Solvent-based depolymerization of polyolefins

Titel in Übersetzung: Lösungsmittelbasierte Depolymerisation von Polyolefinen

Christiane Lederer

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Die weiterhin steigenden Produktions- und Abfallmengen von Massenkunststoffen, die fortschreitende Verknappung von Kohlenwasserstoffressourcen und die immer strengeren abfallrechtliche Bestimmungen machen effiziente Recyclingmöglichkeiten notwendig. Das erarbeitete Verfahren zur lösungsmittelbasierten Depolymerisation von Polyolefinen zu chemischen Grundstoffen könnte zu einer wirtschaftlichen Technologie des chemischen Recyclings führen. Bisher werden diese Altkunststofffraktionen fast ausschliesslich für eine thermische Verwertung genutzt. Das entwickelte Verfahren ist ein nicht-katalytischer, thermischer Crackprozess bei moderaten Prozesstemperaturen, wobei maximierte Ausbeuten von flüssigen Produkten angestrebt werden. Die chemische Reaktion findet in einem Rohrreaktor statt, der eine enge Verweilzeit-verteilung ermöglicht. Als günstig erweisen sich außerdem geringe Investitionskosten und erleichterte Möglichkeiten zum Upscaling. Die Schwierigkeiten im thermisch-chemischen Umsetzen von Polymerschmelzen sind vorranging in der hohen Viskosität und der geringen thermischen Leitfähigkeit begründet. Sie können durch den Einsatz eines hochsiedenden Lösungsmittels umgangen werden. Das gewählte Lösungsmittel ist eine hoch aromatische Schwerölfraktion, die in einer katalytischen Konversionsanlage (FCC-Anlage) der Raffinerie anfällt. Der Einsatzstoff der hier durchgeführten Versuchsläufe ist Frischgranulat, um Ungenauigkeiten im Bilanzieren durch inhomogenes und ungenau spezifiziertes Einsatzmaterial zu vermeiden. Ein Testlauf mit Polypropylen-Granulat bei Reaktionstemperaturen von ca. 390°C wurde bilanziert und die gewonnenen Produkte beschrieben. Als Vergleich dazu wurden die Produkte aus der thermischen Umsetzung des Lösungsmittels, bei einem Lauf mit vergleichbaren Versuchsbedingungen ohne Kunststoffzugabe, analysiert. Beim Cracken von Polypropylen nehmen die Mengen der leichteren Produkte Naphtha und Kerosin gegenüber dem reien Lösungsmittel zu, gleichzeitig nimmt die Konzentration der Aromaten ab. Naphtha zeigt einen Anstieg der paraffinischen Anteile. Das bedeutet eine bessere Qualität für den Einsatz in Steamcracking-Anlagen zur erneuten Herstellung von Olefinen. Die massive Zunahme der isomerisierten Paraffine und Olefine vor allem bei C9-Verbindungen ist typisch für thermische Crackprodukte aus Polypropylen. Unüblich hingegen ist der geringe Anteil an Olefinen von etwa 17 Prozent, wobei eine mögliche Erklärung hierfür Sekundärreaktionen der reaktiven Olefine in stabilere Produkte sind. Die Konversion von Polypropylen zu flüssigen Produkten wurde mit circa 72 Prozent berechnet. Dieser Wert wird von der Ungenauigkeit der Kalkulation der Basislinie beeinflusst. Bei der Produktbilanzierung fällt der verzögerte Produktanfall nach etwa drei bis sechs Stunden auf, was auf eine zu geringe Wärmeübertragungsfläche in der Pilotanlage und zu geringe Reaktorlänge schließen lässt. Die grundsätzliche Funktionsweise des entwickelten Depolymerisationsverfahrens konnte nachgewiesen werden. Ansätze zur weiteren Verbesserung des Verfahens sind aufgezeigt worden
Titel in ÜbersetzungLösungsmittelbasierte Depolymerisation von Polyolefinen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lehner, Markus, Beurteiler A (intern)
  • Winter, Franz, Beurteiler B (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2013

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Depolymerisation
  • Polyolefine
  • Lösungsmittel
  • thermisches Cracken

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