 3.7.1 Xúc tác waste FCC-84 3.7.2 Xúc tác số 2-85 3.7.3 Xúc tác số 3-86 3.7.4 Zeolit Y-88 3.7.5 Nhận xét kết GC-MS -88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ- 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 90 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Chất thải rắn phát sinh số tỉnh, thành phố năm 2010 Bảng Chất thải nhựa sinh hoạt đầu vào bãi chôn lấp số địa phƣơng, 20092010 Bảng Chất thải điện tử phát sinh Việt Nam từ 2002 đến 2006 Đơn vị: tấn/năm .4 Bảng Sản xuất nhựa tổng hợp điển hình Nhật Bản (2010) .5 Bảng Lƣợng phát sinh chất thải Thái Lan năm 2004 - 2010 Bảng Tỷ lệ phần trăm thành phần chất thải nhựa Bangkok Năm 2004 2013 Bảng Kỹ thuật IR nghi n cứu tính chất bề mặt .22 Bảng Tính chất nguyên liệu trình nhiệt phân .40 Bảng 9Các thơng số q trình nhiệt phân .41 Bảng 10 Kết đo GC –MS 44 Bảng 11 Kết trình nhiệt phân chậm 45 Bảng 12 Thành phần tro nhựa thải 50 Bảng 13 Kết trình nhiệt phân xúc tác mẫu xúc tác số2,…………………………….54 Bảng14 Kết đo GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân xúc tác…………………………….57 Bảng 15 Thông số BET xúc tác…………………………………………………………59 Bảng16 Thông số BET xúc tác ……………………………………………………61 Bảng 17 Xác định hoạt tính xúc tác lần ……………………………………………66 Bảng 18 Xác định hoạt tính xúc tác lần 2…………………………………………………66 Bảng 19 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………… 66 Bảng 20 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………….67 Bảng 21 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………….67 Bảng 22 Màu sắc sản phẩm lỏng qua lần nhiệt phân ………………………………68 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Bảng 23 Kết đốt xác định hàm lƣợng cốc …………………………………………… 68 Bảng 24 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………….68 Bảng 25 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………….69 Bảng 26 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………… 70 Bảng 27 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………… 72 Bảng 28 Xác định hoạt tính xúc tác lần …………………………………………….73 Bảng 29 Sản phẩm lỏng qua lần kiểm tra hoạt tính xúc tác………………………… …74 Bảng 30: Kết tái sinh xúc tác waste FCC …………………………………………….75 Bảng 31 Xác định hoạt tính xúc tác lần 1…………………………………………………….77 Bảng 32 Xác định hoạt tính xúc tác lần 2……………………………………………………78 Bảng 33 Xác định hoạt tính xúc tác lần 3…………………………………………………….79 Bảng 34 Xác định hoạt tính xúc tác lần 4……………………………………………………80 Bảng 35 Xác định hoạt tính xúc tác lần 5…………………………………………………….81 Bảng 36 Xác định hoạt tính xúc tác …………………………………………………….81 Bảng 37 Nhiệt độ đông đặc sản phẩm lỏng nhiệt phân xúc tác ….……………………82 Bảng 38 Nhiệt độ đông đặc sản phẩm lỏng nhiệt phân …………………………………84 Bảng 39 Thành phần tro nhựa thải……………………………………………………….85 Bảng 40 Kết GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân xúc tác…………………………….87 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ DANH MỤC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ Hình Phát sinh chất thải nhựa Nhật Bản theo loại nhựa Hình Cấu trúc mạch PVC 15 Hình Nhựa PVC 15 Hình Nhựa PE 16 Hình Cấu trúc PP 17 Hình Ly nhựa PS 18 Hình Hộp cơm nhựa PS .18 Hình Cấu trúc mạch polystyreneABS 18 Hình Hạt nhựa ABS .19 Hình 10 Nón bảo hiểm làm từ hợp kim nhựa ABS 19 Hình 11 Các chai nhựa PET 20 Hình 12 Phổ TGA 27 Hình 13 Đƣờng biểu diễn DTAPhƣơng pháp phân tích SEM .28 Hình 14 Nguy n l hoạt động máy SEM 29 Hình 15 Cơ chế nhiễu xạ theo định luật Bragg 30 Hình 16 Kỹ thuật bắn phá bề mặt photon tia X .31 Hình 17 Sắc kí đồ sắc ký khí 33 Hình 18 Mass-spectrum 34 Hình 19 Mơ tả kết phân tích qua hệ thống sắc ký khí khối phổ 3D 35 Hình 20 Nguyên liệu lấy từ bãi rác 38 Hình 21 Nguyên liệu nhựa thải 38 Hình 22 Đƣờng TGA nguyên liệu nhựa thải 40 Hình 23 Sản phẩm lỏng Hình 24 Phân bố sản phẩm trình nhiệt phân .41 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Hình 25 Kết FTIR sản phẩm lỏng .42 Hình 26 Sắc kí đồ sản phẩm lỏng nhiệt phân nhanh 43 Hình 27 Kết GC-MS riêng cho parafin – olefin – aromatic sản phẩm lỏng 43 Hình 28 Đồ thị trình gia nhiệt lƣu lƣợng khí thu đƣợc 44 Hình 29 Sản phẩm lỏng Hình 30 Phân bố sản phẩm .46 Hình 31 Sản phẩm 5000C đơng đặc nhiệt độ 210C 46 Hình 32 Kết đo FTIR sản phẩm lỏng 4500C 47 Hình 33 Kết đo FTIR sản phẩm lỏng 5000C 47 Hình 34 Sắc kí đồ sản phẩm lỏng thu điều kiện nhiệt độ khác 48 Hình 35 Cặn rắn nhựa nhiệt phân 49 Hình 36 Lƣu lƣợng khí nhiệt độ trình phản ứng .50 Hình 37 Sản phẩm lỏng 450oC tỷ lệ nguyên liệu: xúc tác= 4:1 ………………………….55 Hình 38 So sánh kết GC-MS sản phẩm lỏng 4500C với tỷ lệ P/C khác nhau……56 Hình 39 So sánh kết GC-MS sản phẩm lỏng trƣớc sau sử dụng xúc tác…….57 Hình 40 Kết GC-MS riêng cho parafin – olefin – aromatic sản phẩm lỏng………58 Hình:41 Hình ảnh mẫu xúc tác số 2………………………………………………………….59 Hình 42 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 (a) phân bố lỗ xốp (b) mẫu xúc tác ……………………………………………………………………………………………60 Hình 43 Ảnh chụp SEM xúc tác trƣớc sau nhiệt phân lần chạy……………….60 Hình 44 Đƣờng biểu diễn TPD-NH3 xúc tác…………………………………………… 61 Hình 45.Mẫu xúc tác số ……………………………………………………………………62 Hình 46 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ ………………………………………….63 Hình 47 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ………………………………………… 64 Hình 48 Kết đo SEM xúc tác waste FCC ……………………………………………64 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Hình 49 Kết đo SEM xúc tác waste FCC tái sinh 600C…………………………….65 Hình 50 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2………………………………………65 Hình 51 Kết đo SEM xúc tác Zeolit Y…….……………………………………………66 Hình 52: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân ………………………………………………………………… 67 Hình 53: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân…………………………………………………………………67 Hình 54: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân …………………………………………………………………68 Hình 55: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân …………………………………………………………………69 Hình 56: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân …………………………………………………………………70 Hình 57.Tổng kết xác định hoạt tính xúc tác số 3… ……………………………………71 Hình 58 Xúc tác trƣớc sau chạy nhiệt phân lần…… … …………………………72 Hình 59 Xúc tác sau đốt cốc ….……………………………………………………….73 Hình 60: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân… …………………………………………………………………74 Hình 61: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân ………………………………………………………………… 75 Hình 62: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân ………………………………………………………………….76 Hình 63: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân ……………………………………………………………………76 Hình 64: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phâ… ……………………………………………………………………77 Hình 65: Kết lần nhiệt phân xúc tác số …….……………………………………….77 Hình 66 Xúc tác qua lần kiểm tra hoạt tính ….…………………………………………78 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ b.Nhiệt phân xúc tác waste FCC xác định hoạt tính xúc tác 4500C  Thí nghiệm 1: Xác định hoạt tính xúc tác waste FCC lần Bảng 31 Xác định hoạt tính xúc tác lần Chuẩn bị gam Kết Nhựa đen 8.339 Sản phẩm lỏng Ống đựng sản phẩm gam Phần trăm 4.589 55.03 22.597 Rắn 1.501 18.00 Xúc tác 2.032 Chênh lệch xúc tác 0.081 0.97 Bơng 0.418 Khí 2.168 26.00 temp luu luong 500 55 50 45 Temp (C) 300 40 200 35 luu luong (ml/min) 400 30 100 25 0 20 40 60 80 time (min) Hình 69: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân  Thí nghiệm 2: Xác định hoạt tính xúc tác waste FCC lần Bảng 32 Xác định hoạt tính xúc tác lần Chuẩn bị gam Nhựa đen 7.29 Kết Sản phẩm lỏng gam Phần trăm 3.941 54.06 Ống đựng sản phẩm 22.542 Rắn 1.328 18.22 Xúc tác 1.728 Chênh lệch xúc tác 0.0864 1.18 Bơng 0.544 Khí 1.9346 26.54 Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 77 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Temp luu luong 500 60 50 Temp (C) 300 45 40 200 35 100 Luu luong (ml/min) 55 400 30 25 0 20 40 60 80 Time (min) Hình 70: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lưu lượng khí theo thời gian q trình nhiệt phân  Thí nghiệm 3: Xác định hoạt tính xúc tác waste FCC lần Bảng 33 Xác định hoạt tính xúc tác lần Chuẩn bị gam Nhựa đen 8.34 Kết gam Sản phẩm lỏng Phần trăm 4.666 55.95 1.61 19.30 Ống đựng sản phẩm 22.583 Rắn Xúc tác 2.105 Chênh lệch xúc tác 0.10525 1.26 Bơng 0.427 Khí 1.95875 23.49 Temp luu luong 500 60 50 Temp (C) 300 45 40 200 35 100 Luu luong (ml/min) 55 400 30 25 0 20 40 60 80 time (min) Hình 71: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 78 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ  Thí nghiệm 4: Xác định hoạt tính xúc tác waste FCC lần Bảng 34 Xác định hoạt tính xúc tác lần Chuẩn bị gam Nhựa đen 8.08 Kết Phần trăm gam Sản phẩm lỏng 4.468 55.30 Ống đựng sản phẩm 22.518 Rắn 1.537 19.02 Xúc tác 1.956 Chênh lệch xúc tác 0.0978 1.21 Bơng 0.394 Khí 1.9772 24.47 temp luu luong 500 65 60 400 50 temp (C) 300 45 40 200 35 100 Luu luong (ml/min) 55 30 25 0 20 40 60 80 time (min) Hình 72: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian q trình nhiệt phân  Thí nghiệm 5: Xác định hoạt tính xúc tác waste FCC lần Bảng 35 Xác định hoạt tính xúc tác lần Chuẩn bị gam Kết Nhựa đen 7.95 Sản phẩm lỏng Ống đựng sản phẩm gam Phần trăm 4.489 56.47 22.53 Rắn 1.505 18.93 Xúc tác 1.956 Chênh lệch xúc tác 0.0978 1.23 Bơng 0.394 Khí 1.8582 23.37 Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 79 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ temp luu luong 500 55 400 45 temp (C) 300 40 200 35 luu luong (ml/min) 50 100 30 25 20 40 60 80 time (min) Hình 73: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân Hình74 Tổng quát lần chạy phản ứng xác định hoạt tính waste FCC ĐỒ THỊ % KHỐI LƯỢNG SẢN PHẨM SAU NHIỆT PHÂN Lỏng Khí Rắn Chênh lệch xúc tác 0.98 1.18 1.26 1.21 1.23 18 18.22 19.3 19.02 18.93 25.99 26.54 23.49 24.47 23.37 55.03 54.06 55.95 55.3 56.47 LẦN LẦN LẦN LẦN LẦN Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 80 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Hình 75 Đồ thị lƣu lƣợng nhiệt độ theo thời gian temp luu luong 500 55 500 40 200 35 30 100 400 55 50 300 45 40 200 35 100 30 25 Luu luong (ml/min) 300 Temp (C) Temp (C) 45 luu luong (ml/min) 60 50 400 25 0 20 40 60 80 20 time (min) 40 60 80 Time (min) 500 500 65 60 temp (C) 45 40 200 35 100 30 55 Luu luong (ml/min) Temp (C) 50 300 400 50 300 45 40 200 35 100 30 25 Luu luong (ml/min) 60 55 400 25 0 20 40 60 80 time (min) 20 40 60 80 time (min) 500 55 50 45 300 40 200 35 100 luu luong (ml/min) temp (C) 400 30 25 20 40 60 80 time (min) Nhận xét: - Kết chạy xác định hoạt tính waste FCC nhận thấy %Kl sản phẩm sau nhiệt phân gần nhƣ không ch nh lệch qua lần, có xu hƣớng tang lƣợng lỏng thu đƣợc nhƣng không đáng kể - Đồ thị lƣu lƣợng nhiệt độ theo thời gian lần giống 3.6.4 Mẫu zeolit Y Nhiệt phân xúc tác Zeolit Y xác định hoạt tính xúc tác 4500C Bảng 36 Xác định hoạt tính xúc tác Chuẩn bị gam Nhựa đen 8.093 Ống đựng sản phẩm Kết Sản phẩm lỏng gam Phần trăm 4.172 51.55 22.503 Rắn 1.214 15.00 Xúc tác 2.003 Chênh lệch xúc tác 0.086 1.06 Bơng 0.274 Khí 2.621 32.39 Hình 76: Đồ thị % khối lƣợng sản phẩm sau nhiệt phân đồ thị lƣu lƣợng khí theo thời gian trình nhiệt phân Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 81 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ temp luu luong 500 60 55 400 temp (C) 45 40 200 35 Luu luong (ml/min) 50 300 100 30 25 20 40 60 80 time (min) Bảng 37 Nhiệt độ đông đ c sản phẩm lỏng nhiệt phân xúc tác Xúc tác Xúc tác Waste FCC Zeolite Y Lần < 00 C < 00 C 20C < 00 C Lần 20 C 60C 40C Bảng 38 Nhiệt độ đông đ c sản phẩm lỏng nhiệt phân Sản phẩm lỏng thu đƣợc 4500C Phần trăm Điểm chảy 54.36% 150C Hình 77 So sánh kết tối ƣu lỏng xúc tác với 51.55 54.36 55.03 57 61.78 ĐỒ T HỊ HI Ệ U SUẤT SẢ N PHẨ M LỎ NG SAU NHI Ệ T PHÂ N CỦA CÁC XÚC TÁC VÀ K HÔ NG DÙNG XÚC TÁC XÚC TÁC XÚC TÁC WASTE FCC ZEOLIT Y NHIỆT PHÂN Từ bảng ta thấy, dùng xúc tác giúp hạ điểm đặc sản phẩm lỏng xuống Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 82 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Từ đồ thị so sánh nhận thấy, xúc tác số cho kết tối ƣu hóa lỏng tốt 3.6.5.Sản phẩm c n rắn trình nhiệt phân Hình 79 C n rắn nhựa nhiệt phân  Đặc tính sản phẩm Cặn rắn q trình nhiệt phân mẫu nhựa thải có kích thƣớc hạt mịn đồng Từ kết đo cho thấy cặn rắn trình nhiệt phân chiếm tỷ lệ 10% so với lƣợng nguyên liệu ban đầu chứn tỏ nhựa chất độn Bảng 39 Thành phần tro nhựa thải Thành phần tro nhựa thải SiO2 35.1 Al2O3 10.69 Fe2O3 5.29 CaO 17.7 MgO 3.86 K2O 8.72 Na2O 6.84 Cr2O3 0.08 CuO 0.03 MnO 0.35 ZnO 0.25 Tổng(%)= 100 Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 83 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Dựa vào bảng ta thấy thành phần tro nhựa thải chứa nhiều SiO2, chiếm tỷ lệ l n đến 35,1% 3.7 Phân tích GC-MS sản phẩm lỏng Bảng 40 Kết GC-MS sản phẩm lỏng nhiệt phân xúc tác Không Xúc tác xúc Xúc tác số Xúc tác số Waste FCC Y tác Lần Lần Zeolit Lần Lần Lần Lần Lần Parafin 63.8% 28.97% 35.23% 35.72% 37.19% 36.05% 35.82% 35.51% Olefin 23.7% 33.13% 32.03% 34.67% 46.04% 49.38% 32.9% 31.29% 20.85% 20.02% 17.25% 11.63% 9.47% 22.72% 12.5% 16.94% 10.79% 12.23% 10.89% 6.28% 5.33% 12.87% Aromatic Khác 0% 22.8% 3.7.1 Xúc tác waste FCC a Lần Hình 80 Sắc kí đồ GC-MS sản phẩm lỏng Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 84 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Hình 81 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng b Lần Hình 82 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 85 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ 3.7.2 Xúc tác số a.Lần Hình 83 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng b Lần Hình 84 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng 3.7.3 Xúc tác số a Lần Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 86 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Hình 85 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng b Lần Hình 86 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 87 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ 3.7.4 Zeolit Y Hình 87 Kết GC-MS riêng cho parafin-olefin-aromatic sản phẩm lỏng 3.7.5 Nhận xét kết GC-MS Từ bảng so sánh thành phần hydrocacbon nhƣ parafin, olefin, aromatic sản phẩm hình cho thấy sản phẩm lỏng sau sử dụng xúc tác có thành phần nặng giảm rõ rệt, sản phẩm tập trung nhiều hydrocacbon nhẹ có điểm chảy thấp Xúc tác giải đƣợc yêu cầu xử l điểm chảy cao sản phẩm dầu nhiệt phân Khi chƣa sử dụng xúc tác, sản phẩm lỏng có nhiệt độ điểm chảy cao, thành phần khơng có aromatic Xúc tác sử dụng có hoạt tính mạnh, thành phẩn sản phẩm chứa nhiều Aromatic vịng ngồi cịn xuất đồng đẳng naphthalen đặc biệt sản phẩm thu đƣợc thành phần chủ yếu hydrocacbon bé C18 đo giải thích đƣợc sản phẩm lỏng sử dụng xúc tác có điểm chảy nhỏ 00C Qua lần chạy phản ứng, hoạt tính xúc tác có suy giảm, hàm lƣợng parafin sản phẩm lỏng tăng l n, l làm tăng nhiệt độ điểm chảy sản phẩm lỏng lần kiểm tra sau Do sản phẩm dầu nhiệt phân sử dụng xúc tác có hàm lƣợng hydrocacbon thơm cao cần phải có biện pháp xử lý ví dụ nhƣ sử dụng mơi trƣờng phản ứng khí hydro để giảm hàm lƣợng hợp chất thơm olefin tạo thành Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 88 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua đề tài “Nghiên cứu sản xuất nhiên liệu lỏng từ chất thải plastic phƣơng pháp nhiệt phân ” giúp em rút đƣợc số kết luận nhƣ sau : - Đánh giá đƣợc số tính chất hóa lý dầu nhiên liệu sản xuất - Các nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ mạch polymer hay hidrocacbon có khả nhiệt phân cho sản phẩm có giá trị - Phân tích nhiệt đƣợc TGA loại ngun liệu đƣa đƣợc chế độ nhiệt độ nhiệt phân cho trình - Đối với loại nguyên liệu khác cần có điều kiện cơng nghệ khác nhau, phải điều chỉnh phù hợp để hệ thống hoạt động cách hiệu - Các nhựa thải qua nhiều lần tái chế việc nhiệt phân sản phẩm có chất lƣợng cao việc hồn tồn khó khăn, cần phải sử dụng loại xúc tác có hoạt tính cao cho đƣợc sản phẩm nhƣ mong muốn Kiến Nghị : Tr n sờ nghiên cứu đề tài nhiệt phân nhiên liệu lỏng từ chất thải phƣơng pháp nhiệt phân đánh giá đƣợc số tính chất cảu nhiên liệu Tuy nhiên tiêu hóa lý khác cần đƣợc đánh giá nghi n cứu sâu Các tiêu sản phẩm lỏng nhiệt phân chƣa đạt so với yêu cầu xăng, dầu diezen, dầu FO thƣơng phẩm nên cần phải qua công đoạn chế biến để đạt đƣợc yêu cầu Việc đánh giá xúc tác thu đƣợc sản phẩm lỏng gần Điều chƣa giải thích cụ thể tính hiệu kinh tế cơng nghệ sử dụng lọa xúc tác thích hợp Vì q trình nghiên cứu cịn hạn chế cần đƣợc nghiên cứu sâu sắc để thu đƣợc sản phẩm đem lại hiệu kinh tế cao , ứng dụng vào thực tiễn Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 89 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ TÀI LIỆU THAM KHẢO Alka Zadgaonka- Process and Equipment for conversion of Waste Plastics into Fuels A.BueKens- Introduction to feedstock recycling of Plastics Báo cáo môi trƣờng 2011-Chất thải rắn Converting waste plastics into liquid fuel by pyrolysis: Developments in China – Yuan Xingzhong Catalytic degradation of Plastic Waste to Fuel over microporous Materials – George Manos Catalytic upgrading of Plastic Wastes – J.Aguado, D.P Serrano and J.M Escola C Gis`ele Jung and Andr´e Fontana, Production of Gaseous and Liquid Fuels by Pyrolysis and Gasification of Plastics: Technological Approach, John Wiley & Son, 2006 GS.TS Đào Văn Tƣờng (2006), Động học xúc tác, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội S.J.Miller - Introduction of Premium Oil Products from Waste Plastic by Pyrolysis and Hydroprocessing 10 TS Dƣơng Văn Long, giám đốc Trung Tâm Công Nghệ Thiết Bị Mơi Trƣờng – Viện Nghiên cứu Cơ khí- Nghiên cứu công nghệ thiết bị nhiệt phân ứng dụng xử lý chất thải có nguồn gốc hữu 11 Overview of commercial Pyrolysis processes for Waste Plastics – John Scheirs.15 913.P.t.Williams, I.F Elababa (2010), High yiel hydrogen from the pyrolysiscatalytic Gasification of waste tyres, Energy & Resources Research Institute, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, United Kingdom, Venice Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 90 Luận Văn Thạc Sĩ 12 GVHD: PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Kunio Yoshikawa, Collaborative Research Program With Industry, HUST, 2015 Mohammad Farhat Ali and Mohammad Nahid Siddiqui, The Conversion of Waste Plastics/Petroleum Residue Mixtures to Transportation Fuels, John Wiley & Son, 2006 13 George Manos, Catalytic Degradation of Plastic Waste to Fuel over Microporous Materials, John Wiley & Son, 2006 14 John Scheirs, Overview of Commercial Pyrolysis Processes for Waste Plastics, John Wiley & Son, 2006 15 Kiểm kê chất thải điện tử Việt Nam, JICA 2007 Học viên : Nguyễn Hữu Trứ -CB140078-Kỹ Thuật Lọc Hóa Dầu 2014B 91 ... HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỮU TRỨ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU LỎNG TỪ CHẤT THẢI PLASTIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số : 62520301 LUẬN... từ nhiệt phân nhựa plastic, cao su da giầy, săm lốp qua sử dụng…đang ngày phát triển Ví dụ: Nhiệt phân nhựa phế liệu để sản xuất nhiên liệu công ty ECOVI Nhiệt phân săm lốp cao su để sản xuất nhiên. .. nhỏ sản phẩm nhiệt phân có giá trị sử dụng nhƣ có giá trị kinh tế Tr n sở , với hƣớng dẫn PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ, em tìm hiểu nghiên cứu đề tài : “ Nghi n cứu sản xuất nhiên liệu lỏng từ chất thải