Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Kayghobad Shams
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) کیقباد شمس اسحاقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Ghasempour Pazani
سعید قاسم پورپزانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Pyrolysis of Polyethylene Terephthalate (PET) and Investigation of Addition of Heavy Saturated Paraffins on Its Products
The use of plastics and synthetic polymers has grown dramatically in recent decades, and waste disposal of these engineering materials has become one of the major global environmental issues. Polyethylene terephthalate (PET), with an annual growth rate of ten percent in 2012, is one of the plastic materials that are mostly used in various industries. This material is produced in different grades, and is mainly used in food packaging, beverage bottles, medical engineering, and textile industries. The use of this plastic has an important environmental problem because it is not biodegradable and its environmental degradation will take several hundred years. Hence, currently, as other plastic wastes, PET wastes are burned or are land filled. However, because of environmental concerns and increased restrictive environmental regulations, it is essential to explore alternative and suitable methods for PET waste reuse. One of the viable methods for fulfilling these needs is pyrolysis. Pyrolysis is a thermo-chemical process in which large molecules are cracked by heating organic materials in absence of oxygen. Using this process for waste PET disposal leads to less pollutant release into the environment compared to disposal of PET via other commonly practiced methods (landfill, incineration, and hydrolysis). In pyrolysis process, various operating conditions such as temperature, heating rate, residence time, use of catalysts, use of additives, and operating pressure affect the distribution of its products. Among the said process variables, temperature plays an important role in the final products of pyrolysis. The aim of this research was studying the pyrolysis of textile grade PET using heavy paraffin in order to increase the liquid products of the pyrolysis. Textile grade PET (provided by Isfahan Polyacryl Company) along with heavy paraffin (purchased from Merck) were used in a home-made pyrolytic reactor under sub atmospheric conditions. The pyrolysis was carried out in presence of nitrogen gas, and the variations of temperature and mass fraction of heavy paraffin for the highest liquid yield were studied. The results showed that at 380 ? C and a mass fraction of 15 % wt of heavy paraffin, the liquid product was a maximum, and the liquid yield was increased by 5.3% wt. The mass balances were closed to more than 99 percent. Addition of heavy paraffin did not change the gas and solid products, appreciably. Analysis of liquid products of hydrolysis of PET using gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS) showed that the major components were benzoic acid and phenol. These two components at 380 ? C were about 80 % wt of the liquid products of pyrolysis. The addition of heavy paraffin considerably changed the composition and the number of components of the liquid products, and 15 new compounds were generated, and identified. Finally, addition of heavy paraffin reduced benzoic acid by 16.62% wt, and increased phenol by about 8% wt. Keywords : Pyrolysis, Polyethylene terephthalate, Paraffin, Thermal decomposition, Plastic recycling
استفاده از پلاستیک‌ها و پلیمرهای مصنوعی، رشد چشمگیری در دهه‌های اخیر داشته و دفع پسماند این مواد، تبدیل به یکی از مسائل بزرگ زیست‌محیطی شده است. پلی‌اتیلن ترفتالات با رشد سالانه ده درصد در سال 2012، ازجمله پرمصرف‌ترین مواد پلاستیکی به شمار می‌رود که در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این ماده در درجه‌های مختلفی تولید می‌شود که عمدتاً در بسته‌بندی مواد غذایی، تولید بطری‌های آشامیدنی، صنایع پزشکی و صنایع نساجی کاربرد دارد. مصرف بالای این پلاستیک، یک مسئله‌ی مهم زیست‌محیطی است زیرا این ماده زیست‌تخریب‌پذیر نبوده و تجزیه‌ی محیطی آن چند صد سال طول می‌کشد، به همین دلیل مانند سایر پسماند‌های پلاستیکی، دفن و یا سوزانده می‌شود؛ بنابراین به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی و قوانین محدودکننده مربوط به آن، انتخاب یک روش جایگزین و مناسب برای بازیافت پلاستیک‌ها ضروری است. یکی از روش‌های امکان‌پذیر برای برآورده ساختن این نیازها، استفاده از فرآیند شیمیایی پیرولیز است. پیرولیز، یک فرآیند شیمیایی-گرمایی است که در آن مولکول‌های بزرگ مواد آلی، در غیاب اکسیژن، به‌وسیله‌ی حرارت شکسته می‌شوند. استفاده از این فرآیند، باعث انتشار گازهای آلاینده‌ی کمتری به محیط‌زیست نسبت به سایر روش‌های رایج مانند دفن، سوزاندن و هیدرولیز پسماندهای پلی‌اتیلن ترفتالات می‌شود. در فرآیند پیرولیز، شرایط عملیاتی مختلفی مانند دما، نرخ گرمایی، زمان اقامت، استفاده از کاتالیزور، استفاده از افزودنی و فشار عملیاتی بر توزیع محصولات آن مؤثر است. در میان شرایط عملیاتی گفته‌شده، دما، مهم‌ترین نقش را در محصول نهایی حاصل از فرآیند پیرولیز ایفا می‌کند. هدف از انجام این پژوهش، مطالعه روی فرایند پیرولیز پلی‌اتیلن ترفتالات در حالت الیاف و در حضور افزودنی پارافین سنگین به‌منظور افزایش میزان محصول مایع بود. این فرآیند در حضور الیاف پلی‌اتیلن ترفتالات (تهیه‌شده از شرکت پلی اکریل اصفهان) و افزودنی پارافین (خریداری‌شده از شرکت مرک) در یک راکتور دست‌ساز، تحت شرایط زیر اتمسفر انجام شد. فرآیند پیرولیز در حضور گاز نیتروژن، تحت دماهای مختلف و در نسبت‌های وزنی مختلف پارافین انجام شد تا بیشترین محصول مایع به دست آید. نتایج نشان می‌دهد که دمای C?380 و نسبت وزنی 15 درصد پارافین، باعث تولید بیشترین مقدار محصول مایع می‌شود و میزان آن را تا 3/5 درصد وزنی افزایش می‌دهد. موازنه‌ی جرم نزدیک به 99 درصد بوده است. افزودن پارافین تغییر محسوسی را در محصولات جامد و گاز ایجاد نکرد. آنالیز محصولات مایع به‌دست‌آمده از پیرولیز پلی‌اتیلن ترفتالات با استفاده از آزمون کروماتوگرافی گاز- طیف‌سنجی جرمی نشان داد که عمده محصولات تولیدشده، اسید بنزوئیک و فنل هستند که در دمای C ?380، بیش از 80 درصد وزنی محصولات را شامل می‌شوند. افزودن پارافین سنگین سبب تغییر قابل‌توجهی در نسبت اجزای سازنده و تعداد ترکیبات محصول مایع به‌دست‌آمده شد به‌طوری‌که 15 ترکیب جدید، تولید و شناسایی شد. همچنین افزودن پارافین سبب کاهش اسید بنزوئیک به میزان 62/16 درصد و افزایش فنل به میزان 8 درصد شد. کلمات کلیدی: پیرولیز، پلی‌اتیلن ترفتالات، بازیافت پلاستیک، پارافین جامد، تجزیه‌ی گرمایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی