đồ án tốn nghiệp nhiệt phân rác thài ni lông bằng xức tác trong điều kiện không có oxygen

Với sự tiện dụng trong việc sử dụng các túi ni lông, hàng ngày một lƣợng lớn rác thải này đƣợc thải ra môi trƣờng mà vẫn chƣa có phƣơng pháp nào xử lý thực sự có hiệu quả. Sự tồn tại của chúng trong môi trƣờng gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới nguồn nƣớc và đất, khi bị tắc nghẽn trong các cống rãnh, gây ứ đọng nƣớc, trở thành nơi chứa các mối nguy hại tiềm tàng cho sức khỏe con ngƣời, bên cạnh đó chúng còn làm mất mỹ quan môi trƣờng.Theo các nhà khoa học, túi ni lông phân hủy có thể mất từ 500 đến 1000 năm nếu không bị tác động của ánh sáng mặt trời. Và điều đáng lo là số lƣợng túi ni lông đƣợc sản xuất và sử dụng mỗi năm lại tăng lên. Ƣớc tính, mỗi năm nhân loại sử dụng khoảng 500 tỉ đến 1.000 tỉ túi nhựa11. Chúng ta có thể xử lý chúng theo một số phƣơng pháp nhƣ chôn lấp, đốt,…Tuy nhiên với phƣơng pháp đốt sẽ sinh ra nhiều khí độc hại cho môi trƣờng, trong đó có cả chất dioxin. Bên cạnh đó nếu sử dụng phƣơng pháp chôn lấp rác thải, chúng ta vô tình bỏ đi một nguồn nhựa đáng quý. Do vậy phƣơng pháp nhiệt phân nhựa thành dầu nhiên liệu là một hƣớng đi mang lại giá trị kinh tế cao, đồng thời giải quyết đƣợc vấn đề về môi trƣờng. Phƣơng pháp này đã đƣợc nghiên cứu tại một số nƣớc nhƣ Mỹ, Nhật Bản,…

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

I TÊN ĐỀ TÀI:

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tổng quan về ni lông phế thải và phương pháp nhiệt phân xử lý ni lông phế thải

Định hướng nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của

Kiểm tra tính chất sản phẩm sau nhiệt phân, đánh giá ảnh hưởng của xúc tác

và đưa ra kết quả

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 17/02/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 07/07/2014

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Diệp Khanh

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 01 tháng 07 năm 2014

Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi xin cam đoan những số liệu thực nghiệm

là hoàn toàn chính xác và không sao chép từ bất kỳ đồ án nào Các phần có trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối đồ án

Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này

Sinh viên

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô trong hóa học và công nghệ thực phẩm trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu tận tình Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Diệp Khanh, đã không tiếc thời gian và công sức tận tình hướng dẫn, thảo luận và dẫn dắt tôi hoàn thành luận văn này Chính những chỉ dẫn quý báu của thầy Diệp Khanh và các thầy cô trong khoa đã giúp tôi từng bước giải quyết các vấn đề trong quá trình thực hiện đề tài, giúp tôi có thể kết quả như hôm nay

Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn luôn ở bên và động viên tinh thần cho tôi, tiếp thêm cho tôi động lực để tôi vượt qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống

Do kiến thức, kinh nghiệm có hạn đồng gian thực hiện còn hạn chế, nên đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót Do vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để luận văn này được hoàn chỉnh hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tp Vũng tàu, tháng 7 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Nhân

i

iv

v

vi

MỞ ĐẦU 1

1

1

1

2

2

6 2

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về ni lông phế thải 3

1.1.1 Hiện trạng chất thải ni lông 3

1.1.2 Định nghĩa, phân loạ 8

1.2 Các phương pháp xử lý nhựa phế thải 13

ế 13

ốt 15

1.2.3 Phương pháp khí hóa 18

1.2.4 Phương pháp thủy nhiệt 19

1.2.5 Phương pháp nhiệt phân 19

1.3 Phương pháp nhiệt phân túi ni lông phế thải 20

1.3.1 Lý thuyết về bản chất quá trình nhiệt phân 20

1.3.2 Phân loại 21

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân 25

1.3.4 Sơ đồ ệt phân ni lông phế thải 31

1.4 Tổng Quan Về Xúc Tác Nhiệt Phân Nhôm Ôxít 33

1.4.1 Giới thiệu về nhôm ôxít 33

1.4.2 Phân loại nhôm ôxít 34

1.4.3 Giới thiệu về γ- Al2O3 xúc tác nhiệt phân 39

1.5 Tổng quan về xúc tác nhiệt phân Bentonite 47

1.5.1 Khái niệm và thành phần của Bentonite 47

ủa Bentonite 47

1.5.3 Tính chất lý, hóa của Bentonite 49

1.5.4 Hoạt hóa Bentonite 54

1.5.5 Bentonite biến tính bằng kim loại 55

1.5.6 Ứng dụng của Bentonite 56

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU NHIỆT PHÂN NI LÔNG PHẾ THẢI 61

ụng Cụ Và Thiết Bị 61

2.1.1 Hóa chất và nguyên liệu 61

2.1.2 Thiết bị sử dụng 62

2.2 Phương pháp tiến hành 65

65

67

2.3 Các phương pháp tiến hành xác định tính chấ ủa sản phẩm 70

2.3.1 Sắ – khối phổ (GC – MS) 70

2.3.2 Phương pháp đo độ nhớt 71

2.3.3 Phương pháp đo nhiệt độ chớp cháy 72

2.3.4 Phương pháp đo nhiệt trị 73

2.3.5 Phương pháp chưng cất 74

2.3.6 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 75

77

3.1 Kết quả nghiên cứu quá trình nhiệt phân 77

77

81

83

- 87

91

93

94

CHƯƠNG 4 96

96

4 96

97

98

100

-MS 100

- + 101

- + 105

- 109

ABS : Acrylonitil Butadien-Styren

Bảng 1.1 Tính chất của LDPE và HDPE [7] 12

Bảng 1.2 Hiệu suất chuyển hóa hydrocacbon thơm từ n-hecxane với các xúc tác HZSM-5 tẩm kim loại 30

Bảng 1.3 Bảng tóm tắt các đặc tính của nhôm ôxít 33

Bảng 1.4 Một số ứng dụng của γ- Al2O3 46

Bảng 2.1 Điều kiện thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng loại xúc tác 69

77 85

89

4 90

5 Di 3+ [9] 91

92

94

4 96

Hình 1.1 Tỷ lệ các loại nhựa phế thải/tổng thành phần nhựa trong rác thải [7] 7

Hình 1.2 Quy trình sản xuất túi ni lông [7] 11

Hình 1.3 Sơ đồ tái chế ni lông phế thải [11] [Ni lông 13

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ đốt rác thải [1] 16

Hình 1.5 Cơ chế bẻ gãy mạch ngẫu nhiên của polyethylen [6][12] 22

Hình 1.6 phản ứng nội phân tử đóng vòng giữa ion cacboni và liên kết đôi[6][12] 24

Hình 1.7 Cơ chế phản ứng xúc tác của quá trình nhiệt phân PE[12] 24

Hình 1.8 Biểu đồ thể hiện hiệu suất chuyển hóa theo nồng độ kim loại Ga 30

Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ nhiệt phân ni lông phế thải [1] 31

Hình 1.10 Cấu trúc tinh thể nhôm ôxít 33

Hình 1.11 Nhiệt độ chuyển pha của các dạng hợp chất hydrôxít thành Bemít 35

Hình 1.12 Cấu trúc tinh thể gamma nhôm ôxít 37

Hình 1.13 Giản đồ cấu trúc tinh thể hai lớp đầu tiên của κ- Al2O3 38

Hình 1.14 Giản đồ cấu trúc tinh thể lớp đầu tiên của tinh thể α- Al2O3 39

Hình 1.15 Cấu trúc khối của γ- Al2O3 40

Hình 1.16 Sự phân bố của Al3+ trong mạng không gian 40

Hình 1.17 Vị trí ion Al3+ trong cấu trúc bó chặt anion 41

Hình 1.18 Hai lớp đầu tiên của tinh thể γ- Al2O 41

Hình 1.19 Ba dạng cấu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trường bazơ 42

Hình 1.20 Dạng cấu trúc hình thành khi tổng hợp trong môi trường axit 42

Hình 1.21 Cấu trúc tinh thể của Montmorillionite [4] 48

Montmorillionite 48

4 49

62

Hình 2.2 Hệ thống nhiệt phân ni lông phế thải thành dầu 63

65

66

67

6 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 68

Hình 2.7 Sơ đồ máy sắc kí – khối phổ (GC – MS) 70

Hình 2.8 Nhớt kế mao quản 72

Hình 2.9 Thiết bị đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín, cốc hở (trái qua) 73

Hình 2.10 Sơ đồ nhiệt lƣợng kế 74

Hình 2.11 Mô hình chƣng cất ASTM 75

Hình 3.1 Sản phẩ ệ 77

78

81

Hình 3.4 Hệ thống nhiệt phân ni lông phế thải thành dầu 83

85

86

MỞ ĐẦU

Với sự tiện dụng trong việc sử dụng các túi ni lông, hàng ngày một lượng lớn rác thải này được thải ra môi trường mà vẫn chưa có phương pháp nào xử lý thực sự có hiệu quả

Sự tồn tại của chúng trong môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn nước và đất, khi bị tắc nghẽn trong các cống rãnh, gây ứ đọng nước, trở thành nơi chứa các mối nguy hại tiềm tàng cho sức khỏe con người, bên cạnh đó chúng còn làm mất mỹ quan môi trường.Theo các nhà khoa học, túi ni lông phân hủy có thể mất

từ 500 đến 1000 năm nếu không bị tác động của ánh sáng mặt trời Và điều đáng lo

là số lượng túi ni lông được sản xuất và sử dụng mỗi năm lại tăng lên Ước tính, mỗi năm nhân loại sử dụng khoảng 500 tỉ đến 1.000 tỉ túi nhựa[11]

Chúng ta có thể xử lý chúng theo một số phương pháp như chôn lấp, đốt,…Tuy nhiên với phương pháp đốt sẽ sinh ra nhiều khí độc hại cho môi trường, trong đó

có cả chất dioxin Bên cạnh đó nếu sử dụng phương pháp chôn lấp rác thải, chúng

ta vô tình bỏ đi một nguồn nhựa đáng quý Do vậy phương pháp nhiệt phân nhựa thành dầu nhiên liệu là một hướng đi mang lại giá trị kinh tế cao, đồng thời giải quyết được vấn đề về môi trường Phương pháp này đã được nghiên cứu tại một số nước như Mỹ, Nhật Bản,…

2.

Hiện nay, ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu xử lý rác thải có nguồn gốc chất dẻo và đặc biệt là túi ni lông bằng phương pháp nhiệt phân xúc tác để sản xuất nhiên liệu góp phần xử lý môi trường hầu như chưa được quan tâm và phát triển đúng mức về lĩnh vực này, khiến cho rác thải có nguồn gốc chất dẻo ngày càng nhiều, gây ô nhiễm một cách trầm trọng và tại Việt Nam

Thực hiện quá trình nhiệt phân rác thải ni lông để thu sản phẩm lỏng và khí làm nhiên liệu, cùng với việc nghiên cứu sử dụng loại xúc tác DMC, Betonite

chống polycation Al3+…có bề mặt riêng cao, kích thước mao quản phù hợp để làm xúc tác dị thể nhằm tăng độ chọn lọc, tăng hiệu suất thu sản phẩm mong muốn, và góp phần “xanh hóa” ngành công nghiệp sản xuất hóa chất, giảm thiểu chi phí và bảo vệ môi trường môi sinh

4

ra

6

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Khảo sát thực nghiệm

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về ni lông phế thải

1.1.1 Hiện trạng chất thải ni lông

a Tác hại của bao ni lông

Túi ni lông được sản xuất từ nhựa polyethylene

quá trình tự phân hủy của nó diễn ra rất chậm Thực tế, dưới tác động của ánh sáng, túi xốp vỡ ra thành nhiều phân tử nhựa nhỏ hơn gây nên ô nhiễm cho đất và nguồn nước

Theo Cơ quan Khảo sát Nam cực của Vương quốc Anh, túi ni lông được thấy trôi nổi ở vùng biển phía Bắc Bắc cực trong khi Trung tâm bảo tồn môi trường biển của Hoa Kỳ gần đây cho biết túi ni lông chiếm hơn 10% số rác thải dạt vào

bờ biển nước này [11] Túi ni lông có thể là thảm họa cho đời sống của nhiều sinh vật Theo Quỹ Bảo tồn động vật hoang dã thế giới (WCS), nhiều cá thể thuộc khoảng 200 loài sinh vật biển (như cá voi, cá heo, hải cẩu, rùa ) đã chết sau khi nuốt phải túi ni lông do nhầm là thức ăn; nhiều loài thủy sản cũng bị chết ngạt khi chui vào túi ni lông [11]

Không kể những tác hại môi trường mà các thế hệ sau phải gánh chịu, túi

ni lông còn gây ra nhiều tác hại trước mắt, trực tiếp vào người sử dụng Rác thải

ni lông làm tắc các đường dẫn nước thải gây ngập lụt cho đô thị, dẫn đến ruồi muỗi phát sinh, lây truyền dịch bệnh… Bao bì ni lông cũng đe doạ trực tiếp tới sức khoẻ con người vì nó chứa chì, cadimi…(có trong mực in tạo mầu trên các bao bì) có thể gây tác hại cho não và là nguyên nhân chính gây ra bệnh ung thư phổi [11]

huỷ các chất vô hại… sẽ

làm đất bị trơ, không giữ được nước và chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng

b

Sản lượng nhựa phục vụ cho việc sản xuất túi ni lông trên thế giới tăng bình quân hàng năm khoảng 3,5% Năm 1997, tổng sản lượng nhựa nói chung của thế giới là 127 triệu tấn, riêng Tây Âu là 27,978 triệu tấn, trong đó LDPE(Polyetylen tỉ trọ chiếm 20,5%, HDPE(Polyetylen tỉ trọng cao) : 14%.[7]

Chỉ tính riêng LDPE năm 1999 thế giới đã sản xuất 27,4 triệu tấn, năm 2000: 33,8 triệu tấn, HDPE năm 1999 là 16,3 triệu tấn, năm 2000: 20,6 triệu tấn.[7]

Sản lượng LDPE của châu Á năm 1999: 5,5 triệu tấn; năm 2000: 7,8 triệu tấn; HDPE năm 1999: 4,3 triệu tấn; năm 2000: 6,5 triệu tấn.[7]

Số lượng túi ni lông sử dụng hàng năm trên đầu người ở Ai-len ước tính là

328 túi/người/năm, ở Ôxtrâylia là 250 túi/người/năm, ở Scốt-len là 153 túi/người/năm Mỗi năm có 500 tỷ túi ni lông được tiêu thụ trên toàn cầu, để sản xuất ra lượng túi ni lông này, ước tính phải tiêu tốn tới 12 triệu thùng dầu thô, tương đương để sản xuất ra 240 triệu ga-lông xăng Ước tính, mỗi năm nhân loại sử dụng khoảng 500 tỉ đến 1.000 tỉ túi ni lông.[7]

Năm 2004, các siêu thị ở Pháp tiêu thụ 12 tỷ túi ni lông nhẹ (giảm đi so với 15

tỷ túi của năm 2003).Mức tiêu thụ trung bình năm trên đầu người là 2 kg Ở Hy Lạp, 10 tỷ túi ni lông được phân phát mỗi năm Ở Anh, con số này là khoảng 8 tỷ túi/năm Ở Ôxtrâylia nơi chú ý nhiều tới các công cụ chính sách giảm thiểu túi ni lông, khoảng 6,9 triệu túi được sử dụng mỗi năm.[7]

Nhật Bản là nước tiêu thụ túi ni lông với khối lượng lớn, khoảng 30 tỷ chiếc/năm - tương đương 300 chiếc/người lớn Con số này chưa kể hàng tấn túi ni lông bọc ngoài các áo sơ mi ở các cửa hàng giặt tẩy quần áo và các bao gói bánh quy rất nhỏ Nhật Bản là nước sử dụng túi ni lông nhiều hơn tất cả các nước trên

dụng túi ni lông là có lợi, nhưng công ty không thể đưa cho những khách hàng hộp

đồ ăn nóng hay kem lạnh mà không có túi Điều đó không đảm bảo vệ sinh và rất khiếm nhã

Ở Hoa Kỳ - Năm 2007, Hội đồng thành phố San Francisco đã trở thành thành phố đầu tiên của Hoa Kỳ cấm sử dụng túi ni lông tại các siêu thị lớn nhằm thúc đẩy hoạt động tái chế San Francisco sử dụng 181 triệu túi ni lông đựng hàng/năm và lệnh cấm này sẽ tiết kiệm được 450.000 galông dầu mỏ mỗi năm và loại bỏ 1400 tấn chất thải khỏi các bãi chôn lấp Theo luật được thông qua, các siêu thị lớn và hiệu thuốc sẽ không được phép cung cấp túi nhựa sản xuất từ các sản phẩm dầu lửa Đến năm 2010, bang New Jersey sẽ loại bỏ sử dụng túi ni lông.[11]

Vào tháng 1/2008, thị trưởng Michael Bloomberg của thành phố New York

đã ký dự luật buộc người bán hàng quy mô lớn phải xây dựng các chương trình tái chế túi ni lông và sử dụng túi tái chế

Từ Ailen đến Uganda và Nam Phi, chính phủ các nước đều đã thí nghiệm áp dụng đánh thuế, cấm hoàn toàn hoặc cấm một phần sử dụng, sản xuất túi siêu mỏng Uganda đã cấm sử dụng túi ni lông dày chưa đến 100 micron và ủng hộ lệnh cấm này thông qua các chiến dịch nâng cao nhận thức cộng đồng Hiện nay, ở Tanzania các hoạt động sản xuất, nhập khẩu, mua bán và sử dụng túi ni lông dày từ

30 - 65 micron đều bị cấm [11]

Từ ngày 1/7/2008, Đài Loan thực hiện quy định cấm các nhà máy sản xuất túi ni lông đựng hàng Nhà máy nào vi phạm quy định này sẽ bị phạt đến 9.000 USD Cơ quan Bảo vệ môi trường Đài Loan cũng mở chiến dịch vận động người dân không dùng túi ni-lông để đựng hàng khi đi chợ hoặc siêu thị Theo số liệu của Cơ quan Bảo vệ môi trường Đài Loan, mỗi ngày người dân Đài Loan dùng hơn 16 triệu túi ni lông các loại và thải ra một lượng rác chiếm khoảng 20% lượng rác thải

trên hòn đảo này Hiện nay, người Đài Loan sử dụng túi ni lông cao hơn 5%

so với các nước công nghiệp phát triển khác.[11]

Ở Đức, hầu hết các cửa hiệu đều đưa cho khách hàng các chọn lựa giữa túi ni lông và túi vải với mức phí nhất định Túi ni lông, tùy vào kích cỡ, có giá từ 7-74 cent Túi vải giá khoảng 1,47 USD Rất nhiều người mua hàng ở Đức đã tự mang túi đi mua hàng hoặc sử dụng túi có khả năng phân huỷ sinh học Cho dù khách hàng có hay không dùng túi ni lông, tất cả cửa hàng ở Đức đều tính phí tái chế với người mua hàng.[11]

Trung Quốc, mỗi năm Trung Quốc sử dụng 5 triệu tấn dầu thô để sản xuất 1,6 triệu tấn túi ni lông, trong đó lượng túi ni lông siêu mỏng chiếm gần 30% Như vậy quyết định cấm sử dụng túi ni lông là cần thiết và cũng là một cách tốt để tiết kiệm năng lượng Trung Quốc đã có lệnh cấm phát túi ni lông miễn phí bắt đầu có hiệu lực vào tháng 6/2008 Nước này cũng cấm sản xuất túi ni lông siêu mỏng Đây

là biện pháp mà Trung Quốc tin rằng cần thiết để giảm bớt ô nhiễm và tiết kiệm nguồn tài nguyên Theo quy định mới, từ tháng 6/2008, tất cả các cửa hiệu, siêu thị và đại lý tiêu thụ không được phát túi ni lông miễn phí và mọi người mua hàng đều phải trả tiền mua túi đựng Thêm vào đó, việc sản xuất, phân phối và sử dụng loại túi có độ dày dưới 0,25mm cũng bị cấm từ tháng 6/2008 Quy định phạt và tịch thu hàng hóa nếu vi phạm cũng được ban hành kèm theo.[11]

Chiến lược phát triển quản lý môi trường ở các nước (Anh, Mỹ, Pháp, Hà Lan, Thủy Điện, Nhật, Đài Loan,…) đều hướng về mục tiêu 3R (Reduce, reuse, recycle ) là giảm thải, tái sử dụng và tái chế Trong đó mục tiêu hàng đầu là giảm thải lượng chất thải Đồng thời xử lý chất rắn củng hạn chế chôn lấp do quỹ ngày càng đất hẹp và thay bằng công nghệ mới đối với các chất rắn không thể tái chế được.[11]

c Trong

Hiện nay, Việt Nam hàng năm sử dụng khoảng nửa triệu tấn chất dẻo để làm bao bì nhựa, tiêu dùng bình quân khoảng 25 – 35kg nhựa/người, và dự báo trong những năm tới, khi đời sống kinh tế ngày càng phát triển thì mức tiêu dùng sẽ đạt hơn 40kg, đồng thời sản lượng ngành bao bì nhựa lúc đó sẽ đạt khoảng 1,4 triệu tấn.[7]

Ở các khu vực đô thị, tuy chỉ chiếm 24% dân số cả nước, nhưng lại phát sinh đến gần 50% chất thải mỗi năm Theo thống kê từ các tỉnh, thành phố, năm 2002 cho thấy lượng chất thải rắn bình quân khoảng từ 0,8kg đến 1,2kg/người.ngày ở các

đô thị lớn và từ 0,5kg đến 0,7kg/người.ngày ở các đô thị nhỏ.Trong lượng rác thải

PP 1%

LDPE (Tói ni l«ng) 78%

PVC,6%

HDPE 7%

PET 6% 2% PS

Hình 1.1 Tỷ lệ các loại nhựa phế thải/tổng thành phần nhựa trong rác thải [7]

đó thì chất hữu cơ trung bình chiếm 45% - 60%, chất thải nhựa, ni lông chiếm từ 6% - 16% [7]

Ở nông thôn, với hơn 70% dân số cả nước thì lượng rác thải phát sinh cũng là một điều đáng quan tâm Theo báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam, rác thải nông thôn ước tính 0,3kg/người.ngày và đang tăng đều theo từng năm.[7]

Hi các hoạt động thu gom, tái chế nhựa và ni lông phế thải hoàn toàn do tư nhân tiến hành một cách tự phát, chưa có sự trợ giúp tích cực của Nhà nước Tuy toàn bộ khâu thu gom, vận chuyển và chôn lấp hoặc xử lý do các Công ty Môi trường Đô thị thuộc chính quyền địa phương đảm nhận, nhưng công việc tái chế phế thải hiện đang còn bỏ ngỏ Các hoạt động thu gom, mua bán các thành phẩm

có thể tái chế, được những người nhặt rác và thu gom phế liệu tư nhân tiến hành.Việc thu gom phế liệu nhựa và ni lông, hầu hết diễn ra theo hình thức thủ công với các phương tiện và công cụ lao động thô sơ, không có những phương tiện đảm bảo vệ sinh an toàn lao động Lực lượng thu gom nhựa phế thải chủ yếu là nữ và trẻ em từ các vùng nông thôn

Nhìn chung các công nghệ tái chế ni lông và nhựa phế thải ở Việt Nam còn ở trình độ thấp, mang tính thủ công, tự phát thiếu sự đầu tư và quản lý của Nhà nước Về quy mô chủ yếu là sản xuất nhỏ của tư nhân với trình độ kỹ thuật thấp, đầu tư chưa nhiều cả về chiều rộng lẫn chiều sâu Về phương pháp chủ yếu là tái chế cơ học ở trình độ thấp chưa có tái chế hóa học Về mặt thu gom chưa được đầu

tư đúng mức, chủ yếu là lao động thủ công, năng suất và hiệu quả thấp

1.1.2 Định nghĩa, phân loại

a Định nghĩa

Chất thải ni lông là các bao bì bằng nhựa polyethylene (PE) sau khi sử dụng thì trở thành rác thải Trong rác thải sinh hoạt còn có các loại nhựa khác cũng có chứa các loại nhựa phế thải Rác thải ni lông thực chất là một hỗn hợp nhựa, trong đó chiếm phần lớn là nhựa PE

Polyethylene (PE) là một chất dẻo thông dụng trong cuộc sống, chúng có một

- Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230oC) trong thời gian ngắn;

- Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như Alcol, Aceton, H2O2…;

- Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu

và giữ mùi trong bao bì;

- Làm túi xách các loại, thùng (can) có thể tích từ 1-20 lít với các độ dày khác nhau;

Nguyên liệu làm túi ni lông hiện nay thường xuất phát từ hai nguồn: hạt nhựa tái chế và hạt nhựa chính phẩm nhập khẩu Phần lớn cơ sở sản xuất túi ni lông hay sản phẩm nhựa nói chung đều dùng hạt nhựa chính phẩm nhập khẩu, còn hạt nhựa tái chế được sử dụng với tỉ lệ nhỏ (khoảng 20%) và chủ yếu dùng để pha trộn với hạt nhựa chính phẩm

Hạt nhựa (trộn với chất thải nhựa công nghiệp)

Cấp vào máy đùn thổi (nhiệt độ to = 350o C, áp suất 5 lb/m2)

Sản phẩm

Túi nhựa thành phẩm

Hình 1.2 Quy trình sản xuất túi ni lông [7]

b Phân loại nhựa

Polyethylene đƣợc chia làm nhiều loại dựa vào tỷ trọng, khối lƣợng phân tử,

độ kết tinh và độ khâu mạch

- Khối lƣợng phân tử cực cao (UHMWPE);

- Khối lƣợng phân tử cao (HMWPE);

Bảng 1.1 Tính chất của LDPE và HDPE [7]

Tính chất Polyethylene tỷ trọng thấp

(LDPE)

Polyethylene tỷ trọng cao

(HDPE) Điểm nóng

Cao (90%), mạch chính thẳng dài và ít mặt bên, dẫn đến sự sắp xếp đều đặn và có

Trơ về phương diện hóa học

Vì tái chế nhựa có thể gây ra các rủi ro về sức khoẻ, vì vậy khi bổ sung các chất phụ gia cần phải được kiểm soát cẩn thận Đây là vấn đề đặc biệt quan trọng có liên quan tới việc xuất khẩu chất thải nhựa từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển Việc phân tích các thông tin hiện tại về các tác động bất lợi đối với sức khoẻ nghề nghiệp của con người tiếp xúc trong môi trường tái chế nhựa còn chưa đầy đủ, dữ liệu về tác động của các chất phụ gia trong nhựa đối với môi trường còn hạn chế

b Sơ đồ tái chế túi ni lông

Quy trình tái chế chất thải ni lông tại các làng nghề thường theo các bước sau:

Hình 1.3 Sơ đồ tái chế ni lông phế thải [11]

c Thuyết minh quy trình

 Phân loại

Các loại nhựa được thu gom từ các nơi, tập trung về các cơ sở tái chế tách, phân loại theo các mục đích sử dụng và xử lý Việc tách, phân loại thường bằng phương pháp thủ công và dựa vào kinh nghiệm Phân loại thường theo các phương pháp sau:

- Phương pháp cảm quan: phân loại theo màu sắc,độ mềm dẻo (nhựa cứng, nhựa mềm) ví dụ như; nhựa trắng mềm (LDPE), nhựa trắng cứng (PP), nhựa đỏ cứng (HDPE), nhựa ngói (PVC), nhựa kính trong (PS);

- Phương pháp tuyển nổi: vì các loại nhựa khác nhau có tỷ trọng khác nhau, chúng có thể tách riêng biệt khi cho vào nước Sau khi xay nhỏ các loại nhựa này được cho vào nước thông thường, chúng sẽ được tách làm 2 phần; phần nhẹ

có tỷ trọng thấp hơn nước sẽ nổi lên và phần nặng sẽ chìm xuống Thực tế người ta chỉ lấy phần nổi còn phần nặng không dùng cho mục đích tái chế sẽ được thải đi

 Nghiền, rửa

Thông thường hai công đoạn này được tiến hành trên cùng một thiết bị Máy nghiền đồng thời có phun nước rửa, các thiết bị này thường làm việc bán tự động Công suất của máy nghiền, máy rửa thông thường từ 300-500 kg nhựa/ngày

 Phơi khô

Phương pháp này cũng mang tính thủ công, các loại nhựa sau khi được xay rửa đem phơi khô tự nhiên trên các sân bãi công cộng dưới ánh nắng và gió tự nhiên

 Tạo hạt và dây nhựa

Nhựa sau khi qua các công đoạn trên được đưa vào máy đùn ép, tại đây nhựa được nạp vào phễu nạp liệu đẩy vào trục vít nấu chẩy, qua lưới lọc, qua lỗ định hình tạo thành dây nhựa Các dây nhựa được làm lạnh trong bể nước, sau đó được đưa vào các máy xay cắt tạo hạt

Đốt là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng khi không thể xử lý bằng các biện pháp khác Thường đốt bằng nhiên liệu ga hoặc dầu trong các lò đốt chuyên dụng với nhiệt độ trên 10000

C Nhiệt tạo ra trong quá trình đốt được tận dụng đung nồi

hơi chạy tuabin phát điện

b Sơ đồ đốt rác thải

c Thuyết minh sơ đồ

 Tại buồng đốt sơ cấp

Xảy ra các quá trình gồm:

Sấy khô (bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt sẽ thu nhiệt

từ không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 1000C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân tạo khí gas

Quá trình phân hủy nhiệt tạo khí gas và cặn carbon: chất thải bị phân hủy nhiệt sinh ra khí gas chứa: CH4, CO, H2…Thực tế, với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cung cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt phân và tự

và diễn biến nhiệt độ buồng sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn: sấy, khí hóa và đốt cặn trong buồng nhiệt phân

Quá trình nhiệt phân chất thải thường bắt đầu từ 2500C – 6500C, thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 425o

C – 7600C Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn carbon, do vậy người ta còn gọi là giai đoạn này là carbon hóa

 Tại buồng đốt thứ cấp:

Quá trình đốt dư khí oxy: khí gas sinh ra từ buồng sơ cấp, được đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để Tốc độ cháy phụ thuộc và nhiệt độ và nồng độ chất cháy trong hỗn hợp khí gas Khi đã cháy hết 80% - 90% chất cháy (khí gas) thì tốc độ phản ứng chậm dần

 Quá trình tạo tro xỉ:

Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ trong buồng đốt được nâng lên 9500C để đốt cháy cặn carbon, phần rắn không cháy được tạo thành tro xỉ Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến hành tuần tự, tách biệt mà tiến hành gối đầu, xen

kẽ nhau

Lò nhiệt phân coi như có 2 buồng phản ứng nối tiếp nhau với 2 nhiệm vụ: buồng

sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để chất thải Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cung như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp Kiểm soát được mối quan

hệ giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành lò đốt hiệu quả như mong muốn

- Tro, cặn còn lại chủ yếu là vô cơ, trơ về mặt hóa học

 Nhược điểm

- Khí thải từ các lò đốt có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các vấn

đề phát thải chất ô nhiễm dioxin trong quá trình thiêu đốt;

- Vận hành dây chuyền phức tạp, năng lực kỹ thuật và tay nghề cao;

- Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao

1.2.3 Phương pháp khí hóa

a Định nghĩa:

Là quá trình đốt không hoàn toàn chất thải rắn có nguồn gốc chất dẻo (như

bao ni lông) dưới điều kiện thiếu không khí Đây là kỹ thuật đốt có hiệu quả về mặt năng lượng với mục đích giảm thể tích chất thải và thu hồi năng lượng

b Sản phẩm:

Quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu thu được sản phẩm cháy giàu CO2,

H2 và một số hydrocarbon mà chủ yếu là CH4 Sản phẩm này được dùng làm khí nhiên liệu cho động cơ đốt trong và nồi hơi Khí hóa ở áp suất khí quyển sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa thu được sản phẩm có năng lượng thấp chứa CO2, CO, H2, CH4, và hắc ín chứa carbon, chất trơ và phần lỏng như dầu nhiệt phân

Khi hệ thống được vận hành ở áp suất khí quyển với không khí được dùng làm chất oxy hoá, thì sản phẩm cuối cùng của hệ thống khí hoá là hỗn hợp khí cháy có nhiệt trị thấp, trong đó: 10% CO2, 20% CO, 15% H2, 2% CH4 theo thể tích, còn lại là khí N2 Carbon cố định và tro có trong chất thải rắn có nguồn gốc chất dẻo Khí nhiên liệu sinh ra có nhiệt trị thấp (khoảng 5.600 kJ/m3) do ảnh hưởng nitơ có trong không khí đi vào Hệ thống khí hoá dùng khí làm tác nhân oxy hoá vận hành đơn giản, lượng khí sinh ra ổn định Khi oxy nguyên chất được dùng làm chất oxy hoá thay cho không khí thì khí sinh ra có nhiệt trị cao hơn

(khoảng 11.200 kJ/m3).[1]

c Ưu c

 Ưu điểm: Khí hoá là một kỹ thuật đốt có hiệu quả về mặt năng lượng, được

áp dụng với mục đích làm giảm thể tích chất thải và thu hồi năng lượng

 Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, đòi hỏi kỹ thuật cao và thời gian khí hóa lâu hơn thời gian đốt

1.2.4 Phương pháp thủy nhiệt

a Nguyên tắc

Phế liệu sau khi thu về sẽ được làm nhỏ ra, đốt ở nhiệt độ 350o C trong điều

kiện thiếu ôxy và có bổ sung hơi nước để thu được dầu dạng thô Từ dầu thô này

sẽ được tiếp tục xử lý để cho ra xăng dùng cho động cơ và dầu diesel chạy máy

Phương pháp khí hóa và thủy nhiệt chỉ là bước cơ bản, là tiền đề để đi đến một phương pháp hoàn thiện và hiệu quả hơn trong quá trình xử lý bao ni lông phế thải đó là phương pháp nhiệt phân

1.2.5 Phương pháp nhiệt phân

Ngoài những ưu điểm tương tự như quá trình đốt, quá trình nhiệt phân còn

là một quá trình kín, ít tạo khí thải ô nhiễm đặc biệt là khí dioxin Sản phẩm sau nhiệt phân còn có thể thu hồi và sử dụng với giá trị kinh tế cao Điều kiện tiến hành nhiệt phân cũng tương đối dễ thực hiện, có thể đưa ra thành qui mô xử lý công nghiệp

Vốn đầu tư cao hơn so với các phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây dựng lò.Vì vậy phương pháp nhiệt phân bao ni lông phế thải nói riêng

và nhựa phế thải nói chung đang thu hút được nhiều sự quan tâm

1.3 Phương pháp nhiệt phân túi ni lông phế thải

1.3.1 Lý thuyết về bản chất quá trình nhiệt phân

Bản chất quá trình nhiệt phân là bao gồm các phản ứng bẻ gãy mạch hay còn gọi là phản ứng cracking các hydrocarbon thành những sản phẩm nhẹ hơn, có thể thành các oligomer hay monomer, dưới tác dụng của nhiệt độ hay xúc tác Dưới tác dụng của nhiệt gọi là nhiệt phân nhiệt và dưới tác dụng của xúc tác goi là nhiệt phân xúc tác Hoặc dựa vào nguyên liệu ta có thể chia quá trình nhiệt phân chậm, nhanh và rất nhanh theo nhiệt độ, thời gian lưu và tốc độ gia nhiệt Và cũng có thể dựa vào áp suất để phân biệt quá trình nhiệt phân áp suất cao hay thấp

1.3.2 Phân loại

a Nhiệt phân không xúc tác

Quá trình nhiệt phân nhiệt là quá trình bẻ gãy mạch hydrocarbon dưới tác dụng của nhiệt độ, thường là nhiệt độ cao, đối với polyethylene thường từ 4300C – 7000

C [5] Polyethylene chỉ có liên kết C-C và C-H , năng lượng liên kết trung bình của một C-C khoảng 83 kcal/mol và một liên kết C-H khoảng 94 kcal/mol Nên ở nhiệt độ thấp thì liên kết C-C bị bẽ gãy và nhiệt độ cao thì liên kết C-H mới bị gãy Do vậy cần một năng lượng lớn để bẻ gãy mạch chính, và thường xảy ra ở đầu và cuối mạch, cho đến khi hình thành gốc tự do ổn định Phản ứng xảy ra theo các cơ chế gốc tự do như sau:

- Cracking bẻ gãy liên kết ở đầu, cuối mạch và ngắt mạch quá trình này xảy ra liên tiếp và sản phẩm là monomer;

- Cracking bẻ gãy mạch ngẩu nhiên của các polymer mạch dài và kết quả hình thành những monomer và oligomer;

- Cracking bẻ gãy các nhánh phụ trên chuỗi polymer dài;

- Các mạch nhánh trên chuỗi polymer bị bẻ gãy hoặc các mạch ngắn liên kết với nhau theo thứ tự ưu tiên về mặt năng lượng là đầu và cuối của một cặp giống nhau hay khác nhau tạo thành monomer mới

 Cơ chế quá trình nhiệt phân không xúc tác:

Quá trình nhiệt phân PE luôn ưu tiên tạo thành những phân tử có 6, 10, 14 nguyên tử carbon là những Olefin [9] Và nó cũng thường xảy ra theo cơ chế cracking ngẫu nhiên tạo những oligomer và monomer

Đặc điểm sản phẩm nhiệt phân không xúc tác:

- Sản phẩm khí chủ yếu là C1 và C2;

- Các Olefin tạo thành có ít nhánh;

- Nhiều Olefin được tạo thành ở nhiệt độ cao;

- Khối lượng phân tử của sản phẩm lỏng phân bố trong khoảng rộng;

- Phân đoạn khí và cốc cao;

- Phản ứng tương đối chậm

Nhiệt độ nhiệt phân của nhựa tăng dần theo thứ tự PS > PP > PE, trường hợp là

PP và PE sẽ xảy ra phản ứng nhiệt phân tại nhiệt độ khoảng 400 - 450°C, PVC sẽ xảy ra sự nhiệt phân lần thứ nhất làm gãy liên kết C-Cl ở nhiệt độ 200-250°C rồi xảy ra sự nhiệt phân lần 2 làm gãy liên kết C-C ở nhiệt độ 350-400°C Ðiều kiện phản ứng nhiệt phân PE và PP chủ yếu sản xuất ra paraffin và Olefin nhờ vào chuyển hóa các gốc, PS sinh ra styrene đơn hợp (monomer), chất nhị trùng (dimer) , chất tam phân (trimer);

b Nhiệt phân có xúc tác

Nhiệt phân xúc tác phân thành 2 loại:

- Trộn chất xúc tác vào phế thải rồi cho nhiệt phân trong điều kiện phản ứng (xúc tác cracking);

- Nhiệt phân phế thải rồi cho vật chất sinh ra tiếp xúc với chất xúc tác

ở trạng thái khí (xúc tác reforming);

Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng nhiệt phân xúc tác ở dạng khí là cải thiện chất lượng dầu được sinh ra: do các Olefin đã được no hóa, các mạch ngắn được chuyển hóa thành các mạch có cấu trúc dài hơn

 Cơ chế nhiệt phân xúc tác:

Hình 1.5 Cơ chế bẻ gãy mạch ngẫu nhiên của polyethylen [6][12]

R CH2 HC

H

CH2 CH2

CH2+ H2C R CH2

CH+ CH2 CH2 CH2 CH3

R CH2 CH+ CH2 CH2 CH2 CH3 R CH2 CH CH2 H2C CH2 CH3

R H 2C CH CH2 CH2 CH2 CH3

Quá trình nhiệt phân xúc tác xảy ra các phản ứng cracking theo cơ chế

hóa học là ion cacboni (C+) Trong đó xảy ra các phản ứng như isomer hóa (đồng phân hóa), cắt mạch và cắt mạch ở vị trí, chuyển vị hydro, oligomer hóa và ankyl hóa

Tất cả các phản ứng chịu ảnh hưởng bởi độ mạnh của tâm acid, tỷ trọng và

sự phân bố trên xúc tác Tính acid của xúc tác còn phụ thuộc vào tâm acid Bronsted và Lewis Nhưng sự có mặt của các tâm Bronsted sẽ ưu tiên cracking các hợp chất Olefin Cấu trúc đạt hiệu quả phản ứng nhiệt phân cao nhất là zeolite Các tâm acid của các xúc tác cracking cung cấp ion cacboni bằng cách thêm proton vào Olefin hoặc giải thoát ion hydro từ phân tử hydrocarbon như sau:

Ngoài ra còn các phản ứng khác như phản ứng đồng phân hóa tại liên kết đôi:

CH3 CH3Phản ứng chuyển vị hydro ngoại phân tử:

CH2 CH2 CH2+ CH2 CH2 CH2 CH2

Nhờ xúc tác mà nhiệt độ phản ứng giảm và tỷ lệ các hydrocarbon có khối lƣợng phân tử thấp cũng tăng lên cao N quá trình còn hình thành các aromat lớn do phản ứng đóng vòng nhƣ hình 1.6

Hình 1.6 phản ứng nội phân tử đóng vòng giữa ion cacboni và liên kết đôi[6][12]

Ta có thể tóm tắt cơ chế phản ứng của quá trình nhiệt phân xúc tác nhƣ hình 1.7

Hình 1.7 Cơ chế phản ứng xúc tác của quá trình nhiệt phân PE[12]

 Ƣu điểm của quá trình nhiệt phân xúc tác so với nhiệt phân nhiệt:

- Giảm nhiệt độ cũng nhƣ thời gian phản ứng của quá trình nhiệt phân Đồng thời tăng tốc độ chuyển hóa trong khoảng rộng của các polymer;

- Bằng cách lựa chọn các loại xúc tác ta có điều khiển các sản phẩm hydrocarbon thu đƣợc trong khoảng hẹp tùy vào nguyên liệu sử dụng;

- Tăng hiệu suất khí sẽ chứa nhiều C3 và C4 hơn khi sử dụng xúc tác

cho quá trình nhiệt phân PE ở cùng một nhiệt độ và áp suất với quá trình nhiệt phân nhiệt;

- Tăng hiệu suất trong phân đoạn xăng chứa nhiều C5 – C10 hơn, so với nhiệt phân nhiệt thì sản phẩm thu được nhẹ hơn Dầu nhiệt phân xúc tác thu được

có lượng Olefin ít đi và lượng aromat tăng lên do các Olefin đóng vòng tạo thành

Và các phản ứng bẻ mạch dài sẽ nhiều hơn

- Các Olefin là sản phẩm ban đầu sau đó hình thành nhiều nhánh hơn do quá trình isomer hóa

 Nhiệt phân xúc tác phân thành 2 loại:

- Trộn chất xúc tác vào phế thải rồi cho nhiệt phân trong điều kiện phản ứng (xúc tác cracking);

- Nhiệt phân phế thải rồi cho vật chất sinh ra tiếp xúc với chất xúc tác ở trạng thái khí (xúc tác reforming);

Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng nhiệt phân xúc tác ở dạng khí là cải thiện chất lượng dầu được sinh ra: do các Olefin đã được no hóa, các mạch ngắn được chuyển hóa thành các mạch có cấu trúc dài hơn

1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân

Nhiệt phân nhựa phế thải có xúc tác thì hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào các yếu tố sau: nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ gia nhiệt, thời gian nhiệt phân, hình thức

lò phản ứng, tốc độ sục khí nitơ, thành phần nguyên liệu và xúc tác

nhiên lượng CO2 lại giảm, điều này là do khi nhiệt độ tăng sẽ diễn ra phản ứng

CO2 + C = 2CO ản phẩm rắn giảm khi nhiệt độ tăng Như vậy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, quá trình cracking mạch cacbon diễn ra sâu hơn đồng thời quá trình khí hóa cũng diễn ra làm cho lượng rắn giảm xuống, lượng khí tăng lên

b Thời gian nhiệt phân

Phản ứng lần hai của sản phẩm chủ yếu xảy ra dễ dàng tùy theo sự gia tăng thời gian phản ứng nên không chỉ cốc(hắc ín) mà các sản phẩm ổn định mang tính nhiệt được sinh ra, ảnh hưởng của cấu trúc nhựa phế thải vốn có yếu đi Truờng hợp muốn thu lại dạng đơn thể, tốt nhất là thời gian phản ứng phải ngắn, nếu như thời gian phản ứng tăng thì sẽ sinh nhiều sản phẩm như: H2, CH4, cacbon Với thời gian lưu ngắn và nhiệt độ cao thì thu được hiệu suất Olefin nhẹ cao Khi tăng nhiệt độ sẽ tăng hiệu suất sản phẩm lên Nhưng hiệu suất và chất lượng của phân đoạn dầu cao nhất ở nhiệt độ thấp, ở nhiệt độ cao và thời gian lưu lớn thì

dễ hình thành các aromatic

c Ảnh hưởng của nguyên liệu

Tùy vào từng loại nguyên liệu đầu vào mà ta có thể thu được các hợp chất hydrocarbon khác và hiệu suất thu hồi các sản phẩm cũng khác nhau

Khi nguyên liệu đầu vào của quá trình nhiệt phân thay đổi thì cơ cấu của các loại sản phẩm sẽ thay đổi Ví dụ như khi nhiệt phân PE và PP chủ yếu sản phẩm

là paraffin và Olefin, nhiệt phân PS sinh ra styrene đơn hợp (monomer), chất nhị trùng (dimer) , chất tam phân (trimer)

d Tốc độ sục khí N 2

Tốc độ sục khí cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu sản phẩm lỏng Mục đích của khí mang N2 là đuổi hết khí O2 ra khỏi bình phản ứng, sau đó trong quá trình nhiệt phân sẽ mang khí sinh ra do nhiệt phân nhựa không có oxy qua thiết bị làm lạnh ngưng tụ Tuy nhiên, nếu tốc độ dòng khí mang chậm, dưới tác động của nhiệt độ cao trong thiết bị nhiệt phân, hơi nhiệt phân có khả năng bị cốc hóa, cracking nhiệt sinh ra nhiều khí không ngưng, làm giảm hiệu suất lỏng của quá

trình Nếu tốc độ sục khí nhanh quá thì khí sinh ra từ nhiệt phân sẽ không kịp ngưng tụ lại trong thiết bị làm lạnh cũng như thiết bị ngưng tụ, vì thế hiệu suất thu sản phâm lỏng cũng sẽ giảm Do đó phải lựa chọn tốc độ sục khí phù hợp trong quá trình nhiệt phân

f Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt

Khi tốc độ gia nhiệt tăng thì quá trình cracking ưu tiên bẻ gãy mạch một cách ngẫu nhiên nên sản phẩm tạo thành sẽ có hiệu suất lỏng tăng lên Ngược lại với tốc độ gia nhiệt chậm thì sẽ ưu tiên cracking bẻ gãy mạch đầu, cuối của chuỗi polymer nên hiệu suất khí sẽ tăng lên

- C – C – C – C – C –C – C – C – C – C – Nên dẫn đến hiệu suất sản phẩm lỏng tăng lên, còn sản phẩm khí giảm Và khi tăng áp suất thì tăng tốc độ phản ứng phân hủy và các sản phẩm phản ứng

bị cracking bậc hai Cracking ở điều kiện áp suất thấp gọi là cracking pha hơi Cracking ở điều kiện áp suất cao gọi là cracking áp suất

h Kiểu của lò phản ứng

Hiệu quả truyền nhiệt, hỗn hợp, thời gian lưu dạng dung dịch và dạng khí, vật chất sinh ra chủ yếu sẽ được quyết định tùy theo hình thức của lò phản ứng Thông thường, nhiệt độ phản ứng càng cao thì càng thúc đẩy tạo ra hỗn hợp vật chất có phân tử nhỏ, trường hợp nhiệt độ cao trong lò phản ứng càng kéo dài thì

phân tử lớn được sinh ra ở nhiệt độ thấp sẽ nằm lại dưới đáy lò phản ứng và phân hủy thành phân tử nhỏ hơn; trái lại phân tử nhỏ hơn sinh ra trong nhiệt độ cao sẽ

dễ dàng được thải ra ngoài từ phần trên của lò phản ứng nhờ vào trọng lượng của chúng Dầu nhiệt phân thu được từ nhiệt độ thấp trong trường hợp này sẽ sinh ra

có điểm sôi thấp hơn (kích cỡ của phân tử càng nhỏ hơn) so với dầu nhiệt phân thu được trong nhiệt độ cao hơn

 Một số hình thức lò phản ứng tiêu biểu:

 Hình thức tầng sôi;

- Hiệu quả truyền nhiệt rất cao, phân bố nhiệt trong lò phản ứng đồng đều;

- Lượng xử lý lớn nên thích hợp với thiết bị có dung lượng lớn;

- Chất tàn dư nhiệt phân được thải ra theo hình thức bụi siêu nhỏ nên cần lắp đặt thiết bị hút bụi;

- Tuy hiện tượng cốc hóa không xảy ra nhưng thiết bị không bền và ổn định;

- Chất lượng sản phẩm sinh ra cao;

- Chi phí đầu tư ban đầu ở mức độ trung gian, chi phí bảo dưỡng sửa chữa khá thấp

 Hình thức truyền dạng xoắn ốc

- Không phát sinh vấn đề nạp liệu của nhựa phế thải;

- Dễ dàng điều chỉnh thời gian lưu của nhựa phế thải;

- Dễ dàng khử cốc sinh ra trong quá trình vận hành;

- Hiệu quả truyền nhiệt cao, phân bố nhiệt theo hướng bán kính đồng đều;

- Chất lượng sản phẩm sinh ra cao;

- Phương thức quay duy nhất có chi phí đầu tư ban đầu và phí vận hành phải chăng nhưng phương thức quay 2 lần có chi phí đầu tư ban đầu khá cao

 Dạng ống