การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก
วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต (วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพอลิเมอร์), 2564
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17835 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-17835 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
pyrolysis HDPE LDPE PP PLA catalyst pyrolysis fules chemical product การกำจัดขยะ |
| spellingShingle |
pyrolysis HDPE LDPE PP PLA catalyst pyrolysis fules chemical product การกำจัดขยะ กรณิศ แซ่อึ้ง การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| description |
วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต (วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพอลิเมอร์), 2564 |
| author2 |
วรศักดิ์ เพชรวโรทัย, นีรนุช ภู่สันติ |
| author_facet |
วรศักดิ์ เพชรวโรทัย, นีรนุช ภู่สันติ กรณิศ แซ่อึ้ง |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
กรณิศ แซ่อึ้ง |
| author_sort |
กรณิศ แซ่อึ้ง |
| title |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| title_short |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| title_full |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| title_fullStr |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| title_full_unstemmed |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| title_sort |
การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก |
| publisher |
มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17835 |
| _version_ |
1762854913385168896 |
| spelling |
th-psu.2016-178352023-02-23T07:22:41Z การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีมูลค่าสูงจากกระบวนการไพโรไลซิสของขยะพลาสติก The Production of Fuels and High Value Chemicals from the Pyrolysis of Plastic Wastes กรณิศ แซ่อึ้ง วรศักดิ์ เพชรวโรทัย, นีรนุช ภู่สันติ Faculty of Science (Materials Science and Technology) คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุ pyrolysis HDPE LDPE PP PLA catalyst pyrolysis fules chemical product การกำจัดขยะ วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต (วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพอลิเมอร์), 2564 Plastic wastes have become one of the most concerning environmental issues in Thailand.High-density polyethylene (HDPE), Low-density polyethylene (LDPE) and Polypropylene (PP) equal 46%, 25%, and 16% of total plastic wastes in Thailand. They are produced from petroleum chemicals and are not biodegradable. The majority of plastic wastes which are sent to landfills end up in environments. Polylactide (PLA) is one of the most popular biodegradable polymers which trends to increase in usage. However, due to poor waste management, the biodegradable and traditional plastic wastes have disposed of in the same waste streams. Pyrolysis is a very viable and sustainable process of waste management to recovery chemicals and energy from wastes. In this study, virgin plastics (HDPE, LDPE, PP and PLA) and synthetic plastic waste (HDPE:LDPE:PP:PLA at 1:1:1:1) were investigated by a fixed-bed reactor. The effect of temperatures (400, 450, 500, 550, and 600 °C), the effect of heating method (conventional and stepwise) and the effect of catalysts (LTA zeolite, spent FCC, and MgO) were determined. From the results, thermal stability of studied polymers showed as HDPE>LDPE>PP>PLA depended on the structure of polymer and chain. Thermal degradation of petroleum-based polymers presented around 450-500 °C and that of PLA around 350-400 °C. The synthetic plastic waste presented two steps of thermal decomposition. The first step was the thermal decomposition of PLA, while the second step was the decomposition of petroleum-based polymers. The highest yield of pyrolysis liquid of HDPE, LDPE, PP and PP obtained from the pyrolysis at 600 °C, 500 °C, and 550 °C, respectively. While the pyrolysis of PLA at 400 °C produced the highest yield of liquid products. However, the pyrolysis at temperature 400 °C could not decompose the petroleum-based polymers, melted polymer remained in the reactor. There over two form of pyrolysis liquid as pyrolysis oil and wax, classified by their pouring ability. Each studied catalyst influenced the production of different chemicals by pyrolysis process of petroleum-based polymers at 600 °C with spent FCC obtained high C8-C12 hydrocarbons (gasoline range), high aromatics, and iso-alkane, which can apply for fuels production. The pyrolysis of PLA at 400 °C with LTA zeolite catalyst gave high yield of lactide and L-lactic acid at 78.87% and 0.04 %, respectively. While the of PLA with spent FCC gave high propanoic acid production at 52.85 %. The yield of pyrolysis liquid obtained from synthetic plastic waste was lower than those of virgin plastics because the complex decomposition of various polymer in synthetic plastic waste supported the gases production. Both conventional and stepwise pyrolysis led to similar yield of pyrolysis liquid. However, the stepwise pyrolysis could separate products of PLA from the products from petroleum-based polymers. In first step, lactide, L-lactic acid, and oxygenated compounds were the main products. Long chain hydrocarbons without oxygen were the major product of the second step. This work demonstrated the production of gasoline hydrocarbons, was, aromatics, lactide, L-lactide, and propanoic acid. These chemicals and fuels perusers can be further upgraded and used in several application. In addition, these in formation can apply for the plastic waste management by catalytic pyrolysis process. ขยะพลาสติกกลายเป็นหนึ่งปัญหาที่เกี่ยวข้องกับปัญหาสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในประเทศไทย โดยในประเทศไทยพบขยะพลาสติกชนิดพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง (HDPE) พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (LDPE) และพอลิโพรพิลีน (PP) ปริมาณร้อยละ 46 25 และ 16 ตามลำดับ ในขยะพลาสติกทั้งหมด ซึ่งขยะพลาสติกเหล่านี้ผลิตมาจากปิโตรเคมีส่งผลให้ไม่สามารถย่อยสลายได้ ดังนั้นวิธีการกำจัดขยะแบบฝังกลบจึงไม่สามารถกำจัดปัญหาขยะพลาสติก จึงมีการใช้พอลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพเพื่อลดปัญหาขยะพลาสติก โดยพอลิเมอร์ที่ได้รับความนิยมได้แก่ พอลิแลกไทด์(Polylactide, PLA) ส่งผลให้แนวโน้มงานใช้ของ PLA เพิ่มขึ้น เนื่องจากระบบการจัดการกับขยะพลาสติกที่ขาดประสิทธิภาพ ส่งผลให้ PLA มีการกำจัดพร้อมกับขยะพลาสติกจากปิโตรเคมี ดังนั้นจึงมีการใช้วิธีการจัดการกับขยะพลาสติกด้วยกระบวนการไพโรไลซิส (pyrolysis) ซึ่งเป็นการแปรสภาพทางความร้อนภายใต้สภาวะไร้แก็ซออกซิเจนของพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเป็นเชื้อเพลิงและสารเคมีที่มีค่าความร้อนสูงขึ้น ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงทำการศึกษาสมบัติพื้นฐานและการสลายตัวทางความร้อนของพอลิเมอร์ชนิด HDPE LDPE PP PLA และขยะพลาสติกสังเคราะห์ (HDPE:LDPE:PP:PLA เท่ากับ 1:1:1:1) ศึกษาผลของอุณหภูมิ (400, 450, 500, 550, และ 600 °C) พร้อมศึกษาผลของวิธีการให้ความร้อนในกระบวนการไพโรไลซิส โดยแบ่งเป็นการให้ความร้อนแบบ conventional และ stepwise ของขยะพลาสติกสังเคราะห์ อีกทั้งศึกษาผลของสารตัวเร่งชนิดต่าง ๆ (LTA zeolite spent FCC และ MgO) จากผลการทดลองพบว่าเสถียรภาพทางความร้อนของ HDPE>LDPE>PP>PLA ซึ่งเป็นผลมาจากโครงสร้างและลักษณะสายโซ่ของพอลิเมอร์ โดยที่อุณหภูมิในการสลายตัวทางความร้อนของพอลิเมอร์จากปิโตเคมีอยู่ในช่วง 450-500 °C และอุณหภูมิในการสลายตัวทางความร้อนของ PLA อยู่ในช่วง 350-400 °C โดยการสลายตัวทางความร้อนของขยะพลาสติกสังเคราะห์พบการสลายตัวทางความร้อน 2 ขั้น โดยในขั้นที่ 1 เป็นการสลายตัวทางความร้อนของ PLA ในขณะที่การสลายตัวขั้นที่ 2 เป็นการสลายตัวทางความร้อนของพอลิเมอร์จากปิโตรเคมี เมื่อทำการไพโรไลซิส HDPE LDPE และ PP ได้ปริมาณของของเหลวมากที่สุดที่อุณหภูมิ 600 500 และ 550 °C ตามลำดับ ในขณะที่การไพโรไลซิส PLA ได้ของเหลวไพไรไลซิสมากสุดเมื่อไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 400 °C อย่างไรก็ตามกระบวนการไพโรไลซิสพอลิเมอร์จากปิโตรเคมีที่อุณหภูมิ 400 °C ไม่สามารถทำได้ เนื่องจากที่ 400 °C พอลิเมอร์จากปิโตรเคมีไม่สามารถสลายตัวทางความร้อนได้ ทำให้พอลิเมอร์เกิดการหลอมละลายอยู่ภายในกระบวนการ ผลิตภัณฑ์ของเหลวไพโรไลซิสสามารถแบ่งสถานะเป็น 2 สถานะ ได้แก่น้ำมันไพโรไลซิสและแว็กซ์ โดยทำการแบ่งตามความสามารถในการไหลที่อุณหภูมิห้อง จากการศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาพบความแตกต่างของสารเคมีที่ได้จากกระบวนการ ไพโรไลซิส เมื่อทำการไพโรไลซิสพอลิเมอร์จากปิโตรเคมีที่ 600 °C เมื่อมีการใช้ spent FCC ได้ผลิตภัณฑ์ของ hydrocarbon C8-C12 , aromatics และ iso-alkanes ในปริมาณมาก โดยองค์ประกอบเหล่านี้นั้นส่งผลดีต่อคุณภาพของเชื้อเพลิงเบนซิล ในขณะที่การไพโรไลซิส PLA ที่ 400 °C ด้วย LTA zeolite ได้ปริมาณของ lactide และ L-lactic acid ในปริมาณ 78.87% และ 0.04 % ตามลำดับ ในขณะที่การไพโรไลซิส PLA ด้วย spent FCC พบสารเคมีชนิด propanoic acid ปริมาณเท่ากับ 52.85 % การไพโรไลซิสขยะพลาสติกสังเคราะห์ได้ปริมาณของของเหลว ไพโรไลซิสน้อยกว่าการไพโรไลซิสพอลิเมอร์จากปิโตรเคมี เนื่องจากความสามารถในการสลายตัวทางความร้อนของพอลิเมอร์ที่ต่างแตกกัน สามารถช่วยให้เกิดการตัดสายโซ่ให้แก่ขยะพลาสติกสังเคราะห์ได้ มีการเพิ่มขึ้นของการเกิดแก็ซ จากการศึกษารูปแบบการให้ความร้อนซึ่งให้อุณหภูมิแบบ conventional และ stepwise พบว่าแนวโน้มของปริมาณของเหลวไพโรไลซิสมีแนวโน้มเดียวกัน อย่างไรก็ตามจากผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแสดงให้เห็นว่าการไพโรไลซิสแบบ stepwise สามารถช่วยแยกผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการไพโรไลซิสของ PLA ออกจากผลิตภัณฑ์ที่ได้จากพอลิเมอร์จากปิโตรเคมี ซึ่งในขั้นที่ 1 ได้ผลิตภัณฑ์ lactide, L-lactic acid, และกลุ่มของสารที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ในขณะที่ขั้นที่ 2 ได้ผลิตภัณฑ์ของ alkanes และ alkene ที่มีน้ำนักโมเลกุลมาก จากผลการทดลองแสดงให้ว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนไพโรไลซิสพอลิเมอร์ได้สารประกอบในช่วง gasoline รวมถึง aromatics, lactide, L-lacticacid และ propanoic acid และสารเคมีที่สามารถนำไปพัฒนาและปรับปรุงเพื่อใช้ประโยชน์ด้านอื่นๆ จากผลการทดลองทั้งหมดสามารถใช้เป็นข้อมูลในการแก้ไขและจัดการกับขยะเมื่อใช้วิธีการไพโรไลซิสร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา 2023-02-23T07:20:30Z 2023-02-23T07:20:30Z 2564 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17835 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |