Khóa luận: Nghiên cứu thu hồi dầu nhẹ từ nhiệt phân nhựa thải Polypropylene (PP)

Khóa luận hóa học: Nghiên cứu thu hồi dầu nhẹ từ sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân nhựa thải. Giải pháp tái chế hiệu quả, bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Bùi Thị Diệu Hòa
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Trúc Linh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu thu hồi dầu nhẹ từ sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân nhựa thải
• Loại tài liệu: Báo cáo đề tài
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan quá trình chuyên hóa nhựa thành dau nhiên liệu. Đóng góp của nhựa với vai trò nhiên liệu. Sơ lược vẻ quá trình nhiệt phan nhựa
• 2. Chien clit go đoạn đâo UD
• 2.1. Phân đoạn nhiên liệu khác nhau. Thành phần các phân đoạn.3 Tinh chống kích nỗ vả trị số Octane
• 2.2. Tính chống kích nỗ. Định nghĩa trị số octane. Phương pháp xác định trị số OCtAME
• 2.3. Nhiệt phân nhựa PolyPropylene thu hồi dầu nhiên liệu.3 Chung cat phân đoạn dâu nhiên liệu. Các phương pháp xác định tinh chat đặc trưng của dau nhiên liệu.
• 3. CHUONG HL KET QUA-BAN LUAN
• 3.1. Thu hồi dau nhiên liệu từ quá trình nhiệt phân nhựa PP. Một số thông số vật lý của sản phẩm thu hỏi từ nhiệt phân nhựa ĐỀ Lá
• 3.2. Các phan ứng có thé xảy ra trong quá trình nhiệt phân nhựa PP
• 3.3. Chừng cải PHÁN ĐO
• 3.4. Tính chất của sản phẩm nhiên liệu thu được sau khi chưng cắt phan H/IÊNG£St
• 3.5. Phân tích sắc KY
• 3.6. Tính toán trị số 0ELBBE
• PHACTSOE
• ĐH TỤC
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH MÔ HÌNH
• DANH SÁCH SƠ ĐO
• DANH SÁCH BIỂU ĐỒ

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu thu hồi dầu nhẹ từ nhựa thải

Vấn đề ô nhiễm do rác thải nhựa đã trở thành một thách thức môi trường toàn cầu. Hàng năm, hàng triệu tấn nhựa, đặc biệt là các loại nhựa khó tái chế cơ học như Polypropylene (PP), bị thải ra môi trường, gây áp lực nặng nề lên các bãi chôn lấp và hệ sinh thái. Trong bối cảnh đó, tái chế hóa học nhựa nổi lên như một giải pháp đột phá, không chỉ giúp xử lý nhựa phế liệu mà còn tạo ra nguồn năng lượng giá trị. Hướng tiếp cận này phù hợp với định hướng kinh tế tuần hoàn, biến chất thải thành tài nguyên. Nghiên cứu khoa học về thu hồi dầu nhẹ từ nhựa thải tập trung vào việc bẻ gãy các chuỗi polymer dài thành các thành phần hydrocarbon mạch ngắn hơn, có đặc tính tương tự như xăng và dầu diesel. Công nghệ cốt lõi được áp dụng là nhiệt phân nhựa thải, một quá trình phân hủy vật liệu ở nhiệt độ cao trong môi trường không có oxy. Quá trình này giúp chuyển hóa cấu trúc rắn của nhựa thành hỗn hợp sản phẩm gồm khí, lỏng (dầu nhiệt phân) và rắn (than carbon). Sản phẩm lỏng, hay dầu nhiệt phân, là đối tượng chính của các nghiên cứu vì tiềm năng ứng dụng làm nhiên liệu từ rác thải nhựa. Việc tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa và chất lượng sản phẩm dầu là mục tiêu hàng đầu, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các phản ứng hóa học phức tạp xảy ra trong quá trình.

1.1. Thực trạng báo động về ô nhiễm rác thải nhựa hiện nay

Chất thải nhựa đang là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với môi trường. Nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ, là hợp chất cao phân tử với độ bền cao và rất khó phân hủy sinh học. Theo tài liệu nghiên cứu, rác thải nhựa chiếm tỷ trọng ngày càng tăng trong dòng thải rắn, ví dụ như 7% ở Anh và tăng từ 11% lên 12% ở Úc chỉ trong thời gian ngắn. Các phương pháp xử lý truyền thống như chôn lấp không chỉ tốn diện tích đất mà còn tiềm ẩn nguy cơ rò rỉ các chất độc hại vào đất và nguồn nước. Trong khi đó, việc đốt rác thải nhựa có thể giải phóng các khí độc, gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Tái chế cơ học, dù phổ biến, thường làm giảm chất lượng của vật liệu sau mỗi chu kỳ và không áp dụng được cho tất cả các loại nhựa, đặc biệt là nhựa hỗn hợp hoặc bị nhiễm bẩn.

1.2. Tái chế hóa học Giải pháp bền vững cho quản lý chất thải rắn

Khác với tái chế cơ học, tái chế hóa học nhựa phá vỡ cấu trúc polymer ở cấp độ phân tử, chuyển hóa chúng trở lại thành các monomer hoặc các hydrocarbon cơ bản. Phương pháp này cho phép xử lý nhiều loại nhựa phế liệu hơn, kể cả các loại nhựa hỗn hợp mà tái chế cơ học không thể xử lý. Công nghệ này mở ra khả năng tạo ra các sản phẩm có chất lượng tương đương nguyên liệu gốc, đóng góp trực tiếp vào mô hình kinh tế tuần hoàn. Quá trình chuyển hóa nhựa thành nhiên liệu là một ứng dụng tiêu biểu của tái chế hóa học. Nó không chỉ giải quyết vấn đề quản lý chất thải rắn mà còn tạo ra một nguồn năng lượng tái tạo từ nhựa, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững.

II. Phương pháp nhiệt phân nhựa thải Biến rác thành dầu

Công nghệ nhiệt phân nhựa thải (pyrolysis) là quá trình trung tâm trong việc thu hồi dầu. Về bản chất, đây là một quá trình phân hủy nhiệt diễn ra trong điều kiện vắng mặt oxy, ngăn chặn quá trình đốt cháy hoàn toàn. Khi nhựa, ví dụ như Polypropylene (PP), được gia nhiệt đến nhiệt độ phân hủy (thường từ 350-500°C), các liên kết C-C và C-H trong chuỗi polymer dài sẽ bị bẻ gãy. Quá trình này tạo ra các gốc tự do, sau đó tiếp tục trải qua một loạt các phản ứng phức tạp như phân cắt mạch, chuyển vị hydro và tái kết hợp để tạo thành các phân tử hydrocarbon nhỏ hơn, dễ bay hơi hơn. Sản phẩm của quá trình hóa lỏng nhựa này bao gồm ba pha chính: pha khí (gồm các hydrocarbon nhẹ như metan, etan), pha lỏng (hỗn hợp hydrocarbon phức tạp gọi là dầu nhiệt phân), và pha rắn (chủ yếu là than và các chất vô cơ). Chất lượng và tỷ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố công nghệ như nhiệt độ, tốc độ gia nhiệt, thời gian lưu và đặc biệt là sự có mặt của chất xúc tác. Việc sử dụng xúc tác phù hợp có thể định hướng quá trình bẻ gãy mạch, tăng hiệu suất chuyển hóa thành sản phẩm lỏng mong muốn và cải thiện chất lượng của dầu thu được.

2.1. Cơ chế phản ứng Cracking trong quá trình nhiệt phân

Quá trình nhiệt phân nhựa bao gồm ba giai đoạn phản ứng chính: khơi mào, phát triển mạch và tắt mạch. Giai đoạn khơi mào bắt đầu khi năng lượng nhiệt đủ lớn để bẻ gãy một liên kết C-C trong chuỗi polymer, tạo ra hai gốc tự do. Trong giai đoạn phát triển, các gốc tự do này rất hoạt động và gây ra các phản ứng dây chuyền, bao gồm: phân cắt mạch ngẫu nhiên (random scission), phân cắt mạch cuối (end-chain scission) và chuyển vị hydro. Các phản ứng này tạo ra các phân tử olefin (alkene) và các gốc tự do nhỏ hơn. Cuối cùng, giai đoạn tắt mạch xảy ra khi hai gốc tự do kết hợp với nhau, tạo thành một phân tử hydrocarbon bền vững. Theo tài liệu gốc, các cơ chế này giải thích tại sao sản phẩm cuối cùng của quá trình nhiệt phân là một hỗn hợp đa dạng các hợp chất bão hòa và không bão hòa.

2.2. Vai trò của Cracking xúc tác trong nâng cao hiệu suất

Cracking xúc tác sử dụng các chất xúc tác, thường là các vật liệu có tính axit như xúc tác zeolite, để giảm năng lượng hoạt hóa của các phản ứng bẻ gãy mạch. Điều này cho phép quá trình nhiệt phân diễn ra ở nhiệt độ thấp hơn và tốc độ nhanh hơn so với nhiệt phân không xúc tác. Quan trọng hơn, xúc tác có khả năng chọn lọc, giúp định hướng các phản ứng để tạo ra các sản phẩm mong muốn. Ví dụ, xúc tác có thể thúc đẩy các phản ứng isomer hóa, tạo ra các hydrocarbon mạch nhánh có trị số octane cao hơn, rất có giá trị cho xăng. Tài liệu nghiên cứu cho thấy, khi có mặt xúc tác, hiệu suất chuyển hóa nhựa thành dầu cao hơn, thời gian phản ứng ngắn hơn và màu sắc của dầu thu được nhạt hơn, cho thấy sự hình thành của các hydrocarbon có phân tử lượng nhỏ hơn.

III. Quy trình thu hồi dầu nhẹ từ nhựa PP trong thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành nhằm mục tiêu thu hồi dầu nhẹ từ nhựa thải loại Polypropylene (PP). Quy trình bao gồm hai giai đoạn chính: nhiệt phân có xúc tác và chưng cất phân đoạn sản phẩm lỏng. Ở giai đoạn đầu, nhựa PP phế phẩm được đưa vào một hệ thống lò phản ứng kín cùng với xúc tác zeolite. Hệ thống được gia nhiệt theo một biểu đồ nhiệt độ được kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo nhựa và xúc tác đạt đến nhiệt độ phản ứng tối ưu trong môi trường khí trơ (Nitơ) để ngăn chặn quá trình oxy hóa. Hơi hydrocarbon sinh ra từ quá trình nhiệt phân nhựa thải được dẫn qua một hệ thống sinh hàn để ngưng tụ thành sản phẩm lỏng, chính là dầu nhiệt phân. Khí không ngưng được thu riêng. Sản phẩm lỏng thu được là một hỗn hợp phức tạp của nhiều loại hydrocarbon có nhiệt độ sôi khác nhau. Để tách ra phân đoạn dầu nhẹ có giá trị, hỗn hợp này được đưa vào giai đoạn hai: chưng cất phân đoạn. Quá trình này tận dụng sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các cấu tử để tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau như xăng, dầu hỏa và gasoil.

3.1. Thiết lập hệ thống nhiệt phân và hóa lỏng nhựa PP

Hệ thống thí nghiệm bao gồm một lò nhiệt phân, bình phản ứng chứa nhựa và xúc tác, hệ thống gia nhiệt có kiểm soát nhiệt độ, và một bộ ngưng tụ. Nhựa PP phế phẩm được cấp vào lò. Quá trình gia nhiệt được thực hiện với tốc độ được kiểm soát để đảm bảo sự phân hủy đồng đều. Theo biểu đồ trong tài liệu, nhiệt độ của xúc tác và nhựa được gia tăng dần theo thời gian, đạt đến khoảng 450-475°C. Hơi sản phẩm thoát ra được làm lạnh nhanh chóng trong bộ phận ngưng tụ để thực hiện quá trình hóa lỏng nhựa, thu về dầu thô. Hiệu suất tạo dầu được tính toán dựa trên tỷ lệ khối lượng dầu thu được so với khối lượng nhựa ban đầu. Thí nghiệm cho thấy việc sử dụng xúc tác đã cải thiện đáng kể hiệu suất và rút ngắn thời gian phản ứng.

3.2. Phương pháp chưng cất phân đoạn để tinh chế dầu nhẹ

Sản phẩm dầu nhiệt phân thô được tiến hành chưng cất phân đoạn đơn giản. 100ml dầu được cho vào bình cầu và gia nhiệt. Hơi của các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay lên trước, được dẫn qua ống sinh hàn để ngưng tụ và thu lại. Bằng cách theo dõi nhiệt độ của hơi, quá trình được chia thành nhiều phân đoạn. Theo nghiên cứu, phân đoạn đầu tiên được thu trong khoảng nhiệt độ 107-159°C. Phân đoạn này được dự đoán chứa chủ yếu các hydrocarbon có số carbon tương ứng với xăng (C5-C10). Các phân đoạn sau, thu ở nhiệt độ cao hơn, sẽ tương ứng với dầu hỏa và gasoil. Phương pháp này cho phép tách riêng dầu nhẹ khỏi các cấu tử nặng hơn, chuẩn bị cho việc phân tích các tính chất nhiên liệu chi tiết.

IV. Phân tích kết quả Đặc tính dầu thu hồi từ nhựa thải

Kết quả phân tích sản phẩm dầu thu được từ quá trình nhiệt phân nhựa thải PP cung cấp những bằng chứng khoa học quan trọng về tiềm năng của công nghệ này. Các thông số vật lý cơ bản như khối lượng riêng, độ nhớt và nhiệt trị đã được đo đạc và so sánh. Đáng chú ý, sản phẩm dầu nhiệt phân có nhiệt trị rất cao, đạt 10839 cal/g, tương đương và thậm chí cao hơn một số loại nhiên liệu thương mại như dầu diesel và xăng máy bay. Điều này khẳng định giá trị năng lượng của sản phẩm. Phân đoạn dầu nhẹ thu được sau chưng cất (107-159°C) được phân tích sâu hơn về thành phần hóa học bằng phương pháp sắc ký khí (GC). Kết quả cho thấy một hỗn hợp phức tạp của các thành phần hydrocarbon, bao gồm paraffin, iso-paraffin, olefin, naphthene và aromatic. Dựa trên các thành phần này, các chỉ số quan trọng như trị số Octane (RON, MON) đã được tính toán để đánh giá khả năng ứng dụng làm xăng cho động cơ. Các kết quả này là cơ sở để so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và xác định các hướng cải tiến tiếp theo.

4.1. So sánh đặc tính sản phẩm với nhiên liệu thương mại

Theo Bảng 3-7 của tài liệu gốc, sản phẩm xăng thu được sau chưng cất đã được so sánh với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 1:2007/BKHCN. Kết quả rất khả quan khi sản phẩm đáp ứng được các chỉ tiêu quan trọng như hàm lượng benzene, hàm lượng hydrocarbon thơm và hàm lượng oxy. Tuy nhiên, một thách thức lớn được chỉ ra là hàm lượng olefin rất cao (73.094% thể tích), vượt xa mức cho phép. Hàm lượng olefin cao làm giảm tính ổn định của nhiên liệu, dễ gây tạo cặn. Về nhiệt trị, với giá trị trên 10300 cal/g, sản phẩm hoàn toàn đủ khả năng đáp ứng vai trò là một nhiên liệu từ rác thải nhựa hiệu quả.

4.2. Tính toán trị số Octane RON MON của dầu nhẹ

Trị số octane là chỉ số quan trọng nhất đánh giá khả năng chống kích nổ của xăng. Dựa trên phân tích thành phần từ sắc ký khí, trị số octane nghiên cứu (RON) được tính toán là 87.75 và trị số octane động cơ (MON) là 81.66. Kết quả MON đáp ứng tiêu chuẩn xăng 92, nhưng chỉ số RON lại thấp hơn mức yêu cầu (92). Độ nhạy của nhiên liệu (chênh lệch RON-MON) là khoảng 6.09, là một con số tốt (thường < 10), cho thấy nhiên liệu hoạt động tương đối ổn định ở các chế độ vận hành khác nhau của động cơ. Kết quả này cho thấy sản phẩm có tiềm năng lớn nhưng cần được cải thiện thêm chỉ số RON để đạt tiêu chuẩn thương mại.

V. Tương lai công nghệ chuyển hóa nhựa thành năng lượng

Nghiên cứu thu hồi dầu nhẹ từ nhựa thải đã chứng minh thành công tính khả thi về mặt khoa học của việc biến nhựa phế phẩm thành nhiên liệu lỏng có giá trị. Kết quả ban đầu là nền tảng vững chắc cho các phát triển tiếp theo, hướng tới việc thương mại hóa công nghệ và áp dụng vào thực tiễn. Tương lai của lĩnh vực này phụ thuộc vào việc giải quyết các thách thức còn tồn tại, chủ yếu liên quan đến việc nâng cao chất lượng sản phẩm để đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn nhiên liệu hiện hành. Các định hướng nghiên cứu chính bao gồm việc cải tiến chất xúc tác để tăng cường các phản ứng mong muốn như isomer hóa (tạo iso-paraffin, tăng trị số octane) và giảm thiểu sự hình thành olefin. Bên cạnh đó, việc phát triển các quy trình xử lý sau nhiệt phân, chẳng hạn như hydro hóa để bão hòa các liên kết đôi trong olefin, cũng là một hướng đi quan trọng. Sự thành công của công nghệ chuyển hóa nhựa thành năng lượng sẽ là một bước tiến lớn trong việc xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn, góp phần giải quyết đồng thời hai vấn đề lớn của thời đại: ô nhiễm rác thải và an ninh năng lượng.

5.1. Thách thức Nâng cao chất lượng và giảm hàm lượng Olefin

Thách thức kỹ thuật lớn nhất được xác định từ nghiên cứu là chất lượng của sản phẩm xăng chưa hoàn toàn đạt chuẩn. Cụ thể là hàm lượng olefin quá cao và chỉ số RON cần được cải thiện. Olefin là các hydrocarbon không no, có xu hướng bị oxy hóa và polymer hóa, tạo thành cặn gây tắc nghẽn hệ thống nhiên liệu và ảnh hưởng xấu đến môi trường. Việc giảm hàm lượng olefin có thể được thực hiện bằng các phương pháp hóa học như hydro hóa hoặc sử dụng các chất phụ gia chống oxy hóa. Đồng thời, để nâng cao trị số RON, có thể áp dụng các quá trình reforming xúc tác hoặc pha trộn với các hợp chất có trị số octane cao như ethanol.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ và đóng góp cho kinh tế tuần hoàn

Để công nghệ này có thể áp dụng rộng rãi, các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa toàn bộ chu trình, từ khâu xử lý nguyên liệu nhựa đầu vào, cải tiến thiết kế lò phản ứng, phát triển các loại xúc tác zeolite thế hệ mới hiệu quả hơn, cho đến việc tích hợp các quy trình xử lý sau để tinh chế sản phẩm. Việc xây dựng các mô hình nhà máy quy mô nhỏ và vừa có thể là bước đi phù hợp với điều kiện của nhiều địa phương. Khi được triển khai thành công, công nghệ năng lượng tái tạo từ nhựa không chỉ giúp giảm gánh nặng cho môi trường mà còn tạo ra giá trị kinh tế, tạo việc làm và thúc đẩy mạnh mẽ mô hình kinh tế tuần hoàn tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM KHOA HÓA TÊN ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU THU HOI DAU NHE TỪ SAN PHAM LỎNG CUA QUA TRÌNH NHIET PHAN NHỰA THÁI CBHD: Th.S Nguyễn Thị Trúc Linh TênSV: Bai Thị Diệu Hòa MSSV: K36. HO CHi MINH, thang 05 nam 2014 Báo cáo dé tai Bùi Thị Diệu Hòa LỜI CẢM ƠN Lời dau tiên em xin cảm ơn thay cô khoa Hỏa trưởng Dai Hoc Sư Pham Thành Phỏ Hỗ Chi Minh, những người đã truyền đạt những kiến thức co bản, là hành trang dé em bước vào cuộc sống. Dong thai thay cỏ đã tạo điều kiện để em có thé thực hiện dé tài nghiên cứu thu hôi dau nhẹ từ sản phẩm long của quá trình nhiệt phân nhựa thai. Em xin chan thành cam ơn Ban Chủ Nhiệm Khoa Hoa trưởng DHSP TP.

ThS Nguyễn Thị Trúc Linh, phỏng 33 Viện Khoa hoc Vật Liệu Ung Dụng Viện Han Lâm KH&CN Việt Nam số 1-Mac Dinh Chi, anh Phan Nghĩa Minh đã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ em trong suất thời gian vita qua. Bản thân em chưa có nhiều kinh nghiệm và chưa được tiếp xúc nhiều với các nghiên cứu thuộc lĩnh vực tải chế, hóa đâu nên trong báo cáo không thể tránh khỏi sai sét. Em rất mong nhận được sự góp ý của Hội đông. thay cô dé rút kinh nghiệm sửa chữa.

Xin gửi lời chúc tốt đẹp nhất đến mọi người! Xin chân thành cảm ơn. 10 tháng 05 năm 2014 Tp. Hồ Chí Minh, ngày Sinh viên Bùi Thị Diệu Hòa # zs hy : i ( Í mx! c \/ ——_. 1? 3 Trang | Báo cáo đẻ tài Bùi Thị Diệu Hòa MỤC LỤC UAE AAO isc cat Nii teen as 1 CSUR, TN lN.PhKJjƑẴ}gHƒŸ-y-ees 4 1.1 Tong quan quá trình chuyên hóa nhựa thành dâu nhiên liệu.

Đóng góp của nhựa với vai trò nhiên liệu. Sơ lược vẻ quá trình nhiệt phan nhựa.cc 555555552 8 2 Chien clit go đoạn đâo UD ses csssans sins scacnnnscnssvisdcnsssssiiniossnnaiaiesinnon H 1.1, Phân đoạn nhiên liệu khác nhau. Thành phần các phân đoạn.3 Tinh chống kích nỗ vả trị số Octane. Tính chống kích nỗ.

Định nghĩa trị số octane. Phương pháp xác định trị số OCtAME .secceeesveessssensneneensereneneen 17 bHÙOXGTT THUẾ RPMI uKeieieneaseeee 19 I1 AI |,| ceeee 19 SED NV Wits ircoss esses coreceerr eee aaa 19 TABo e.g, ÁN| ee oe ee ie eee 19 11.2 Nhiệt phân nhựa PolyPropylene thu hồi dầu nhiên liệu.3 Chung cat phân đoạn dâu nhiên liệu. Các phương pháp xác định tinh chat đặc trưng của dau nhiên liệu. 24 ee, ee 24 II.

Do nhiệt trị.4:3: Phân tict sắc ky. Abt GC onion 2222221222200 06206 26 CHUONG HL KET QUA-BAN LUAN. co ceccecescceee 27 Trang 2 Bảo cáo đề tải Bùi Thị Diệu Hòa 111.1 Thu hồi dau nhiên liệu từ quá trình nhiệt phân nhựa PP. Một số thông số vật lý của sản phẩm thu hỏi từ nhiệt phân nhựa ĐỀ Lá scenes ites haem Sian i ano et ai ts 27 III.Các phan ứng có thé xảy ra trong quá trình nhiệt phân nhựa PP.

29 III,2; Chừng cải PHÁN ĐO ia tin 004406066000004214202226) 21664 34 111.3 Tính chất của sản phẩm nhiên liệu thu được sau khi chưng cắt phan H/IÊNG£St s01 0000000601000 0011062000) tee 3808802296228 36 PACTSOE i NINH eeeeeaadeeedieedeeooiisieoosee 36 III. Phân tích sắc KY .cccccsesssseessssssessneesssneennsennnnnenennneesnuneeeensssonnnens 36 II-3:3: Tính toán trị số 0ELBBE-:-::(:---6G0)0222G000022G201AGGGGA00gd66 45 (ae TỰ: KT CL! |, co eo icon cee terrae 47 3i18.«cằ-ằœ-gốăĂ-ýn_- 49 ĐH TỤC at S6CG500GG0/G121000016013161G0G00I00xGgiùiuái33S844606:0si202G00 49 [rang 3 Báo cáo đẻ tải Bùi Thị Diệu Hòa H SÁCH BANG BIEU Bang 3-1: Một số thông số thu hoi dau nhiên liệu từ quá trinh nhiệt phân nhựa (h Re a Re nen Noor a ee een OTT eT re Ar Sse 27 Bang 3-2: Kết qua nhiệt trị của dau thu hoi tir nhiệt phân nhựa PP. 28 Bang 3-3: Nhiệt trị của một số loại nhiên liệu*Ì. 22-22 22czz 28 Bang 3-4: Mỗi tương quan giữa khối lượng riêng va hiệu suất của các phân Out in svnrirvneenil40205666x011ntexess2iisie626460)4/612À22349)124e2s0ì 4446460141443 34 Bảng 3-5: Thanh phan chú yếu trong sản phẩm phân đoạn đâầu.

43 Bang 3-6: Các nhóm thành phan trong sản phẩm phân đoạn đầu. 44 Bảng 3-7: So sánh quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xăng và nhiên liệu diesel QCVN 1:2007/BKHCN với sản phẩm xăng thu được .- 44 Bảng 3-8: Tính toán trị sỐ @ctane. ¿02222 2 22112 1222111122111120 1162 45 Bang 3-9: So sánh giá trị RON, MON của sản phẩm xăng chưng cất với tiểu chuân trị sô octane xăng của pctroÏimex.- Sàn ee 46 DANH SACH HINH VE Hình 2-1: Hệ thông chưng cắt (2) .ccoe-sse-ssoeecsoessnessonessseesnnesssnessnneeesnecenvees 19 Hình 2-2: Hệ thống nhiệt phân ( Ï).2-- 2 22221211 2111112 19 Hình 2-3: Hệ thống chưng At .:cccccsssssesccossssssscccssesssseccessnscessueesssesessaiee 23 HH7 MU SN ĐA._———————————=ed 25 Hình 2-5: Máy đo nhiệt trị.cc22-ScsoneobHGoCLAsssonorkedeD 25 Hình 3-1:San phẩm quá trình nhiệt phân không xúc tác.- 21 Hình 3-2: Sản phẩm quá trinh nhiệt phân có xúc tác.-- 27 Hình 3-3: Các sản phẩm thu từ chưng cắt phân đoạn.- 36 DANH SÁCH MÔ HINH Mô hình 1-1: Phan tg phan cắt ngẫu nhiên. 5555555566556 9 Mô hình 1-2: Phản ứng phân cắt chuỗi cuối.

55s se 9 M6 hinh 1-3: Phan ửng phân cắt mạch. 255522222 22222120211 10 Mô hinh 1-4: Phan ứng phân cắt mach cuôi.---2222-2222 2222222220 c5 10 Mô hình 1-5: Phan img chuyển mach giữa phan tử với mạch cuối cua gốc tự | Reeee 10 [rang 4 Báo cáo đẻ tài Bùi Thị Diệu Hòa Mô hình 1-6: Phản ứng chuyển mạch giữa phân tử với mạch giữa của gốc tự HOG i c6 cac các C1601 000006d2asv201Ä25A12/144ás262 vá14/116353/2341/1V261122016a1162A4X5312211212204722v210212-12 10 Mô hinh 1-7: Phan ứng chuyển mach hydro nội phân tử. 10 Mô hinh 1-8: Tắt mạch gốc tự do kiểu kết hợp.----- 1 Mô hình 3-1: Phan cắt ngẫu nhiên mach PP.22-562 555552 29 M6 hình 3-2: Phân cắt chuỗi cuỗi PP.22222222SSccccveicceccee 29 Mô hình 3-3: Giai đoạn phát triển nhiệt phân nhựa PP. 30 Mô hinh 3-4: Chuyển mạch hidro nội phân tử.-- 2-25 30 M6 hình 3-5: Chuyển mạch giữa phân tử với mạch cudi của gốc tự do.

30 Mô hình 3-6: Chuyển mạch giữa phân tử với mạch giữa cúa gốc tự do. 30 M6 hình 3-7: Kết hợp hai gốc tự do đối xứng.s--25525 2205256 31 Mô hinh 3-8: Kết hợp hai gốc tự do bat đối xứng.---- 31 DANH SÁCH SƠ DO Sơ dé 1-1: Sơ đồ tách dầu thô thành các phân đoạn nhiên liệu khác nhau. 12 Sơ đỗ 1-2: Sơ đồ chưng cắt bay hơi dần dẳn. 2-5525 2025555522 13 Sơ dé 1-3: So đồ chung cat bằng cách bay hơi một lằn.- 14 Sơ dé 1-4: Sơ đồ chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần.

15 DANH SÁCH BIÊU DO Biểu đô 2-1: Thế hiện mối liên quan giữa thời gian và nhiệt độ gia nhiệt nhựa, ` xxx.nsnnhn aki 22 Biểu đồ 3-1: Thể hiện thé tích và khối elena Trang Š Báo cáo đề tai Bui Thị Diệu Hỏa CHUONG I: TONG QUAN L1 Tổng quan quá trình chuyên hóa nhựa thành dau nhiên liệu L. Đóng góp của nhựa với vai trò nhiên liệu Nhựa (plastic) không có trong thiền nhiên ma do con người chế tạo. Nhựa là chất déo hoặc các hợp chat cao phân tử được tông hợp từ dầu hỏa hoặc các chất từ khí tự nhiên. Nhựa lả tên gọi chung cho rất nhiều loại chất dẻo.

mỗi loại có những đặc tinh va chức năng rất khác nhau như PE (polyethylene), PP (polypropylene). Xử ly nhựa thải hiện đang là mdi quan tâm của nhiễu quốc gia, trong đỏ có Việt Nam. Tại Hoa Kỷ. người dân sử dụng hơn 380 ti túi nhựa, bỏ đi khoảng 100 tỉ túi nhựa nhưng chỉ 1% được đem đi tái chế/năm.

Rác thải nhựa chiếm 7% dòng thải cuối cùng ở vương quốc Anh. Australia chứng kiến sự tăng rác thải nhựa từ 1 1% năm 2002 lên 12. Chat thải nhựa tác động đến các hormme, gây tổn hại hệ nội tiết và ô nhiễm môi trường. Do đó, tái chế nhựa thải là ngành công nghiệp day tiềm năng.

Về mặt kinh tế, tái chế nhựa tăng hiệu quả kinh tế cho ngành nhựa đồng thời giảm gánh nặng xử ly chất thải nhựa. Về mặt xã hội, góp phan bình én giá nguyén liệu cũng như sản phẩm nhựa, giảm áp lực diện tích chôn lấp, tạo cơ hội việc làm cho lao động. Về mặt môi trường. tái chế nhựa giúp tiết kiệm tài nguyên không thé tái tạo và năng lượng.

Tuy nhiên, xu hướng tái chế nhựa thải ở Việt Nam chỉ đơn thuần là sản xuất hạt nhựa tái chế như HDPE, PP. Các hạt nhựa tái chế có giá thành chưa cao, xử lý bụi và nước thải trong giai đoạn chế biến tôn kém nên lợi nhuận hạn ché, Trước yêu cau thiết thực xử lý chất thải nhựa thi một trong những hướng nghiên cứu mới là cắt mạch carbon của nhựa thành hydrocarbon mạch ngắn phục vụ cho ứng dụng nhiên liệu lỏng. Một số polymer mach carbon như PE, PP, PS. Nhựa PE (polyethylene) là một nhựa nhiệt đẻo.

hợp chất hữu cơ (poly) gom nhiều nhóm etylene CH;- CHỊ; liên kết với nhau. Polyethylene có tính chất hỏa học tương tự như [rang 6 Báo cáo dé tài Bui Thị Diệu Hòa hydrocarbon no. Nhựa PP (polypropylene) là một loại polymer của phản ứng trùng hợp propylenc.Tương tự nhựa PS (polystyrene) là một loại polymer, sản phẩm trùng hợp của styrene. Dưới tác động nhiệt độ cao, nhựa bị phân hủy thành hidrocarbon nhỏ hơn như nhựa PE, PP.

PS đều cho sản phẩm là đơn monomer hoặc mạch carbon ngăn hơn. Nhựa PP hoặc PE thưởng được sử dụng lam nguyên liệu cho quá trình tạo nhiên liệu lỏng vi chúng it gay độc hại và thành phan sản phẩm sau khi nhiệt phân là hydrocarbon mạch ngắn thuộc phân đoạn dầu nhẹ. Trong khi đó, thanh phan sản phẩm nhiệt phân nhựa PS có lẫn hydrocarbon thơm (ảnh hưởng xấu môi trường và sức khỏe con người) nên không được sử dung trong đẻ tài. Đồ nhựa phế thải được sử dụng là nguồn tải nguyên chuyển hóa dau với tỷ lệ hóa dầu cao đạt 85 - 90%.

Sản phẩm dau thu được từ quá trình nhiệt phân nhựa thải có : -Tỷ lệ dau diesel (phi tiêu chuẩn): 50 - 55% -Ty lệ xăng phi tiêu chuẩn: 25 - 30% -Ty lệ khí gas: 5 - 8% -Ty lệ tro than: 5% Người ta tiến hành tách các hydrocarbon trong dầu thô dia trên nhiệt độ sôi khác nhau của chúng. Trên cơ sở nhiệt độ sôi. dầu được chia thành các phân đoạn chủ yếu sau: e_ Dưới 180C: phân đoạn xăng được dùng làm nhiên liệu cho động cơ hoặc làm dung môi pha sơn, keo dán. © Từ 180 đến 250°C: phân đoạn dau lửa (kerosene) dùng làm dau hỏa dân đụng.

nhiên liệu cho máy bay phan lực. © Từ 250 đến 350°C: phân đoạn gasoil nhẹ chủ yếu dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. © Từ 350 đến 500C: phân đoạn dau nhờn (gasoil nặng). được ding làm dầu bôi tron.

Irên 500°C: phân đoạn cặn dùng làm nhựa rải đường, nhiên liệu đốt 10. Trên cơ sở khoa học của việc lọc tách dau thỏ thu tử tự nhiên. ta nghiên cứu quả trinh lọc tach dau thu hoi tir quá trình nhiệt phân nhựa thải.