آذرکافت پودر تایر‌های فرسوده و شناسایی مایع سوختی حاصل از آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

با گسترش فناوری‌های حمل و نقل و افزایش روزافزون خودروها، موضوع بازیافت تایرهای فرسوده از لحاظ انرژی و حفاظت محیط زیست، مورد توجه جدی قرار گرفته است. یکی از این روش‌های بازیافتتایر‌های فرسوده، آذرکافت (پیرولیز) وتولید مایع سوختی است. در این‌پژوهش اثر دو عملگر دما و زمان‌ ماند و تأثیر آن‌ها بر روی فرایند آذرکافت و مایع سوختی حاصل از آن، بررسی گردید. از میان محصولات برآمده از آذرکافت در سه‌فاز جامد، مایع و گاز، محصول مایع برای بررسی‌های بیشتر انتخاب شد. این مایع زیر آزمونزیر قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) قرار گرفت و بررسی نتایج نشان داد که شامل ترکیبات خطی هیدروکربنی بالاتر از 4 کربنی است و با افزایش دمای آذرکافت به‌سمت ترکیبات آروماتیکی تغییر می‌کند. این‌موارد با مطالعات تجزیه و تحلیلدقیق هیدروکربن (DHA) نیز تأیید شدند. ترکیبات اصلیمایع حاصل از آذرکافت شامل2و3 دی‌متیل بوتان، ترشری1- بوتیل 4- اتیل بنزن، 1- پنتان، 2- متیل بوتان، ا- پنتان، سیس-2- پنتان و
1- متیل-4- ایزوپروپیل بنزن بودند
. نتایج آزمایش آذرکافت نشان داد که با افزایش دما درصد محصولات گازی افزایش و درصد محصولات مایع کاهش می‌یابد و بعد از دمای 500 درجۀ سلسیوس تغییر محسوسی در درصد مواد جامد مشاهده نمی‌شود. بدیهی است حداکثر مقدار درصد مواد جامد معادل درصد دوده و مواد جامد معدنی دیگر موجود در فرمول‌بندی لاستیک‌ها است که در آذرکافت ثابت می‌ماند. اندازه‌گیری مقدار ارزش حرارتی مایع به‌دست‌آمده نشان داد که با سوخت‌های نفتی برابری می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Pyrolysis of Scrap Tire Powder and Identification of the Resulting Liquid Fuel

نویسندگان [English]

  • M. Barikani
  • M. Barikani
Iran Polymer & Petrochimcal Institute
چکیده [English]

With the strong global increase in transportation technology and daily increase of cars, the interest in recycling of waste tires have been increased due to energy resources and environmental protection. One of the recycling methods for waste tires is pyrolysis and converting them into liquid fuels. In this study the effect of final reaction temperature and residence time on pyrolysis process and obtained liquid fuels were investigated. Among the pyrolysis products which are solids, liquids and gases, the liquids were selected for further investigation. These pyrolysis liquids were characterized by FTIR spectroscopy, and the results showed that liquids contain linear hydrocarbon more than 4 carbon moves toward aromatic component with increasing pyrolysis temperature. These findings were also confirmed by Detailed Hydrocarbon Analysis(DHA). The components of pyrolysis liquids consisted mainly of 2,3-dimethylbutene, 2-Methylbutene, t-Isobutyl-4-ethyl-benzene, and 1-m-4-Isopropyl-benzene. The results also showed that the percentages of gases and liquids were increased and decreased respectively with increasing of temperature but there is no change in char percentage yields above 500°C. It is Obviouse that the maximum amount of solids is equal to the percentage of carbon black and other minerals in the rubber formulation that remain in pyrolysis. Measuring of calorific value of pyrolysis liquids showed good compatibility with commercial heating fuels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pyrolysis
  • waste tire
  • Identification
  • Liquid Fuels
  • Colorific Value

 

[1]       Betan, M., Martinez, J. D., Murill, R., "Production of activated carbon by waste tire thermochemical degration with CO2", Hazardous Materials.168:
pp. 882-887, (2009).
[2]      "قانون مدیریت پسماندها" (مجلس شورای اسلامی)، (1383).
[3]       "California waste tire generation, markets, and disposal". CIWMB staff report. (2006).
[4]      حسینی، س. م.، بهمن پور، ه.، "مدیریت لاستیک‌های فرسوده"، اولین همایش بین‌المللی و سومین همایش ملی مهندسی و مدیریت کشاورزی محیط زیست و منابع طبیعی پایدار، (1394).
[5]      فراهانی، م. ح.، "نقش مدیریت تایرهای فرسوده در توسعۀ صنایع بازیافت"، (1389).
[6]       Canon, A. R., Yahir, F., Camelo, M., Singh, P., "Decomposition of Used Tyre Rubber by Pyrolysis: Enhancement of the Physical Properties of the Liquid Fraction Using a Hydrogen Stream", Environments, 5(6), pp. 72, (2018).
[7]      باطنی، ف.، موسوی، ت.، "مروری بر کاربردهای لاستیک فرسوده"، دومین کنفرانس برنامه‌ریزی و مدیریت محیط زیست، (1391).
[8]      تنها، م امامی، ن.، تقوایی، س.، توانا، ا.، "چشم‌انداز صنعت تایر ایران، در افق 1404 شمسی"، شرکت مهندسی و تحقیقات صنایع لاستیک ایران، تهران، (1388).
[9]      هوشیاری‌پور، غ.، نقدی‌پور بیرگانی، ر.، "مدیریت لاستیک‌های فرسوده و کاربرد آنها به‌عنوان شارژ کربن و سوخت شیمیایی در کوره‌های قوس الکتریکی"، اولین همایش تخصصی محیط زیست، تهران، دانشگاه تهران، دانشکدۀ محیط زیست، (1385).
[10]    ملک‌زاده، د.، معماریان، م. ر.، "اصلاح و بهبود خواص قیرها با استفاده از لاستیک قابل پخت (Reclaim)، دومین همایش قیر و آسفالت ایران"، تهران، مؤسسۀ قیر و آسفالت ایران، دانشکدۀ فنی دانشگاه تهران، (1383).
[11]    بقاپور، م. ع.، جاهد، ع.، جوشنی، غ.، "تولید کربن فعال از لاستیک‌های مستعمل اتومبیل و حذف بنزین از آب به‌وسیلۀ آن". مجلۀ سلامت و محیط، فصلنامۀ علمی پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران شمارۀ سوم، (1392).
[12]    صدر ممتازی، ع.، ذرشین زنوش، ر.، "استفاده از دودۀ سیلیس و الیاف پروپیلن در کامپوزیت‌های سیمانی حاوی ذرات لاستیک تایر ضایعاتی"، اولین همایش ملی سازه، زلزله، ژئوتکنیک، بابلسر، موسسۀ آموزش عالی پردیسان، (1389).
[13]     Martínez, J. D., Murillo, R., García, T., Arauzo, I., "Thermodynamic analysis for syngas production from volatiles released in waste tire pyrolysis". Energy Conversion and Management, 81, pp. 338-353. doi: 10.1016/j.enconman.02.031, (2014).
[14]     Martínez, J. D., Puy, N., Murillo, R., García, T., Navarro, M. V., Mastral, A. M., "Waste tyre pyrolysis – A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 23, pp. 179-213, (2013).
[15]    نیک‌آذر، م.، سهرابی، م.، حاجعلی گل، م. ر.، دبیر، ب.، "مطالعۀ تجربی پیرولیز سریع تایرهای مستعمل"، اولین کنگرۀ ملی مهندسی شیمی ایران، (1373).
[16]     Roy, C., Chaala, A., Darmstadt, H., "the vacuum pyrolysis of used tires End-uses for oil and carbon black products", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 51, pp. 201–221, (1999).
[17]      Juma, M., Koreňová, Z., Markoš, J., Annus, J., Jelemenský, L., "Pyrolysis and Combustion of ScrapTire", Petroleum and coal, ISSN 1337-7028, (2006)
[18]      Shah, J., Rasul Jan, M., Mabood, F., "Catalytic Pyrolysis of Waste Tyre Rubber into Hydrocarbons Via Base Catalysts", Iran. J. Chem. Chem. Eng,
Vol. 27, No. 2, (2008)
[19]    واعظ دلیلی، م.، "اصلاح خواص فیزیکی و مکانیکی قیر با استفاده از نانو ذرات جامد و روغن‌های حاصل ازآذرکافت تایرهای فرسوده"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد. دانشگاه صنعتی اصفهان، (1391).
[20]    فرشچی تبریزی، ف.، تاج الدینی، م.، "شناسایی مشخصات فرآورده‌های سوختی حاصل از شکست حرارتی لاستیک‌های فرسوده"، دومین همایش ملی انرژی‌های نو و پاک، (1392).
[21]      Alkhatib, R., "Development of an alternative fuel from waste of used tires by pyrolysis", HAL, (2015).
[22]      Hita, I., Arabiourrutia, M., Olazar, M., Bilbao, J., Arandes, J.M., Castano, P., "Opportunities and barriers for producing high quality fuels from the pyrolysis of scrap tires Renew". Sustain. Energy Rev., 56, pp. 745-759, (2016).
[23]      Wang, W. -Ch., Bai, Ch. J., Lin, Ch. T., Prakash S., "Alternative fuel produced from thermal pyrolysis of waste tires and its use in a DI diesel engine", Applied Thermal Engineering, 93, pp. 330–338, (2016).
[24]      Kaminsky, W., Mennerich, C., Zhang, Z., "Feedstock recycling of synthetic and natural rubber by pyrolysis in a fluidized bed", J. Anal. Appl. Pyrolysis 85,
pp. 334–337, (2009).
[25]      Sahouli, B., Blacher, S., Brouers, F., Darmstadt, H., Roy, C., Kaliaguine, S., "Surface morphology and chemistry of commercial carbon black and carbon black from vacuum pyrolysis of used tyres", Fuel 75, pp. 1244–1250, (1996).
[26]      Pantea, D., Darmstadt, H., Kliaguine, S., Roy, C., "Heat-treatment of carbon blacks obtained by pyrolysis of used tires. Effect on the surface chemistry, porosity and electrical conductivity", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 67,
pp. 55–76, (2003).
[27]      López, F. A., Centeno, T. A., Alguacil, F. J., Lobato, B., Urien, A., "The GRAUTHERMIC-Tyres process for the recycling of granulated scrap tyres", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 103, pp. 207–215, (2013).
[28]      Choi, G. –G., Jung, S. -H., Oh, S. –J., Kim, J. –S., "Total utilization of waste tire rubber through pyrolysis to obtain oils and CO2 activation of pyrolysis char", Fuel Processing Technology 123,
pp. 57–64, (2014).
 
[29]     Díez, C., Martínez, O., Calvo, L.F., Cara, J., Morán, A., "Pyrolysis of tyres. Influence of the final temperature of the process on emissions and the calorific value of the products recovered", Waste Management 24, pp. 463–469, (2004).
[30]     Cunliffe, A.M., Williams, P.T., "Composition of oils derived from the batch pyrolysis of tyres", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 44, pp. 131–152, (1998).
 
[31]     PratibhaGautam, R., Kumar, S., "Waste Treatment Processes for Energy Generation", Chapter 6-Landfill Gas as an Energy Source, Current Developments in Biotechnology and Bioengineering, pp. 93-117,(2019).