Pyrolýza odpadných plastov z vozidiel po skončení doby životnosti E. Hájeková, B. Jambor, T. Ondrovič, M. Hadvinová, A. Peller, R. Komorová

ÚVOD

Recyklácia tri hlavné alternatívy nakladania s plastovým odpadom popri skládkovaní materiálová recyklácia roztavením a regranuláciou získavanie energie spaľovaním surovinová recyklácia surovinová recyklácia – potenciálne najzaujímavejší prístup zameraná na premenu plastového odpadu na hodnotné chemické suroviny alebo automobilové palivá deštrukcia organickej molekuly na oxid uhličitý a vodu strata cenných organických materiálov možný výskyt škodlivých dioxínov, derivátov furánu a ťažkých kovov v spalinách

Plasty v automobiloch Nárast hmotnosti plastov v automobile: 1980 (88kg) 2000 (115kg) 2010 (130kg) 13 druhov plastov (nutná separácia) Najviac zastúpené: PP – 33 % hm. PUR – 17 % hm. PVC – 13 % hm. V roku 2013 bolo na území SR 35 455 osobných automobilov vyradených z evidencie. Pri hrubom odhade sa dá ročne počítať s 1 300 tonami polyalkénovej suroviny vhodnej na recykláciu pyrolýzou. Legislatíva EÚ, ktorá vstúpila do platnosti 1. 1. 2015 ukladá za cieľ zvýšenie recyklovateľnosti automobilových častí po skončení doby životnosti až na 95 % hmotnosti vozidla Zloženie a množstvo niektorých plastových komponentov v automobile komponent typ plastov váha, kg vnútorná výbava PP, ABS, PET, POM, PVC 20 nárazníky PP, ABS, PC/PBT 10 palivový systém HDPE, POM, PA, PP, PBT 6 elektrické komponenty PP, PE, PBT, PA, PVC 7

EXPERIMENTÁLNA ČASŤ

Experimentálna časť plyny surovina pyrolýza tuhý zvyšok kvapalina Reaktor poloprietokový vsádzkový Inert dusík Tlak atmosférický Teplota 430°C - 450°C Frakcie 1.frakcia: rozsah destilačných teplôt: 49°C - 180°C 2.frakcia: destilácia za zníženého tlaku(1,6kPa) destilačné rozmedzie 210°C - 330°C Destilačná krivka EN ISO 3405 Obsah síry: Energo-disperzná röntgenova fluorescenčná spektrometria (EN ISO 20847) pyrolýza surovina plyny tuhý zvyšok kvapalina destilácia 1. frakcia 2.frakcia destilačný zvyšok

Charakteristika suroviny Surovina - polypropylén (PP): rôzne diely z interiéru a exteriéru vozidla - vysokohustotný polyetylén (HDPE): nádržky na vodu do ostrekovača - zmesný odpad: recyklačná jednotka Lieskovec Elementárne zloženie suroviny Polymér zloženie suroviny, % hm. C H N S popol PP 75,2 10,7 0,0 0,1 13,9 HDPE 86,8 12,9 stopy PP/PE 78,5 10,5 Zmesný odpad 11,1 13,4

Úprava suroviny

VÝSLEDKY

Materiálová bilancia Výťažky plynu, kvapalných frakcií, destilačného zvyšku a tuhého zvyšku v reaktore po pyrolýze

Destilačné krivky Destilačné krivky znázorňujú dobrú zhodu destilačného rozsahu medzi pripravenými frakciami z PP a komerčnými motorovými palivami.

Základné vlastnosti Porovnanie hustoty a viskozity frakcií z odpadných polyalkénov s normovanými hodnotami pre automobilové palivá Polymér Hustota pri 15 °C, kg/m3 Viskozita pri 40°C, mm2/s 1. frakcia STN EN 228 2. frakcia HDPE 743,9 720 - 775 800,8 820 - 845 2,27 2,00 - 4,50 PP 734,9 793,5 2,79 PP/PE 739,1 801,8 2,97 Zmesný odpad 745,0 804,2 2,74 Frakcie po rozdestilovaní depolymerizátov HDPE (vľavo), PP (vpravo)

Základné vlastnosti Polymér Síra, mg/kg Voda, mg/kg 1.frakcia Zastúpenie vody v 1. a 2. frakcii, pričom STN EN 228 povoľuje len 200 mg/kg v nafte Zastúpenie síry v 1. a 2. frakcii, pričom STN EN 228 povoľuje len 10 mg/kg Polymér Síra, mg/kg Voda, mg/kg 1.frakcia 2. frakcia PP 187 99 (26) 65 42 (24) HDPE 79 105 (19) 75 52 (34) PP/PE 69 205 100 72 Zmesný odpad 103 47 281 116

Základné vlastnosti Polymér Brómové číslo, g Br/100g Obsah chlór, mg/l Brómové číslo určuje podiel nenasýtených väzieb – slúži na určenie stupňa hydrogenácie Polymér Brómové číslo, g Br/100g Obsah chlór, mg/l 1. frakcia 2. frakcia HDPE 105 61 1,4 1,96 PP 79 78 10,1 7,13 PP/PE 122 73 2,1 2,2 Zmesný odpad 117 54,8 14,5 Nízkoteplotné vlastnosti vybraných frakcií PE/PP Zmesný odpad PE po hydrog. Teplota zákalu, °C 3 10 - Medzná teplota filtrovateľnosti, °C -16 -20 -6

Analýza produktov produkty krakovania odpadných polyalkénov majú alkanicko-alkenický charakter, s malým podielom aromátov. v prípade krakovania PP vznikajú predovšetkým nasýtené a nenasýtené rozvetvené uhľovodíky. v produktoch krakovania HDPE sú obsiahnuté najmä lineárne nasýtené uhľovodíky a lineárne 1-alkény

Záver

Zosumarizovanie PE najvyšší obsah kvapalnej frakcie: 87 % hm. ale 51% hm. destilačného zvyšku (destilačné zvyšky sú vhodné do ďalších rafinérskych procesov napr. FCC) PE najnižší výťažok tuhého zvyšku: 0 % hm. PP najvyšší výťažok tuhého zvyšku: 16,5 % hm. zapríčinení vysokým obsahom plnív všetky depolymerizáty nespĺňali normu z hladiska obsahu síry – nutná ďalšia úprava hydrogenáciou vyšší obsah chlóru v depolymerizáte zo zmesného odpadu spôsobený obsahom PVC (nutná dôsledná druhová separácia plastov) hodnoty hustôt prvých frakcií spĺňajú normu STN EN 228 hodnoty viskozít druhých frakcií spĺňajú normu STN EN 228

Ďakujem za pozornosť