Catalytic cracking of polypropylene waste using A1-SBA-15

• Main Author: Arisara Chaipurimat (Author)
• Other Authors: Duangamol Nuntasri (Contributor), Aticha Chaisuwan (Contributor), Chulalongkorn University. Faculty of Science (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2014-03-23T04:24:05Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: Connect to this object online.

Summary

Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2006
ได้สังเคราะห์เอสบีเอ-15 ซึ่งเป็นซิลิกาที่มีรูพรุนขนาดกลางด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มัลในตัวกลางที่เป็นกรดสูง (พีเอชน้อยกว่า 1) และการใช้ไทรบล็อกโคพอลิเมอร์ชนิดพอลิเอทิลีนออกไซด์20-พอลิโพรพิลีนออกไซด์70-พอลิเอทิลีนออกไซด์20 หรือ PEO20 PPO70 PEO20 เป็นสารชี้นำโครงสร้าง องค์ประกอบของเจลคือ 1.00 TEOS : 1.65x10-2 PEO20PPO70 PEO20 : 6.95 HCI : 140 H2O ได้สังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่มีค่าอัตราส่วนโดยโมล ของซิลิกอนต่ออะลูมิเนียมต่าง ๆ โดยการทำปฏิกิริยาเอสบีเอ-15 กับสารละลายโซเดียมอะลูมิเนตเป็นเวลา 12 ชั่วโมง ได้สำรวจหาภาวะที่เหมาะสมในการแลกเปลี่ยนไอออนโซเดียมของอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ด้วยโปรตอน สามารถปรับสภาพอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ได้ด้วยสารละลายแอมโมเนียมคลอไรด์ที่มีความเข้มข้น 0.01 โมลาร์ หรือ กรดไนตริกที่มีความเข้มข้น 0.01 โมลาร์ ที่อุณหภูมิซึ่งเป็นจุดเดือดภายใต้รีฟลักซ์เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ได้ตรวจสอบลักษณะเฉพาะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ การคายรังสีจากอะตอมโดยใช้พลาสมาเหนี่ยวนำ อะลูมิเนียมนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สำหรับสถานะของแข็ง การดูดซับไนโตรเจน และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ได้ทดสอบความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่ยังไม่ปรับสภาพและที่ปรับสภาพแล้วในการแตกย่อยของขยะชนิดพอลิโพรพิลีนที่ความดันบรรยากาศ ภาวะที่เหมาะสมสำหรับการแตกย่อยของพอลิโพรพิลีนคืออุณหภูมิ 380 องศาเซลเซียส 10% โดยน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยไฮโดรเจน-อะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่มีอัตราส่วนโดยโมลของซิลิกอนต่ออะลูเนียมในในช่วง 10-100 ทั้งหมดที่มีค่าการเปลี่ยนพอลิโพรพิลีนมากกว่าร้อยละ 96 ปริมาณผลิตภัณฑ์ส่วนที่เป็นของเหลวมีปริมาณในช่วงร้อยละ 67-73 ซึ่งมีช่วงจุดเดือดช่วงเดียวกับของแก๊สโซลีนมาตรฐานตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม-เอสบีเอ-15 ที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาปรับสภาพเหมือนใหม่ได้ด้วยการเผาที่อุณหภูมิ 550 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 ชั่วโมง และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปรับสภาพเหมือนใหม่แล้วมีความว่องไวคล้ายกัน และให้ผลิตภัณฑ์ที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยายังไม่ได้ใช้งาน
Mesoporous silica SBA-15 was synthesized by hydrothermal method in strongly acidic medium (pH<1) and using the tri-block copolymer, poly(ethylene oxide)20 - poly(propylene oxide)70 - poly(ethylene oxide)20 or (PEO20PPO70PEO20) as a structure directing agent. The gel composition was 1.00 TEOS : 1.65x10-2 PEO20 PPO70 PEO20 : 6.95 HCl : 14 H2O. The Al-SBA-15 catalysts with various Si/Al molar ratios were synthesized by reacting SBA-15 with a solution of sodium aluminate for 12 h. The optimum ion exchange condition of Na+ of Al-SBA-15 by H+ was investigated. H-Al-SBA-15 could be obtained by treatment with 0.01 M NH4Cl or 0.01 M HNO3 under reflux at boiling temperature for 24 h. The synthesized catalysts were characterized using X-ray diffraction, inductively coupled plasma-atomic emission, solid state 27Al-NMR, nitrogen adsorption and scanning electron microscopic techniques. The untreated and treated H-Al-SBA-15 catalysts were tested for their catalytic activities in the cracking of polypropylene at atmospheric pressure. The optimum polypropylene cracking condition is at the reaction temperature of 380℃, 10 wt% of catalyst and under N2 flow of 20 cm3/min. All of H-Al-SBA-15 catalysts with Si/Al molar ratios varied in the range of 10-100, exhibit the polypropylene conversion over 96%. The product obtained is mainly in liquid fraction at the yield in the range of 67-73% with the same boiling point range compared to that of standard gasoline. The spent H-al-SBA-15 catalyst can be regenerated by calcination at 550℃ for 5h, and the regenerated catalyst exhibits similar activity and gives the product composition close to that for the fresh one.