Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu quá trình phân huỷ Polyme rác thải thành các Hydrocacbon hữu ích ở dạng sản phẩm lỏng Nghiên cứu quá trình phân huỷ Polyme rác thải thành các Hydrocacbon hữu ích ở dạng sản phẩm lỏng Nghiên cứu quá trình phân huỷ Polyme rác thải thành các Hydrocacbon hữu ích ở dạng sản phẩm lỏng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC BáCH KHOA Hµ NéI LUËN V¡N TH¹C Sĩ KHOA HọC NGHIÊN CứU QUá TRìNH PHÂN HủY POLYME RáC THảI THàNH CáC HYDROCACBON HữU íCH DạNG SảN PHẩM LỏNG NGHàNH : CÔNG NGHệ HóA HọC NGUYễN THANH PHóC Ngêi híng dÉn khoa häc : TS NGUN H÷U TRịNH Hà NộI 2006 mục lục trang Mục lục danh mục hình vẽ danh mục bảng lời nói ®Çu Error! Bookmark not defined ch¬ng 1: TỉNG QUAN Error! Bookmark not defined T×nh H×nh Chung Error! Bookmark not defined 1.1 Sù biÕn ®ỉi thành phần khối lượng chất thải rắn.Error! Bookmark not defined 1.1.1 Sự biến đổi khối lượng chất thải rắn Error! Bookmark not defined 1.1.2 Sù biÕn ®ỉi thành phần chất thải rắn Error! Bookmark not defined 1.2 Khâu thu gom vận chuyển rác thải Error! Bookmark not defined 1.2.1 Kh©u thu gom Error! Bookmark not defined 1.2.2 Kh©u vËn chun Error! Bookmark not defined 1.3 Các phương pháp xử lý chất thải rắn thực hiệnError! Bookmark not defined 1.3.1 Xử lý phương pháp chôn lấp Error! Bookmark not defined 1.3.2 Xử lý rác thải phương pháp đốt Error! Bookmark not defined 1.4 Các Phương PhápTái Chế Rác Thải Error! Bookmark not defined 1.4.1 Tái chế rác thải phương pháp lên men.Error! Bookmark not defined 1.4.2 Tái chế rác thải phương pháp phân huỷ nhiệtError! not defined Bookmark tổng Quan Đề Tài Error! Bookmark not defined 2.1 Ph©n tÝch Và Đánh Giá Các Công Trình Nghiên Cứu Đà Có Error! Bookmark not defined 2.1.1 Quèc TÕ Error! Bookmark not defined 2.1.2 Trong Níc Error! Bookmark not defined 2.2 Vấn đề tồn hướng nghiên cứu xử lý.Error! Bookmark not defined 2.2.1 Vấn đề tồn Error! Bookmark not defined 2.2.2 Híng nghiªn cøu xư lý Error! Bookmark not defined chương 2: Những nghiên cứu thực nghiệm lý thuyÕt Error! Bookmark not defined Nguyên liệu cho tr×nh xư lý Error! Bookmark not defined 1.1 HiĨu biÕt chung vỊ polyme Error! Bookmark not defined 1.2 CÊu tróc ph©n tư polyme Error! Bookmark not defined 1.3 Trạng thái vật lý cña polyme Error! Bookmark not defined 1.3.1 Trạng thái vật lý Error! Bookmark not defined 1.3.2 Sù biÕn d¹ng cđa polyme Error! Bookmark not defined 1.3.3 §êng cong c¬ häc Error! Bookmark not defined 1.4 TÝnh chÊt cña polyme Error! Bookmark not defined 1.4.1 TÝnh tan Error! Bookmark not defined 1.4.2 §é nhít cđa polyme Error! Bookmark not defined 1.4.3 Khối lượng phân tử polyme Error! Bookmark not defined 1.4.4 Độ đa phân tử lượng Error! Bookmark not defined 1.4.5 TÝnh chÊt c¬ häc cđa polyme Error! Bookmark not defined 1.4.6 Sù l·o ho¸ cđa polyme Error! Bookmark not defined 1.4.7 Ph¶n øng chun hoá hóa học polyme.Error! Bookmark not defined 1.4.8 Khả hấp thụ màu Error! Bookmark not defined 1.4.9 Khả trộn hợp loại polyme víi nhau.Error! Bookmark not defined 1.4.10 §é thÊm khÝ & thấm độ bền nước.Error! Bookmark not defined 1.5 Elastome - Cao su Error! Bookmark not defined 1.6 ChÊt dỴo Error! Bookmark not defined 1.7 øng dông cđa chÊt dỴo ( polyme ) Error! Bookmark not defined 1.7.1 Giấy cách điện Error! Bookmark not defined 1.7.2 §êng èng Error! Bookmark not defined 1.7.3 Mµng vµ tÊm Error! Bookmark not defined 1.7.4 Sản phẩm tạo hình đúc Error! Bookmark not defined 1.7.5 Sỵi Error! Bookmark not defined 1.8 Một số loại polyme điển hình Error! Bookmark not defined 1.8.1 Polyetylen ( PE ) Error! Bookmark not defined 1.8.1.1.TÝnh chÊt cña PE Error! Bookmark not defined 1.8.1.2 CÊu tróc cđa PE Error! Bookmark not defined 1.8.2 Polypropylen ( PP ) Error! Bookmark not defined 1.8.3 Polyvinylclorua ( PVC ) Error! Bookmark not defined 1.8.4 Tơ - Sợi Error! Bookmark not defined 1.8.4.1 Sợi Error! Bookmark not defined 1.8.4.2 T¬ t»m Error! Bookmark not defined 1.8.4.3 Sỵi len Error! Bookmark not defined 1.8.4.4 Sỵi biÕn tÝnh ( hay sợi nhân tạo ) Error! Bookmark not defined 1.8.4.5 Tơ tổng hợp Error! Bookmark not defined Cơ sở trình phân hủy loại polyme nhiệtError! Bookmark not defined 2.1 Đặt vấn đề Error! Bookmark not defined 2.2 Cơ chế trình ph©n hủ nhiƯt Error! Bookmark not defined 2.3 Cơ chế trình cracking nhiệt: Error! Bookmark not defined 2.3.1 Sự biến đổi hydrocacbon parafin.Error! Bookmark not defined Mét sè yÕu tè ¶nh hëng đến trình tái chế nhiệtError! Bookmark not defined 3.1 Nhiệt độ tốc độ gia nhiệt Error! Bookmark not defined 3.2 Nguyªn liƯu & KÝch thíc nguyên liệu.Error! Bookmark not defined 3.3 Thời gian phản øng Error! Bookmark not defined 3.4 Chất thêm vào ( chất trợ nhiệt ) Error! Bookmark not defined 3.5 Oxi kh«ng khÝ Error! Bookmark not defined Sản phẩm trình phân huỷ nhiệt loại chất dẻoError! Bookmark not defined 4.1 Sản phẩm phân hủ chÊt dỴo polyme Error! Bookmark not defined 4.2 Sản phẩm sau chưng phân đoạn Error! Bookmark not defined chương 3: PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU QUá TRìNH NHIệT PHÂN & kết thu Error! Bookmark not defined 3.1 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ( hình vẽ) Error! Bookmark not defined 3.2 Cách tiÕn hµnh thÝ nghiƯm Error! Bookmark not defined 3.3 Nghiên cứu trình phân hủy nhiệt với Polyetylen ( PE ) Error! Bookmark not defined 3.3.1 NhiƯt ph©n PE Error! Bookmark not defined 3.3.2 Nhiệt phân PE với tác nhân dẫn nhiệt 100ml dầu thải Error! Bookmark not defined 3.3.3 Nhiệt phân PE với tác nhân dẫn nhiệt 200ml dầu thải Error! Bookmark not defined 3.4 Nghiên cứu trình nhiệt phân Polypropyle (PP).Error! Bookmark not defined 3.4.1 NhiƯt ph©n PP Error! Bookmark not defined 3.4.2 Nhiệt phân PP với tác nhân dẫn nhiệt 100ml dầu th¶i ( 17% ) Error! Bookmark not defined 3.4.3 Nhiệt phân PP với tác nhân dẫn nhiệt 200ml dầu thảiError! Bookmark not defined 3.5 Nhiệt phân hỗn hợp Error! Bookmark not defined 3.5.1 NhiƯt ph©n hỗn hợp PE + PP + chai nhựaError! Bookmark not defined 3.5.2 Nhiệt phân hỗn hợp với tác nhân dẫn nhiệt dầu thải Error! Bookmark not defined 3.6 Phân tích cấu trúc xét hàm lượng chất có mẫu Error! Bookmark not defined 3.6.1 phân đoạn xăng( cã nhiƯt ®é tõ 30-180) Error! Bookmark not defined 3.6.2 Phân đoạn Kerosen( 180-2500C) Error! Bookmark not defined 3.6.3 Phân đoạn diezen( 250-3500C) Error! Bookmark not defined 3.7 Xét ảnh hưởng yếu tố đến trình nhiệt phân Polyme sau tiến hành thực tế thiết bị Error! Bookmark not defined 3.7.1 ảnh hưởng nguyên liệu Error! Bookmark not defined 3.7.2.¶nh hëng cđa nhiƯt ®é Error! Bookmark not defined 3.7.3 ¶nh hëng cđa thiÕt bÞ Error! Bookmark not defined 3.8.4 ảnh hưởng dầu thải Error! Bookmark not defined 4.1 KÕt qu¶ Error! Bookmark not defined 4.2 Th¶o luËn Error! Bookmark not defined 4.3 Những việc làm hướng nghiên cứu tiếp theoError! Bookmark not defined 4.3.1 Những việc làm : Error! Bookmark not defined 4.3.2 Híng nghiªn cøu tiÕp theo Error! Bookmark not defined kết luận tài liệu tham khảo phụ lục lời nói đầu Trờn th gii hin nay, nhu cầu sử dụng chất đốt cho nghành công nghiệp, cho hoạt động xã hội lớn nguồn nhiên liệu giới ngày Do ngày có nhiều cơng trình nghiên cứu, chế tạo sản xuất nhiên liệu đốt từ loại phế thải nghành công nghiệp, phế thải sinh hoạt Con ngêi phải đối diện với ô nhiễm rác thải, từ rác thải hữu rác thải vô Cả hai loại gây khó khăn cho người sống Vì phải tìm cách xử lý loại rác thải để giảm tối đa mức độ ô nhiễm chúng sống Bên cạnh cần phải tìm cách đưa sản phẩm thu từ trình xử lý ứng dụng vào sống Việt Nam nước mà dân cư sống chủ yếu nghề nông nghiệp Nền công nghiệp đà phát triển Lượng rác thải môi trường ngày tăng Sự tăng nhanh lượng rác thải hàng ngày đô thị phụ thuộc nhiều vào yếu tố tốc độ tăng trưởng kinh tế, mức tăng dân số thói quen sinh hoạt dân chúng Không Việt Nam mà nước Thế Giới lo lắng quan tâm nhiều đến vấn đề môi trường rác thải gây Rác thải có nhiều loại Các nhà khoa học nghiên cứu vấn đề rác thải, phân hai nhóm rác thải nhóm rác thải có khả lên men phần rác thải khả lên men Hiện có nhiều công trình đà đưa hướng xử lý tốt sản phẩm tạo thành sau xử lý đà øng dơng nhiỊu vµo cc sèng cđa ngêi Mét thời gian dài loại rác thải hữu khả lên men Việt Nam đem đốt, thiêu huỷ Nhưng với nhu cầu sử dụng nhiên liệu yêu cầu đảm bảo môi trường tự nhiên nay, vấn đề đặt tái chế, sử dụng loại rác thải vào sống Mục đích đề tài: Nghiên cứu trình phân huỷ polyme rác thải thành hydrocacbon hữu ích dạng sản phẩm lỏng! Các sản phẩm sau đem phân tích thành phần tính chất đem vào sử dụng thực tế làm nguyên liệu để chế biến loại nhiên liệu phù hợp với thành phần chúng như: xăng, kerosen, DO hay dầu nhờn, Với nhu cầu chất đốt cách làm mang lại hiệu kinh tế cao đồng thời giúp cho môi trường CHƯƠNG TổNG QUAN Tình Hình Chung Khi xà hội vận động phát triển, kéo theo lượng chất thải rắn phát sinh Một mặt chất thải nguồn nguyên liệu quí tái chế, mặt khác chúng tác nhân gây nên rủi ro cho sức khoẻ dịch bệnh người Những ảnh hưởng tổng hợp trình xử lý rác thải, vận chuyển lưu trữ rác thải gây nên tác động to lớn không cho dân cư sống gần khu vực bÃi rác mà ảnh hưởng đến sức khoẻ toàn thể cộng đồng Do chất thải môi trường xung quanh mà không xử lý hay xử lý không phù hợp gây nguy hại cho xà hội lÃng phí nguồn nguyên liệu cho trình sản xuất lượng Hiện nay, hầu hết thành phố giới thực sách quản lý chất thải dựa ba nguyên tắc sau : 1.Hạn chế tối đa lượng rác thải phát sinh Tái sử dụng tái chế thành nguồn nguyên liệu cho ngành sản xuất 3.X lý rỏc thi thích đáng hợp vệ sinh 1.1 Sù biÕn ®ỉi thành phần khối lượng chất thải rắn 1.1.1 Sự biến đổi khối lượng chất thải rắn Nhìn chung tổng khối lượng rác phát sinh tiếp tục tăng năm gần đây, tỷ lệ gia tăng so với năm trước giảm dần Vào năm cuối thập kỹ 80, khối lượng rác thải thải bắt đầu tăng mạnh Nguyên nhân gây nên hoạt động kinh doanh, nhu cầu tiêu dùng nội địa tăng bùng nổ xây dựng thành phố giới Tuy nhiên năm thập kỹ 90, lượng rác phát sinh số nước giảm nhiều nguyên nhân : (1) ý thức người dân tăng lên thông 88 89 90 91 92 93 94 95 tóm tắt luận văn 96 Vấn đề lượng môi trường hai vấn đề quan trọng không riêng Việt Nam mà toàn giới, vấn đề mang tính Toàn câù Đề tài chọn Nghiên cứu trình phân hủy rác thải Polyme thành Hydrocacbon hữu ích mặt lý thuyết không thực tiễn mới, đáp ứng yêu cầu thực tiễn đặt mà vấn đề lượng trở nên nóng bỏng, tài nguyên lượng đặc biệt dầu mỏ dần trở nên khan Giải vấn đề rác thải môi trường đồng thời tạo lượng lượng dạng thứ cấp mang tính kinh tế cao tại, kết hợp lợi ích môi trường lợi ích lượng, Lời mở đầu Đề tài gồm chương, Chương 1- Tổng quan nêu lên tình hình rác thải, có rác thải Polyme giới Việt Nam, phương pháp xử lý tái chế rác thải sử dụng, giới thiệu phương pháp tái chế nhiệt polyme rác thải thành lượng mà số sở nước thưc hiện, vấn đề tồn tại, qua đề tài tập trung nghiên cứu sâu để xử lý hiệu nhằm đạt lợi ích cao Chương 2- Những nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết, tìm hiểu Polyme, đặc tính chung nó, tính chất lý hóa dạng vật liệu ứng dụng đà có Cơ sở trình phân hủy nhiệt polyme, chế trình diễn đồng thời tính đến yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy, sản phẩm trình phân hủy tạo Chương 3- Phương pháp nghiên cứu trình nhiệt phân kết thu được, nêu phương pháp nhiệt phân sử dụng, sơ đồ dây chuyền nhiệt phân nhóm nghiên cứu tự thiết kế lắp đặt Tiến hành nhiệt phân hủy với loại Polyme Polypropylen( PP) Polyetylen(PE), sản phẩm lỏng thu Hydrocacbon có khoảng nhiệt độ sôi nằm khoảng nhiệt độ sôi sản phẩm trắng( xăng, kerosen diezen) Đây chương quan trọng 97 phần thực nghiệm với kết mà đà thu được, qua hiểu rõ trình tái chế cần điều kiện để đạt kết tốt nhất, vấn đề tồn trình tái chế hướng nghiên cứu xử lý để sản phẩm thu sử dụng dạng lượng phổ biến thị trường Chương 4- Kết quả, đưa kết thu với chế độ nhiệt phân khác nhau, thảo luận kết để sử dụng hợp lý Phần tài liệu tham khảo với tài liẹu nước đà tham khảo, phần Phụ lục với số hình ảnh sản phẩm thu được! 98 mục lục trang Mục lục danh mục hình vẽ danh mục bảng lời nói đầu ch¬ng 1: TỉNG QUAN T×nh H×nh Chung 1.1 Sù biÕn đổi thành phần khối lượng chất thải rắn 1.1.1 Sù biÕn ®ỉi khèi lượng chất thải rắn 1.1.2 Sự biến đổi thành phần chất thải rắn 1.2 Khâu thu gom vận chuyển rác thải 1.2.1 Kh©u thu gom 1.2.2 Kh©u vËn chun 1.3 Các phương pháp xử lý chất thải rắn thực 1.3.1 Xử lý phương pháp chôn lấp 1.3.2 Xö lý rác thải phương pháp đốt 10 1.4 Các Phương PhápTái Chế Rác Th¶i 13 1.4.1 Tái chế rác thải phương pháp lên men 15 1.4.2 Tái chế rác thải phương pháp phân huỷ nhiệt 15 tổng Quan Đề Tài 16 2.1 Ph©n tích Và Đánh Giá Các Công Trình Nghiên Cứu Đà Cã 16 2.1.1 Quèc TÕ 16 2.1.2 Trong Níc 17 2.2 VÊn ®Ị tån hướng nghiên cứu xử lý 18 99 2.2.1 Vấn đề tồn 18 2.2.2 Híng nghiªn cøu xư lý 19 ch¬ng 2: Những nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết 20 Nguyên liệu cho trình xử lý 20 1.1 HiÓu biÕt chung vÒ polyme 20 1.2 CÊu tróc ph©n tư polyme 23 1.3 Trạng thái vật lý polyme 23 1.3.1 Trạng thái vật lý 23 1.3.2 Sù biÕn d¹ng cđa polyme 24 1.3.3 §êng cong c¬ häc 25 1.4 TÝnh chÊt cña polyme 26 1.4.1 TÝnh tan 26 1.4.2 §é nhít cña polyme 27 1.4.3 Khối lượng phân tử polyme 27 1.4.4 Độ đa phân tử lượng 28 1.4.5 TÝnh chÊt c¬ häc cđa polyme 28 1.4.6 Sù l·o ho¸ cđa polyme 29 1.4.7 Phản ứng chuyển hoá hóa học polyme 29 1.4.8 Khả hÊp thơ mµu 30 1.4.9 Khả trộn hợp lo¹i polyme víi 30 1.4.10 Độ thấm khí & thấm độ bỊn níc 30 1.5 Elastome - Cao su 31 1.6 ChÊt dỴo 31 1.7 øng dơng cđa chÊt dỴo ( polyme ) 32 1.7.1 Giấy cách điện 33 1.7.2 §êng èng 33 1.7.3 Mµng vµ tÊm 33 1.7.4 Sản phẩm tạo hình đúc 34 100 1.7.5 Sỵi 34 1.8 Mét sè lo¹i polyme ®iĨn h×nh 34 1.8.1 Polyetylen ( PE ) 34 1.8.1.1.TÝnh chÊt cña PE 35 1.8.1.2 CÊu tróc cđa PE 35 1.8.2 Polypropylen ( PP ) 36 1.8.3 Polyvinylclorua ( PVC ) 36 1.8.4 Tơ - Sợi 37 1.8.4.1 Sợi 37 1.8.4.2 T¬ t»m 37 1.8.4.3 Sỵi len 38 1.8.4.4 Sợi biến tính ( hay sợi nhân tạo ) 38 1.8.4.5 T¬ tỉng hỵp 38 Cơ sở trình phân hủy loại polyme nhiệt 39 2.1 Đặt vấn đề 39 2.2 Cơ chế trình phân huỷ nhiệt 40 2.3 C¬ chÕ trình cracking nhiệt: 44 2.3.1 Sự biến đổi hydrocacbon parafin 44 Mét số yếu tố ảnh hưởng đến trình tái chế nhiƯt 44 3.1 NhiƯt ®é tốc độ gia nhiệt 44 3.2 Nguyªn liƯu & KÝch thíc cđa nguyªn liƯu 46 3.3 Thêi gian ph¶n øng 47 3.4 ChÊt thêm vào ( chất trợ nhiệt ) 47 3.5 Oxi kh«ng khÝ 48 Sản phẩm trình phân huỷ nhiệt loại chất dẻo 49 4.1 Sản phẩm phân huỷ chất dẻo polyme 49 4.2 S¶n phẩm sau chưng phân đoạn 50 101 chương 3: PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU QUá TRìNH NHIệT PHÂN & kết thu Error! Bookmark not defined 3.1 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ( hình vẽ) Error! Bookmark not defined 3.2 Cách tiến hành thí nghiệm 52 3.3 Nghiªn cøu trình phân hủy nhiệt với Polyetylen ( PE ) Error! Bookmark not defined 3.3.1 NhiƯt ph©n PE Error! Bookmark not defined 3.3.2 Nhiệt phân PE với tác nhân dẫn nhiệt 100ml dầu th¶i Error! Bookmark not defined 3.3.3 Nhiệt phân PE với tác nhân dẫn nhiệt 200ml dầu thải Error! Bookmark not defined 3.4 Nghiên cứu trình nhiệt phân Polypropyle (PP).Error! Bookmark not defined 3.4.1 NhiƯt ph©n PP Error! Bookmark not defined 3.4.2 Nhiệt phân PP với tác nhân dẫn nhiệt 100ml dầu thải ( 17% ) Error! Bookmark not defined 3.4.3 Nhiệt phân PP với tác nhân dẫn nhiệt 200ml dầu thảiError! Bookmark not defined 3.5 Nhiệt phân hỗn hợp Error! Bookmark not defined 3.5.1 Nhiệt phân hỗn hợp PE + PP + chai nhựaError! Bookmark not defined 3.5.2 Nhiệt phân hỗn hợp với tác nhân dẫn nhiệt dầu thải Error! Bookmark not defined 3.6 Phân tích cấu trúc xét hàm lượng c¸c chÊt cã mÉu Error! Bookmark not defined 3.6.1 phân đoạn xăng( có nhiệt độ từ 30-180) 73 3.6.2 Ph©n ®o¹n Kerosen( 180-2500C) 74 102 3.6.3 Phân đoạn diezen( 250-3500C) 75 3.7 XÐt ảnh hưởng yếu tố đến trình nhiệt phân Polyme sau tiến hành thực tế thiÕt bÞ Error! Bookmark not defined 3.7.1 ảnh hưởng nguyên liệu Error! Bookmark not defined 3.7.2.ảnh hưởng nhiệt độ Error! Bookmark not defined 3.7.3 ¶nh hëng cđa thiÕt bị Error! Bookmark not defined 3.8.4 ảnh hưởng dầu thải Error! Bookmark not defined 4.1 KÕt qu¶ 77 4.2 Th¶o luËn Error! Bookmark not defined 4.3 Những việc làm hướng nghiên cøu tiÕp theo 78 4.3.1 Nh÷ng việc làm : 78 4.3.2 Híng nghiªn cøu tiÕp theo 78 kết luận tài liệu tham khảo phụ lục ... chế, sử dụng loại rác thải vào sống 2 Mục ? ?ích đề tài: Nghiên cứu trình phân huỷ polyme rác thải thành hydrocacbon hữu ích dạng sản phẩm lỏng! Các sản phẩm sau đem phân tích thành phần tính chất... trường rác thải gây Rác thải có nhiều loại Các nhà khoa học nghiên cứu vấn đề rác thải, phân hai nhóm rác thải nhóm rác thải có khả lên men phần rác thải khả lên men Hiện có nhiều công trình đÃ... rác thải phân loại từ nguồn thành phần hữu rác thải lớn, chất lượng sản phẩm tạo đảm bảo Việt Nam số nhà máy sản xuất phân compost từ rác thải hoạt động không hiệu quả, hệ thống tái chế rác thải