Reifenpyrolyse ist die thermische Umwandlung von Materialien bei hohen Temperaturen in einer inerten Atmosphäre. Reifenpyrolyse kann entweder durch thermische oder katalytische Verfahren erreicht werden. Pyrolyse ist bekannt für ihre hohen Betriebstemperaturen, Reaktionszeiten und niedrige Ölqualität. Um die mit der Pyrolyse verbundenen Schwierigkeiten zu überwinden, wurde die katalytische Pyrolyse von Altreifen unter Verwendung von Katalysatoren entwickelt. Tatsächlich können 60 bis 80 % der Altreifen durch katalytische Pyrolyse in Pyrolyseöl umgewandelt werden, das Diesel sehr ähnlich ist. Infolgedessen ist das produzierte Pyrolyseöl von höherer Qualität und kann nützliche Verbindungen produzieren, die als Rohstoffe für chemische Prozesse und energiebezogene Anwendungen wie Stromerzeugung, Transportkraftstoffe und Wärmequellen verwendet werden können.
Parameter, die die Ausbeute an Reifenpyrolyseprodukten beeinflussen
Die Verteilung der Pyrolyseprodukte in der gasförmigen, flüssigen und festen Phase sowie ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften werden hauptsächlich von der Temperatur beeinflusst. Weitere wichtige Variablen sind:
- Erwärmungsrate,
- Partikelgröße,
- Rohstoffzusammensetzung,
- Pyrolysezeit,
- Reifenverweilzeit,
- Trägergasdurchflussrate und Verweilzeit der flüchtigen Stoffe,
- Atmosphärendruck und
- Reifentyp (einschließlich Vorhandensein von Dampf im Trägergas)
- Vorhandensein eines Katalysators.
Wir werden Temperatur und Katalysatorparameter im Detail besprechen. Denn sie spielen im Reifenpyrolyseprozess eine sehr wichtige Rolle.
Reifenpyrolysetemperatur
Um Reifen zu pyrolysieren, muss die Pyrolysetemperatur hoch genug sein. Höhere Temperaturen und eine längere Verweilzeit des Gases in der heißen Zone des Reaktors führen jedoch dazu, dass das Öl zu Gas verdampft. Daher gibt es eine optimale Temperatur, um die Ölproduktion zu maximieren. Da Öl das wertvollste Produkt ist, besteht das Ziel normalerweise darin, die Ölproduktion zu maximieren.
Studien haben gezeigt, dass der optimale Temperaturbereich für die Ölproduktion durch Reifenpyrolyse zwischen 425 und 720 Grad liegt, wobei die maximalen Erträge zwischen 38 % und 60 % liegen. Schwankungen bei Heizrate, Gasverweilzeit, Reaktortyp, Reifenmassenstrom und Reifenpartikelgröße können die Ursache für erhebliche Abweichungen bei der idealen Temperatur und dem maximalen Ertrag sein. Diese sekundären Variablen können insbesondere sekundäre Reaktionen beeinflussen, die flüssige Chemikalien in Gas oder feste Verbindungen in Gas umwandeln.
Katalysatoren für die Reifenpyrolyse
Katalysatoren können die Pyrolyserate, die Ölqualität, die Ölausbeute und die Ausbeute von Chemikalien wie aromatischen Kohlenwasserstoffen, die bei der chemischen Synthese verwendet werden, erhöhen. Dung et al. (2009) verwendeten ITQ-21 und ITQ-24 als Zusatzstoffe zu kommerziellen HMOR-Zeolithen, um Altreifen katalytisch zu pyrolysieren und so die Pyrolyserate und Ölqualität zu verbessern. Sie zeigten, wie das Verhältnis von Katalysator zu Reifen die Fähigkeit des Pyrolyseöls beeinflusste, Benzin, Kerosin und Asphalten zu produzieren.
Kar (2011) erhitzte expandiertes Perlit (ein Vulkangestein, das hauptsächlich aus Siliciumdioxid und Aluminiumoxid besteht) auf 850–1000 Grad, um einen porösen Katalysatorträger zu bilden. Anschließend wurden dem Träger Metalle als Katalysatoren zugesetzt. Das Verhältnis von Perlit zu Altreifen betrug 0,10. Die Ölausbeute stieg von 60,0 auf 65,1 Gewichtsprozent. Heizwert, Dichte, Viskosität und Elementzusammensetzung des produzierten Kraftstoffs waren mit Standardkraftstoffen aus Erdöl vergleichbar. Ates et al. (2005) verwendeten 10 % aktiviertes Aluminiumoxid und erhöhten die Ölausbeute und den Aromatengehalt des Öls. Williams und Brindle (2003) verwendeten Y-Zeolith-Katalysatoren (CBV-400 und CBV-780) und Zeolith ZSM-5, um die Konzentration von Aromaten, Naphthalin und alkyliertem Naphthalin zu erhöhen.
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