Mikrovlnná pyrolýza odpadních pneumatik

Dominika Habermannová

Bachelor's thesis

Microwave pyrolysis of waste scrap tyres

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na zpracování odpadních pneumatik mikrovlnnou pyrolýzou. Tato technologie je vhodná recyklační metoda. Její hlavní výhoda spočívá v rychlosti, selektivitě a úspoře energie. Ze zvýše zmíněných důvodů, je mikrovlnná pyrolýza velmi lákavá alternativa recyklace, která umožňuje zpracování a využití nehomogenních odpadů a získání plynné, kapalné a pevné pyrolýzní fáze, které mohou být materiálově, chemicky a energeticky využity. Cílem bakalářské práce bylo studium mikrovlnné pyrolýzy odpadních pneumatik, vlivu výkonu mikrovlnného reaktoru (440 nebo 950 W) a retenčního času (5, 10, 20, 30 a 45 min) na složení jednotlivých pyrolýzních fází. Výsledek bakalářské práce je shrnut v diskuzi. První část se zabývá porovnáním výsledků mikrovlnné pyrolýzy odpadních pneumatik za různých procesních podmínek a následným zhodnocením nejefektivnějších procesních podmínek na množství a složení produktů. Zbylá část se věnuje tomu, zda je tato alternativa recyklace odpadů vhodná k praktickému využití. Mikrovlnnou pyrolýzou odpadních pneumatik vznikají 3 fáze: kapalná, plynná a pevná. Ve fázi kapalné byly převážně zastoupeny sloučeniny BTX (benzen (hm. 12 %), toluen (hm. 20 %), xylen (hm. 9 %)), dále limonen (hm. 12 %) a styren (hm. 9 %). Ve fázi plynné, jak pro výkon 440 W, tak pro 950 W byla nejvyšší koncentrace H2 (~ 55 hm. %). Pro pevnou fázi bylo charakteristické množství fixního uhlíku (~ 77 hm. %), popela (~ 21 hm. %) a výhřevnosti (~ 40 MJ.kg-1). Vstupní odpadní pneumatiky byly charakteristické pro svou neporéznost a nízký specifický povrch (0,11 m2.g-1). Jejich pyrolýzou došlo k destrukci struktury pneumatik a ke vzniku meso-makropórezního materiálu se specifickým povrchem ~ 72 m2.g-1 pro 440 W a ~ 79 m2.g-1 pro 950 W.

Abstract:

The bachelor thesis is focused on the processing of waste tires by microwave pyrolysis in a nitrogen atmosphere. This technology is a suitable recycling method. Its main advantage lies in speed, selectivity and energy savings. For the preferred mentioned reasons, microwave pyrolysis is a very attractive alternative to recycling, which allows the processing and recovery of inhomogeneous wastes and the recovery of gaseous, liquid and solid pyrolysis phases, which can be chemically and energetically useful materials. The aim of the bachelor thesis was to study microwave pyrolysis of waste tires, the effect of microwave reactor power (440 or 950 W) and retention time (5, 10, 20, 30 and 45 min) on the composition of individual pyrolysis phases. The result of the bachelor thesis is summarized in discussions. The first part deals with the comparison of the results of microwave pyrolysis of waste tires under different process conditions and the subsequent evaluation of the most effective conditions of the composition of products causing the most efficient microwave pyrolysis. The rest is devoted to whether this alternative to recycling waste is suitable for practical use. Microwave pyrolysis of waste tires creates 3 phases: liquid, gas and solid phase. BTX compounds (benzene (12 wt. %), toluene (20 wt. %), xylene (9 wt. %)), limonene (12 wt. %) and styrene (9 wt. %) were predominantly present in the liquid phase. In the gaseous phase, for both 440 W and 950 W power, the highest concentration was for H2 (~ 55 wt. %). The amount of fixed carbon (~ 77 wt. %) and ash (~ 21 wt. %) was determined for the solid phase. The calorific value of the solid phase by microwave pyrolysis was 40 MJ.kg-1. The input waste tires were characterized by non-porosity and low specific surface area (0.11 m2.g-1). Their pyrolysis destroyed the structure of the tires and created a meso-macroporous material with a specific surface area of ~ 72 m2.g-1 for 440 W and ~ 79 m2.g-1 for 950 W.

Keywords

odpadní pneumatiky, zpracování odpadních pneumatik, pyrolýza, mikrovlnná pyrolýza, pyrolýzní produkty

Keywords

waste scrap tyres, waste scrap tyres processing, pyrolysis, microwave pyrolysis, pyrolysis product

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2021
• Supervisor: Zuzana Jankovská
• Reader: Ivan Koutník

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Bachelor programme / field:
Procesní inženýrství / Procesní inženýrství a metody kontroly kvality