Продукт пиролиза жидкий: Что такое жидкие продукты пиролиза

Жидкий продукт пиролиза(ЖПП-Е-18) | Химнефтепродукт

ТУ 2451-179-00203335-2008, изм. 1-7

ПРИМЕНЯЮТ

Применяется в качестве сырья для получения моторного топлива, растворителей, а также для получения ароматических углеводородов.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
 

№	Наименование показателя	Норма для марки
		Е-13	Е-14	Е-15	Е-16	Е-17	Е-18
1	Внешний вид	Жидкость от светло-желтого до коричневого цвета  (допускается зеленоватый оттенок)			Жидкость от светло-желтого до коричневого цвета	Жидкость от бесцветного до желтого цвета	Жидкость от желтого до темного-коричневого цвета
2	Массовая доля механических примесей, %, не более	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
3	Плотность при 20°С, г/см3, не менее	0,800	0,810	0,700	0,800	0,800	0,800
4	Фракционный состав: 4. 1 Температура начала кипения, °С, не ниже	35	72	30	31	35	25
	4.2 Объемная доля фракции, перегоняющейся до 185°С, %, не менее	80	не нормируется		—	—	—
	4.3 Температура конца кипения, °С, не выше	215	220	220	270	220	230
5	Массовая доля ароматических углеводородов (С6-С8), %, не менее	45	85 С7-С9	—	40	—	—
6	Массовая доля бензола, %, не менее	8	—	—	20	—	—
7	Массовая доля ароматических углеводородов (С6-С8), С9 и выше,  %, более	—	—	—	—	—	—
8	Массовая доля воды, %, не более	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	3,0

ТРАНСПОРТИРОВКА И ХРАНЕНИЕ

Транспортируют наливом в железнодорожных цистернах в соответствии с «Правилами перевозок опасных грузов по железным дорогам» и «Правилами перевозок жидких грузов наливом в вагонах-цистернах и вагонах бункерного типа для перевозки нефтебитума. Жидкие продукты пиролиза в международном железнодорожном грузовом сообщении транспортируют в соответствии с «Правилами перевозок опасных грузов» (Приложение 2, 3 к соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС)) на условиях для номера ООН 1992.
Автомобильным транспортом жидкие продукты пиролиза транспортируют в соответствии с требованиями, установленными приложениями А (глава 3.2) и В Европейского соглашения о международной дорожной перевозке опасных грузов (ДОПОГ) и «Правилами перевозок грузов автомобильным транспортом» для номера ООН 1992.
Хранение жидких продуктов пиролиза производят в соответствии с требованиями ГОСТ 1510-84.

Гарантийный срок хранения – 1 месяц со дня изготовления.
Примечание: для марок Е-17, Е-18 допускается наличие в нижнем слое водной суспензии.
 

 

Газообразные и жидкие продукты пиролиза -ОАО «Нафтан» завод «Полимир»

Этилен (ТУ BY 300042199. 121)

Пропилен (ТУ BY 300042199.125)

Фракция пропиленовая (ТУ BY 300042199.145)

Фракция пропановая (ТУ BY 300042199.104)

Фракция бутилен-бутадиеновая негидрированная (фракция С4) (ТУ РБ 300041455.008)

Пироконденсат гидростабилизированный (ТУ РБ 300041455.006)

Фракция пиролизная (ТУ BY 300042199.127)

Фракция метилацетилен-алленовая (МАФ) (ТУ BY 300042199.043) На данный момент не производится

Смолы пиролизные тяжелые (ТУ РБ 300041455.002) На данный момент не производятся

Продукт пиролиза тяжелый (ТУ BY 300042199.112)

---

Этилен (ТУ BY 300042199.121)

Предназначен для применения в производстве полиэтилена, поливинилхлорида, окиси этилена, этилового спирта, этилбензола, уксусного альдегида и других органических продуктов, а также для холодильных установок.

Технические характеристики

Наименование показателей	Норма
Объемная доля этилена, %, не менее	99,9
Объемная доля пропилена, %, не более	0,0050
Объемная доля метана, %, не более	0,03
Объемная доля этана, %, не более	0,1
Объемная доля ацетилена, %, не более	0,0010
Объемная доля диоксида углерода, %, не более	0,0020
Объемная доля оксида углерода, %, не более	0,0010
Объемная доля кислорода, %, не более	0,0005

Пропилен (ТУ BY 300042199.

125)

Может использоваться в качестве исходного сырья в органическом синтезе для производства акрилонитрила, изопропилбензола, бутиловых спиртов и других органических продуктов.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
Объемная доля пропилена, %, не менее	98,50
Объемная доля пропана, %, не более	1,50
Объемная доля углеводородов С4, %, не более	0,50
Объемная доля метана, %, не более	0,30
Объемная доля этана, этилена, в сумме, %, не более	0,30
Объемная доля ацетилена и метилацетилена, в сумме, %, не более	0,15
Объемная доля диеновых углеводородов (пропадиена и бутадиена), %, не более	0,15

 

Фракция пропиленовая (ТУ BY 300042199.145)

Может использоваться для дальнейшей доочистки и в качестве сырья для химической промышленности при производстве нитрила акриловой кислоты, изопропилового и бутиловых спиртов, глицерина и других органических продуктов.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
Объемная доля пропилена, %	90,00 — 98,49
Объемная доля пропана, %, не более	10,00
Объемная доля углеводородов С 4, %, не более	0,50
Объемная доля метана, %, не более	0,30
Объемная доля этана, этилена, в сумме, %, не более	0,30
Объемная доля ацетилена и метилацетилена, в сумме, %, не более	0,15
Объемная доля диеновых углеводородов (пропадиена и бутадиена), %, не более	0,15

 

Фракция пропановая (ТУ BY 300042199.104)

Предназначена для использования в процессах нефтехимии и в качестве компонента топлив.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
	марка А	марка Б
Объемная доля компонентов: — сумма углеводородов С1 и С2, % — сумма углеводородов С3, %, не менее, в том числе: пропан, %, не менее пропадиен, %, не более метилацетилен, %, не более пропилен, %, не более — сумма углеводородов С4, %, не более — сумма углеводородов С5 и С6, %, не более	отсутствие 94 60 15 25 10 6 отсутствие	не нормир. 80 50 не нормир. не нормир. не нормир. 10 1,6
Объемная доля жидкого остатка при 20 °С, %, не более	1,6
Содержание свободной воды и щелочи в жидком остатке	отсутствие

Фракция бутилен-бутадиеновая негидрированная (фракция С4) (ТУ РБ 300041455.008)

Предназначена для использования в качестве сырья для производства синтетического каучука.

Технические характеристики

Углеводородный  состав	Норма для марки
	А	Б	В
Массовая доля углеводородов С4, %, не менее,	98,0
в т. ч. массовая доля бутадиена-1,3, %, не менее	40,0	30,0	20,0
Массовая доля углеводородов С3 , С5 и выше в сумме, %, не более	2,0

Пироконденсат гидростабилизированный (ТУ РБ 300041455.

006)

Может использоваться в качестве сырья для получения ароматических углеводородов и других углеводородных фракций и продуктов.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
Объемная доля отогнанного пироконденсата:
10 % отгоняется при температуре, ºС, не ниже	45
50 % отгоняется при температуре, ºС, не ниже	65
95 % отгоняется при температуре, ºС, не выше	170
Индукционный период, мин, не менее	120
Концентрация фактических смол, мг/100 см3 продукта, не более	5
Механические примеси и вода	отсутствие
Массовая доля суммы ароматических углеводородов, %, более	50
Давление насыщенных паров, кПа, не более	70
Массовая доля бензола, %, не менее	20
Объемная доля олефиновых углеводородов, %, не менее	10

Фракция пиролизная (ТУ BY 300042199.

127)

Предназначена для использования в качестве высокооктанового компонента автомобильных бензинов при их производстве.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
Объемная доля отогнанной фракции: 10 % отгоняется при температуре, ºС, не ниже 50 % отгоняется при температуре, ºС, не ниже 95 % отгоняется при температуре, ºС, не выше	38 50 170
Концентрация фактических смол, мг/100 см3 продукта, не более	5
Механические примеси и вода	отсутствие
Массовая доля суммы ароматических углеводородов, %, не более	50

Фракция метилацетилен-алленовая (МАФ) (ТУ BY 300042199.043)
(на данный момент не выпускается)

Марка А предназначена для газопламенной обработки металлов (сварка, резка, пайка, металлизация, термообработка и др. ).

Марка Б – для резки металлов.

Обе марки МАФ могут применяться в органическом синтезе и для других целей.

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма для марки
	А	Б
Объемная доля метилацетилена и аллена, %, — в том числе метилацетилена, не менее	70-75 38	65-75 Не нормируется
Объемная доля углеводородов С4, %, не более	6
Объемная доля ацетонитрила, %, не более	0,5
Объемная доля пропана и пропилена, %	Не нормируется. Определение обязательно
Объемная доля воды, %, не более	0,01	Не нормируется

Смолы пиролизные тяжелые (ТУ РБ 300041455.002)

Предназначены для использования в качестве компонента в производстве технического углерода, кокса, смол — пластификаторов, а также как компонент котельного и печного топлива.

Технические характеристики

Наименование  показателя	Норма
	Первый сорт	Второй сорт
Внешний вид	Вязкая жидкость темно-коричневого цвета
Плотность при 20 °С, г/см3, не менее	1,040	1,030
Вязкость кинематическая при 50 °С, мм2/с, не более	25	40
Температура перегонки 3 % объема, °С, не менее	180	170
Массовая доля воды, %, не более	0,3	0,5
Массовая доля механических примесей, %, не более	0,02	0,02

Продукт пиролиза тяжелый (ТУ BY 300042199.112)

Предназначен для использования в качестве компонента судового топлива

Технические характеристики

Наименование показателя	Норма
Вязкость кинематическая при 50 °С, мм2/с, не более	25
Плотность при 20°С, г/см3, не менее	1,020
Температура перегонки 3 % объема, °С, не менее	180
Массовая доля воды, %, не более	0,3
Массовая доля механических примесей, %, не более	0,02
Массовая доля серы, %, не более	0,5
Массовая концентрация натрия, мг/кг, не более	100

 

 

 

Характеристики жидкого продукта пиролиза смеси пластиковых отходов при низких и высоких температурах: влияние времени протекания реакции

Сравнительное исследование

. 2007;27(2):168-76.

doi: 10.1016/j.wasman.2005.12.017. Epub 2006 2 марта.

Кён-Хван Ли ¹ , Дэ-Хён Шин

принадлежность

• ¹ Исследовательский отдел преобразования энергии, Корейский институт энергетических исследований, Тэджон 305-343, Южная Корея. [email protected]

• PMID: 16513339
• DOI: 10.1016/j.wasman.2005.12.017

Сравнительное исследование

Kyong-Hwan Lee et al. Управление отходами. 2007.

. 2007;27(2):168-76.

doi: 10.1016/j.wasman.2005.12.017. Epub 2006 2 марта.

Авторы

Кён-Хван Ли ¹ , Дэ-Хён Шин

принадлежность

• ¹ Исследовательский отдел преобразования энергии, Корейский институт энергетических исследований, Тэджон 305-343, Южная Корея. [email protected]

• PMID: 16513339
• DOI: 10.1016/j.wasman.2005.12.017

Абстрактный

Пиролиз смеси пластиковых отходов (полиэтилен высокого давления: полиэтилен низкого давления: полипропилен: полистирол = 3:2:3:1) в жидкий продукт проводили в реакторе полупериодического действия с мешалкой при низкой (350°С) и высоких (400 градусов С) температур. Исследовано влияние времени протекания реакции в реакторе, а также температуры разложения на характеристики жидкого продукта пиролиза смеси. Жидкие продукты описывали распределением кумулятивного количества, распределением парафинов, олефинов, нафтенов и ароматических соединений (PONA) и распределением молекулярной массы. Их характеристики существенно различались в зависимости от времени реакции, а также при низких и высоких температурах разложения из-за различных физико-химических свойств типов пластика в смеси. С увеличением продолжительности реакции в компонентах ПОНА, полученных при 350°С, порядок основных продуктов был сначала ароматическим, а затем олефиновым, а при 400°С — сначала ароматическим, затем олефиновым и, наконец, парафиновым. . Эксперименты также показали по молекулярно-массовому распределению жидких компонентов PONA, что продукты парафина и олефина имели широкое распространение в основном за счет случайного разрыва полимера, но в случае олефиновых продуктов они были получены за счет механизма разрыва концевой цепи, а также случайного разрыва. механизм разрыва, о чем свидетельствует гораздо большее количество легких олефиновых продуктов. Это явление проявлялось при более высокой температуре разложения. Кроме того, как легкие олефиновые, так и нафтеновые продукты с молекулярной массой около 120 в качестве основного продукта показали аналогичную тенденцию в зависимости от времени истечения, которое имело максимальную долю при 343 мин (при 350°С) и 83 мин. (при 400 градусах С). Среди компонентов ПОНА самые высокие концентрации ароматических продуктов были получены с молекулярной массой около 100 при наименьшем времени протекания реакции, независимо от температуры разложения. Сделан вывод, что на характеристики жидкого продукта при пиролизе пластических смесей сильное влияние оказывает время протекания реакции и температура разложения.

Похожие статьи

• Обзор газификации и пиролиза пластиковых отходов.

  Шах Х. Х., Амин М., Икбал А., Надим И., Калин М., Сумар А.М., Галал А.М. Шах Х.Х. и др. Фронт хим. 2023 3 февраля; 10:960894. doi: 10.3389/fchem.2022.960894. Электронная коллекция 2022. Фронт хим. 2023. PMID: 36819712 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Преобразование опасных пластиковых отходов в полезные химические продукты.

  Сиддики Миннесота. Сиддики МН. Джей Хазард Матер. 2009 15 августа; 167 (1-3): 728-35. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.01.042. Epub 2009 20 января. Джей Хазард Матер. 2009. PMID: 19201536

• Термическое разложение отходов пластмасс в атмосфере без подметания: Часть 1: Влияние температуры, оптимизация продукта и механизм разложения.

  Сингх Р. К., Рудж Б., Садхухан А.К., Гупта П. Сингх Р.К. и др. J Управление окружающей средой. 2019 1 июня; 239: 395-406. doi: 10.1016/j.jenvman.2019.03.067. Epub 2019 28 марта. J Управление окружающей средой. 2019. PMID: 30928634

• Пиролиз первичного и отработанного полипропилена и его смесей с отходами полиэтилена и полистирола.

  Киран Силиз Н., Экинси Э., Снейп К.Э. Киран Силиз Н. и др. Управление отходами. 2004;24(2):173-81. doi: 10.1016/j.wasman.2003.06.002. Управление отходами. 2004. PMID: 14761756

• Каталитическая трансформация отходов полимеров в мазут.

  Кин Массачусетс. Кин М.А. ХимСусХим. 2009;2(3):207-14. doi: 10.1002/cssc. 200

  1. ХимСусХим. 2009. PMID: 19253926 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Обзор газификации и пиролиза пластиковых отходов.

  Шах Х.Х., Амин М., Икбал А., Надим И., Калин М., Сумар А.М., Галал А.М. Шах Х.Х. и др. Фронт хим. 2023 3 февраля; 10:960894. doi: 10.3389/fchem.2022.960894. Электронная коллекция 2022. Фронт хим. 2023. PMID: 36819712 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Каталитический пиролиз пластиковых отходов для производства жидкого топлива для двигателей.

  Будсаэричаи С., Хант А.Дж., Нгерньен Ю. Будсаричаи С. и соавт. RSC Adv. 2019 18 февраля; 9 (10): 5844-5857. дои: 10.1039/c8ra10058f. Электронная коллекция 2019 11 февраля. RSC Adv. 2019. PMID: 35515940 Бесплатная статья ЧВК.

• Последние тенденции в области пиролиза неразлагаемых пластиковых отходов.

  Гебре С.Х., Сендеку М.Г., Бахри М. Гебре С.Х. и соавт. ХимияОткрыть. 2021 дек;10(12):1202-1226. doi: 10.1002/open.202100184. ХимияОткрыть. 2021. PMID: 34873881 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Пиролиз отходов полистирола: обзор.

  Маафа ИМ. Маафа ИМ. Полимеры (Базель). 2021 11 января; 13 (2): 225. doi: 10.3390/polym13020225. Полимеры (Базель). 2021. PMID: 33440822 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Пиролиз небиоразлагаемых полимерных отходов для рекуперации энергии.

  Двиведи П., Мишра П.К., Мондал М.К., Шривастава Н. Двиведи П. и др. Гелион. 2019 авг 29; 5 (8): e02198. doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e02198. Электронная коллекция 2019 авг. Гелион. 2019. PMID: 32368634 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Производство углеводородной жидкости путем термического пиролиза отходов бумажных стаканчиков

На этой странице

АннотацияВведениеМатериалы и методыОбсуждениеЗаключениеСсылкиАвторское правоСтатьи по теме при скорости нагрева 20°С мин ^-1 с целью изучения физико-химических характеристик полученной углеводородной жидкости и определения ее пригодности в качестве товарного топлива. Максимальный выход жидкости составил 52% при 400°С. Функциональные группы, присутствующие в жидкости, представляют собой альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, алкены и алканы. Было обнаружено, что пиролитическая жидкость содержит около 18 типов соединений с длиной углеродной цепи в диапазоне C ₆ –С ₂₀ . Полученная жидкость может быть использована как ценное химическое сырье.

1. Введение

Урбанизация является важным фактором, определяющим как количество, так и тип топлива, используемого в развивающихся странах. В целом урбанизация приводит к более высокому уровню потребления энергии, что также сопровождается повышением уровня доходов. Поэтому происходит переход от традиционных видов топлива к коммерческим. Несколько других факторов, которые способствуют этой тенденции, включают снижение доступа к топливу из биомассы, неудобство транспортировки и хранения топлива из биомассы, а также снижение доступности коммерческих видов топлива в городских районах [1]. Утилизация твердой биомассы и отходов становится огромной проблемой, потому что с ними очень сложно и дорого обращаться. Пиролиз зарекомендовал себя как новый тип метода утилизации твердой биомассы и отходов, который превращает биомассу и отходы с низкой плотностью энергии в бионефть с высокой плотностью энергии и извлекает более ценные химические вещества. Бумажные стаканчики, используемые в качестве стаканчиков для кофе или холодных напитков, быстро накапливаются в виде отходов на поверхности земли. Только в Америке ежегодно для питья кофе используется 14,4 миллиона одноразовых бумажных стаканчиков. Помещенные встык, эти стаканы обернутся вокруг Земли 55 раз и будут весить около 900 миллионов фунтов стерлингов.

Большинство бумажных стаканчиков предназначены для одноразового использования, а затем утилизируются или перерабатываются. Один бумажный стаканчик представляет собой эквивалент 4,1 г бензина, а себестоимость производства в 2,5 раза выше, чем у пластиковых стаканчиков. Бумажные стаканчики специально не перерабатываются. Они попадают в категорию обычных отходов и сжигаются или вывозятся на свалки. Переработка бумажных стаканчиков затруднена из-за того, что они представляют собой комплекс бумаги и парафина. Следовательно, им требуется около 150 лет (как и пластику) для разложения из-за их пластиковой пленки [2]. Бумажные стаканчики для горячих напитков изготавливаются из древесной массы (целлюлозы) и полиэтиленовой пленки, изготовленной из бензина или парафинов, для повышения ее водоупорности и термостойкости. Имеют покрытие 8–18 г/м ² с одной стороны. Стаканы для холодных напитков имеют 6–15 г/м ² на верхней стороне и 8–18 г/м ² на обратной стороне [3]. Стандартная чашка для горячих напитков обычно изготавливается на 95% (по весу) из бумаги и на 5% (по весу) из полиэтилена для покрытия. В чашке для холодных напитков используется полиэтилен на 10% и волокно на 90%. Используемая бумага производится из ценных «отбеленных крафтовых» волокон [3]. Смешанные бумажные отходы (MPW) представляют собой ценный источник энергии. Следовательно, изучается определение количества энергии, полученной из отходов известного количества и состава. Для превращения отходов в энергетическую систему теплотворная способность отходов является одной из важных характеристик, определяющих энергию, получаемую из отходов [4]. Смешанные бумажные отходы, состоящие из смеси газет, картона, крафт-бумаги, коробок из-под напитков и молока, картона, бумажных салфеток, цветной офисной бумаги, белой офисной бумаги, конвертов, обработанной бумаги (NCR) и глянцевой бумаги, были исследованы на их совокупную теплотворную способность, как показано. в табл. 1 [4].

Ожидаемая теплотворная способность любого неизвестного образца смешанной бумаги может быть рассчитана с использованием значений теплотворной способности каждой отдельной категории смешанной макулатуры (СММ) и массовой доли каждой из них в образце СММ [4].

Поскольку бумажные стаканчики имеют покрытие из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), то исследование пиролиза макулатуры и ПЭНП может оказаться полезным. Ли и др. исследовали влияние температуры пиролиза и скорости нагрева на выход продуктов пиролиза из макулатуры и пришли к выводу, что максимальный выход бионефти 490,13% достигается при температуре около 420°С со скоростью нагрева 30°С мин ^-1 . Результаты спектроскопического и хроматографического анализа показывают, что бионефть содержит много различных химических классов, и в бионефти есть четыре основных различных соединения: безводные сахара, карбоксильные соединения, карбонильные соединения и ароматические соединения [5]. Пиролиз немелованной бумаги для печати и письма был проведен Wu et al. в реакционной системе ТГА при постоянной скорости нагрева 5 K мин ⁻¹ и в среде азота. Исследованные газообразные продукты включали неуглеводородные (H ₂ , CO, CO ₂ и H ₂ O) и углеводороды (C _{1 ​​} –C ₃ , C ₄ , C 5 9015 6 ₆ , бензол, С ₁₀ – С ₁₂ , левоглюкозан, С ₁₃ – С ₁₅ и С ₁₆ – С

56 9). Накопленные массы и мгновенные концентрации газообразных продуктов были получены в условиях эксперимента. Выходы неуглеводородных газов и углеводородов составили около 10,46 и 0,49.% при 623 К, 33,68 и 0,89% при 700 К, 64,52 и 1,05% при 788 К и 79,10 и 1,63% при 938 К соответственно. Поскольку синтетические газы (CO, CO ₂ , H ₂ O, HCs) имеют высокую теплотворную способность, их использование в качестве товарного топлива мягко поддерживает важность повторного использования ресурсов немелованной бумаги для печати и письма [6]. Шах и др. имеют пиролиз отходов LDPE в самодельном реакторе периодического действия при атмосферном давлении с использованием широкого спектра кислотных и основных катализаторов, таких как кремнезем, карбид кальция, оксид алюминия, оксид магния и гомогенная смесь кремнезема и оксида алюминия. САС ₂ оказался более предпочтительным с точки зрения времени реакции, в то время как эффективность превращения в жидкость была выше для SiO ₂ при оптимальных условиях. Следовательно, эти два вещества могут быть успешно использованы для каталитического пиролиза полиэтилена (оптимальный вес — 1   г/5   г ПЭНП). Катализатор, содержащий оксид, может лучше всего подходить для селективного превращения в полярные и ароматические соединения, тогда как CaC ₂ можно использовать для селективного превращения в алифатические продукты [7]. Жидкий продукт, полученный в результате каталитического пиролиза, был охарактеризован физическими и химическими испытаниями. Физические тесты включают плотность, удельный вес, плотность в градусах API, вязкость, анилиновую точку, температуру вспышки и высшую теплотворную способность. Они были определены в соответствии со стандартными методами IP и ASTM для значений топлива. Полученная жидкая фракция сопоставима со стандартными результатами физических испытаний бензина, керосина и дизельного топлива. Химические тесты, такие как бромная вода и KMnO ₄ проверяет наличие смеси олефинов и ароматических соединений. Компоненты масляной смеси разделяли колоночной хроматографией и фракционной перегонкой с последующей характеристикой с помощью FTIR-спектроскопии [7].

Целью настоящей работы является оптимизация производства жидкого топлива из бумажных макулатурных стаканчиков методом термического пиролиза в полупериодическом реакторе. В этой работе также сообщается о характеристике жидкого топлива с использованием FTIR, GC-MS для определения состава и других стандартных методов изучения различных физических свойств.

2. Материалы и методы

Отходы от бумажных стаканчиков были собраны на территории кампуса NIT в Руркеле, штат Орисса (Индия). Чашки были разрезаны на небольшие кусочки квадратной формы (со стороной около 1  см). Экспресс-анализ отходов бумажных стаканчиков и полукокса, полученных после пиролиза, был проведен в соответствии с ASTM D3173-75, а окончательный анализ был проведен с использованием анализатора CHNS (элементарный vario EL cube chnso). Теплотворная способность сырья и полученного угля была определена в соответствии с ASTM D5868-10a.

Термогравиметрический анализ образца стаканчика из макулатуры был проведен на приборе shimadzu DTG-60/60H. Образец известной массы нагревали в кварцевом тигле при постоянной скорости нагрева 25°С/мин в токе азота с расходом 25 мл/мин от 32°С до 700°С.

Пиролизная установка состоит из полупериодического реактора, изготовленного из трубы из нержавеющей стали (длина 145 мм, внутренний диаметр 37 мм и внешний диаметр 41 мм), запаянной с одного конца, и выпускной трубы с другого конца. Реактор обогревается снаружи электрической печью, при этом температура измеряется термопарой типа Cr-Al:K, закрепленной внутри реактора, а температура контролируется внешним ПИД-регулятором, как показано в предыдущем исследовании [8]. В каждую реакцию пиролиза загружали 15   г образца стаканчика из макулатуры. Конденсируемые жидкие продукты/парафин собирали через холодильник и взвешивали. После пиролиза твердый остаток, оставшийся внутри реактора, взвешивали. Затем из материального баланса рассчитывали массу газообразного/летучего продукта. Реакции проводили при различных температурах в диапазоне 325–425°С с разницей температур 25°С.

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) пиролитического масла, полученного в оптимальных условиях, была проведена с помощью инфракрасного спектрофотометра с преобразованием Фурье Perkin-Elmer с разрешением 4  см ⁻¹ , в диапазоне 400–4000  см ⁻¹ , чтобы знать состав функциональных групп. Компоненты жидкого продукта анализировали с помощью GC-MS-QP 2010 (shimadzu). Условия ГХ, изменение температуры термостата колонки, используемая колонка и условия МС приведены в таблице 2. Физические свойства, такие как плотность, удельный вес, вязкость, углерод Конрадсона, температура вспышки, температура воспламенения, температура застывания, температура помутнения, теплотворная способность, содержание серы и цетановое число жидкости определяли стандартными методами испытаний. Содержание воды в жидком продукте определяли методом Карла Фишера и отделяли гравитационным разделением жидкости.

3. Результат и обсуждение

3.1. Экспресс- и окончательный анализ отходов бумажных стаканов и полученного угля

Экспресс- и окончательный анализы образцов отходов бумажных стаканов показаны в таблице 3. Летучие вещества составляют 52% в экспресс-анализе, который резко снижается до 12% после пиролиза. Это указывает на высокую конверсию биомассы в жидкое топливо. В результате снижения содержания летучих веществ количество связанного углерода в материале значительно увеличилось, что означает меньшее выделение связанного углерода. Окончательный анализ, представленный в Таблице 3, показал значительные изменения в содержании углерода и кислорода, тогда как были небольшие изменения в содержании водорода, азота и серы.

3.2. ТГА и ДТГ анализ отходов бумажных стаканов

Термогравиметрический анализ (ТГА) является очень полезным методом термического анализа для исследования термической стабильности материала или изучения его поведения в различных атмосферах (например, инертных или окислительных). ТГА применяется для исследования термической стабильности/деградации отходов бумажных стаканчиков в различных диапазонах температур. В этом разделе представлены характерные параметры дегазации. График ТГА отходов бумажных стаканчиков при скорости нагревания 25°C/мин в атмосфере азота показан на рис. . При этом первая стадия разложения представляет собой испарение влагосодержания; второе разложение указывает на образование летучих веществ в основном СО и СО ₂ . На третьей стадии пиролизный остаток медленно разлагается, при этом скорость потери массы становится все меньше и меньше, а соотношение остатка стремится к постоянству в конце разложения углеводорода. Наблюдается трехэтапное снижение массы тела. На начальном или первом этапе разложения наблюдалась потеря массы на 7,39%, что представляет собой удаление содержания влаги. В активной пиролитической зоне или второй стадии разложения наблюдалась потеря массы 70,42%, а на третьей стадии разложения – 22,19%.% потери веса. Из-за высокой скорости разложения в единицу времени зону быстрого разложения или вторую стадию разложения рассматривают как активную пиролитическую зону. На втором этапе разрушаются межмолекулярные ассоциации и более слабые химические связи [9–13]. Боковые алифатические цепи могут быть разорваны, и при более низкой температуре образуются небольшие газообразные молекулы. На третьем этапе при более высокой температуре происходит разрыв химических связей и разрушение исходных молекулярных скелетов. В результате большая молекула распадается на более мелкие молекулы.

Дифференциальная термогравиметрия (ДТГ) (рис. 2) кривая отходов бумажных стаканчиков содержит один главный пик; это указывает на наличие одной ключевой стадии разложения на рисунке 2. Доминирующий пик приходится на температуру от 270°C до 405°C, при которой происходит максимальное разложение. Аналогичным образом зона активного пиролиза отходов глянцевой бумаги находилась в диапазоне 274–361°С, при которой происходила максимальная потеря массы [14]. Аналогичная тенденция наблюдалась и для газеты, где второе разложение газеты произошло между 29 г.1°C и 429°C, что соответствует потере веса 63,2% [15].

3.3. Влияние температуры на распределение продукта и время реакции

В результате пиролиза отходов бумажных стаканов были получены три различных продукта: нефть, газ и остаток. Распределение этих фракций различно при разных температурах и показано в Таблице 4.

Нефть и газ/летучие вещества составляют основной продукт по сравнению с фракциями твердых остатков. Конденсируемый продукт, полученный при низкой температуре (325°С и 350°С), представлял собой маловязкие жидкости. С повышением температуры жидкость становилась вязкой, максимальное содержание жидкого продукта составляло 52% при температуре 400°С. Извлечение конденсирующейся фракции увеличивалось с постепенным повышением температуры. Аналогично, для макулатуры максимум 49.13% жидкого продукта получено при температуре пиролиза 420°С [5]. Максимальный выход полукокса 43% был получен при температуре 325°С. С повышением температуры выход угля снижается. Это снижение может быть связано с вторичным разложением угольного остатка или неразложившихся материалов [16]. Выход газа снижается с повышением температуры пиролиза до 400°С, а затем увеличивается. Наибольший выход газа 26,87% получен при температуре пиролиза 425°С. Это связано со вторичным разложением полукокса, а вторичный крекинг паров пиролиза может обогащать состав газового продукта при более высокой температуре [16–18]. Влияние температуры показано на рисунке 3. Скорость реакции пиролиза увеличивалась, а время реакции уменьшалось с повышением температуры.

4. Характеристика жидкого продукта

4.1. FTIR образца масла, полученного при 400°C

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) является важным методом анализа, который обнаруживает различные характерные функциональные группы, присутствующие в масле. На рис. 4 показаны FTIR-спектры отработанного пиролитического масла из бумажных стаканчиков. Валентные колебания O–H на частоте 3409 см ⁻¹ указывают на присутствие спирта. Наличие алканов обнаружено при 2851 см ⁻¹ с валентными колебаниями C–H. Валентные колебания С=О при 1714 см ^-1 показывают присутствие альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, сложных эфиров. Присутствие алкенов определяли по валентным колебаниям С=С при 1644 см ^-1 . Присутствие спиртов, простых эфиров, карбоновых кислот и сложных эфиров определяют по валентным колебаниям С-О при 1057 см ^-1 . Деформационные колебания C–H на частоте 925 см ⁻¹ указывают на присутствие алкенов, а деформационные колебания C–H на частоте 811 см ^-1 указывают на наличие полос замещения фенильного кольца. Результаты оказались согласующимися при сравнении с результатами ГХ-МС.

4.2. ГХ-МС образца масла

Анализ ГХ-МС образца пиролитического масла (рис. 5) обобщен в таблице 5. Было обнаружено, что пиролитическое масло содержит около 18 соединений. Принимая во внимание процент площади, самые высокие площади пиков общей ионной хроматограммы (TIC) соединений были у 2-фуранкарбоксальдегида, 2-фуральдегида, олеанитрила, гексадекановой кислоты, гексадеканнитрила, метилциклопентенолона и эйкозана. Компоненты, присутствующие в отработанном пиролитическом масле для бумажных стаканов, в основном представляют собой фурановые производные кетонов, фенолов и алифатических углеводородов (алканов) с числом атомов углерода C9.0155 6 –С ₂₀ .

4.3. Физические свойства образца масла

В таблице 6 представлены результаты анализа физических свойств масла, полученного в результате пиролиза отходов бумажных стаканов. Внешний вид масла темно-коричневатый, без видимых отложений.

По сравнению с другими видами топлива для транспортных средств, как показано в Таблице 7, плотность и вязкость жидкого продукта можно изменить, смешивая его с топливом для коммерческих транспортных средств. Температура вспышки жидкого продукта находится в сопоставимом диапазоне, а температура застывания составляет минус 12°C, что не вызовет никаких проблем в большинстве регионов, но в более холодных регионах с отрицательным климатом может привести к проблемам с замерзанием. Отработанное пиролитическое масло для бумажных стаканов имеет GCV 23   МДж / кг, что меньше по сравнению с бензином и дизельным топливом; следовательно, этот жидкий продукт является очень плохим моторным топливом. Из отчета о перегонке масла видно, что диапазон кипения масла составляет 187–369°С.°C, что свидетельствует о наличии в масле смеси различных компонентов масла, таких как бензин, керосин и дизельное топливо. Из этого результата видно, что эта углеводородная жидкость может быть возможным сырьем для дальнейшей модернизации или использования более легких соединений в качестве дизельного топлива.

5. Заключение

Термический пиролиз отходов бумажных стаканчиков проводили в реакторе полупериодического действия при температуре от 325°С до 425°С и скорости нагрева 20°С/мин. Максимальный выход жидкости составил 52% при температуре 400°С; летучие продукты в основном получают при низкой температуре. Время реакции уменьшается с повышением температуры. Функциональные группы, присутствующие в пиролитическом масле, представляют собой альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, алкены и алканы. Было обнаружено, что пиролитическое масло содержит около 18 соединений с длиной углеродной цепи в диапазоне C ₆ –C ₁₈ . Физические свойства полученного пиролитического масла были в диапазоне других пиролитических масел и топлив низкого качества. Простой метод периодического пиролиза может преобразовать отходы бумажных стаканов в жидкие углеводороды со значительным выходом, который зависит от температуры.

Ссылки

1. Д. Олег и К. Ральф, «Тенденции в потреблении и производстве: потребление энергии в домашних условиях», Дискуссия ДЭСВ , документ №. 6, 1999.

   Просмотр:

   Google Scholar

2. «Сравнительное исследование: определение экологических качеств кружек, пластиковых стаканов, биоразлагаемых и компостируемых стаканов и бумажных стаканчиков», http://www.eco-collectoor.fr/.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

3. http://www.environmentalgraffiti.com/waste-and-recycling/news-newest-alternative-fuel-source-paper-cups.

4. А. Укунку, «Извлечение энергии из смешанных бумажных отходов», Заключительный отчет для Sunshares , Дарем, Северная Каролина, США.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

5. Л. Ли, Х. Чжан и С. Чжуан, «Пиролиз макулатуры: характеристика и состав пиролизного масла», Energy Sources , vol. 27, нет. 9, стр. 867–873, 2005.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. C.-H. Ву, С.-Ю. Чанг и К.-Х. Ценг, «Продукты пиролиза немелованной бумаги для печати и письма ТБО», Топливо , вып. 81, нет. 6, стр. 719–725, 2002.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. J. Shah, M. R. Jan, F. Mabood, and F. Jabeen, «Каталитический пиролиз LDPE приводит к извлечению ценных ресурсов и сокращению проблем с отходами», Energy Conversion and Management , vol. 51, нет. 12, стр. 2791–2801, 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

8. С. Кумар и Р. К. Сингх, «Извлечение углеводородной жидкости из отходов полиэтилена высокой плотности путем термического пиролиза, Браз», Журнал химического машиностроения , том. 28, нет. 04, стр. 659–667, 2011.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

9. Д. Джинно, А. К. Гупта и К. Йошикава, «Определение химических кинетических параметров суррогатных твердых отходов», Журнал Машиностроение для газовых турбин и энергетики , том. 126, нет. 4, стр. 685–692, 2004.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

10. П. В. Чан, А. Атрея и Р. Б. Ховард, «Определение температуры пиролиза для обугливающихся материалов», Труды Института горения , том. 32, стр. 2471–2479, 2009.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. П. Раман, В. П. Валавендер, Л. Т. Фан и Дж. А. Хауэлл, «Термогравиметрический анализ биомассы, исследования дегазации навоза на откормочных площадках», Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development , vol. 20, стр. 630–636, 1981.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

12. C. Liu, J. Yu, X. Sun, J. Zhang и J. He, «Исследования термической деградации циклических олефиновых сополимеров», Polymer Degradation and Stability , vol. 81, нет. 2, стр. 197–205, 2003 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

13. А. Демирбас, «Влияние температуры на выходы соединений, существующих в биомаслах, полученных из образцов биомассы путем пиролиза», Технология обработки топлива , том. 88, нет. 6, стр. 591–597, 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

14. Дж. К. Модх, С. А. Намджоши и С. А. Чаннивала, «Кинетика и пиролиз отходов глянцевой бумаги», International Journal of Engineering Research and Applications , vol. 2, pp. 1067–1074, 2012.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

15. М. Н. А. Бхуйян, М. Ота, К. Мураками, Х. Йошида, «Кинетика пиролиза газеты и ее газификация», Источники энергии A , vol. 32, нет. 2, стр. 108–118, 2010.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

16. П. А. Хорн и П. Т. Уильямс, «Влияние температуры на продукты мгновенного пиролиза биомассы», Fuel , vol. 75, нет. 9, стр. 1051–1059, 1996.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. Л. Фагбеми, Л. Хезами и Р. Капарт, «Продукты пиролиза из различных биомасс: применение к термическому крекингу смолы», Прикладная энергия , том. 69, нет. 4, стр. 293–306, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. S. Galvagno, S. Casu, T. Casabianca, A. Calabrese и G. Cornacchia, «Процесс пиролиза для обработки утильных шин: предварительные экспериментальные результаты», Waste Management , vol. 22, нет. 8, стр. 917–923, 2002.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. «Обзоры нефтепродуктов, автомобильный бензин, лето, зима 1986/1987», Национальный институт исследований нефти и энергетики, 1986.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

20. Дж. Таттл и Т. В. Кюгельген, Руководство по обращению с биодизелем и его использованию , Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, 3-е издание.