RU2617213C2 - Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis - Google Patents

Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis Download PDF

Info

Publication number
RU2617213C2
RU2617213C2 RU2015134636A RU2015134636A RU2617213C2 RU 2617213 C2 RU2617213 C2 RU 2617213C2 RU 2015134636 A RU2015134636 A RU 2015134636A RU 2015134636 A RU2015134636 A RU 2015134636A RU 2617213 C2 RU2617213 C2 RU 2617213C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer waste
waste
catalyst
polymer
temperature
Prior art date
Application number
RU2015134636A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015134636A (en
Inventor
Эсфирь Михайловна Сульман
Юрий Юрьевич Косивцов
Юрий Владимирович Луговой
Кирилл Вячеславович Чалов
Борис Борисович Тихонов
Владимир Петрович Молчанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ)
Priority to RU2015134636A priority Critical patent/RU2617213C2/en
Publication of RU2015134636A publication Critical patent/RU2015134636A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617213C2 publication Critical patent/RU2617213C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/143Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method for utilising polymer waste by a low-temperature catalytic pyrolysis method is carried out, and the polymer waste is thermally processed in a screw reactor without oxygen access in the presence of a ZSM-5 zeolite-based catalyst, the method being characterised in that the catalyst is an iron oxide catalyst, Impregnated in a matrix of zeolite ZSM-5, waste processing is carried out at a temperature of 498-502°C for 59-61 minutes, when using 1-5% of the mass of raw materials, while processing polymer waste with a particle size of not more than 80 mm.
EFFECT: decrease the formation of by resin components, obtaining fuel gas, low temperature thermal destruction process.
2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки полимерных отходов и может найти применение в энергетике, химической и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Изобретение применяется для получения горючих газов, жидких топливных фракций и композиционных материалов из полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза.The invention relates to the field of processing of polymer waste and can find application in the energy, chemical and oil refining and other industries. The invention is used to produce combustible gases, liquid fuel fractions and composite materials from polymer waste by the method of low-temperature catalytic pyrolysis.

Известен способ переработки отходов полимеров в бензин, керосин и дизель каталитической термодеструкцией (US Patent 6866830 «Method and system for continuously preparing gasoline, kerosene and diesel oil from waste plastics», 30.01.2003, C10G 1/00; C10G 47/02; C10G 47/04). Процесс проводится в 3 стадии: сначала расплавленные полимерные отходы подвергаются одновременному дегидрированию и термодеструкции с никелевым катализатором при температурах 350-370°C в течение около 20 минут; вторая стадия выполняется в каталитической трубе при 500-550°C в присутствии катализатора SiO2-Al2O3; третья стадия применяется только к бензиновой фракции для преобразования его в более высококачественный продукт с помощью кислотных катализаторов (HCl, AlCl3 и SbCl3).A known method of processing polymer wastes into gasoline, kerosene and diesel by catalytic thermal decomposition (US Patent 6866830 "Method and system for continuously preparing gasoline, kerosene and diesel oil from waste plastics", 01/30/2003, C10G 1/00; C10G 47/02; C10G 47/04). The process is carried out in 3 stages: first, the molten polymer waste is subjected to simultaneous dehydrogenation and thermal decomposition with a nickel catalyst at temperatures of 350-370 ° C for about 20 minutes; the second stage is carried out in a catalytic pipe at 500-550 ° C in the presence of a catalyst SiO 2 -Al 2 O 3 ; the third stage applies only to the gasoline fraction to convert it into a higher quality product using acid catalysts (HCl, AlCl 3 and SbCl 3 ).

Недостатком этого способа является сложность его технологической реализации (3 различных реактора с различными условиями проведения процесса), а также необходимость использования 2 различных типов катализаторов для получения высококачественного конечного продукта.The disadvantage of this method is the complexity of its technological implementation (3 different reactors with different process conditions), as well as the need to use 2 different types of catalysts to obtain a high-quality final product.

Также известен способ микроволнового пиролиза полимерных отходов (Ludlow-Palafox, С.; Chase, Н.А. Scheirs, J., Kaminsky, W., Microwave pyrolysis of plastic wastes. In Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics John Wiley and Sons Ltd.: Chichester, UK, 2006; pp. 569-594), согласно которому полимерные отходы в измельченной или гранулированной форме подаются в реактор с микроволновым резонатором, куда добавляется также распыляемый уголь, восприимчивый к микроволновому нагреванию (интенсивность микроволн - 1250 Вт, частота - 2,45 ГГц), реактор продувается азотом со скоростью 1,4 л/мин для создания бескислородной атмосферы, после пиролиза продукты испаряются и выходят из микроволновой системы, пары сжимаются в жидкость и легкие газовые фракции.A method for microwave pyrolysis of polymer wastes is also known (Ludlow-Palafox, C .; Chase, N.A. Scheirs, J., Kaminsky, W., Microwave pyrolysis of plastic wastes. In Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics John Wiley and Sons Ltd .: Chichester, UK, 2006; pp. 569-594), according to which polymer waste in a crushed or granular form is fed into a reactor with a microwave resonator, where atomized coal is also added, which is susceptible to microwave heating (microwave intensity - 1250 W, frequency - 2.45 GHz), the reactor is purged with nitrogen at a speed of 1.4 l / min to create an oxygen-free atmosphere, after p The irolysis products evaporate and exit the microwave system, the vapor is compressed into a liquid and light gas fractions.

Недостатком этого метода является высокая энергоемкость процесса, которая обусловлена необходимостью микроволнового излучения, а также необходимость добавления в реакционную среду угля для микроволнового нагревания, что существенно увеличивает коксообразования и снижает выход целевых жидких и газообразных продуктов.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, which is due to the need for microwave radiation, as well as the need to add coal to the reaction medium for microwave heating, which significantly increases coke formation and reduces the yield of target liquid and gaseous products.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения бензина и дизеля из отходов пластмасс или необработанной нефти (WO 2004072163 «А process for producing gasoline and diesel from waste plastics and/or heavy oil», 16.07.1999, C10G 1/00, C10G 1/10, C10G 51/04, C10G 11/00, C10G 11/04, C08J 11/00, C10L 1/00, C10G 11/05, B01J 29/40, C08J 11/16, C10G 51/00, C10G 1/08, C10G 11/10, C10G 11/16, B01J 29/00), основанный на 2 последовательных стадиях. На первой стадии катализатор (смесь Al2O3, стекла и цеолита HZSM-5) перемешивается непосредственно с полимерными отходами в шнековом реакторе при 600-700°C. Вторая стадия проводится в неподвижном слое, содержащем цеолиты ZSM-5 и REY, а также флокит при температурах 300-600°C, для увеличения выхода бензина и дизеля.Closest to the claimed invention is a method for producing gasoline and diesel from waste plastic or crude oil (WO 2004072163 "A process for producing gasoline and diesel from waste plastics and / or heavy oil", 07/16/1999, C10G 1/00, C10G 1 / 10, C10G 51/04, C10G 11/00, C10G 11/04, C08J 11/00, C10L 1/00, C10G 11/05, B01J 29/40, C08J 11/16, C10G 51/00, C10G 1 / 08, C10G 11/10, C10G 11/16, B01J 29/00) based on 2 consecutive stages. In the first stage, the catalyst (a mixture of Al 2 O 3 , glass and HZSM-5 zeolite) is mixed directly with the polymer waste in a screw reactor at 600-700 ° C. The second stage is carried out in a fixed bed containing zeolites ZSM-5 and REY, as well as flocite at temperatures of 300-600 ° C, to increase the yield of gasoline and diesel.

Недостатком этого метода является высокая энергоемкость процесса вследствие высокой температуры процесса (что также приводит к высокому коксообразованию), а также отсутствие предварительной подготовки сырья, что снижает эффективность процесса.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process due to the high temperature of the process (which also leads to high coke formation), as well as the lack of preliminary preparation of raw materials, which reduces the efficiency of the process.

В целом, термодеструкция полимерных отходов сопряжена с несколькими достаточно серьезными трудностями:In general, the thermal degradation of polymer waste is associated with several rather serious difficulties:

- существенное коксообразование и нагар на рабочих поверхностях;- significant coke formation and carbon deposits on working surfaces;

- широкий диапазон состава и свойств полимерных отходов (в том числе наличие гетероатомов, добавок и примесей) приводит к появлению вторичных реакций, в том числе ведущих к образованию нежелательных побочных продуктов;- a wide range of composition and properties of polymer wastes (including the presence of heteroatoms, additives and impurities) leads to the appearance of secondary reactions, including those leading to the formation of undesirable by-products;

- необходимость предварительного расплавления полимерных отходов перед термодеструкцией.- the need for preliminary melting of polymer waste before thermal degradation.

Эти трудности не позволяют добиться максимальной эффективности процесса термодеструкции полимерных отходов в полезные продукты (горючие газы, жидкие топливные фракции и композиционные материалы).These difficulties do not allow achieving the maximum efficiency of the process of thermal decomposition of polymer wastes into useful products (combustible gases, liquid fuel fractions and composite materials).

Задачей, решаемой при создании настоящего изобретения, является существенное снижение энергоемкости процесса и увеличение выхода горючих жидких и газообразных углеводородов, а также снижение содержания смол при переработке отходов за счет использования катализаторов на основе оксидов переходных металлов (Fe, Со или Ni), импрегнированных в матрицу цеолита ZSM-5.The problem to be solved when creating the present invention is to significantly reduce the energy intensity of the process and increase the yield of flammable liquid and gaseous hydrocarbons, as well as reduce the resin content during waste processing by using catalysts based on transition metal oxides (Fe, Co or Ni) impregnated into the matrix zeolite ZSM-5.

Технический результат изобретения - снижение температуры процесса термодеструкции за счет использования эффективных катализаторов на основе оксидов переходных металлов (Fe, Со или Ni), импрегнированных в матрицу цеолита ZSM-5, расширение функциональных возможностей способа за счет введения дополнительных стадий процесса и увеличение глубины использования исходного сырья (полимерных отходов).The technical result of the invention is to reduce the temperature of the thermal degradation process through the use of effective catalysts based on transition metal oxides (Fe, Co or Ni) impregnated into a ZSM-5 zeolite matrix, expanding the functionality of the method by introducing additional process steps and increasing the depth of use of the feedstock (polymer waste).

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что термокаталитическую переработку полимерных отходов проводят в отсутствие кислорода с использованием катализаторов на основе глин и щелочноземельных металлов и металлов подгруппы железа при температуре 498÷502°C в течение 59÷61 минут с предварительной сушкой полимерных отходов. Содержащиеся в газообразных продуктах смолы, проходя через слой катализатора, разрушаются, что приводит к увеличению выхода горючих газов.The task and the technical result are achieved in that the thermocatalytic processing of polymer waste is carried out in the absence of oxygen using catalysts based on clay and alkaline earth metals and metals of the iron subgroup at a temperature of 498 ÷ 502 ° C for 59 ÷ 61 minutes with preliminary drying of the polymer waste. Resins contained in gaseous products, passing through the catalyst bed, are destroyed, which leads to an increase in the yield of combustible gases.

Использование оксидов переходных металлов (Fe, Со или Ni), импрегнированных в матрицу цеолита ZSM-5 в качестве катализатора, приводит к увеличению содержания углеводородов, что сказывается на увеличении теплотворной способности образующихся продуктов пиролиза, а также позволяет снизить температуру проведения пиролиза на 50-100°C с высокой конверсией в газообразные и жидкие продукты.The use of transition metal oxides (Fe, Co, or Ni) impregnated into the ZSM-5 zeolite matrix as a catalyst leads to an increase in the hydrocarbon content, which affects the increase in the calorific value of the resulting pyrolysis products, and also reduces the pyrolysis temperature by 50-100 ° C with high conversion to gaseous and liquid products.

Проведение предварительной сушки полимерных отходов осуществляется в целях снижения энергоемкости процесса переработки, так как для испарения содержащейся влаги необходим подвод дополнительной энергии.The preliminary drying of polymer waste is carried out in order to reduce the energy intensity of the processing process, since additional energy is required to evaporate the moisture contained.

Способ утилизации полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза осуществляется следующим образом. Полимерные отходы перерабатываются с помощью полупериодической установки низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных отходов, схема которой представлена на фиг. 1. В загрузочный бункер 1 помещают предварительно взвешенную приготовленную смесь полимерных отходов массой 2,5 кг. Реактор 2 продувают азотом через штуцер для продувки в течение 10 минут при давлении 2-3 атмосферы. Затем электропечь 3 нагревается до температуры 500°C. Далее при помощи шнека сырье подается в реактор 2, где протекает сушка перерабатываемых отходов в течение 3-7 секунд. Шнек приводится в движение электродвигателем с редуктором 4. Использование шнека в качестве рабочего органа реактора дает возможность контролировать время нахождения сырья в зоне реакции. Время контакта сырья с горячей поверхностью реактора позволяет варьировать физико-химические характеристики продуктов пиролиза. Термодеструкция полимерных отходов проводится в течение 60 минут с использованием катализаторов на основе глин и щелочноземельных металлов и металлов подгруппы железа. Соотношение массы катализатора к массе сырья - от 1 до 5%. Забор проб твердых и жидких продуктов осуществляют после охлаждения реактора в сборник твердого остатка 5 и сборник жидкости 6, снабженный теплообменником 7, соответственно. Анализ твердого углеродсодержащего остатка и жидкой фракции возможно проводить только после полной остановки процесса. Массы твердого остатка и жидкой фракции вычисляются посредством сбора и взвешивания на технических весах. Конверсия сырья в твердые продукты определяется посредством взвешивания приемника твердого остатка, в жидкие - ловушки до и после проведения эксперимента соответственно. Общий анализ полученного газа проводится благодаря отбору проб через газовый фильтр 8 и газовые часы 9 в сборник газа 10.The method of disposal of polymer waste by the method of low temperature catalytic pyrolysis is as follows. Polymer wastes are processed using a semi-batch unit for low-temperature catalytic pyrolysis of polymer wastes, the scheme of which is shown in FIG. 1. A pre-weighed prepared mixture of polymer waste weighing 2.5 kg is placed in the loading hopper 1. The reactor 2 is purged with nitrogen through a nozzle for purging for 10 minutes at a pressure of 2-3 atmospheres. Then the electric furnace 3 is heated to a temperature of 500 ° C. Then, with the help of a screw, the feed is fed into the reactor 2, where the drying of the processed waste proceeds within 3-7 seconds. The auger is driven by an electric motor with a reducer 4. The use of the auger as a working body of the reactor makes it possible to control the residence time of the raw materials in the reaction zone. The contact time of the raw material with the hot surface of the reactor allows you to vary the physico-chemical characteristics of the pyrolysis products. Thermal destruction of polymer waste is carried out for 60 minutes using catalysts based on clay and alkaline earth metals and metals of the iron subgroup. The ratio of the mass of the catalyst to the mass of raw materials is from 1 to 5%. The sampling of solid and liquid products is carried out after cooling the reactor into a solid residue collector 5 and a liquid collector 6 equipped with a heat exchanger 7, respectively. Analysis of the solid carbon-containing residue and the liquid fraction can be carried out only after the process is completely stopped. The masses of the solid residue and the liquid fraction are calculated by collecting and weighing on a technical balance. The conversion of raw materials into solid products is determined by weighing the receiver of the solid residue, into liquid traps before and after the experiment, respectively. A general analysis of the obtained gas is carried out through sampling through a gas filter 8 and a gas clock 9 into the gas collector 10.

Способ иллюстрируется таблицами.The method is illustrated in tables.

В таблице 1 представлены результаты исследования процесса термокаталитической переработки полимерных отходов с использованием катализатора на основе оксида железа, импрегнированного в матрицу цеолита ZSM-5, при различных температурах проведения процесса. В модельную смесь полимерных отходов (15% полиэтилентерефталата, 5% резины из вторичных автомобильных шин, 10% поливинилхлорида, 70% полиэтилена) массой 2,5 кг вносился суспендированный в воде катализатор в концентрации по сухому веществу 2%. Полученная таким образом органоминеральная смесь высушивалась до равновесной влажности и подвергалась пиролизу при температурах 400, 450, 500, 550, 600°C.Table 1 presents the results of a study of the process of thermocatalytic processing of polymer waste using a catalyst based on iron oxide impregnated in a ZSM-5 zeolite matrix at various temperatures of the process. A catalyst mixture suspended in water at a dry matter concentration of 2% was added to a model mixture of polymer waste (15% polyethylene terephthalate, 5% rubber from secondary car tires, 10% polyvinyl chloride, 70% polyethylene) weighing 2.5 kg. The organomineral mixture thus obtained was dried to equilibrium humidity and subjected to pyrolysis at temperatures of 400, 450, 500, 550, 600 ° C.

В таблице 2 представлены результаты исследования процесса термокаталитической переработки полимерных отходов с использованием катализатора на основе оксида железа, импрегнированного в матрицу цеолита ZSM-5, при переменном отношении массы катализатора к массе сырья. В модельную смесь полимерных отходов массой 2,5 кг вносился суспендированный в воде катализатор в концентрации по сухому веществу 0,5, 1, 2, 5, 10 и 30%. Полученная таким образом органоминеральная смесь высушивалась до равновесной влажности и подвергалась пиролизу при температуре 500°C.Table 2 presents the results of a study of the process of thermocatalytic processing of polymer waste using a catalyst based on iron oxide impregnated in a ZSM-5 zeolite matrix with a variable ratio of the mass of the catalyst to the mass of raw materials. A catalyst suspended in water at a dry matter concentration of 0.5, 1, 2, 5, 10, and 30% was added to a model mixture of polymer waste weighing 2.5 kg. The organomineral mixture thus obtained was dried to equilibrium humidity and pyrolyzed at a temperature of 500 ° C.

Как видно из таблицы 1, оптимальные температурные условия процесса термокаталитической переработки полимерных отходов с использованием катализатора на основе оксида железа, импрегнированного в матрицу цеолита ZSM-5, находятся в интервале 500°C, при этом оптимальное время проведения процесса пиролиза составляет 60 минут. Наибольшая конверсия в газообразные и жидкие продукты находится в интервале температур 450-550°C. Температура ниже 450°C даже при использовании катализатора недостаточна для наиболее полной конверсии полимерных отходов в газообразные и жидкие продукты. Увеличение температуры выше 550°C экономически нецелесообразно, поскольку способствует снижению теплоты сгорания газообразных продуктов за счет протекания более глубоких процессов термодеструкции, а также увеличению коксообразования. Меньшее время проведения процесса недостаточно для достижения возможной конверсии полимерных отходов в жидкие и газообразные продукты. Увеличение времени проведения процесса свыше 60 минут экономически не выгодно, поскольку протекание процесса пиролиза к этому времени практически полностью завершается.As can be seen from table 1, the optimal temperature conditions for the process of thermocatalytic processing of polymer waste using a catalyst based on iron oxide impregnated in a ZSM-5 zeolite matrix are in the range of 500 ° C, while the optimal pyrolysis process time is 60 minutes. The highest conversion to gaseous and liquid products is in the temperature range 450-550 ° C. A temperature below 450 ° C, even when using a catalyst, is insufficient for the most complete conversion of polymer waste into gaseous and liquid products. An increase in temperature above 550 ° C is not economically feasible, since it helps to reduce the heat of combustion of gaseous products due to the occurrence of deeper processes of thermal decomposition, as well as an increase in coke formation. The shorter process time is not enough to achieve the possible conversion of polymer waste into liquid and gaseous products. The increase in the time of the process over 60 minutes is not economically profitable, since the pyrolysis process is almost complete by this time.

Как видно из таблицы 2, внесение катализатора в количестве менее 1% от массы сырья недостаточно для поддержания необходимого уровня конверсии исходного сырья в газообразные и жидкие продукты. Оптимальное содержание катализатора находится в пределах 1-5% от массы сырья (оптимум - 2%). Дальнейшее увеличение содержания катализатора более 5% не приводит к значительным изменениям массового распределения продуктов пиролиза, поэтому оно экономически нецелесообразно.As can be seen from table 2, the introduction of the catalyst in an amount of less than 1% by weight of the feedstock is not enough to maintain the necessary level of conversion of the feedstock into gaseous and liquid products. The optimal catalyst content is in the range of 1-5% by weight of the feed (optimum is 2%). A further increase in the catalyst content of more than 5% does not lead to significant changes in the mass distribution of the pyrolysis products, therefore, it is not economically feasible.

Способ предназначен для переработки полимерных отходов плотностью от 0,2 т/м3 и крупностью не более 80 мм с получением твердых углеродсодержащих наполнителей (10-20% масс.), жидких топлив, газообразных продуктов с теплоценностью в диапазоне 10-15 МДж/м3 и содержанием смол менее 50 мг/м3.The method is intended for the processing of polymer waste with a density of 0.2 t / m 3 and a particle size of not more than 80 mm to produce solid carbon-containing fillers (10-20% by weight), liquid fuels, gaseous products with a heat value in the range of 10-15 MJ / m 3 and a resin content of less than 50 mg / m 3 .

Использование предлагаемого способа утилизации полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза, возможность точного регулирования параметров проведения процесса, а также наиболее полное использование исходного сырья (полимерных отходов) для получения ценных продуктов (горючих газов, жидких топливных фракций и композиционных материалов).The use of the proposed method for the disposal of polymer waste by the method of low-temperature catalytic pyrolysis, the ability to accurately control the parameters of the process, as well as the most complete use of feedstock (polymer waste) to produce valuable products (combustible gases, liquid fuel fractions and composite materials).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Способ утилизации полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза, содержащий термическую переработку полимерных отходов в шнековом реакторе без доступа кислорода в присутствии катализатора на основе цеолита ZSM-5, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют катализатор на основе оксида железа, импрегнированного в матрицу цеолита ZSM-5, переработку отходов проводят при температуре 498-502°С в течение 59-61 минут, при использовании 1-5% от массы сырья, при этом перерабатывают полимерные отходы крупностью не более 80 мм.A method of utilizing polymer waste by low-temperature catalytic pyrolysis, comprising thermal processing of polymer waste in a screw reactor without oxygen in the presence of a catalyst based on ZSM-5 zeolite, characterized in that the catalyst is based on iron oxide impregnated in a ZSM-zeolite matrix 5, waste processing is carried out at a temperature of 498-502 ° C for 59-61 minutes, when using 1-5% by weight of raw materials, while polymer waste is not processed more than 80 mm.
RU2015134636A 2015-08-18 2015-08-18 Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis RU2617213C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134636A RU2617213C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134636A RU2617213C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015134636A RU2015134636A (en) 2017-02-28
RU2617213C2 true RU2617213C2 (en) 2017-04-24

Family

ID=58453943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134636A RU2617213C2 (en) 2015-08-18 2015-08-18 Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617213C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791538C2 (en) * 2021-03-29 2023-03-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" Method for thermochemical restoration of corroded steel surfaces

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127296C1 (en) * 1993-04-03 1999-03-10 Веба Ель Акциенгезелльшафт Method of processing plastic utility refuses and waste
RU2202589C2 (en) * 1998-09-24 2003-04-20 ЖОУ Дингли Method and device for production of hydrocarbons from domestic garbage or wastes and/or wastes of organic materials
UA50430U (en) * 2009-12-03 2010-06-10 Национальный Университет Кораблестроения Имени Адмирала Макарова Installation for continuous thermal unitization of polymer wastes
RU2009142542A (en) * 2009-11-19 2011-05-27 Александр Николаевич Титов (RU) Pyrolysis Reactor
RU2496587C2 (en) * 2011-12-15 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Method of organic and polymer wastes processing
RU2538968C1 (en) * 2013-07-31 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" Method of thermocatalytic processing of industrial and solid houshold wastes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127296C1 (en) * 1993-04-03 1999-03-10 Веба Ель Акциенгезелльшафт Method of processing plastic utility refuses and waste
RU2202589C2 (en) * 1998-09-24 2003-04-20 ЖОУ Дингли Method and device for production of hydrocarbons from domestic garbage or wastes and/or wastes of organic materials
RU2009142542A (en) * 2009-11-19 2011-05-27 Александр Николаевич Титов (RU) Pyrolysis Reactor
UA50430U (en) * 2009-12-03 2010-06-10 Национальный Университет Кораблестроения Имени Адмирала Макарова Installation for continuous thermal unitization of polymer wastes
RU2496587C2 (en) * 2011-12-15 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Method of organic and polymer wastes processing
RU2538968C1 (en) * 2013-07-31 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" Method of thermocatalytic processing of industrial and solid houshold wastes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ю.Ю.КОСИНЦЕВ, Э.М. СУЛЬМАН ТЕХНОЛОГИЯ ПИРОЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ. МОНОГРАФИЯ. ТВЕРЬ, ТГТУ, 2010. 124 С. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791538C2 (en) * 2021-03-29 2023-03-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" Method for thermochemical restoration of corroded steel surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015134636A (en) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Suriapparao et al. A review on role of process parameters on pyrolysis of biomass and plastics: present scope and future opportunities in conventional and microwave-assisted pyrolysis technologies
Zhang et al. Microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production
Ibrahim Introductory chapter: pyrolysis
Prathiba et al. Pyrolysis of polystyrene waste in the presence of activated carbon in conventional and microwave heating using modified thermocouple
US10072227B2 (en) Microwave torrefaction of biomass
KR101289583B1 (en) Process and plant for conversion of waste material to liquid fuel
CN1179148C (en) Low energy method of pyrolysis of hydrocarbon materials such as rbber
JP2017502159A (en) Pyrolysis oil by microwave system
KR20020052168A (en) A process for producing gasoline and diesel from waste plastics and/or heavy oil
US9540580B2 (en) Char made with a microwave-transparent reaction chamber for production of fuel from an organic-carbon-containing feedstock
Kim et al. The pyrolysis of waste mandarin residue using thermogravimetric analysis and a batch reactor
CN114309023B (en) Low-temperature and low-power carbon-containing material microwave treatment process
RU2385344C1 (en) Method of thermal processing high molecular carbon containing raw material into more light compounds
Saifuddin et al. Microwave-assisted co-pyrolysis of Bamboo biomass with plastic waste for hydrogen-rich syngas production
TW201502174A (en) System and method for converting plastic/rubber to hydrocarbon fuel by thermo-catalytic process
Kim et al. Pyrolytic characteristics of Jatropha seedshell cake in thermobalance and fluidized bed reactors
CN110819367B (en) Biomass fuel quality prediction method and application thereof
RU2617213C2 (en) Method of utilisation of polymer wastes by method of low-temperature catalytic pyrolysis
Ani et al. Microwave induced fast pyrolysis of scrap rubber tires
JP3959009B2 (en) Thermal decomposition recycling method of organic matter
Kalitko et al. Waste Moving-Stirring Bed in Thermal Processing of Auger or Kiln Pyrolysis Reactor: Math Model Engineering Solution for the Effective Cross-Section Charge of Reactors
RU2502783C1 (en) Thermochemical processing method of oil slurries or acid tars in mixtures with solid natural fuel to obtain liquid products and solid residues
Xu et al. Kinetic Analysis and Pyrolysis Behaviour Of Pine Needles by Tg-Ftir and Py-Gc/Ms
Zaiter et al. The production of pyrolytic oil from scrap tire tubes
JP2012092246A (en) Biomass liquefaction method, and biomass liquefaction apparatus using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190819