Pyrolysis of virgin and waste plastics and characterization of products

Abstract

Bu araştırmanın amacı, atık polietilen (PE), polipropilen (PP) ve polistiren (PS)' den piroliz yöntemi ile monomer, petrokimyasal ve kimyasal içeren sıvı hidrokarbonların elde edilmesidir. Seçilen atık plastik ve bu atık plastiklere karşılık gelen ham plastiklerin termogravimetrik eğrilerinin matematiksel analizleri sonucu kinetik parametreleri elde edilmiştir. Plastiklerde bulunan kirleticilerin ısısal bozunmadaki etkileri incelenmiş; aktivasyon enerjisinde azalmaya ve aynı zamanda reaksiyon katsayısında artışa neden olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, ısısal uçuculuk analizi eğrilerinden faydalanarak, bozunan ürünlerin analizi yapılmıştır. Farklı karışımlardaki atık PE, PP ve PS plastiklere düşük sıcaklık piroliz prosesi uygulanarak optimum sıvı ürün miktarı elde edilmeye çalışılmıştır. Bunlara ek olarak, atık plastikler arasındaki etkileşim ve atık - ham plastikler arasındaki farklılıklar piroliz prosesi boyunca incelenmiştir. Gray-King Assay, Heinze Retort deneylerde kullanılan sabit yatak çeşitleridir. Karışımlaradaki PS oranın artması ile sıvı ürün miktarında artma olduğu gözlenmiştir. Piroliz sonucu elde edilen sıvı ve gaz ürünler kromatografik ve spektroskopik yöntemlerle analiz edilmiştir. Maksimum miktarda küçük aromatiklerin 50:50 oranındaki PE:PS karışımlarından elde edildiği bulunmuştur. Gray-King Assay piroliz sisteminden elde edilen atık plastiklerin ürün dağılımı vakum altında gerçekleştirilen piroliz deneylerinden elde edilen verilerle karşılaştırılmıştır. Vakum altında yapılan piroliz deneylerinde daha fazla sıvı ürün elde edildiği gözlenmiştir.

The objective of this research is production of liquid hydrocarbons for possible end uses of monomers, petrochemical and chemical feedstock (mixture of species) from waste polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polystyrene (PS) by pyrolysis. Kinetic parameters have been deduced by mathematical analysis of thermogravimetric (TG) curves for waste and their corresponding virgin plastics. The influence of contaminants on plastics was observed as a decrease in the activation energies and increase in the reaction orders. Furthermore, by thermal volatilization analysis (TV A) and by subambient TVA (SATVA) traces, analysis of degradation products have been done. Low temperature pyrolysis process was applied to PE, PP and PS at different mixing ratios to achieve optimum liquid yield production. In addition to this the cause and effect relationships between waste plastics and their corresponding virgin plastics during pyrolysis were observed. The fixed beds; Gray-King Assay and Heinze Retort were used for the experiments. An increase in the liquid yields was observed with the increase ratio of PS in the mixtures. The liquid and gas products of pyrolysis were analyzed with chromatographic and spectroscopic methods. It was found that small aromatic compounds were produced at maximum level for 50:50 mixture of PE and PS. The results of the yield distribution for waste plastics in the Gray-King Assay were compared with the data obtained from the pyrolysis under vacuum. The liquid production was higher in the case of vacuum pyrolysis.