پژوهشکده مهندسی پلیمریزاسیون
پایان نامه کارشناسی ارشد
رشته مهندسی پلیمریزاسیون
عنوان:
بررسی پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی الفین ها و رابرها
اساتید راهنما
دکتر مهدی نکومنش حقیقی
دکتر حسین عابدینی
استاد مشاور: دکتر مهرداد سیفعلی
زمستان 1392
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
-
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده………………………1
1-3-3 تبدیل پسماند به کمپوست… 4
فصل دوم :مروری بر مطالعات انجام شده. 6
2-3 پیرولیز پلاستیکها و رابرها 14
2-4-1 محصولات جانبی پیرولیز. 15
2-5 آزمونهای مورد استفاده در پیرولیز. 16
2-5-1 گرماوزن سنجی حاصل از پیرولیز تایرهای ضایعاتی با سرعت حرارت دهی بالا.. 16
2-5-1 بررسی نمودارهای گرما وزن سنجی.. 17
2-6 کاتالیستهای مورد استفاده در پیرولیز. 21
2-6-1 کاتالیست غربال مولکولی 21
2-8 پارامترهای فرایندی مؤثر بر پدیده پیرولیز پلی الفین ها 28
2-8-1 تأثیر دما برروی فرایند پیرولیز. 28
2-8-2 تأثیر کاتالیست برروی فرایند پیرولیز. 32
2-8-3 تأثیر گازهای حامل بر فرایند پیرولیز. 36
2-8-4 تأثیر سرعت همزن بر روی فرایند پیرولیز. 38
2-9 چند مثال مختلف از پیرولیز. 40
3-1-1 روش انجام آزمون پیرولیز. 42
3-1-2 روش انجام آزمون با بهره گرفتن از دستگاه گرماوزن سنجی 43
3-1-3 دستگاه کروماتوگرافی گازی.. 44
3-2-1 استایرن بوتادین رابر. 44
3-2-5 کاتالیست H-Mordenite. 47
فصل چهارم: تحلیل نتایج و بحث ……….. 49
4-2 پیرولیز پلی اتیلن سنگین 49
4-2-1 پیرولیز حرارتی پلی اتیلن سنگین.. 50
4-2-2 پیرولیز کاتالیستی پلی اتیلن سنگین.. 50
4-3-1 پیرولیز حرارتی پلی پروپیلن.. 55
4-3-2 پیرولیز کاتالیستی پلی پروپیلن.. 56
4-4 پیرولیز پلی بوتادین رابر. 60
4-4-1 پیرولیز حرارتی پلی بوتادین رابر. 60
4-4-2 پیرولیز کاتالیستی پلی بوتادین رابر. 60
4-4-3 تأثیر درصدکاتالیست FCC بر پیرولیز پلی بوتادین رابر. 66
4-4-4 بررسی روند تغییرات دما طی فرایند پیرولیز پلی بوتادین رابر. 69
4-5 پیرولیز استایرن بوتادین رابر. 71
4-5-1 پیرولیز حرارتی استایرن بوتادین رابر. 71
4-5-2 پیرولیز کاتالیستی استایرن بوتادین رابر. 72
4-5-3 بررسی تأثیر درصد کاتالیست FCC بر پیرولیز استایرن بوتادین رابر. 76
4-7 نتایج آزمون گرما وزن سنجی.. 84
4-7-1 بررسی تخریب پلی بوتادین رابر با بهره گرفتن از گرما وزن سنجی.. 84
4-7-2 بررسی تخریب استایرن بوتادین رابر با بهره گرفتن از گرما وزن سنجی.. 90
فصل 5 : نتیجه گیری و پیشنهادات 93
فهرست اشکال
شکل 1‑1 شکل درصد پسماندهای تولیدی در انگلیس. 3
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 2‑7 درصد ترکیبات مختلف در محصول پیرولیز حرارتی پلی اتیلن سنگین در دمای 430 درجه سانتیگراد 26
شکل 2‑10 تأثیر دما بر روی ترکیب درصد محصولات پیرولیزپلی اتیلن سنگین 32
شکل 2‑13 فرایند پیرولیز LDPE(Miskokzi) 40
شکل 3‑1 سیستم آزمایشگاهی پیرولیز 43
شکل 4‑5 مقایسه میزان محصول مایع خروجی بر حسب زمان و دما در پیرولیز PBR با کاتالیست FCC. 71
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. .
شکل 4‑13 نمودار تخریب حرارتی نمونه H26 در سرعتهای 15، 30 و45 درجه سانتیگراد بر دقیقه. 88
شکل 4‑14 نمودار تخریب حرارتی نمونه H33 در سرعتهای 15، 30 و45 درجه سانتیگراد بر دقیقه. 88
شکل 4‑15 نمودار تخریب حرارتی نمونه H39 در سرعتهای 15، 30 و45 درجه سانتیگراد بر دقیقه. 89
شکل 4‑16 نمودار تخریب حرارتی نمونه H47 در سرعتهای 15، 30 و45 درجه سانتیگراد بر دقیقه. 89
شکل 4‑18 نمودار تخریب حرارتی نمونه SBR در سرعتهای 15، 30 و45 درجه سانتیگراد بر دقیقه. 91
فهرست جداول
جدول 2‑1 انواع فرایند تبدیل پلیمرها به کوچک مولکولها 14
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 2‑7 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 4‑4 درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی پروپیلن در آزمایشهای مختلف. 56
جدول 4‑7 درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی پلی بوتادین رابر در آزمایشهای مختلف. 61
جدول 4‑10 تأثیر مقدار کاتالیست FCC بر پیرولیز پلی بوتادین رابر. 66
جدول 4‑13 روند تغییرات دما و میزان محصول مایع خروجی طی فرایند پیرولیز پلی بوتادین رابر. 69
جدول 4‑14 درصد محصولات پیرولیز حرارتی و کاتالیستی استایرن بوتادین رابر در آزمایشهای مختلف. 72
جدول 4‑17 تأثیر درصد کاتالیست FCC بر پیرولیز استایرن بوتادین رابر. 77
جدول 4‑18 روند تغییرات دما و میزان محصول مایع طی فرایند 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 مرحله شروع، رشد و اختتام برای سرعتهای مختلف. 86
جدول 4‑21 سیستم پخت نمونههای پلیبوتادین رابر با درصدهای مختلف شتاب دهندهTMTD. 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 بهره گرفتن 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 بهینه 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 می کند و کاتالیست HZSM-5 به دلیل اندازه حفرات ریز، عمده محصول را به صورت گاز آزاد می کند. 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 بهره گرفتن 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 داده های 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 می کند.
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 فرایند پیرولیز چند مرحله ای خواهد بود و بر خلاف پیرولیز پلاستیکها، محصول مایع هیدروکربنی به صورت مجزا و در چند مرحله خارج میگردد .روند تغییرات دما در پیرولیز لاستیکها نیز به صورت افزایشی و کاهشی است.
در ادامه با بررسی درصدهای مختلف از کاتالیست FCC، این که میزان 45 درصد کاتالیست میزان بهینه کاتالیست در پیرولیز استایرن بوتادین رابر است، نتیجه گیری شد. با انجام آزمون گرما وزن سنجی در پنج سرعت 5، 15، 30، 45 و 90 درجه سانتی گراد بر دقیقه برای پلی بوتادین رابر و بررسی نمودارهای کاهش وزن با دما، این مطلب حاصل شد که تخریب پلی بوتادین رابر حاکی از ارتباط تخریب با درصد شبکه ای شدن لاستیک در حین فرایند است. در واقع تفاوت موجود بین نمودارهای مذکور نتیجه رقابت بین این دو مکانیسم است. هرچه سرعت حرارتدهی پایینتر باشد زنجیرها فرصت ایجاد شبکه های عرضی را دارند و مکانیسم شبکه ای شدن غالب است. با افزایش دما شبکه های تشکیل شده در حین فرایند شکسته شده و شیب کاهش وزن افزایش مییابد. اما در سرعت 90 درجه سانتی گراد بر دقیقه که روند آن با دیگر سرعتها کاملا متفاوت است، رادیکالها به دلیل سرعت و انرژی بالایی که دارند راحتتر حرکت کرده و تخریب کلی ساختار را امکان پذیر میسازند.
کلید واژه ها:پیرولیز حرارتی، پیرولیز کاتالیستی، پلیالفینها، رابرها، میزان محصول مایع، درصد کاتالیست
فصل اول
1-1مقدمه
استفاده از پلیمرها، پلاستیک ها و لاستیک ها در زندگی روزمره منجر به تولید میلیونها تن پسماند می شود که روش برخورد با آنها یکی از مسائل مهم زندگی شهری است. روش های مختلفی برای برخورد با این پسماند ها وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از: دفن پسماند، دفن پسماند همراه با گرفتن انرژی از آن ، سوزاندن پسماند و بازیافت حرارت و برق، بازیافت و تولید کمپوست (کود) ، استفاده مجدد و تبدیل پسماند به ترکیباتی دیگر همچون مایعات نفتی. استفاده صحیح از پسماندها می تواند به یکی از منابع اصلی انرژی مورد نیاز بشری در آینده ای نه چندان دور تبدیل شود.
تولید جهانی لاستیکها و پلاستیکها روز به روز در حال افزایش است و متعاقبا تولید زبالههای پلاستیکی و لاستیکی نیز روندی صعودی دارد عمر این زبالهها تا ماهها (فیلم کشاورزی) و سالها (اتومبیلها، وسایل خانگی) و حتی گاهی تا یک قرن ( در برخی کاربردهای ساختمانی) طول میکشد [1].
تعداد صفحه : 139
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
14,700 تومانافزودن به سبد خرید