Plastik atıkların katalitik ortamda ısı bozunması
Thermal degredation of the waste plastics in catalytic media
Yazar: RAGIP UFUK FIRAT
Danışman: Y.DOÇ.DR. AKİF ŞENER
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1996
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Plastik atıklar = Plastic wastes ; Termal bozunma = Thermal decomposition

Özet:
Bu çalışmada, ceketten elektrikle ısıtılan bir otoklavda endüstriyel Yüksek Yoğunluklu Polietilen (YYPE) atıklarının, n-pentan çözücü ortamında ısıl parçalanma ürünleri incelenmiş; uygun sıcaklık, reaksiyon süresi, besleme oranı, basınç ve katalizör (S1O2) oranı saptanmıştır. YYPE/n-pentan'ın 1:5 besleme oranı ile 360-440°C sıcaklıkları arasında gerçekleştirilen ön denemelerde; 400°C'nin üzerinde, YYPE'nin tamamının parçalanarak gaz ve sıvı ürünlere dönüştüğü ve 405 "C'de sıvı ürün veriminin en yüksek olduğu (% 85,3) bulunmuştur. Reaksiyon süresi 0,5-2 saat arasında değiştirildiğinde; en yüksek sıvı ürün dönüşümü, 1 saatlik reaksiyon süresi sonunda elde edilmiştir. 0,5 saatlik reaksiyon süresinde YYPE'nin tamamen parçalanmadığı; 2 saatlik reaksiyon süresinde de, YYPE'nin tamamının parçalandığı, buna karşlık gaz ürün dönüşümünün arttığı gözlenmiştir. Çözücü oranının artmasının sıvı ürün verimine etkisi araştırılmış ve çözücü miktarının artması ile sıvı ürün veriminin çok az arttığı görülmüştür.Bu artışın az olması ve en az çözücü ile çalışmanın ileride yapılacak araştırmanın, devamına getireceği avantaj gözönüne alınarak 1:1 YYPE/n-pentan oranı, sıvı ürün dönüşüm için uygun bulunmuştur. Bu besleme oranında sıvı ürün verimi % 82,3 olarak elde edilmiştir. 405°C'de 1:1 YYPE/n-pentan oranında otoklava beslenen madde miktarları arttırılarak basıncın artması sağlanmış ve ayarlanan sıcaklığa ulaşıldığı andaki basınç olan 20-42,5 at arasında yapılan denemelerde basıncın, sıvı ürün verimine bir etkisinin olmadığı görülmüştür. % 10 katalizör konularak yapılan denemelerde; aynı şartlarda katalizör konulmadan yapılan deneylere kıyasla sıvı veriminin düştüğü, gaz veriminin arttığı tespit edilmiştir. Deneylerden elde edilen sıvr ürünler, otomatik distilasyon cihazı ite fraksiyonlarına ayrılmış ve 220°C'ye kadar destile edilebilenlerin bileşimindeki alkan, alken, siklik ve aromatik maddelerin; sıcaklık, reaksiyon süresi, besleme oranı ve katalizör ile değişimleri, yapılan GC-MS analizleri ile araştırılmıştır. Gaz ürünlerin ise GC analizleri yapılmış; aynı parametreler ile gaz ürünlerin değişimi incelenmiştir. ANAHTAR KELİMELER : YYPE; Atık Plastik, Isı ite Parçalanma, Gerikazanım, GC-MS Analizleri

Abstract:
In this research; Samples of Industrial "High Density Polyethylene (HOPE)" wastes were thermally degredated in a n-pentane medium in an autoklave, investigating the Optimum feed ratio, reaction time, temperature, pressure and catalyst ratio. Preliminary experiments carried out by employing with 1:5 ratio of an HDPE/ n- penlane at 360-440°C showed that HDPE has completely decomposed above 400 °C and the highest liquid yield was obtained approximately at 405 °C as % 83. Reaction time was changed between 0.5-2 hours. The highest liquid coverslon and complete degredation appeared in the first 1 hour. When the temperature was increased, the liquid yield has decreased but gas yield has increased. The effect of the feed ratio was also indicated by changing the ratio of HDPE/n-pentan between 1:0-1 :5.The results showed tiiat addition of more solvent hasn't effected the liquid yield and caused slightly increasing of overall conversion. As a result of experiments and keeping the advantages of using less solvent, 1:1 HDPE/n-pentane ratio was based as a suitable ratio and in this case, the liquid product conversion was found as % 82.3. Investigating the effect of pressure on liquid product conversion; total feed amount was changed as 60, 80 and 100 g by keeping constant of HDPE/n-pentane (1:1).Pressure increased from 20 at. to 42,5 at which are pressure at the point that has been set as temperature. According to catalystless experiments; Using Si02 catalyst has decreased the liquid product and increased the gaseous components. Liquid products obtained from industrial HDPE were fractioned with an automatic distillation apparatus. The fractions distilated below 220 °C were anayzed by GC-MS to determine the effect of feed ratio, reaction time, temperature, pressure and catalyst ratio on the organic groups. The gaseous products were analyzed with GC apparatus and It was only found methane as gaseous product In this case too, It was investigated the effect of feed ratio, reaction time, temperature, pressure and catalyst ratio on the yields of the gaseous products. KEY WORDS: HDPE, Waste Plastics, Degredation, Recycle, GC-MS Analysis.