КАТАЛІЗ НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПІРОЛІЗУ ПОЛІМЕРНИХ ВІДХОДІВ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-158-5-27-37Ключові слова:
полімерні відходи, каталіз, низькотемпературний піроліз, цеоліти, термодеструкція, екологіяАнотація
Розглянуто та проаналізовано сучасний ринок виробництва та переробки полімерних відходів на основі поліолефінів (ПЕВТ, ПЕНТ, ЛПЕ, ПП) а також інших полімерів ПЕТФ, ПВХ. Показано, що в Україні основним методом переробки полімерних відходів є механічний рециклінг і лише незначна їхня частина спалюється разом з іншими твердими побутовими відходами з утилізацією теплової енергії та її конверсією в електричну енергію. В країнах ЄС загальний обсяг переробки пластичних відходів сягає 57…85 %. Крім того, необхідно зазначити, що в Україні пластичні відходи практично не переробляються методом низькотемпературного піролізу з отриманням відновлювальних джерел енергії (газова складова, синтез-нафта, пірокарбон). В роботі розглянуто та проаналізовано основні процеси термічної та термокаталітичної переробки органічної сировини, а саме вісбрекінг (430…490 °С), каталітичний крекінг (360…550 °С) та каталітичний піроліз (650…850 °С) з використанням різноманітних каталізаторів: алюмосилікатних ультрадисперсних цеолітів типу Y; природних аморфних і кристалічних цеолітів з добавками оксидів лужних металів; різних металів-каталізаторів: Ni0, Cu0, Pt0, Fe0, їхніх оксидних форм та солей, що дозволяє суттєво знизити температуру деструкції полімерної матриці та збільшити вихід синтез-нафти або газової складової. Показано, що по хімізму процесу та технологічним параметрам низькотемпературний піроліз полімерних відходів з певним наближенням можна розглядати як термокаталітичну переробку окремих фракцій нафти (гудрон, мазут, тяжкі нафтові дистиляти і залишки) з використанням процесів крекінгу (470…520 °С), риформінгу (470…520 °С), гідрокрекінгу (245…465 °С). Це важливе узагальнення, по-суті, є теоретичною основою активного та ефективного дослідження різноманітних каталізаторів та каталітичних процесів під час піролізної переробки пластичних відходів. Перспективність, а також висока технологічна, економічна та екологічна ефективність запропонованого напрямку досліджень каталітичного низькотемпературного піролізу переробки сумішей пластичних відходів підтверджується даними з чисельних літературних джерел.
Посилання
BP Statistical Review of World Energy 2017. [Electronic resource]. Available:
Key World Energy Statistics: International Energy Agency. OECD/IEA, 2017. [Electronic resource]. Available: http://svenskvindenergi.org/wp-content/uploads/2017/12/KeyWorld2017.pdf .
М. И. Дли, А. А. Балябина, Н. В. Дроздова, «Водородная энергетика и перспективы ее развития», Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), № 22, с. 37-41, 2015. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.22.004.
Б. В. Коріненко, О. С. Худоярова, К. Ю. Гура, А. П. Ранський, «Циркулярна економіка та термохімічна конверсія твердих відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 7-19, 2021. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-7-19 .
S. Dimitris Achilias et al., “Resent Advances in the chemical Recycling of Polumers (PP, PS, LDPE, HDPE, PVC, PC, Nylon, PMMA),” Saloniki: In Tech, 2021, 406 p.
Новости «Эко-Согласия» по химической безопасности IPEN/«Эко-Согласия» Координационный центр IPEN в ВЕКЦА. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https//www.facebook.com/EcoAccord/ .
А. В. Волкова, «Рынок крупнотоннажных полимеров–2020,» Высшая школа экономики, 2020, 74 с.
«Эко-Согласие»: за здоровую окружающую среду и устойчивое развитие. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://wwwfacebook.com/EcoAccord .
О. В. Пиріков, і В. Н. Ардатьєв, «Огляд сучасних тенденцій використання полімерів у пакувальній галузі», Науковий вісник Полтавського університету споживчої кооперації України, № 1 (37), с. 31-36, 2009.
В. С. Міщенко, і Г. П. Виговська, Організаційно-економічний механізм поводження з відходами в Україні та шляхи його вдосконалення. Київ, Україна: Наукова думка, 2009, 294 с.
Н. П. Попович, «Екологічно безпечний збір, транспортування та знешкодження твердих побутових відходів.» дис. канд. техн. наук, спец. 21.06.01 «Екологічна безпека». Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2019.
Кабінет Міністрів України, Розпорядження № 22-р, від 3 січня 2013 р «Про схвалення Концепції Загальнодержавної програми поводження з відходами на 2013 – 2020 роки».
Райдил и Тэйлор, Катализ в теории и практике. Л.: Госхимтехиздат, 1933, 415 с.
П. Сабатье, Катализ в органической химии. Л.: Госхимтехиздат, 1932, 418 с.
С. Н. Обрядчиков, Технология нефти, Д. И. Орочко, Ред. М.–Л.: Госхимтехиздат, Ч. 2, 1952, 405 с.
С. М. Ткачев, «Технология переработки нефти и газа. Процессы углубленной переработки нефти и нефтяных фракций», Курс лекций, Новополоцк, РФ: ПГУ, 2006, 345с.
Б. В. Коріненко, О. С. Худоярова, М. В. Хутько, і А. П. Ранський, «Особливості термодеструкції вторинної полимерної сировини,» Вісник Вінницького політехнічного ін-ту, № 1, с. 29-35, 2021. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-154-1-29-36 .
Б. В. Войцеховський, и А. Корма, Каталитический крекинг. Катализаторы, химия, кинетика, пер. с англ., Н. С. Печуро, Ред. М.: Химия,1990, 152 с.
Ю. С. Коган, и М. Я Конь, Переработка остаточного сырья на установках каталитического крекинга зарубежом. М.: ЦНИИТ Энефтехим, Сер. Переработка нефти, 1988, 75 с.
Химическая энциклопедия. Даф-МЕД. М: Советская энциклопедия, Т. 2, 1990, с. 674-693.
Физическая химия. Теоретическое и практическое руководство, Б. П. Никольський, Ред. Л: Химия, 1987, 880 с.
Химическая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, т. 3, 1992, с. 1058-1066.
P. Sabatier, «Die Kataluse in der organischen chemie». Akademische Verlags gesellschaft M.B.H., Leipzig, 1927, 418 р.
Ю. Ю. Косивцев, «Низкотемпературный каталитичесский пиролиз органического сырья.» дис. д-ра техн. наук, спец. 05.17.04 «Технология органических веществ». Тверскoй государственный технический университет, М., РФ, 2011.
D. S. Achilias, A. Giannoulis, and G. Z. Papageorgiou, “Recycling of polymers from plastic packaging materials using the dissolution/ reprecipitation technique,” Polym. Bull, no. 63(3), рр. 449-465, 2009.
D. S. Achilias, E. V. Antonakou, C. Roupakias, P. Megalokonomos, and A.A. Lappas, “Recycling techniques of polyolefins from plastic wastes,” Global NEST Journal, no. 10(1), pp. 114-122, 2008.
D. S. Achilias, C. Roupakias, P. Megalokonomosa, A. A. Lappas, and E. V. Antonakou, “Chemical recycling of plastic wastes made from polyethylene (LDPE and HDPE) and polypropylene (PP),” J. Hazard Mater, no. 149, pp. 536-542, 2007.
S .M. Al-Salem, and P. Lettieri, Chemical engineering research and design, no. 88, рр. 1599-1606, 2010.
S. M. Al-Salem, P. Lettieri, and J. Baeyens, “Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW),” A review. Waste Management, no. 29, рр. 2625–2643, 2009.
A. Marcilla, M. I. Beltran, F. Hernandez, and R. Navarro, Appl. Catal. A: Gen., no. 278, pp. 37-43, 2004.
A. Marcilla, M. Beltran and J.A. Conesa, J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 58, pp. 117, 2001.
Y.-H. Seo, K.-H. Lee, and D.-H. Shin, “Investigation of catalytic degradation of highdensity polyethylene by hydrocarbon group type analysis,” J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 70(2), рр. 383-398, 2003.
R.Van Grieken, D. P. Serrano, J. Aguado, R. García and C. Rojo, J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 58, р. 127, 2001.
N. S. Akpanudoh, K. Gobin and G. Manos, J. Mol. Catal. A: Chem., no. 235, p. 67, 2005.
S. C. Cardona and A. Corma, Catal. Today, no. 75, p. 239, 2002.
А. Marcilla, A. Gómez, A. Reyes-Laberta and A. Giner, Polym. Degrad. Stab, no. 80, pp. 233-240, 2003.
А. Marcilla, A. Gómez, A. N. García and M. M. Olaya, J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 64, рр. 85-101, 2002.
A. S. Araujo, V. J. Fernandes Jr. and G. J. T. Fernandes, Thermochim. Acta, no. 392, pp. 55-61, 2002.
G. J. T. Fernandes, V. J. Fernandes Jr. and A. S. Araujo, Catal. Today, no. 75, pp. 233-238, 2002.
H.-J. Park, et al. “Pyrolysis of polypropylene over mesoporous MCM-48 material,” Journal of Physics and Chemistry of Solids, no. 69, pp. 1125-1128, 2008.
D. P. Serrano, J. Aguado, J. M. Escola, J. M. Rodriguez, L. Morselli and R. Orsi, J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 68-69, pp. 481-494, 2003.
G. Elordi, M. Olazar, G. Lopez, M. Amutio, M. Artetxe, R. Aguado, and J. Bilbao, J. Anal. Appl. Pyrolysis, no. 85, pp. 345-351, 2009.
R. Singhal, C. Singhal, and S. Upadhyayula, J. Analyt. Appl. Pyrolysis, no. 89, pp. 313-317, 2010.
Jan M. Rasul, Jasmin Shah, and Hussain Gulab, Fuel Processing Technology, no. 91, pp. 1428-1437, 2010.
J. Huang, Y. Jiang, V. R. R. Marthala, A. Bressel, J. Frey, and M. Hunger, J. Catal., no. 263, pp. 277-283, 2009.
A. Marcilla, M. I. Beltran, A. Gomez-Siurana, R. Navarro, and F. Valdes, Appl. Catal. A: Gen., no. 328, pp. 124-131, 2007.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 440
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
