NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN XÚC TÁC

Trang 1

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGUYỄN VĂN THẮNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DẦU NHIÊN LIỆU

TỪ BAO BÌ PHẾ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT

PHÂN XÚC TÁC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Người hướng dẫn

ThS NGUYỄN QUỐC HẢI

BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp Đại học - Khóa III - Năm 2012 Trường ĐHBRVT

Chuyên ngành: Hóa dầu Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-o0o -

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thắng MSSV: 0852010153

Ngày, tháng, năm sinh: 19/3/1990 Nơi sinh: Đăklăk

Chuyên Ngành: Hóa dầu

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng sản xuất dầu nhiên liệu từ bao bì phế thải

bằng phương pháp nhiệt phân xúc tác

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tổng quan về bao bì phế thải và phương pháp nhiệt phân xử lý bao bì phế thải

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

yếu tố đến quá trình nhiệt phân dùng xúc tác bao bì phế thải

 Kiểm tra tính chất sản phẩm sau nhiệt phân, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố

và đưa ra kết quả

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 19/4/2012

IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 10/7/2012

V HỘ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Nguyễn Quốc Hải

Bà Rịa - Vũng Tàu, Ngày 10 tháng 7 năm 2012

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA

Trang 3

MỞ ĐẦU

Các sản phẩm bao ni lông ngày càng chiếm lĩnh thị trường và tỏ ra là thứ không thể thiếu trong đời sống hằng ngày Do đặc tính nhẹ, bền, rẻ và tiện dụng nên bao giờ cũng được lựa chọ làm túi đựng hơn các loại túi khác như túi giấy, túi vải,…

Đặc biệt hiện nay ở nhiều quốc gia trên thế giới, loại túi ni lông mỏng, dễ hư hỏng thường bị phát tán khắp nơi và gây nên nạn ‘ô nhiễm trắng’ Ví dụ; số luợng 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 Bởi sản phẩm bao ni lông thích hợp để chứa đựng tất cả các loại thực phẩm ướt cũng như khô Cùng với sự phát triển của các mặt hàng có nguồn gốc chất dẻo, nhựa phế thải, bao ni lông ngày càng chiếm một tỷ trọng đáng kể trong thành phần của chất thải rắn sinh hoạt Ngoài ra, với tốc độ phát triển nhanh của các ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, việc sử dụng các bao bì, thùng chứa bằng nhựa ngày càng được ưa chuộng bởi tính chất an toàn, tránh các phản ứng hóa chất, ăn mòn và nhiễm bẩn xảy ra Vấn đề đối với rác thải ni lông là chúng không phân huỷ thành các chất vô hại, phân huỷ rất chậm trong môi trường tự nhiên và là chất thải tồn tại lâu dài

Vì vậy, nếu toàn bộ bao ni lông phế thải sinh ra được thu hồi sẽ giúp giảm đáng kể thể tích chất thải cần xử lý, góp phần bảo vệ môi trường chúng ta xanh sạch và đẹp hơn

Hiện nay, ở Việt Nam ta, các công trình nghiên cứu về xử lý rác thải có nguồn gốc chất dẻo và đặc biệt là bao ni lông 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

Chính vì vậy, trong phạm vi đề tài này em sẽ thực hiện việc nghiên cứu quá trình xử

lý bao ni lông phế thải bằng phương pháp nhiệt phân dùng các loại xúc tác góp phần giải quyết vấn đề về năng lượng và bảo vệ môi trường

Trong khi thực hiện đề tài, em đã rất cố gắng tổng hợp kiến thức đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do một số khó khăn khách quan về kỹ thuật, tài chính và thời gian nên không khảo sát được nhiều

Trang 4

loại xúc tác trên hệ thống mong muốn và chưa thể điều khiển đầy đủ và chính xác các yếu tố công nghệ, do đó em không đưa ra một kết quả tối ưu như mong muốn nhưng

hy vọng kết quả thu được từ đề tài này là nền tảng cho các nghiên cứu quy mô lớn hơn trong tương lai Kính mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô, bạn bè để

đề tài này được hoàn thiện hơn và sớm được ứng dụng vào thực tiễn

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hóa học và công nghệ thực phẩm trường đại học Bà Rịa – Vũng Tàu và quý anh chị thuộc trung tâm công nghệ lọc hoá dầu trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ tôi Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quốc Hải 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 Hải 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

Do kiến thức và kinh nghiệm có hạn đồng thời thời 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

Cuối cùng, 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

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Tp Vũng tàu, tháng 7 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thắng

Trang 6

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

….………

………

Trang 7

NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)

….………

………

………

Trang 8

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH

TỪ VIẾT TẮT

Chương I TỔNG QUAN 1

I.1 Tổng quan về túi ni lông phế thải 1

I.1.1 Định nghĩa và lịch sử 1

I.1.2 Phân loại 3

I.1.3 Tính chất 3

I.2 Tác hại và hiện trạng của bao ni lông phế thải trên thế giới và ở Việt Nam 4

I.2.1 Tác hại của bao ni lông 4

I.2.2 Hiện trạng quản lý và xử lý trên thế giới 5

I.2.3 Hiện trạng quản lý và xử lý ở Việt nam 8

I.3 Một số hướng xử lý bao ni lông phế thải 9

I.3.1 Tái chế túi ni lông 9

I.3.2 Phương pháp đốt 11

I.3.3 Phương pháp khí hóa: 12

I.3.4 Phương pháp thủy nhiệt 13

I.3.5 Phương pháp nhiệt phân 13

Chương II PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN BAO NI LÔNG PHẾ THẢI 15

II.1 Lý thuyết về bản chất quá trình nhiệt phân 15

II.1.2 Nhiệt phân nhiệt polyethylen (PE) 15

II.1.3 Nhiệt phân xúc tác Polyethylen (PE) 18

Chương III ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾN HÀNH 26

III.1 Định hướng nghiên cứu 26

III.2 Dụng cụ, thiết bị và nguyên liệu 26

III.2.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm nhiệt phân xúc tác 26

II.2.1.1 Thiết bị phản ứng 26

Trang 9

II.2.1.2 Thiết bị gia nhiệt 26

II.2.1.3 Hệ thống ngưng tụ 27

II.2.1.4 Hệ thống xử lý khí 27

II.2.1.5 Hệ thống điều khiển 27

III.2.2 Nguyên liệu và hóa chất sử dụng 27

III.2.3 Thiết bị sử dụng 29

III.2.3.1Thiết bị chứa, đựng 29

III.2.3.2 Máy sắc ký khối phổ (GC-MS) 29

III.2.3.3Hệ thống chưng cất ASTM 30

III.2.3.4 Hệ thống thiết bị đo độ nhớt 33

III.2.3.5 Hệ thống đo nhiệt độ chớp cháy 33

III.2.4 Cách tiến hành thí nghiệm 34

Chương IV KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 36

IV.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nhiệt phân xúc tác 36

IV.1.1 Tiến hành thí nghiệm 36

IV.1.2 Kết quả và bàn luận 36

IV.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ zeolite 3A đến quá trình nhiệt phân 39

IV.3 Khảo sát sự ảnh hưởng xúc tác bentonite đến quá trình nhiệt phân 42

IV.4 Tổng kết kết quả thí nghiệm 46

Chương V KÊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

V.1 Kết luận chung 49

V.2 Kiến nghị 50

PHỤ LỤC 1 51

1 Trị số cetan (Cetan No) 51

2 Nhiệt độ bắt cháy cốc kín 51

3 Độ nhớt động học 51

4 Cặn cacbon (carbon Conradson) 52

Trang 10

5 Nhiệt cháy ( nhiệt trị ) 52

6 Nước và tạp chất cơ học 52

7 Tỉ trọng 53

PHỤ LUC 2 58

1.Kết quả đo nhiệt trị dầu nhiêt phân ( có danh sách kèm theo) 58

2.Kết quả phân tích sắc ký khí khối phổ ( có danh sách kèm theo) 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

Trang 11

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH

Bảng Tên bảng Trang

4.1 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình

nhiệt phân xúc tác Zeolit 3A với tỉ lệ 1:4 30

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ zeolite đến quá trình nhiệt phân

4.3 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nhiệt phân dùng xúc

4.4 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nhiệt phân theo các tỷ

lệ khác nhau khi dùng xúc tác zeolite 3A 36

4.5 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình nhiệt phân theo các tỷ

lệ khác nhau khi dùng xúc tác bentonite 36 4.6 So sánh thông số dầu nhiệt phân tại 450

0C và tỷ lệ xúc tác trên nguyên liệu 1:4 với xăng và dầu diesel nhiên liệu 39

Giản

đồ

Tên giản đồ

Trang

4.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khối lượng sản phẩm lỏng của

quá trình nhiệt phân dùng xúc tác zeolite 3A với tỷ lệ 1:4 30

4.2

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ khối lượng xúc tác thêm vào của 2 loại xúc tác đến khối lượng sản phẩm lỏng thu được của quá trình nhiệt phân

35

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khối lượng sản phẩm

Trang 12

Biểu

đồ Tên biểu đồ Trang

4.1 Quá trình chuyển đổi trong quá trình nhiệt phân xúc tác phá

hũy mạch polymer(PE)

32

Hình Tên hình Trang

1.3 Tỷ lệ các loại nhựa phế thải tính trên tổng thành phần nhựa

1.4 Quy trình tái chế bao ni lông phế thải 8

2.1 Cơ chế bẻ gãy mạch ngẫu nhiên của polyethylen 12

2.2 Sơ đồ quá trình nhiệt phân bao ni lông và nhựa phế thải 13

2.3 Phản ứng nội phân tử đóng vòng giữa ion cacboni và liên kết

2.4 Cơ chế phản ứng xúc tác của quá trình nhiệt phân PE 16

2.5 Cấu trúc của một vài loại zeolite thường dùng trong nhiệt

2.6 Sự phân bố xúc tác trong quá trình nhiệt phân 19

2.7 Sơ đồ quá trình nhiệt phân xúc tác với xúc tác trộn trực tiếp

2.8 Sơ đồ quá trình nhiệt phân xúc tác với xúc tác phân bố bên

3.1 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm của quá trình nhiệt phân xúc tác 21

3.3 Zeolite 3A dạng hạt dùng trong thí nghiệm nhiệt phân 23

3.5 Sơ đồ máy sắc ký khí – khối phổ(GC-MS) 24

Trang 13

3.7 Thành phần sản phẩm của dầu thô theo nhiệt độ sôi khác nhau 26

3.9 Thiết bị đo nhiệt độ chớp cháy cốc kín và cốc ở của hãng

4.1 Sản phẩm sau khi nhiệt phân với xúc tác zeolite 3A với mốc

4.2 Sản phẩm thu được dầu thu được khi nhiêt phân với các tỷ lệ

4.3 Sản phẩm dầu của quá trình nhiệt phân xúc tác bentonite 35

4.4 Sản phẩm dầu thu được sau khi chưng cất theo phương pháp

4.5 Kết quả phân tích sắc ký khí - khối phổ(GC-MS) sản phẩm

Trang 14

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

ASTM : American Society for Testing and Materials

UHMWPE : PE có khối lượng phân tử cực cao

HMWPE : PE có khối lượng phân tử cao

3R : Giảm thiểu – Tái sử dụng – Tái Chế

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

Trang 15

File :D:\GCMS data\2012\FO oil\DIESEL_02.D

4.557 4.926 5.978 6.559

7.123

7.450 7.639 8.384 8.500 9.689

9.966 10.096 10.982

12.45812.852

13.200 13.388

13.614 14.041

15.402

15.562

15.776 15.918 16.175

16.543 16.625

16.76617.34417.760 17.960 18.116

18.464 18.703 20.029 20.204 20.325

20.586 20.739 20.887 22.257

2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 1000000

3.798 3.886 4.507 4.872 5.922 6.508

7.084

7.401

7.591

8.329 8.449 9.640

9.921 10.045

10.949

13.159 13.341

13.577 14.004

15.355

15.519

15.732 15.875 15.961 16.130

16.498 16.580 16.941 17.296

17.917 17.993 18.075

18.15918.657

20.160 20.278 20.698 22.213

Trang 16

Library Search Report

Data Path : D:\GCMS data\2012\FO oil\

Data File : DIESEL_02.D

Acq On : 6 Jul 2012 11:07

Operator :

Sample : 8:1 CaO

Misc :

ALS Vial : 4 Sample Multiplier: 1

Search Libraries: D:\Database\NIST08.L Minimum Quality: 0

Unknown Spectrum: Apex

Integration Events: ChemStation Integrator - autoint1.e

Pk# RT Area% Library/ID Ref# CAS# Qual

Trang 17

Acq On : 6 Jul 2012 11:07

Operator :

Sample : 8:1 CaO

Misc :

Trang 18

Acq On : 6 Jul 2012 11:07

Operator :

Sample : 8:1 CaO

Misc :

Trang 19

Acq On : 6 Jul 2012 11:07

Operator :

Sample : 8:1 CaO

Misc :

Trang 20

Acq On : 6 Jul 2012 11:07

Operator :

Sample : 8:1 CaO

Misc :

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Đồ án tốt nghiệp đại học – Khóa III – Năm 2012 Trường ĐHBRVT

Công nghệ kỹ thuật hóa học 1 Khoa hóa học và công nghệ thực phẩm

Túi polyetylen (PE) hay còn gọi là túi ni lông được sử dụng lần đầu tiên vào những năm 50 của Thế kỷ trước Năm 1958, bắt đầu cạnh tranh với các loại túi giấy trong các hiệu giặt khô

Trong vòng 1 thập kỷ, gần 1/3 lượng túi ni lông được sử dụng để gói bánh mì Vào giữa những năm 70, nhiều tiểu thương Hoa Kỳ đã chuyển sang sử dụng túi ni lông làm túi đựng hàng hóa thay thế cho túi giấy Từ khi xuất hiện trong các siêu thị ở Hoa Kỳ vào cuối thập niên 1970, túi ni lông đã có mặt khắp mọi nơi, là vật không thể thiếu của người mua hàng trên thế giới Nó nhẹ, chắc và rẻ hơn so với túi giấy

Polyethylen (PE) là một chất dẻo thông dụng trong cuộc sống hàng ngày cũng như trong công nghiệp hóa chất và sản xuất các sản phẩm tiêu dùng Polyethylen là một loại polymer có cấu trúc là một mạch carbon dài

Công thức cấu tạo:

Hay:

Trang 24

Polyethylen được tổng hợp từ phản ứng trùng hợp ethene (C2H4), là khí nhẹ được lấy chủ yếu từ dầu mỏ và là nguồn tài nguyên không thể phục hồi Polyethylen được tạo ra chủ yếu từ phản ứng trùng hợp gốc ở áp suất cao hoặc phương pháp trùng hợp ion ở áp suất thường hay áp suất vừa

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 Như vậy, để sản xuất túi ni lông phục vụ đủ nhu cầu sử dụng như hiện nay thì phải tốn một khoản ngoại tệ rất lớn

Hình 1.2 Quy trình sản xuất túi ni lông

Trang 25

I.1.2 Phân loại

Polyethylen được chia làm nhiều loại dựa vào tỷ trọng và độ phân nhánh của chúng Như PE có khối lượng phân tử cực cao (UHMWPE), PE có khối lượng phân tử cao (HMWPE), PE có tỷ trọng cao (HDPE), PE khâu mạch tỷ trọng cao (HDXLPE), PE khâu mạch (PEX), PE tỷ trọng trung bình (MDPE), PE tỷ trọng thấp (LDPE), PE tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE), PE tỷ trọng cực thấp (VLDPE) Trong báo cáo này, các bao ni lông phế thải được làm từ polyethylen tỷ trọng cao (HDPE) và polyethylen

I.1.3 Tính chất

Các tính chất của các polymer nguyên liệu làm bao ni lông được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1 Tính chất của LDPE và HDPE

Tính chất Polyethylen tỷ trọng thấp (LDPE) Polyethylen tỷ trọng cao

(HDPE) Điểm

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

Trang 26

Trong suốt do nó vô định hình hơn

HDPE Đục hơn do có độ kết tinh cao

Trơ về phương diện hóa học

I.2 Tác hại và hiện trạng của bao ni lông phế thải trên thế giới và ở Việt Nam

I.2.1 Tác hại của bao ni lông [2]

Túi ni lông được sản xuất từ nhựa polyethylene có nguồn gốc từ dầu mỏ và 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, độc hại hơn và cuối cùng gây ô nhiễm cho đất và nguồn nước Chúng có thể len lỏi vào thức ăn của động vật và con người Khi không được vứt ra bãi rác hoặc đốt bỏ, túi ni lông thường được nước đưa ra biển thông qua đường cống thải, sông rạch 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 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, nhiều cá thể thuộc

Trang 27

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

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

Vấn đề đối với rác thải ni lông là chúng không phân huỷ thành các chất vô hại, phân huỷ rất chậm trong môi trường tự nhiên và là chất thải tồn tại lâu dài

Các phát thải khác từ quá trình sản xuất nhựa gồm SO2, NOx, methanol, ethylene oxide và các hợp chất hữu cơ bay hơi (volantile organic compounds-VOCs) Ngoài ra, quá trình sản xuất và đốt cháy bao ni lông và nhựa cũng tạo ra dioxin, một chất có độc tính rất cao ngay cả ở nồng độ thấp

I.2.2 Hiện trạng quản lý và xử lý trên thế giới [2]

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 chiếm 20,5%, HDPE: 14%

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

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

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

Trang 28

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

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 thế giới

Hiện nay, Nhật Bản đang cố gắng giảm sử dụng túi ni lông bằng việc sửa đổi luật, giúp chính phủ đưa ra những cảnh báo cho người bán lẻ chưa thực hiện đầy đủ việc giảm, tái sử dụng và tái chế chất thải Luật sửa đổi đã được Quốc hội Nhật Bản phê chuẩn Nhưng đối với một quốc gia nổi tiếng về bao gói phức tạp thì việc giảm sử dụng túi ni lông sẽ là một công việc khó khăn Theo Công ty Franchise, đại diện cho hơn 125 cơ sở bán hàng ở Nhật Bản, bao gói là một phần của sản phẩm Tất nhiên, việc cắt giảm sử 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

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

Trang 29

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

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 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

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

Trang 30

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.( Nguồn: Trung tâm thông tin KH&CN Quốc gia giới thiệu Tổng luận: CHẤT THẢI NHỰA, TÚI NI LÔNG & CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.)

I.2.3 Hiện trạng quản lý và xử lý ở Việt nam

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

Theo các công ty sản xuất, thị trường bao bì nhựa có tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 30%, sức tiêu thụ của các loại bao bì nhựa tăng theo tính tiện dụng Càng nhiều tiện dụng thì lượng rác thải ra môi trường càng lớn

Chưa có một thống kê chính thức nào được công bố về lượng rác thải từ túi ni lông

ở Việt Nam Năm 2000, mỗi ngày ở Việt Nam có khoảng 800 tấn rác nhựa bao gồm

cả bao ni lông thải ra môi trường Còn nếu tính theo tốc độ tăng trưởng, sản xuất và thương mại hiện nay, mỗi ngày có khoảng 2.500 tấn rác thải nhựa

Theo Báo cáo thực hiện nhiệm vụ trọng điểm Bảo vệ môi trường cấp Nhà nước: Công nghệ thu gom, vận chuyển, xử lý rác thải ni lông và chất thải hữu cơ của Viện vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng, Hà Nội, năm 2003, tỷ lệ các loại chất thải ni lông trong tổng thành phần rác thải nhựa ở Việt Nam được thể hiện ở hình 1.3

Trang 31

Ở nước ta, hiện nay 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

Chính vì vậy, trong đề tài luận văn này, em chọn nguyên liệu là bao ni lông phế thải

để tiến hành nghiên cứu và xử lý

I.3 Một số hướng xử lý bao ni lông phế thải

I.3.1 Tái chế túi ni lông [2]

Phần lớn người ta chỉ tiến hành thu gom các loại phế liệu có giá trị kinh tế cao, khối lượng lớn, còn các loại túi màng, bao bì chỉ được thu mua ngay tại các cơ sở sản xuất thương nghiệp, dịch vụ, còn khi đã thải ra bãi rác, chúng chỉ được thu gom rất ít do bị nhiễm bẩn các loại rác thải khác

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

+ 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:

Trang 32

- 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

+ Gia công sản phẩm: Nguyên liệu là nhựa tái sinh và bột màu được trộn đều

trong thùng Hỗn hợp nhiên liệu được chạy qua các vùng gia nhiệt khác nhau, được nấu chảy và chuyển ra khoang đùn sau đó ép tạo hình sản phẩm

Quy trình tái chế được khái quát theo hình 1.4

Hình 1.4 Quy trình tái chế bao ni lông phế thải

Trang 33

I.3.2 Phương pháp đốt

Định nghĩa:Là phương pháp oxy hóa bằng nhiệt Quá trình đốt được thực hiện với

một lượng oxy ( không khí) cần thiết đủ để đốt cháy hết lượng bao ni lông phế thải có nguồn gốc chất dẻo gọi là quá trình đốt hóa học Nếu quá trình đốt được thực hiện với một lượng dư không khí cần thiết thì gọi là quá trình đốt dư khí

Đốt là phương pháp xử lý rác thải cuối cùng khi không thể xử lý bằng các phương pháp khác Nhiên liệu thường sử dụng là khí gas hay dầu trong các lò đốt chuyên dụng

có nhiệt độ trên 10000C, và ở các vùng nông thôn thường được đốt trực tiếp ở môi trường rất là ôi nhiễm

Sản phẩm của quá trình đốt thường là bụi, hơi nước, CO, CO2, dioxin và tro

Các nguyên tắc cơ bản của quá trình đốt:

- Lượng oxy sử dụng được xác định theo phương trình cháy:

Bao ni lông + Oxy  Sản phẩm cháy + Q (Nhiệt )

- Quá trình cháy phải tuân theo nguyên tắc “3T”, để đạt hiệu suất cao :

Nhiệt độ cháy (temperature) – Độ xáo trộn (Turbulence) – Thời gian cháy (time)

Trang 34

- Hạn chế tối đa khả năng ôi nhiễm do nước thải và vấn đề độc hại do nhiễm bẩn

Đồng thời tận dùng được nguồn năng lượng từ quá trình đốt

 Nhược điểm:

- Khí thải từ lò đốt có khả năng gây ôi nhiễm môi trường, đặc biệt là chất dioxin

có trong khí thải

- Vận hành phức tạp và đòi hỏi đội ngủ kỹ thuật có tay nghề cao

- Giá thành đầu tư lớn và chi phí nhiên liệu và xử lý cao

I.3.3 Phương pháp khí hóa:

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

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

)

Ưu, nhược điểm:

Trang 35

 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

I.3.4 Phương pháp thủy nhiệt

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

Sản phẩm

Nhiên liệu sử dụng trong quá trình đốt được lấy từ dầu cặn phát sinh của quá trình đốt Nhờ dùng dầu cặn này, việc đốt để thu hồi dầu từ phế liệu nhựa không tiêu hao thêm nhiên liệu Nghiên cứu này ngoài việc thu dầu còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường

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

I.3.5 Phương pháp nhiệt phân

Sản phẩm

- Khí cháy (H2, CH4 và các hydrocarbon nhẹ)

- Nhiên liệu lỏng: tổ hợp các hydrocarbon Có thể dùng tổng hợp dầu nhiên liệu

- Tro: cacbon và chất trơ

Trang 36

Trang 37

CHƯƠNG II

PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN BAO NI LÔNG PHẾ THẢI

II.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

II.1.2 Nhiệt phân nhiệt polyethylen (PE)

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 polyethylen thường từ 4300C – 7000C [5,3] Polyethylen 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

Quá trình nhiệt phân PE luôn ưu tiên tạo thành những phân tử có 6, 10, 14 nguyên

tử carbon là những olefin [3] Và nó cũng thường xảy ra theo cơ chế cracking ngẫu nhiên tạo những oligomer và monomer thể hiện như hình 2.1 cracking nhiệt polyethylen thu được 1-hexene và propen :

Trang 38

Hình 2.1 Cơ chế bẻ gãy mạch ngẫu nhiên của polyethylen[8,99]

Đặc điểm sản phẩm thu đƣợc của quá trình nhiệt phân nhiệt[2]:

- 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

Hiện nay bao ni lông có thể được nhiệt phân theo sơ đồ hình 2.2:

Hình 2.2 Sơ đồ quá trình nhiệt phân bao ni lông và nhựa phế thải[9,167]

Trang 39

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân nhiệt:

- Nhiệt độ và thời gian lưu ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân và chất lượng sản phẩm thông qua sự ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phản ứng bẻ gãy mạch hydrocarbon (PE) Ở nhiệt độ cao quá trình nhiệt phân thu được sản phẩm khí không ngưng hiệu suất lớn và giảm hiệu suất sản phẩm dầu lỏng Cho nên đối với polyethylene sẽ có khoảng tối ưu để thu được dầu có hiệu suất lỏng cao nhất 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

- Yếu tố nguyên liệu: Với nguyên liệu là bao ni lông thì độ tạp chất trong bao

ni lông ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân,

và một số phản ứng phụ có thể xảy ra trong quá trình Độ nguyên chất của polyethylen sẽ quyết định khoảng nhiệt độ nhiệt phân tối ưu thường là 4200C đến 5000

C để thu được dầu có mạch hydrocarbon thẳng [5,56]

- Yếu tố 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

- Yếu tố áp suất: Yếu tố áp suất ảnh hưởng lên tốc độ phản ứng và hướng phản ứng Khi tăng áp suất thì nhiệt độ sôi của sản phẩm thu được của quá trình cũng tăng lên Vì vậy áp suất càng tăng thì thể tích pha lỏng càng lớn Sự thay đổi áp suất có ảnh hưởng đến trạng thái pha trong vùng phản ứng Quá trình cracking nhiệt có thể thực hiện ở pha hơi, pha lỏng và cả hỗn hợp pha Khi cracking nhiệt ở điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ cao thì vị trí đứt mạch cacbon (C-C) càng nghiêng về phía cuối mạch, điều đó dẫn đến hiệu suất sản phẩm khí càng tăng và hiệu suất sản phẩm lỏng thì giảm Và ngược lại khi cracking ở điều kiện áp suất cao thì vị trí đứt mạch cacbon (C-C) xảy ra ở giữa mạch

- C – C – C – C – C –C – C – C – C – C –

Trang 40

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

II.1.3 Nhiệt phân xúc tác Polyethylen (PE) [8]

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:

Phản ứng cắt mạch ở vị trí :

Với cơ chế này các chuỗi polymer bị cắt thành những mạch ngắn hơn Và phản ứng cắt mạch ở vị trí đóng vai trò như một phản ứng thứ cấp tạo ra những sản phẩm khí

và lỏng có khối lượng phân tử thấp

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

Phản ứng đồng phân hóa tại khung hydrocarbon:

Tiêu đề	Nghiên cứu khả năng sản xuất dầu nhiên liệu từ bao bì phế thải bằng phương pháp nhiệt phân xúc tác
Tác giả	Nguyễn Văn Thắng
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Quốc Hải
Trường học	Trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	2,86 MB