پیرولیز پلاستیک و ضایعات پلاستیک

پیرولیز چیست؟

پیرولیز فرآیند تجزیه حرارتی مولکول‌های پلیمری زنجیره بلند به مولکول‌های کوچک‌تر و ساده تر از طریق گرما و فشار است. این فرآیند نیاز به گرمای شدید با مدت زمان کم دارد  و در غیاب اکسیژن انجام میشود تا محصول تولید شده با اکسیژن نسوزد. . سه محصول عمده ای که در طی پیرولیز تولید می شوند نفت، گاز و زغال هستند که برای صنایع به ویژه  صنایع تولیدی و پالایشگاه ها ارزشمند هستند.

این فرآیند قادر به تولید مقدار زیادی روغن مایع تا 80 درصد وزنی در دمای متوسط ​​در حدود 500 درجه سانتیگراد بود .علاوه بر این، تجزیه در اثر حرارت نیز بسیار انعطاف پذیر است زیرا پارامترهای فرآیند را می توان برای بهینه سازی بازده محصول دستکاری کرد.

روغن مایع تولید شده را می توان در کاربردهای متعددی مانند کوره ها، دیگ های بخار، توربین ها و موتورهای دیزلی بدون نیاز به ارتقا یا تصفیه استفاده کرد .

از پیرولی زمعمولا به جای بازیافت استفاده میشود،دلیل آن این است که برخلاف بازیافت، پیرولیز باعث آلودگی آب نمی‌شود  و میتوان از ان برای تبدیل پلاستیک های ضایعاتی به روغن و تبدیل زباله ها به  به مواد یکبار مصرف ایمن استفاده کرد.

همچنن میتوان آن را به عنوان فناوری سبز در نظر گرفت زیرا که حتی محصول فرعی پیرولیز که گازی است ،ارزش گرمایی قابل‌توجهی داشته دارد که می‌توان از آن برای جبران انرژی مورد نیاز کلی کارخانه پیرولیز استفاده مجدد کرد .

پردازش فرآیند نیز بسیار آسان‌تر و انعطاف‌پذیرتر از روش بازیافت است، زیرا نیازی به فرآیند مرتب‌سازی زیادی ندارد، بنابراین کار کمتری را صرف می‌کند.

پیرولیز پلاستیک مراحل و فرآیندها

همانطور که گفته شد،پیرولیز در واقع فرآیند تخریب حرارتی ی ماده در غیاب اکسیژن است.

پلاستیک در داخل یک راکتور به طور مداوم پردازش میشود و گاز های حاصل از آن در یک کندانسور با طراحی خاص کندانس میشوند و بصورت مایع به دست می آیند. مخلوط حاصل اساساً معادل تقطیر نفتی است.فرآیند پیرولیز پلاستیک معمولا در دمای 370-420 درجه ی سانتی گراد اتفاق می افتد و گاز هایی که توسط کندانسور به حالت مایع تبدیل شدند،برای تولید محصولات سوخت مایع جدا میشوند.

مراحل اساسی پیرولیز پلاستیک

گرم کردن یکنواخت پلاستیک تا محدوده دمایی ذکر شده بدون تغییرات دمایی بیش از حد

حذف اکسیژن از راکتور پیرولیز

مدیریت محصول جانبی زغال کربن قبل از اینکه به عنوان عایق حرارتی عمل کند و انتقال حرارت به پلاستیک را کاهش دهد.

چگالش و تفکیک دقیق بخارات پیرولیز برای تولید مایعات سوختی با کیفیت و قوام خوب

شرایط پارامترهای فرآیند

پارامترها نقش عمده ای در بهینه سازی بازده محصول وترکیب در هر فرآیند در پیرولیز پلاستیک، فرآیند کلیدی است پارامترها ممکن است بر تولید محصولات نهایی تأثیر بگذارند مانند روغن مایع، گازی و زغال سنگ. آن پارامترهای مهم را می توان به صورت دما، نوع راکتور، فشار، زمان ماند، کاتالیزورها، نوع گاز سیال و سرعت آن خلاصه کرد. را محصول مورد نظر را می توان با کنترل پارامترها در دست یافت.

درجه حرارت

دما یکی از مهم ترین پارامترهای عملیاتی در پیرولیز است زیرا واکنش شکستن زنجیره پلیمریتوسط حرارت انجام میشود. مولکول ها با نیروی واندروالس به هم متصل می شوند و این از فروپاشی مولکول ها جلوگیری می کند. هنگامی که دما در سیستم افزایش می یابد، ارتعاش مولکول ها در داخل سیستم بیشترخواهد شد و مولکولها تمایل به جداشدن از سطح جسم دارند و این زمانی اتفاق می افتد که در اثر افزایش حرارت و انرژی ،پیوند زنجیره ها شکسته شده و تبخیر صورت میگیرد.

نوع راکتورها

نوع راکتورها تأثیر مهمی در اختلاط دارد .. راکتورهای semi-batch یا جریان پیوسته مانند بستر سیال، راکتور بستر ثابت و راکتور بستر مخروطی (CSBR) از جمله راکتور هایی هستند که در پیرولیز پلاستی استفاده میشوند.

فشار و زمان اقامت

.فشار تاثیر زیادی بر محصول گازی در دمای بالاتر دارد علاوه بر این، فشار همچنین بر سرعت تشکیل پیوند دوگانه تأثیر زیادی دارد.میزان تشکیل پیوند دوگانه با افزایش فشار کاهش میابد و این نشان میدهدکه فشار مستقیماً بر نرخ شستن پیوندهای C-C در پلیمر تأثیر می گذارد. . زمان اقامت را می توان به عنوان میانگین مدت زمانی تعریف کرد که ماده در راکتور صرف می کند و ممکن است بر توزیع محصول تأثیر بگذارد. زمان اقامت طولانی تر سبب افزایش تبدیل محصول اولیه می شود.

کاتالیزورها

اهمیت کاتالیزور در پیرولیز پلاستیک

کاتالیزور واکنش شیمیایی را سرعت می بخشد اما بدون تغییر باقی می ماند در پایان فرآیند کاتالیزورها به طور گسترده در صنایع و تحقیقات برای بهینه سازی توزیع و افزایش محصول استفاده می شوند.هنگامی که کاتالیزور استفاده می شود، انرژی فعال سازی فرآیند کاهش می یابد، بنابراین سرعت واکنش را افزایش می دهد. بنابراین، کاتالیزور دمای بهینه مورد نیاز را کاهش می‌دهد و این بسیار مهم است زیرا فرآیند پیرولیز به انرژی بالایی (بسیار گرماگیر) نیاز دارد  که  این موضوع مانع کاربرد تجاری آن می شود. استفاده از کاتالیزور ممکن است در صرفه جویی در انرژی گرمایی که  یکی از گران ترین هزینه ها در صنعت است کمک کند.