PL244811B1 - Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych - Google Patents
Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL244811B1 PL244811B1 PL438917A PL43891721A PL244811B1 PL 244811 B1 PL244811 B1 PL 244811B1 PL 438917 A PL438917 A PL 438917A PL 43891721 A PL43891721 A PL 43891721A PL 244811 B1 PL244811 B1 PL 244811B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- composition
- waste
- fraction
- polystyrene
- polypropylene
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 56
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 54
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 44
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 38
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 34
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 14
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 13
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 13
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 13
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 4
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 238000010227 cup method (microbiological evaluation) Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 4
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 4
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 3
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000007039 two-step reaction Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, która znajduje zastosowanie, jako wsad surowcowy, zwłaszcza w procesie wytwarzania komponentów paliw silnikowych. Kompozycja według niniejszego wynalazku charakteryzuje się zawartością polistyrenu w zakresie od 5% wag. do 15% wag. Pozostałą część kompozycji stanowi polietylen i polipropylen, przy czym wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu wynosi od 1,0 do 2,0 : od 1,0 do 1,5. Korzystny stosunek polietylenu i polipropylenu wynosi 2 : 1.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, która znajduje zastosowanie jako wsad surowcowy, zwłaszcza w procesie wytwarzania komponentów paliw silnikowych. Wytwarzanie komponentów paliw silnikowych z kompozycji według wynalazku przeprowadzane jest na drodze recyklingu chemicznego.
W stanie techniki związanym z dziedziną przedmiotowego rozwiązania znany jest szereg rozwiązań, które ujawniają wykorzystanie odpadowych poliolefin takich jak polietylen, polipropylen, oraz odpadowego polistyrenu do wytwarzania paliw węglowodorowych lub produktu stanowiącego komponent tych paliw.
W polskim opisie patentowym PL 231852 ujawniony jest sposób wytwarzania paliw węglowodorowych z kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych, w którym to sposobie: odpadowe tworzywa poliolefinowe poddaje się depolimeryzacji w procesie ciągłym, w reaktorze wieżowym z ruchomym wypełnieniem, zawierającym układ grzewczy do ogrzewania dolnej połowy komory reakcyjnej, gdzie produkty depolimeryzacji odbiera się w stanie gazowym wylotem w górnej połowie komory reakcyjnej; a uzyskane produkty depolimeryzacji poddaje się katalitycznemu uwodornieniu i izomeryzacji w atmosferze gazu syntezowego, pod ciśnieniem atmosferycznym, uzyskując mieszaninę paliw węglowodorowych. Ujawniony w publikacji sposób charakteryzuje się tym, że odpadowe tworzywa poliolefinowe miesza się z rozgrzanymi elementami wypełnienia reaktora wieżowego, do uzyskania na powierzchni elementów wypełnienia cienkiej warstwy uplastycznionego tworzywa, przy czym w procesie depolimeryzacji, uzyskaną mieszaninę wprowadza się strumieniem do komory reaktora od góry komory, natomiast w przeciwprądzie od dołu wprowadza się do komory reaktora gaz syntezowy zawierający tlenek węgla (CO) oraz wodór (H2) w stosunku molowym CO:H2 wynoszącym od 0,25 do 1,5 : od 0,5 do 3.
W kolejnym dokumencie, którym jest polski opis patentowy PL 216345, przedstawiono sposób termiczno-katalitycznego recyklingu składników polimerowych obejmujących poliolefiny i polistyren, oraz przepracowanych olejów silnikowych, w obecności ditlenku węgla, charakteryzujący się tym, że poliolefiny, polistyren, i przepracowane oleje silnikowe poddawane są procesowi jednocześnie, w stosunku wagowym poliolefin do polistyrenu wynoszącym od 1:1 do 5:1, korzystnie 4:1, i w stosunku wagowym składników polimerowych do oleju wynoszącym od 1:0,8 do 1:1,5, korzystnie 1:1, przy czym proces prowadzi się ewentualnie z dodatkiem pary wodnej. Przedmiotem patentu jest również instalacja do realizacji powyżej opisanego sposobu.
W chińskim zgłoszeniu opisu patentowego CN101148595A opisano proces wytwarzania paliwa gazowego z odpadowych tworzyw sztucznych. Odpadowe tworzywa sztuczne zawierające polietylen, polipropylen, polistyren, itp. są podgrzewane do 150-350°C, tak aby przereagowały w reaktorze krakingu w obecności katalizatora przez 20-90 minut, aby w ten sposób uzyskać gaz z krakingu, a następnie gaz ten jest filtrowany w celu oczyszczenia go i uzyskania paliwa gazowego. Zdaniem autorów wspomnianego zgłoszenia, w porównaniu z dostępną technologią, ujawniony w tej publikacji wynalazek posiada taką zaletę, iż proces tam opisany przebiega w temperaturze niższej o 200-250°C, przy 3-4-krotnie większej szybkość reakcji, co w konsekwencji pozwala osiągnąć ponad 80% oszczędność na źródle energii i znacznie mniejszą konieczność inwestycji. Ujawniony we wspomnianej publikacji wynalazek pozwala wytwarzać czyste paliwo gazowe podobne do gazu ziemnego, które wykazuje przyjazne dla środowiska właściwości.
Zgłoszenie międzynarodowego opisu patentowego WO9506682A1 ujawnia proces wytwarzania benzyny i oleju napędowego z odpadowych tworzyw sztucznych, zwłaszcza z odpadowego polietylenu, polipropylenu lub polistyrenu, oraz aparaturę do przeprowadzenia tego procesu. Proces obejmuje etapy podawania wsadu do wytłaczarki, depolimeryzacji w podwyższonej temperaturze, krakingu katalitycznego, i destylacji frakcyjnej; przy czym proces ten charakteryzuje się zastosowaniem środka depolimeryzującego JG-01, katalizatora krakingu katalitycznego, oraz specjalnie wykonanego reaktora depolimeryzacji do topienia i depolimeryzacji wsadu. Wydajność ekstrakcji benzyny i oleju napędowego wynosi 70% lub więcej. Proces ten jest również odpowiedni do wytwarzania benzyny i oleju napędowego z odpadowego paliwa i pozostałości oleju roślinnego.
Polski opis patentowy PL 204868 ujawnia sposób otrzymywania komponentów paliw z odpadowych poliolefin, który polega na katalitycznym krakingu odpadowych tworzyw poliolefinowych, który prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze około 400°C, wobec katalizatora glinokrzemianowego w takich warunkach, aby zachować stały poziom reagentów w reaktorze i stałą temperaturę. Produkty opuszczające reaktor kierowane są do chłodnicy tak, aby utrzymać założoną temperaturę strumienia par po chłodnicy, zaś kondensat rozdziela się destylacyjnie tak, aby otrzymać komponenty zgodne z określonymi dla paliw wymaganiami.
W międzynarodowym zgłoszeniu opisu patentowego WO 2020/008050 A1 ujawniony został sposób wytwarzania paliwa i dodatkowych węglowodorów z odpadowych tworzyw sztucznych, który to sposób obejmuje etapy takie jak dostarczenie co najmniej jednego tworzywa sztucznego; poddanie wymienionego co najmniej jednego tworzywa sztucznego krakingowi wstępnemu w celu uzyskania pierwszego płynu węglowodorowego; przy czym wymieniony pierwszy płyn węglowodorowy jest gazem; poddanie wymienionego pierwszego gazu węglowodorowego uwodornieniu katalitycznemu w celu uzyskania drugiego płynu węglowodorowego; oraz rozdzielenie na frakcje wymienionego drugiego płynu węglowodorowego w celu uzyskania co najmniej jednego produktu końcowego. Niniejszy wynalazek dotyczy, ponadto, układu recyklingu odpadów do recyklingu odpadowych tworzyw sztucznych do płynnych związków węglowodorowych.
Z polskiego opisu patentowego PL 228362 znany jest sposób termicznego rozkładu odpadowych tworzyw sztucznych i/lub biomasy, który charakteryzuje się tym, że odpadowe tworzywa sztuczne i/lub biomasę poddaje się w reaktorze działaniu temperatury, w obecności swobodnych elementów przestrzennych o rozwiniętej powierzchni własnej, odpornych na temperaturę procesu.
W japońskim zgłoszeniu opisu patentowego JP2009242485A opisany został sposób wytwarzania oleju lekkiego z odpadowych tworzyw sztucznych, umożliwiający wydajne wytwarzanie wysokiej jakości paliwa płynnego z odpadowych tworzyw sztucznych przy niskich kosztach, to znaczy sposób umożliwiający uzyskanie wyższej wydajności otrzymywania składnika w postaci oleju lekkiego przy mniejszym zużyciu wodoru. Ujawniony w tej publikacji sposób obejmuje proces 1 rozdrabniania odpadowych tworzyw sztucznych, aby wytworzyć zawiesinę; proces 2 wstępnego ogrzewania zawiesiny odpadowych tworzyw sztucznych; oraz proces 8 będący dwuetapową reakcją w wysokiej temperaturze i w atmosferze wodoru pod wysokim ciśnieniem; przy czym proces 8 będący dwuetapową reakcją obejmuje proces 3 będący głównie reakcją termolityczną polegającą na wytworzeniu oleju lekkiego z odpadowych tworzyw sztucznych o wysokiej reaktywności, takich jak polistyren, polipropylen, itp., w atmosferze wodoru; oraz obejmuje proces 4 będący głównie uwodornieniem i polegający na wytworzeniu oleju lekkiego z odpadowych tworzyw sztucznych o niskiej reaktywności, takich jak polietylen, poli(chlorek winylu), itp., w atmosferze wodoru i w wyższej temperaturze niż w przypadku procesu 3 będącego głównie reakcją termo lityczną 3.
Zgodnie z danymi literaturowymi, obecnie około 70% strumienia odpadowych tworzyw sztucznych stanowią wyroby z poliolefin, w tym polietylenu PE i polipropylenu PP; tym samym efektywne przetwarzanie tych odpadów stało się głównym celem wielu prac badawczych w tej dziedzinie. Na podstawie znanego stanu techniki można stwierdzić, iż obecnie brak jest rozwiązań, które pozwalałyby na efektywne otrzymywanie komponentów paliwowych o wysokiej jakości. Problemem technicznym, przed którym stanęli wynalazcy niniejszego rozwiązania stało się, zatem, nie tylko opracowanie bardziej wydajnego zagospodarowania wspomnianych wcześniej odpadów, ale przede wszystkim uzyskanie, na drodze recyklingu chemicznego, produktów o bardzo wysokiej jakości, która pozwalałaby na ich wykorzystanie jako komponentu paliw handlowych (silnikowych). Tym samym, opracowanie kompozycji wsadu surowcowego, zapewniającej otrzymywanie komponentów o odpowiednich parametrach jakościowych, pozwoliłoby rozwiązać problemy techniczne wynikające z obecnego wykorzystania biokomponentów, które, dzięki niniejszemu rozwiązaniu, można by zastępować w produktach handlowych tańszymi komponentami o jakości komponentów silnikowych. W przeciwieństwie do komponentów paliwowych otrzymywanych z kompozycji według wynalazku, stosowane obecnie biokomponenty (np. bioetanol), zwykle zawierające związki tlenowe, zwłaszcza alkohole, estry, obniżają wartość energetyczną miesza nki paliwowej, czyjej odporność na utlenianie, i jednocześnie nie nadają się do domieszkowania paliwa lotniczego. Dodatkowo, rozwiązanie zaproponowane przez twórców niniejszego wynalazku pozwala na bezpieczne dla środowiska zagospodarowanie odpadowych tworzyw sztucznych. Wykorzystanie jako wsadu surowcowego kompozycji odpadowych tworzyw sztucznych wywiera również korzystny wpływ na ograniczenie przedostawania się tzw. mikroplastiku do środowiska naturalnego.
Nieoczekiwanie okazało się, że na jakość komponentów paliw silnikowych ma wpływ nie tylko technologia przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, ale również skład surowcowy kompozycji stanowiącej wsad do procesu. W związku z tym, twórcy opracowali kompozycje oparte na odpadowych tworzywach poliolefinowych, w tym polietylenie (PE) i polipropylenie (PP), z określonym dodatkiem odpadowego polistyrenu (PS), które to kompozycje znajdują zastosowanie jako wsad surowcowy w procesie wytwarzania komponentów paliw silnikowych, i jednocześnie zapewniają wysoką jakość otrzymywanych komponentów paliw silnikowych, które oprócz wymienionych zastosowań mogą być również wykorzystywane jako komponent paliw lotniczych.
Istotę wynalazku stanowi kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych. Kompozycja charakteryzuje się tym, że polistyrenu w kompozycji mieści się w zakresie od 5% wag. do 15% wag. Pozostałą część kompozycji stanowi polietylen i polipropylen, przy czym wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu wynosi od 1,0 do 2,0 : od 1,0 do 1,5.
Korzystnie kompozycja składa się z polietylenu, polipropylenu, i polistyrenu o wzajemnym stosunku wagowym od 34 do 63 : od 28 do 57 : od 5 do 15.
Korzystnie kompozycja składa się z polietyle nu, polipropylenu, i polistyrenu o wzajemnym stosunku wagowym 60:30:10, przy czym stosunek ten jest szczególnie korzystny jeśli chodzi o właściwościowości otrzymywanych komponentów paliwowych.
Korzystnie składnikami kompozycji są polietylen, polipropylen i polistyren, wstępnie oczyszczone i rozdrobnione na fragmenty o wielkości od 3 mm x 15 mm do 5 mm x 30 mm.
Korzystnie kompozycja jest jednorodna.
Korzystnie zawartość wilgoci w kompozycji mieści się w zakresie od 7,5% wag. do 20% wag.
Poniżej przedstawione zostały przykłady wykonania kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu według wynalazku, oraz efekty ich działania.
Przykład wykonania 1 (przykład porównawczy)
W pierwszym przykładzie wykonania, twórcy niniejszego wynalazku przeprowadzili badania porównawcze z zastosowaniem kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych (nieobjętej zakresem zastrzeżeń patentowych) o następującym składzie:
- polietylen, 60% wag.
- polipropylen, 40% wag.
Materiał wsadowy do reaktora stanowiła powyższa kompozycja odpadowych materiałów polimerowych, które pozyskano z odpadów komunalnych. Materiał, po wstępnym osuszeniu do zawartości wilgoci na poziomie 20% i odsianiu zanieczyszczeń, został pocięty na fragmenty o wielkości 5 mm x 30 mm, a następnie ujednorodniony poprzez mieszanie.
Proces otrzymywania ciekłych komponentów paliwowych z kompozycji według pierwszego przykładu wykonania prowadzono w reaktorze okresowym, wypełnionym pierścieniam i Raschiga wykonanymi z aluminium. Proces realizowano pod ciśnieniem atmosferycznym, w przepływie gazu syntezowego (H2:CO 2:1) jako gazu nośnego z szybkością przepływu 4 dm3/min. Reaktor zasypywano powyższą kompozycją (w ilości 10 kg) wymieszaną z pierścieniami, po czym ogrzewano ją z szybkością 4°C/min do uzyskania właściwej temperatury. Proces realizowano nieizotermicznie w zakresie następujących temperatur w reaktorze: 450°C w części dolnej i 360°C w części górnej. Obciążenie reaktora wynosiło 1 kg kompozycji polimerowej na 10 dm3 pierścieni Raschiga.
W kolejnym etapie realizowano proces uwodornienia. Proces ten przebiegał w reaktorze wypełnionym katalizatorem (platyna oraz pallad osadzone na tlenku glinu), pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze 360°C, w atmosferze gazu syntezowego (H2OO 2:1) jako czynnika uwodorniającego, przepływającego z szybkością 2 dm3/min.
Czas realizacji całego procesu wynosił 120 minut. Uzyskana frakcja ciekła została przefiltrowana celem usunięcia zanieczyszczeń i rozdestylowana na frakcję benzynową (wrzącą do 190°C) i frakcję oleju napędowego (wrzącą powyżej 190°C). Następnie, otrzymane frakcje zostały poddane analizie fizykochemicznej. Stopień uwodornienia badano metodą miareczkową oznaczając liczbę bromową. Skład frakcyjny rozdestylowanych frakcji określano za pomocą aparatu do destylacji normalnej HDA 620 firmy Herzog. Temperaturę zapłonu dla frakcji oleju napędowego oznaczano metodą tygla zamkniętego za pomocą aparatu Pensky-Martens firmy Herzog. Skład chemiczny frakcji oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem masowym. Uzyskana z kompozycji według pierwszego przykładu wykonania frakcja benzynowa, wrząca poniżej 190°C, stanowiła około 28% m/m frakcji szerokiej. Stwierdzono, że frakcja benzynowa ma gęstość 0,737 g/cm3, słabo ulega uwodornieniu w warunkach procesu (wartość liczby bromowej 28,9 g/100 g), i charakteryzuje się wysoką zawartością związków olefinowych (48,48%), determinującą jej podatność na starzenie. Związki parafinowe stanowią w 42,8% jej składu, naftenowe 3,86% zaś aromatyczne 0,00%. Brak węglowodorów aromatycznych w tej frakcji nie pozwala uzyskać wysokiej liczny oktanowej. Badania składu i właściwości fizykochemicznych tej frakcji pozwoliły stwierdzić, że produkt uzyskany z termolizy odpadowych poliolefin według tego przykładu wykonania nie pozwala na zastosowania go jako komponentu benzynowego o wysokiej jakości, między innymi ze względu na brak związków aromatycznych.
Uzyskana z kompozycji według pierwszego przykładu wykonania frakcja wrząca powyżej 190°C charakteryzuje się dobrym stopniem uwodornienia (wartość liczby bromowej 7,2 g/100 g), temperaturą zapłonu 63°C, oraz temperaturą mętnienia wynoszącą 15°C. Wyniki te świadczą o mniejszej zawartości związków olefinowych niż w przypadku frakcji benzynowej, stosunkowo dużej zawartości związków parafinowych, i małej zawartości lekkich składników oleju napędowego. Uzyskana w tym przykładzie wykonania frakcja olejowa może być wykorzystywana jako komponent oleju napędowego.
Przykład wykonania 2
W celu poprawy właściwości paliwowych frakcji benzynowej otrzymanej w pierwszym przykładzie wykonania, twórcy niniejszego wynalazku w drugim przykładzie wykonania przeprowadzili badania z zastosowaniem kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych i polistyrenu o następującym składzie:
- polietylen 60% wag.
- polipropylen 30% wag.
- polistyren 10% wag.
Wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu w tej kompozycji wynosił 2:1. Materiał wsadowy do reaktora stanowiła powyższa kompozycja odpadowych materiałów polimerowych pozyskanych z odpadów komunalnych. Materiał, po wstępnym osuszeniu do zawartości wilgoci na poziomie 15% i mechanicznym odsianiu zanieczyszczeń, został pocięty na fragmenty o wielkości 3 mm x 15 mm, a następnie ujednorodniony poprzez mieszanie. Proces otrzymywania ciekłych komponentów paliwowych z kompozycji według drugiego przykładu wykonania prowadzono w reaktorze okresowym, wypełnionym pierścieniami Raschiga wykonanymi z aluminium. Proces realizowano pod ciśnieniem atmosferycznym, w przepływie gazu syntezowego (H2:CO 2:1) jako gazu nośnego z szybkością przepływu 4 dm3/min. Reaktor zasypywano powyższą kompozycją (w ilości 10 kg) wymieszaną z pierścieniami, po czym ogrzewano ją z szybkością 4°C/min do uzyskania właściwej temperatury. Proces realizowano nieizotermicznie w zakresie następujących temperatur w reaktorze: 450°C w części dolnej i 360°C w części górnej. Obciążenie reaktora wynosiło 1 kg kompozycji polimerowej na 10 dm3 pierścieni Raschiga. W kolejnym etapie realizowano proces uwodornienia. Proces ten przebiegał w reaktorze wypełnionym katalizatorem (platyna oraz pallad osadzone na tlenku glinu), pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze 360°C, w atmosferze gazu syntezowego (H2OO 2:1) jako czynnika uwodorniającego, przepływającego z szybkością 2 dm3/min. Czas realizacji całego procesu wynosił 120 minut. Uzyskana frakcja ciekła została przefiltrowana celem usunięcia zanieczyszczeń i rozdestylowana na frakcję benzynową (wrzącą do 190°C) i frakcję oleju napędowego (wrzącą powyżej 190°C). Następnie, otrzymane frakcje zostały poddane analizie fizykochemicznej. Stopień uwodornienia badano metodą miareczkową oznaczając liczbę bromową. Skład frakcyjny rozdestylowanych frakcji określano za pomocą aparatu do destylacji normalnej HDA 620 firmy Herzog. Temperaturę zapłonu dla frakcji oleju napędowego oznaczano metodą tygla zamkniętego za pomocą aparatu Pensky-Martens firmy Herzog. Skład chemiczny frakcji oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem masowym.
Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że skład surowcowy kompozycji według drugiego przykładu wykonania pozwolił zwiększyć zawartość frakcji benzynowej (wrzącej do 190°C), która stanowiła 40,6% V/V frakcji szerokiej. Wartość liczby bromowej tej frakcji wynosiła 29,3 g/100 g, zawartość związków parafinowych była na poziomie 24,89%, zaś olefinowych 34,54%. Zastosowanie polistyrenu w materiale wsadowym spowodowało zwiększenie we frakcji benzynowej zawartości węglowodorów aromatycznych (będących nośnikami liczby oktanowej) do stężenia 35,68%. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że produkt termolizy odpadowych poliolefin z udziałem odpadowego polistyrenu pozwala uzyskać komponent benzynowy o bardzo dobrej jakości.
Otrzymana frakcja oleju napędowego z kompozycji według drugiego przykładu wykonania zawiera niewielką ilość związków nienasyconych, o czym świadczy wartość liczby bromowej (4,10 g/100 g). Niewielka zawartość olefin daje możliwość łatwego ustabilizowania tej frakcji za pomocą dodatków przeciwutleniających. Frakcja ta charakteryzuje się także wysoką temperaturą zapłonu (72°C) i stosunkowo wysoką temperaturą mętnienia (17°C). Wartości tych parametrów świadczącą o małej zawartości niskowrzących składników oleju napędowego, oraz o większej zawartości węglowodorów o dłuższych łańcuchach węglowych. W tej frakcji stwierdzono także obecność związków aromatycznych. Temperatura początku destylacji wynosząca 170°C i odparowanie 85% próbki do 340°C mieszczą się w zakresie przyjętym dla standardowego oleju napędowego. Tak więc, można stwierdzić, że badana frakcja jest dobrym komponentem oleju napędowego.
W celu określenia wpływu uzyskanych komponentów paliwowych na jakość paliw, z kompozycji według drugiego przykładu wykonania, przygotowano ich 5% (V/V) mieszanki z różnymi paliwami. Do badań wybrano:
- surową benzynę pozbawioną wszelkich dodatków i biokomponentów;
- surowy olej napędowy pozbawiony wszelkich dodatków i biokomponentów;
PL 244811 Β1
- benzynę handlową, która zawierała pełny pakiet dodatków, w tym biokomponenty;
- handlowy olej napędowy, który zawierał pełny pakiet dodatków, w tym biokomponenty.
Paliwa wyjściowe oraz ich mieszanki poddano badaniom w celu sprawdzenia czy spełniają one stawiane im wymagania. Wyniki badań dla benzyn zestawiono w tabeli 1.
N C <D ca <D n ra ca Ό ro
| Benzyna handlowa + 5% frakcji benzynowej otrzymanej z drugiego przykładu | wykonania | | 95,7 | 85,5 | 749,2 | 8,7 | | >360 | | 2,5 | klasa 1 a | jasny i przezroczysty | 9.3 | I 31.3 I | |||||||
| je Έ | Benzyna handlowa | 96,5 | 86,4 | 746,9 | 8,8 | | >360 | 3,2 | klasa 1 a | jasny i przezroczysty | 9'8 | I 30,3 | |||||||
| i | Surowa | benzyna + 5% frakcji benzynowej otrzymanej z drugiego przykładu | wykonania | 93,8 | 83,4 | 750,3 | C‘6 | >360 | V | klasa 1a | jasny i przezroczysty | CM OO | t/oe | |||||
| ? -s | ffl | £ to | ||||||||||||||||
| Surowe benzyn: (bez dodatl | 94,3 | 84,3 | 748,4 | 96 | >360 | V | klasa 1< | jasny i przez roczi | CD | 33,3 | ||||||||
| Wartości wymagane | min. 95,0 | min 85,0 | min. 720,0 max 775,0 | max. 10,0 | min. 360 | max. 5 i | klasa 1 | jasny i przezroczysty | max. 18,0 | max. 35,0 | ||||||||
| Jednostka | 1 | 1 | m E O) | mg/kg | minuty | mg/100 ml | klasa | 1 | i o** | |||||||||
| ra* N U 5 | arowa, | co | mych | iż (3h | MOJC | |||||||||||||
| £ u o> ’5F c ca Ή ca Ϊ N ca Z | Liczba oktanowa badi RON | Liczba oktanowa mot< MON | Gęstość w temperatui 15°C | Zawartość siarki | | Stabilność oksydacyjr | I Zawartość żywic obe< | 3 u E ω y Q_ O O. | | rozpuszczalnikiem) | I Badanie działania | korodującego na mieć w T = 50°C) | Wygląd | Zawartość węglowodc | Z3 CL | c jp o | E 2 ra 1 |
PL 244811 Β1
'T. Τ Τ Τ ’Τ. 00 Ο θ' Ο Ο Ο OJ V V V V V
Dane przedstawione w tabeli 1 wskazują, że surowa benzyna nie spełnia wszystkich wymagań normatywnych, co jest spowodowane najprawdopodobniej brakiem dodatków. Generalnie, dodatek frakcji benzynowej otrzymanej w tym przykładzie wykonania, ze względu na małą zawartość najniżej wrzących składników benzyny (ich znaczna część przeszła do fazy gazowej), powoduje nieznaczny wzrost gęstości paliw, obniżenie prężności par i indeksu lotności, a także obniżenie zawartości niskowrzących frakcji oznaczanych metodą destylacyjną. Ze względu na obecność w tej frakcji znacznej ilości związków nienasyconych, jej wprowadzenie do benzyn poskutkowało wzrostem zawartości olefin. Z kolei, brak związków tlenowych we frakcji benzynowej spowodował nieznaczne obniżenie zawartości
PL 244811 Β1 tych związków w mieszankach. Zaobserwowano także nieznaczne obniżenie wartości liczb oktanowych po wprowadzeniu badanej frakcji do mieszanek. Można zatem stwierdzić, że wprowadzenie do benzyn 5% frakcji benzynowej według przykładu wykonania nie wpływa negatywnie na jakość paliw, a nawet w przypadku temperatury końca destylacji benzyny surowej, poprawia ten parametr do wielkości spełniającej wymagania normatywne. Benzyna handlowa z 5% V/V frakcji benzynowej według przykładu wykonania spełnia wymagania jakościowe przewidziane dla tego typu produktów.
W tabeli 2 zestawiono wyniki badań właściwości olejów napędowych bez dodatku frakcji olejowej otrzymanej z kompozycji według drugiego przykładu wykonania, oraz z 5% zawartością frakcji olejowej otrzymanej z kompozycji według drugiego przykładu wykonania.
Ό CU § Ό
CL CU
CU o
Ό CU
I
ST o
| I Wynik | | Handlowy olej napędowy + 5% frakcji olejowej otrzymanej z kompozycji według drugiego przykładu wykonania | 5 | 1 *'ZS | 837,2 | 3,4 | 6,0 | | 62,5 | <0,10 | O o cT V | 0,005 | | <12 | klasa la |
| Handlowy olej napędowy | O UD | 1 | 838,5 | 2,4 | 6,0 | | 62,5 | O o’ V | <0,001 | | 0,006 | <12 | klasa 1a | |
| Surowy olej napędowy * 5% frakcji olejowej otrzymanej z kompozycji według drugiego przykładu wykonania | 51,5 I | 53,3 I | 830,7 | CM | 8,7 | | 61,5 | o o V | <0,001 | 0,004 | 23,0 | klasa 1a | |
| Surowy olej napędowy | I 51,7 | | 1 52,9 | | 831,8 | CN | 1 o‘9 | | 61,0 | <0,10 | <0,001 | 1 0,003 | | <12 | klasa 1a | |
| Wartości wymagane | min. 51,0 | min. 46,0 | 820,0 845,0 | max. 8,0 | max. 10,0 | powyżej 55,0 | max. 0,30 | o o o X CU E | O 0J o o X (U E | max. 24 | klasa 1 | |
| Jednost ka | 1 | » | π E σ» .X. | E £ | mg/kg | | * | E- £ | I mg/kg ! | klasa I | |||
| Nazwa badanej cechy | | Liczba cetanowa I | | Indeks cetanowy | Gęstość w temperaturze 15°C | Zawartość wi el opierścien i owych węglowodorów aromatycznych | | Zawartość siarki | Temperatura zapłonu | Pozostałość po koksowaniu (z 10% pozostałości destylacyjnej) | Pozostałość po spopieleniu | | Zawartość wody | Zawartość zanieczyszczeń | Badanie działania korodującego na miedź (3h w temperaturze 50°C) |
PL 244811 Β1
| 6,1 | CM | 8 Λ | 260 | 2,742 | 36,0 | 93,8 | 354,5 | U) | |
| 6,5 | CM | I οε< | | 240 | 2,747 | 36,4 | 93,8 | 354,3 | 1 | |
| 0,51 | CO | 21,8 | | | 220 | 2,586 | 39,2 | 93,9 | 355,0 | σ> τι | |
| sso | co | o CO Λ | 230 | 2,587 | 39,3 | 94,2 | 353,4 | ιο CM « | |
| o X ra E | max. 25 | min. 20 | | max. 460 | 2,,000- 4,500 | <65 | min. 85 | max. 360 | o ώ β £ ąiins | |
| %(V/V) | E CO | x: | wrl | jj E E | i | i sp o· | O 4 | o 0 | |
| Zawartość estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAMĘ) | Stabilność oksydacyjna | Smarność, średnica śladu zużycia (WSD) w temperaturze 60”C | Lepkość w temperaturze 40°C | i Skład fakcyjny: | - do temp. 250°C destyluje | - do temp. 350°C destyluje________ | - 95 %(V/V) destyluje do temperatury | Temperatura zablokowania zimnego filtru |
Jak pokazują wyniki badań mieszanek oleju napędowego z 5% zawartością frakcji olejowej otrzymanej z kompozycji według drugiego przykładu wykonania (tabela 2), wprowadzenie frakcji oleju napędowego powoduje niewielkie obniżenie gęstości, co najprawdopodobniej jest związane z większą za wartości lżejszych węglowodorów w tej frakcji. Frakcja oleju napędowego otrzymana z kompozycji według drugiego przykładu wykonania nie zawiera estrów, dlatego jej wprowadzenie do oleju napędowego zmniejsza zawartość FAME (estry metylowe kwasów tłuszczowych) w mieszance z handlowym olejem napędowym. Ze względu na zawartość węglowodorów nienasyconych, badana frakcja z odpadowych tworzyw sztucznych charakteryzuje się mniejszą stabilnością oksydacyjną niż surowy olej napędowy i jej domieszka do tego paliwa powoduje obniżenie wartości tego parametru. Jednakże, jak wskazuje na to mieszanka z handlowym olejem napędowym, wprowadzenie pakietu dodatków (w tym przeciwutleniaczy) stabilizuje paliwo na tyle, że w warunkach testowych, wartość parametru obrazującego stabilność oksydacyjną nie ulega zmianie. Frakcja pozyskana z odpadów polimerowych powoduje podwyższenie temperatury zablokowania zimnego filtru, co widać w przypadku surowego oleju napędowego. Jednakże, dla oleju handlowego, który jest olejem letnim, wielkość tego parametru pozostaje bez zmiany. Wyniki przeprowadzonych badań pozwalają stwierdzić, że 5% V/V domieszka frakcji oleju napędowego do paliwa handlowego, otrzymana z kompozycji według drugiego przykładu wykonania, nie powoduje zmiany badanych właściwości paliwa, i pozwala na jej zastosowanie jako komponentu paliwowego.
Przykład wykonania 3
W trzecim przykładzie wykonania, twórcy niniejszego wynalazku przeprowadzili badania z zastosowaniem kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu o następującym składzie:
- polietylen 47,5% wag.
- polipropylen 47,5% wag.
- polistyren 5% wag.
Wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu w tej kompozycji wynosił 1:1. Materiał wsadowy do reaktora stanowiła powyższa kompozycja odpadowych materiałów polimerowych pozyskanych z odpadów komunalnych. Materiał, po wstępnym osuszeniu do zawartości wilgoci na poziomie 20% i mechanicznym odsianiu zanieczyszczeń, został pocięty na fragmenty o wielkości 5 mm x 30 mm, a następnie ujednorodniony poprzez mieszanie. Proces otrzymywania ciekłych komponentów paliwowych z kompozycji według trzeciego przykładu wykonania prowadzono w reaktorze okresowym, wypełnionym pierścieniami Raschiga wykonanymi z aluminium. Proces realizowano pod ciśnieniem atmosferycznym, w przepływie gazu syntezowego (H2:CO 2:1) jako gazu nośnego z szybkością przepływu 4 dm3/min. Reaktor zasypywano powyższą kompozycją (w ilości 10 kg) wymieszaną z pierścieniami, po czym ogrzewano ją z szybkością 4°C/min do uzyskania właściwej temperatury. Proces realizowano nieizotermicznie w zakresie następujących temperatur w reaktorze: 450°C w części dolnej i 360°C w części górnej. Obciążenie reaktora wynosiło 1 kg kompozycji polim erowej na 10 dm3 pierścieni Raschiga.
W kolejnym etapie realizowano proces uwodornienia. Proces ten przebiegał w reaktorze wypełnionym katalizatorem (platyna oraz pallad osadzone na tlenku glinu), pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze 360°C, w atmosferze gazu syntezowego (H2OO 2:1) jako czynnika uwodorniającego, przepływającego z szybkością 2 dm3/min. Czas realizacji całego procesu wynosił 120 minut. Uzyskana frakcja ciekła została przefiItrowana celem usunięcia zanieczyszczeń i rozdestylowana na frakcję benzynową (wrzącą do 190°C) i frakcję oleju napędowego (wrzącą powyżej 190°C). Następnie, otrzymane frakcje zostały poddane analizie fizykochemicznej. Stopień uwodornienia badano metodą miareczkową oznaczając liczbę bromową. Skład frakcyjny rozdestylowanych frakcji określano za pomocą aparatu do destylacji normalnej HDA 620 firmy Herzog. Temperaturę zapłonu dla frakcji oleju napędowego oznaczano metodą tygla zamkniętego za pomocą aparatu Pensky-Martens firmy Herzog. Skład chemiczny frakcji oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem masowym.
Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zawartość frakcji benzynowej (wrzącej w zakresie 25-190°C), wynosiła 36,1% V/V frakcji szerokiej. Wartość liczby bromowej tej frakcji wynosiła 26,1 g/100 g, zawartość związków parafinowych była na poziomie 31,22%, zaś olefinowych 33,78%. Zawartości węglowodorów aromatycznych (będących nośnikami liczby oktanowej) wynosiła 30,31%. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że produkt termolizy poliolefin z udziałem odpadowego polistyrenu pozwala uzyskać komponent benzynowy o bardzo dobrej jakości.
Otrzymana frakcja oleju napędowego z kompozycji według trzeciego przykładu wykonania zawiera niewielką ilość związków nienasyconych, o czym świadczy wartość liczby bromowej (6,30 g/100 g). Niewielka zawartość olefin daje możliwość łatwego ustabilizowania tej frakcji za pomocą dodatków przeciwutleniających. Frakcja ta charakteryzuje się także wysoką temperaturą zapłonu (71°C) i stosunkowo wysoką temperaturą mętnienia (15°C). Wartości tych parametrów świadczącą o małej zawartości niskowrzących składników oleju napędowego oraz o większej zawartości węglowodorów o dłuższych łańcuchach węglowych. W tej frakcji stwierdzono także obecność związków aromatycznych. Temperatura początku destylacji wynosząca 185°C i odparowanie 85% próbki do 340°C mieszczą się w zakresie przyjętym dla normowego oleju napędowego. Tak więc, można stwierdzić, że badana frakcja jest dobrym komponentem oleju napędowego.
Przykład wykonania 4
W czwartym przykładzie wykonania twórcy niniejszego wynalazku przeprowadzili badania z zastosowaniem kompozycji odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu o następującym składzie:
- polietylen 34% wag.
- polipropylen 51% wag.
- polistyren 15% wag.
Wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu w tej kompozycji wynosił blisko 1:1,5. Materiał wsadowy do reaktora stanowiła powyższa kompozycja odpadowych materiałów polimerowych pozyskanych z odpadów komunalnych. Materiał po wstępnym osuszeniu do zawartości wilgoci na poziomie 20% i mechanicznym odsianiu zanieczyszczeń, został pocięty na fragmenty o wielkości 5 mm x 30 mm, a następnie ujednorodniony poprzez mieszanie. Proces otrzymywania ciekłych komponentów paliwowych z kompozycji według czwartego przykładu wykonania prowadzono w reaktorze okresowym, wypełnionym pierścieniami Raschiga wykonanymi z aluminium. Proces realizowano pod ciśnieniem atmosferycznym, w przepływie gazu syntezowego (H2:CO 2:1) jako gazu nośnego z szybkością przepływu 4 dm3/min. Reaktor zasypywano powyższą kompozycją (w ilości 10 kg) wymieszaną z pierścieniami, po czym ogrzewano ją z szybkością 4°C/min do uzyskania właściwej temperatury. Proces realizowano nieizotermicznie w następującym zakresie temperatur w reaktorze: 450°C w części dolnej i 360°C w części górnej. Obciążenie reaktora wynosiło 1 kg kompozycji polimerowej na 10 dm3 pierścieni Raschiga. W kolejnym etapie realizowano proces uwodornienia. Proces ten przebiegał w reaktorze wypełnionym katalizatorem (platyna oraz pallad osadzone na tlenku glinu), pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturze 360°C, w atmosferze gazu syntezowego (H2OO 2:1) jako czynnika uwodorniającego, przepływającego z szybkością 2 dm3/min. Czas realizacji całego procesu wynosił 120 minut. Uzyskana frakcja ciekła została przefiltrowana celem usunięcia zanieczyszczeń i rozdestylowana ręcznie na frakcję benzynową (wrzącą do 190°C) i frakcję oleju napędowego (wrzącą powyżej 190°C). Następnie, otrzymane frakcje zostały poddane analizie fizykochemicznej. Stopień uwodornienia badano metodą miareczkową oznaczając liczbę bromową. Skład frakcyjny rozdestylowanych frakcji określano za pomocą aparatu do destylacji normalnej HDA 620 firmy Herzog. Temperaturę zapłonu dla frakcji oleju napędowego oznaczano metodą tygla zamkniętego za pomocą aparatu Pensky-Martens firmy Herzog. Skład chemiczny frakcji oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem masowym.
Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zawartość frakcji benzynowej (wrzącej w zakresie 25-190°C), wynosiła 53,3% V/V frakcji szerokiej. Wartość liczby bromowej tej frakcji wynosiła 33,9 g/100 g, zawartość związków parafinowych była na poziomie 25,41%, zaś olefinowych 29,52%. Zawartości węglowodorów aromatycznych (będących nośnikami liczby oktanowej) wynosiła 41,23%. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że produkt termolizy poliolefin z udziałem polistyrenu pozwala uzyskać komponent benzynowy o bardzo dobrej jakości.
Otrzymana frakcja oleju napędowego z kompozycji według czwartego przykładu wykonania zawiera pewną ilość związków nienasyconych, o czym świadczy wartość liczby bromowej (7,01 g/100 g) Niewielka zawartość olefin daje możliwość łatwego ustabilizowania tej frakcji za pomocą dodatków przeciwutleniających. Frakcja ta charakteryzuje się także wysoką temperaturą zapłonu (72°C) i korzystną temperaturą mętnienia (-2°C). Wartości tych parametrów świadczącą o małej zawartości niskowrzących składników oleju napędowego oraz o niezbyt dużej zawartości węglowodorów o dłuższych łańcuchach węglowych. W tej frakcji stwierdzono także obecność związków aromatycznych. Temperatura początku destylacji wynosząca 190°C i koniec destylacji w temperaturze 306°C mieszczą się w zakresie przyjętym dla normowego oleju napędowego. Tak więc, można stwierdzić, że badana frakcja jest dobrym komponentem oleju napędowego.
Claims (6)
1. Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych, znamienna tym, że zawartość polistyrenu w kompozycji mieści się w zakresie od 5% wag. do 15% wag., a pozostałą część kompozycji stanowi polietylen i polipropylen, przy czym wzajemny stosunek wagowy polietylenu i polipropylenu wynosi od 1,0 do 2,0 : od 1,0 do 1,5.
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że składa się z polietylenu, polipropylenu, i polistyrenu o wzajemnym stosunku wagowym od 34 do 83 : od 28 do 57 : od 5 do 15.
3. Kompozycja według zastrz. 2, znamienna tym, że składa się z polietylenu, polipropylenu, i polistyrenu o wzajemnym stosunku wagowym 60:30:10.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że jej składnikami są polietylen, polipropylen i polistyren, wstępnie oczyszczone i rozdrobnione na fragmenty o wielkości od 3 mm x 15 mm do 5 mm x 30 mm.
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że jest jednorodna.
6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość wilgoci w kompozycji mieści się w zakresie od 7,5% wag. do 20% wag.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438917A PL244811B1 (pl) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438917A PL244811B1 (pl) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438917A1 PL438917A1 (pl) | 2023-03-13 |
| PL244811B1 true PL244811B1 (pl) | 2024-03-11 |
Family
ID=85480535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438917A PL244811B1 (pl) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244811B1 (pl) |
-
2021
- 2021-09-08 PL PL438917A patent/PL244811B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438917A1 (pl) | 2023-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miskolczi et al. | Comparison of real waste (MSW and MPW) pyrolysis in batch reactor over different catalysts. Part II: contaminants, char and pyrolysis oil properties | |
| Rutkowski et al. | Influence of polystyrene addition to cellulose on chemical structure and properties of bio-oil obtained during pyrolysis | |
| Sharma et al. | Production, characterization and fuel properties of alternative diesel fuel from pyrolysis of waste plastic grocery bags | |
| CA2811646C (en) | Production of renewable bio-distillate | |
| US9080107B2 (en) | Method of production of high-value hydrocarbon products from waste plastics and apparatus for method of production of high-value hydrocarbon products from waste plastics | |
| US20090139137A1 (en) | Vapour phase esterification of free fatty acids | |
| WO2019002445A1 (en) | ENHANCEMENT OF LIGNOCELLULOSE PYROLYSIS OIL COTTONING BY IMPROVING ITS COMPATIBILITY WITH CHARGING CHARCOALISTIC OIL REFINERY HYDROCARBON FEED | |
| BRPI0619740A2 (pt) | processo para produzir um componente de hidrocarboneto ramificado | |
| CA3083648C (en) | Preparation of a fuel blend | |
| SK50592008A3 (sk) | Spôsob výroby motorových palív z polymérnych materiálov | |
| CA3092622C (en) | Method of processing a bio-based material and apparatus for processing the same | |
| EP2834323A1 (en) | System and method for converting plastic/rubber to hydrocarbon fuel by thermo-catalytic process | |
| PL244811B1 (pl) | Kompozycja odpadowych tworzyw poliolefinowych i odpadowego polistyrenu, zwłaszcza do wytwarzania komponentów paliw silnikowych | |
| CA3227116A1 (en) | Method of treating waste plastic | |
| Peller et al. | HYDROGENATION OF LIQUID HYDROCARBON FRACTIONS FOR PRODUCTION OF NON-CONVENTIONAL DIESEL FUEL. | |
| Tóth et al. | Quality improvement of middle distillates from thermal decomposition of waste polypropylene | |
| WO2022029234A1 (en) | Process for the production of fluids | |
| Tóth et al. | Catalytic quality improvement of waste polyolefin originated fractions | |
| EP4389856A1 (en) | Pyrolysis oil purification | |
| Coniwanti et al. | Processing Plastic Waste HDPE and PP on Pyrolysis Temperature Using Cu-Al₂O₃ Catalyst Into an Alternative Liquid Fuel | |
| WO2024121460A1 (en) | Marine fuel product | |
| WO2016185048A1 (en) | Process for the production of biodegradable hydrocarbon fluids based on syngas | |
| KR102384857B1 (ko) | 원유 정제를 위한 원-스텝 저온 공정 | |
| Hańderek et al. | Hydrocarbon Fractions from Thermolysis of Waste Plastics as Components of Engine Fuels | |
| EP4389855A1 (en) | Pyrolysis oil purification |