AYPE atıklarının rafineri artıkları ile ısıl ve katalitik bozundurulması
Thermal and catalytic decomposition of LDPE wastes with refinery residue
Yazar: MUSTAFA AL-HURMIZY
Danışman: PROF. DR. ALİ KARADUMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Gittikçe artan dünya nüfusu ve artan enerji ihtiyacını karşılamak için yeni enerji kaynaklarının araştırılmasının yanında, mevcut enerji kaynaklarının da etkin kullanılması önem arz etmektedir. Plastik atıkların ve petrol rafineri artıklarının değerlendirilmesi mevcut kaynakların etkin kullanılması olarak değerlendirilecek iki enerji kaynağıdır. Bu atıkların değerlendirilmesi hem ekonomik hem de ağırlaşan çevre kanunları açısından da zorunluluk arz etmektedir. Bu bağlamda düşünüldüğünde bu atıkların beraber değerlendirilmesi son yıllarda üzerinde çalışılan araştırma konularından birisidir.Bu tez kapsamında, AYPE (Alçak Yoğunluk Polietilen) plastik atıkları ile Kerkük rafinerisinin artıklarının 375-450°C sıcaklık aralığında, azot atmosferinde, ısıl ve katalitik bozundurulması araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda, 250 ml, paslanmaz çelik reaktör (otoklav) kullanılmıştır. Katalizör olarak ise ticari alumina destekli Ni-Mo metalik katalizörü kullanılmıştır. Bozundurma sonucunda oluşan sıvı, gaz ve katı kalıntı miktarları belirlenmiştir. Ayrıca, sıvı ve gaz ürün yüzdeleri toplam dönüşüm olarak tanımlanmıştır. Sıvı, gaz, katı ve toplam dönüşüme, sıcaklık, süre, AYPE/rafineri artıkları oranı gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Deneylerden elde edilen sıvı ürünlerin GC-MS analizleri yanında, parlama noktası, fraksiyonlu destilasyonu, setan sayısı yapılmıştır.Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, en yüksek sıvı oluşumu AYPE ısıl bozundurmasında 400°C'ta %87.67 olarak elde edilmiştir. Aynı deneyde toplam dönüşüm de %98.29 olarak bulunmuştur. AYPE'nin ısıl bozundurmasında sıcaklık 375°C'den 450°C'ye çıkarıldığında reaktörde kalan katı kalıntı miktarı %55.11'den %2.27'ye inmektedir. AYPE plastik atığı ile VGO rafineri artığının 1/1 oranındaki ısıl bozundurulmasında ise bu miktar %51.09'dan %4.8'e ve AYPE/VR 1/1 oranı için ise %48.29'dan %19.79'a inmektedir. Katalitik bozundurulmadan elde edilen sonuçlara göre katalizör miktarının artışı ile sıvı ürün oluşumunu azaltmakta, katı miktarı artmakta ve gaz miktarında ise önemli bir değişiklik olmamaktadır.Sonuç olarak, ısıl bozundurmadan elde edilen sıvı ürünlerin GC-MS analizi sonucu tanımlanan sıvı ürünlerde karbon sayısı C6-C10 arasındaki ürünler ağırlıktadır. Bu ürünlerin yüzdelerinin toplamı AYPE için %66.67, AYPE/VGO için %50.95 ve AYPE/VR için %41.98 olarak bulunmuştur. Bu değerlere dayanarak elde edilen sıvı ürünlerin nafta (C5-C10) ve kerosene (C10-C14)'e yakın ürünler olduğu söylenebilir.Anahtar Kelimeler: Piroliz, AYPE, plastik atıklar, petrol atıkları, ısıl bozundurma, geri kazanım,VGO

Abstract:
In order to meet the increasing demand of energy caused by the constant rise of the world population, it is highly important to search for new energy resources, as well as using the current energy resources efficiently. Making use of plastic wastes and petrol refinery residues provides two resources of energy, which would lead to the efficient use of energy resources. Recycling of these wastes is good for the economy and it is also an obligation due to the environmental laws, which are getting tougher. Looking at the issue from this perspective, the joint use of these wastes has become a popular research subject during recent years.Within the context of this thesis, the thermal and catalytic degradation of LDPE (Low Density Polyethylene) plastic wastes and Kirkuk refinery wastes at the 375-450 °C and under nitrogen atmosphere has been researched. In the experimental works, 250 ml, stainless steel reactor (autoclave) has been used. Commercial alumina supported Ni-Mo metallic was used as catalyst. The amounts of liquid, gas and solid waste was determined by weight measurements. Also, the total conversion is defined as the percentage of liquid and gaseous products. The effect of the temperature, reaction time, LDPE/refinery residues ratio on the liquid, gas, solid yields and total conversion were examined. The obtained liquid products analysis were carried out such As well as the GC-MS, flash point, fractional distillation, cetane number have been done.According to the results of the experiment, the highest liquid formation in LDPE thermal degradation has been reached as %87.67 at the heat range of 400°C were obtained . In the same experiment, the total conversion was found to be %98.29. When the temperature of LDPE?s thermal degradation was increased from 375°C to 450°C, the solid residue amount has decreased from 55.11% to 2.27%. This amount of LDPE waste plastic and VGO refinery residue in 1/1 range, has decreased from %51.09 to %4.8 and for LDPE/VR (in 1/1 range) was decreased from %48.29 to %19.79. When the amount of catalyst increase in catalytic degradation, the amount of liquid products decrease, solid waste amount increase and gas amount is not significant change.As a result, within the liquid products defined after the GC-MS analysis of thermal degradation acquired liquid products, the products within the C6-C10 carbon number range make up the majority. In addition, within the analysed liquid products, the total percentage of the C6-C10 carbon products was 67.23% for LDPE, 52.87% for LDPE/VGO and 41.98% for LDPE/VR. Based on these values, it is possible to say that the acquired liquid products are close to naphtha (C5-C10) and kerosene (C10-C14).Key Words: Pyrolysis, LDPE, plastic wastes, petroleum residue, thermal degradation, recycling,VGO