nghiên cứu quá trình xử lý bao ni lông phế thải bằng phương pháp nhiệt phân

Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
MỞ ĐẦU
Mặc dù số lượng túi nilon sử dụng lớn như thế, nhưng số lượng thu gom chỉ
được 40%. Còn 60% lượng túi nilon còn lại được thải trực tiếp vào môi trường.
Theo các nhà khoa học, để túi nilon phân hủy có thể mất từ 500 đến 1000 năm nếu
không bị tác động của ánh sáng mặt trời. Vì vậy mà tác hại của túi nilon gây ra rất
nghiêm trọng: khi vào đất nó gây xói mòn đất, làm cho đất bạc màu, không tơi xốp,
kém chất dinh dưỡng, từ đó làm cho cây trồng chậm tăng trưởng. Nó còn làm tắt
các đường dẫn nước thải gây ngập lụt cho đô thị, dẫn đến ruồi muỗi phát sinh, lây
truyền dịch bệnh… Túi nilon cũng đe doạ trực tiếp tới sức khoẻ con người vì nó
chứa chì, cadimi… (có trong mực in tạo màu trên các bao bì) có thể gây tác hại cho
não và là nguyên nhân chính gây ra bệnh ung thư phổi, bên cạnh đó túi nilon còn
làm mất mỹ quan tới cảnh quan.
Chúng ta có thể xử lý chúng
theo
một số phương pháp như chôn lấp, đốt,
…Tuy nhiên với phương pháp đốt sẽ sinh
ra
nhiều khí độc hại cho môi trường,
trong đó có cả chất dioxin. Bên cạnh đó nếu sử
dụng
phương pháp chôn lấp rác
thải, chúng ta vô tình bỏ đi một nguồn nhựa đáng quý và làm lãng phí quỹ đất.
Do
vậy phương pháp nhiệt phân nhựa thành dầu nhiên liệu là một hướng đi
mang lại
giá
trị kinh tế cao, đồng thời giải quyết được vấn đề về môi trường.
Phương pháp này
đã
được nghiên cứu tại một số nước như Mỹ, Nhật Bản,…và

tại Việt Nam, năm 2012 nhà máy chế biến rác nilon thành dầu DO, FO đầu tiên
tại tỉnh Khánh Hòa đã được đi vào hoạt động.
Chính vì vậy, trong phạm vi đề tài này chúng tôi sẽ thực hiện việc nghiên cứu
quá trình
xử
lý bao ni lông phế thải bằng phương pháp nhiệt phân dùng các loại
xúc tác góp
phần
giải quyết vấn đề về năng lượng và bảo vệ môi
trường.
Trong khi thực hiện đề tài, chúng tôi đã rất cố gắng tổng hợp kiến thức đã học
và
tham
khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên,
trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai sót chúng tôi rất mong quý
thầy cô và các bạn góp ý, chỉ dẫn.
Lớp DH10H2 Trang 1
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
LỜI CẢM ƠN
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các giảng viên hướng dẫn là
Th.S Nguyễn Quốc Hải. Người đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận
lợi cho chúng tôi hoàn thành đồ án công nghệ
này.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô giáo bộ môn Công Nghệ
Hóa
Học
nói riêng, các thầy cô giáo trong khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực
Phẩm nói
chung.
Các thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những

kiến thức quý báu cho
chúng tôi
trong suốt bốn năm học vừa qua, đó chính là
nền tảng để tôi thực hiện tốt đồ án
này.
Cuối cùng, tôi muốn cảm ơn các bạn trong lớp DH10H2 đã
luôn
ủng hộ
tinh thần, động viên, giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt thời gian thực
hiện đồ án
này.
Vũng Tàu, ngày 2 7 tháng 11 năm
2013.
Lớp DH10H2 Trang 2
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
MỤC LỤC
MỞ
ĐẦU
LỜI CẢM
ƠN
MỤC
LỤC
DANH MỤC BẢNG, SƠ ĐỒ,
HÌNH,
TỪ VIẾT
TẮT
Trang
Lớp DH10H2 Trang 3
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sản lượng nhựa thế giới (đơn vị triệu tấn)
Hình 1.2: Sản lượng nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010 (đơn vị: nghìn tấn)
Hình 1.3: Tỷ lệ các loại nhựa phế thải tính trên tổng thành phần nhựa trong rác
thải
Hình 1.4 Cơ chế phản ứng xúc tác của quá trình nhiệt phân PE
Lớp DH10H2 Trang 4
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Hiện trạng chất thải nilon
1.1.1 Trên thế giới
Túi nilon xuất hiện cách đây khoảng 150 năm -do nhà hóa học Anh,
Alexander Parkes phát minh, và đến nay chưa xác định chính xác được thời
gian nó phân hủy. Tuy nhiên, các nhà môi trường, khoa học gia đều cho rằng
quá trình túi nilon phân hủy có thể mất từ 500 đến 1000 năm nếu không bị tác
động của ánh sáng mặt trời.
Mặc túi nilon đem lại nhiều tiện lợi cho khách hàng khi mua sắm, nhưng
chúng sẽ gây lãng phí năng lượng, tài nguyên và ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng nếu sử dụng quá mức và thu gom, tái chế không tương xứng. Đặc biệt
hiện nay ở nhiều quốc gia trên thế giới, loại túi nilon mỏng, dễ hư hỏng
nhường bị phát tán khắp nơi và gây nên nạn ‘ô nhiễm trắng’. Điển hình như,
số luợng túi nilon sử dụng hàng năm trên đầu người ở Ai-len ước tính là 328
túi/người/năm, ở Ôxtrâylia là 250 túi/người/năm, ở Scốt-len là 153
túi/người/năm. Mỗi năm có 500 tỷ túi nilon được tiêu thụ trên toàn cầu
,
để sản
xuất ra lượng túi nilon này, ước tính phải tiêu tốn tới 12 triệu thùng dầu thô,
tương đương để sản xuất ra 240 triệu ga-lông xăng.[9]
Với tính năng rẻ, nhẹ, bền và tiện lợi, các sản phẩm từ nhựa đặc biệt là
túi nilon đã và đang sử dụng ngày càng nhiều. Kéo theo đó là lượng rác nhựa

thải ra cũng tăng theo từng ngày. Chỉ 40% lượng rác thải này được thu gom và
tái sử dụng, còn 60% còn lại được thải trực tiếp ra môi trường. Điền này là
một gánh nặng cho môi trường. Nó có tác động tiệu cực như: tắc nghẽn các
đường ống dẫn nước thải, dòng chảy gây ngập lụt đô thị, làm phát sinh ruồi
muỗi gây ra các bệnh dịch. Ngoài ra nó còn làm mất mĩ quan và tàn phá hệ
sinh thái: các túi nilon chui vào đất, làm cản trở quá trình sinh trưởng của cây
cỏ dẫn đến xói mòn đất. Rác thải nhựa trôi nổi trên đại dương sẽ giết chết bất
kì sinh vật nào nuốt phải chúng. Đã có hàng triệu sinh vật các loại chết hàng
năm, do ăn phải các túi nilon rồi không thải ra được.
Lớp DH10H2 Trang 5
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Hình 1.1: Sản lượng nhựa thế giới (đơn vị triệu tấn)
Trên thế giới sản lượng nhựa tăng bình quân hàng năm khoảng 3,5%.
Năm 1976, tổng sản lượng nhựa nói chung của thế giới là 50 triệu tấn. Sản
lượng nhựa tăng chậm, trong nhưng năm 1976 – 2002 trung bình tăng 5,8 triệu
tấn/năm. Nhưng trong giai đoạn từ năm 2002 – 2010, thì sản lượng nhựa được
sản xuất lại tăng rất nhanh, trung bình tăng 13 triệu tấn/năm. Trong đó lượng
đó LDPE chiếm 20,5%, HDPE: 14%.
1.1.2 Ở Việt Nam
Hình 1.2: Sản lượng nhựa Việt Nam giai đoạn 2000-2010 (đơn vị: nghìn tấn)
Chưa có một thống kê chính thức nào được công bố về lượng rác thải từ
túi nilon, bao bì nhựa ở Việt Nam. Năm 2000, mỗi ngày ở Việt Nam có
khoảng 800 tấn rác nhựa thải ra môi trường. Còn nếu tính theo tốc độ tăng
trưởng, sản xuất và thương mại hiện nay, mỗi ngày có khoảng 2.500 tấn rác
thải nhựa.
Ở các khu vực đô thị, tuy chỉ chiếm 24% dân số cả nước, nhưng lại phát
sinh đến gần 50% chất thải mỗi năm. Do dân cư tập trung đông, nên nhu cầu
tiêu dùng lớn, hoạt động thương mai đa dạng và tốc độ đô thị hóa cao. Theo
thống kê từ các tỉnh, thành phố, năm 2002 cho thấy lượng chất thải rắn bình
quân khoảng từ 0,8kg đến 1,2kg/người.ngày ở các đô thị lớn và từ 0,5kg đến

0,7kg/người.ngày ở các đô thị nhỏ. Trong lượng rác thải đó thì chất hữu cơ
trung bình chiếm 45% -60%, chất thải nhựa, nilon chiếm từ 6% -16%.
Ở nông thôn, với hơn 70% dân số cả nước thì lượng rác thải phát sinh
cũng là một điều đáng quan tâm. Đời sống kinh tế xã hội, ở các vùng quê,
đang ngày một phát triển, các hoạt động dịch vụ ngày càng đa dạng, cùng với
nhiều chợ tự phát hình thành thì lượng rác thải ra là khá lớn. Theo báo cáo
diễn biến môi trường Việt Nam, rác thải nông thôn ước tính 0,3kg/người.ngày
và đang tăng đều theo từng năm. Điều này đang là vấn đề bức xúc, vì hoạt
động thu gom ở các vùng quê hầu như rất ít, thậm chí là không có. Tất cả rác
thải điều được thải ra môi trường như ao hồ, sông ngòi,… gây hủy hoại dần
Lớp DH10H2 Trang 6
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
môi trường sống và lâu dài sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe con người nếu
không được thu gom xử lý.
1.2 Định nghĩa, phân loại nhựa phế thải
1.2.1 Định nghĩa
Chất dẻo (plastic, nhựa): là một loại polyme. Chúng là những hợp chất cao phân tử
gồm những nhóm nguyên tử giống nhau liên kết hóa học tạo thành mạch dài và có
khối lượng phân tử lớn.
Công thức của chất dẻo như sau:
… – A – A – A – A – A – A – A – A – A – A – …  – [A]
n
–
Tên gọi: Tên gọi chất dẻo chủ yếu dựa vào tên monome, hợp
chất tổng hợp nên chúng, còn thêm vào phía trước chữ “poly”.
Ví duï: Propylen  PP: polypropylen.
Styrene  PS: polystyren
Nhựa phế thải là các loại nhựa, bao bì bằng polime, sau khi sử dụng trở
thành rác thải. Rác thải nilon thực chất là một hỗn hợp nhựa, trong đó chiếm
phần lớn là nhựa polyethylene (PE).

Thành phần của nhựa phế thải: Polyethylene (LDPE; HDPE…);
Polypropylene (PP); Polyvinyl chlorid (PVC); Polystyrene (PS) ngoài ra trong
rác thải sinh hoạt thường gặp loại nhựa Polyester và Polyethylene
telephthalate (PET).
Hình 1.3: Tỷ lệ các loại nhựa phế thải tính trên tổng thành phần nhựa trong rác
thải
1.2.2 Phân loại nhựa
Nhựa phế thải
Tất cả các đồ vật bằng nhựa sau sử dụng thải ra môi trường đều trở thành
nhựa phế thải. Theo tính chất của từng loại có thể phân ra như sau:
Nhựa LDPE: Bao gói hàng tiêu dùng, hàng thực phẩm là các túi nilon; các chai
truyền dịch và xi lanh tiêm nhựa…
Lớp DH10H2 Trang 7
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Nhựa HDPE : Các loại chai nhựa đựng dầu gội đầu; sữa tươi, dầu nhớt và các
đồ gia dụng bằng nhựa….
Nhựa PET: Vỏ chai nước khoáng, nước mắm, dầu ăn …
Nhựa PVC: Ống nước; tấm lợp nhựa; dây điện ….
Nhựa PP: Bao bì xác rắn; một số loại nhựa cứng…
Nhựa PS: Hộp xốp bọc vỏ máy; vỏ bút bi, cốc đựng nước ….
Dựa vào phản ứng với nhiệt độ
Vật liệu nhựa được phân thành hai loại: Nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt
rắn.
Nhựa nhiệt dẻo : Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm T
m
thì nó
chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thường tổng hợp bằng
phương pháp trùng hợp. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết
bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall). Tính chất cơ học không
cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh

được nhiều lần, ví dụ như: PE, PP, PS, PET, poly metyl metacrylat
(PMMA), poly butadien (PB),…
Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái
không gian 3 chiều dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng hóa học và
sau đó không nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái
sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa epoxy, phenol
focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no…
Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.
Theo trạng thái pha
Chúng ta có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành hai loại: Nhựa có cấu trúc vô
định hình và nhựa có cấu trúc tinh thể.
Nhựa có cấu trúc vô định hình (PS, PC…): Dể dàng nhận thấy bởi tính chất
cứng và trong suốt. Màu sắc tự nhiên của nhựa này là trong như nước hoặc
gần như cát vàng hoặc mờ đục, loại nhựa này có độ co rút rất nhỏ, chỉ bằng
0,5 -0,8 %.
Nhựa có cấu trúc tinh thể (PP, PE, PA…): Loại nhựa này thường cứng và bền
dai, nhưng không trong suốt thường dùng làm trong đồ gia dụng.
Theo phạm vi sử dụng
Có nhựa gia dụng và nhựa kĩ thuật.
Lớp DH10H2 Trang 8
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Nhựa gia dụng: dùng để chế tạo các chi tiết hay sản phẩm có độ chính xác cao
và cơ tính không cần cao như vỏ dây bọc điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống
nước….
Nhựa kĩ thuật: dùng chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản phẩm
có yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao nhưa bánh răng, bulong, đai ốc,
vỏ máy…
1.3 Đặc tính và công dụng của một số loại nhựa thông dụng
1.3.1 Polyethylene (PE)
 Đặc tính:

Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo.
Chóng thấm nước và hơi nước tốt.
Chống thấm khí O
2
, CO
2
, N
2
và dầu mỡ đều kém.
Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230
0
C) trong thời gian ngắn.
Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy
như Alcool, Acêton, H
2
O
2
…
Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ
mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể được hấp thu bởi
thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
 Công dụng:
Làm túi xách các loại, thùng (can) có thể tích từ 1 đến 20 lít với các độ dày
khác nhau.
Sản xuất nắp chai. Do nắp chai bị hấp thu mùi nên chai đựng thực phẩm đậy
bằng nắp PE phải được bảo quản trong một môi trường không có chất gây
mùi.
1.3.2 Polypropylen (PP)
 Đặc tính :
Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo

như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. Đặc biệt khả
năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ.
Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ.
Chịu được nhiệt độ cao hơn 100
0
C. Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao
bì PP (140
0
C) -cao so với PE -có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc
bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng.
Có tính chất chống thấm O
2
, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác.
Lớp DH10H2 Trang 9
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
 Công dụng:
Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu
chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt.
Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn.
PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng
tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở
bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì.
1.3.3 Polyvinylchloride (PVC)
Sản phẩm PVC trước đây (1920 trở đi) được sử dụng với số lượng rất
lớn, nhưng ngày nay đã bị PE vượt qua. Hiện nay, PVC phần lớn dùng bao bọc
dây cáp điện, làm ống thoát nước, áo mưa, màng nhựa gia dụng…
Trong PVC có chất vinylchoride, thường được gọi là VCM có khả năng
gây ung thư (phát hiện 1970).
 Đặc tính:
Bao bì PVC có những khuyết điểm như sau :

Tỉ trọng : 1,4g/cm
2
cao hơn PE và PP nên phải tốn một lượng lớn PVC để có
được một diện tích màng cùng độ dày so với PE và PP.
Chống thấm hơi, nước kém hơn các loại PE, PP.
Có tính giòn,không mềm dẻo như PE hoặc PP, để chế tạo PVC mềm dẻo dùng
làm bao bì thì phải dùng thêm chất phụ gia.
Loại PVC đã được dẻo hóa bởi phụ gia sẽ bị biến tính cứng giòn sau một
khoảng thời gian.
Mặc dù đã khống chế được dư lượng VCM thấp hơn 1ppm là mức an toàn cho
phép, nhưng ở Châu Âu, PVC vẫn không được dùng làm bao bì thực phẩm
dù giá thành rẻ hơn bao bì nhựa khác.
 Công dụng:
Sử dụng làm nhãn màng co các loại chai, bình bằng nhựa hoặc màng co bao
bọc các loại thực phẩm bảo quản , lưu hành trong thời gian ngắn như thịt
sống, rau quả tươi….
Ngoài ra, PVC được sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng như các loại sản
phẩm thuộc các ngành khác.
1.3.4 Polycarbonat (PC)
 Đặc tính:
Lớp DH10H2 Trang 10
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Tính chống thấm khí, hơi cao hơn các loại PE, PVC nhưng thấp hơn PP, PET.
Trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và
không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm.
Chịu nhiệt cao (trên 100
0
C ).
 Công dụng:
Với khả năng chịu được nhiệt độ cao nên PC được dùng làm bình, chai, nắp

chứa thực phẩm cần tiệt trùng.
Màng PC có tính chống thấm khí, hơi kém, giá thành PC cao gấp ba lần PP,
PET, PP nên ít được sử dụng.
1.3.5 Polyethylene terephthalate (PET)
 Đặc tính
Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự
mài mòn cao, có độ cứng vững cao.
Trơ với môi trường thực phẩm.
Trong suốt.
Chống thấm khí O
2
, và CO
2
tốt hơn các loại nhựa khác.
Khi được gia nhiệt đến 200
0
C hoặc làm lạnh ở – 90
0
C,cấu trúc hóa học của
mạch PET vẫn được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay
đổi khi nhiệt độ khoảng 100
0
C.
 Công dụng:
Do tính chống thấm rất cao nên PET được dùng làm chai, bình đựng nước tinh
khiết, nước giải khát có gas….
1.4 Các phương pháp xử lý nhựa phế thải
1.4.1 Tái chế
1.4.1.1 Định nghĩa
Nhựa nhiệt dẻo như: PE, PP, PS,… sau khi sử dụng có thể được thu gom

và tái chế thành các sản phẩm khác.
Sau khi được thu gom từ các nguồn khác nhau, nhựa phế thải được phân
loại rồi qua các bước xử lý cần thiết để loại bỏ các thành phần kim loại, tạp
chất. Tiếp theo, nhựa phế thải sẽ được chế biến để tạo hạt rồi gia công tạo
thành sản phẩm tái chế.
Vì tái chế nhựa có thể gây ra các rủi ro về sức khoẻ, vì vậy khi bổ sung
các chất phụ gia cần phải được kiểm soát cẩn thận. Đây là vấn đề đặc biệt
Lớp DH10H2 Trang 11
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
quan trọng có liên quan tới việc xuất khẩu chất thải nhựa từ các nước phát
triển sang các nước đang phát triển. Việc phân tích các thông tin hiện tại về
các tác động bất lợi đối với sức khoẻ nghề nghiệp của con người tiếp xúc
trong môi trường tái chế nhựa còn chưa đầy đủ, dữ liệu về tác động của các
chất phụ gia trong nhựa đối với môi trường còn hạn chế.
1.4.1.2 Ưu nhược điểm của tái chế nhựa
• Ưu điểm:
- Đơn giản dễ thực hiện.
- Không tốn nhiều công lao động.
- Phổ biến rộng rải.
• Nhược điểm:
- Chiếm quỹ đất lớn.
- Nước rỉ rác gây ô nhiễm môi trường.
- Không tận dụng được các nguồn lợi kinh tế to lớn từ việc tái chế rác.
1.4.2 tĐố
Định nghĩa: Là phương pháp oxy hóa bằng nhiệt. Quá trình đốt được thực hiện
với một lượng oxy ( không khí) cần thiết đủ để đốt cháy hết lượng bao ni lông phế
thải có nguồn gốc chất dẻo gọi là quá trình đốt hóa học. Nếu quá trình đốt được
thực hiện với một lượng dư không khí cần thiết thì gọi là quá trình đốt dư khí.
Đốt là phương pháp xử lý rác thải cuối cùng khi không thể xử lý bằng các phương
pháp khác. Nhiên liệu thường sử dụng là khí gas hay dầu trong các lò đốt chuyên

dụng có nhiệt độ trên 1000
0
C, và ở các vùng nông thôn thường được đốt trực tiếp
ở môi trường rất là ôi nhiễm.
Sản phẩm của quá trình đốt thường là bụi, hơi nước, CO, CO
2
, dioxin và tro.
Các nguyên tắc cơ bản của quá trình đốt:
- Lượng oxy sử dụng được xác định theo phương trình cháy:
Bao ni lông + Oxy  Sản phẩm cháy + Q (Nhiệt )
- Quá trình cháy phải tuân theo nguyên tắc “3T”, để đạt hiệu suất cao :
Nhiệt
độ cháy (temperature) – Độ xáo trộn (Turbulence) – Thời gian cháy
(time)
Uư và nhược điểm của quá trình:
Lớp DH10H2 Trang 12
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Ư u điểm:
- Khả năng tiêu hủy tốt
- Thể tích chất thải giảm từ 75% - 96%
- Hạn chế tối đa khả năng ôi nhiễm do nước thải và vấn đề độc hại do nhiễm
bẩn.
- Đồng thời tận dùng được nguồn năng lượng từ quá trình đốt.
Nhược điểm:
- Khí thải từ lò đốt có khả năng gây ôi nhiễm môi trường, đặc biệt là chất
dioxin có trong khí thải
- Vận hành phức tạp và đòi hỏi đội ngủ kỹ thuật có tay nghề cao
- Giá thành đầu tư lớn và chi phí nhiên liệu và xử lý cao
1.4.3 Ph ng pháp khí hóaươ
Định nghĩa: Là quá trình đốt không hoàn toàn chất thải rắn có nguồn gốc chất

dẻo (như bao ni lông) dưới điều kiện thiếu không khí. Đây là kỹ thuật đốt có hiệu
quả về mặt năng lượng với mục đích giảm thể tích chất thải và thu hồi năng
lượng.
Sản phẩm: Quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu thu được sản phẩm cháy
giàu CO
2
, H
2
và một số hydrocarbon mà chủ yếu là CH
4
. Sản phẩm này được
dùng làm khí nhiên liệu cho động cơ đốt trong và nồi hơi. Khí hóa ở áp suất
khí quyển sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa thu được sản phẩm có
năng lượng thấp chứa CO
2
, CO, H
2
, CH
4
, và hắc ín chứa carbon, chất trơ và
phần lỏng như dầu nhiệt phân.
Khi hệ thống được vận hành ở áp suất khí quyển với không khí được dùng làm
chất oxy hoá, thì sản phẩm cuối cùng của hệ thống khí hoá là hỗn hợp khí cháy
có nhiệt trị thấp, trong đó: 10% CO
2
, 20% CO, 15% H
2
, 2% CH
4
theo thể tích,

còn lại là khí N
2
. Carbon cố định và tro có trong chất thải rắn có nguồn gốc chất
dẻo. Khí nhiên liệu sinh ra có nhiệt trị thấp (khoảng 5.600 kJ/m
3
) do ảnh hưởng
nitơ có trong không khí đi vào. Hệ thống khí hoá dùng khí làm tác nhân oxy hoá
vận hành đơn giản, lượng khí sinh ra ổn định. Khi oxy nguyên chất được dùng
làm chất oxy hoá thay cho không khí thì khí sinh ra có nhiệt trị cao hơn (khoảng
Lớp DH10H2 Trang 13
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
11.200 kJ/m
3
).
Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm: Khí hoá là một kỹ thuật đốt có hiệu quả về mặt năng lượng,
được áp dụng với mục đích làm giảm thể tích chất thải và thu hồi năng
lượng.
Nhược điểm: Vốn đầu tư lớn, đòi hỏi kỹ thuật cao và thời gian khí hóa lâu
hơn thời gian đốt.
1.4.4 Phương pháp thủy nhiệt:
Nguyên tắc
Phế liệu sau khi thu về sẽ được làm nhỏ ra, đốt ở nhiệt độ 350
o
C trong điều
kiện thiếu ôxy và có bổ sung hơi nước để thu được dầu dạng thô. Từ dầu thô
này sẽ được tiếp tục xử lý để cho ra xăng dùng cho động cơ và dầu diesel
chạy máy.
Sản phẩm
Nhiên liệu sử dụng trong quá trình đốt được lấy từ dầu cặn phát sinh của

quá trình đốt. Nhờ dùng dầu cặn này, việc đốt để thu hồi dầu từ phế liệu nhựa
không tiêu hao thêm nhiên liệu. Nghiên cứu này ngoài việc thu dầu còn góp
phần giải quyết vấn đề môi trường.
Phương pháp khí hóa và thủy nhiệt chỉ là bước cơ bản, là tiền đề để đi đến
một phương pháp hoàn thiện và hiệu quả hơn trong quá trình xử lý bao ni
lông phế thải đó là phương pháp nhiệt phân.
1.4.5 Phương pháp nhiệt phân:
1.4.5.1 Định nghĩa:
Nhiệt phân là quá trình xử lý chất thải rắn có nguồn gốc chất dẻo (bao ni lông)
bằng nhiệt trong điều kiện hoàn toàn không có oxy.
Phản ứng quan trọng nhất trong quá trình nhiệt phân là bẻ gãy mạch liên kết C –
C, chúng tạo thành những gốc tự do và có đặc tính chuỗi, nhiệt độ càng tăng thì sự
cắt mạch càng sâu.
Sản phẩm
- Khí cháy (H
2
, CH
4
và các hydrocarbon nhẹ).
- Nhiên liệu lỏng: tổ hợp các hydrocarbon. Có thể dùng tổng hợp dầu nhiên
liệu.
Lớp DH10H2 Trang 14
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
- Tro: cacbon và chất trơ.
Ưu, nhược điểm:
• Ưu điểm:
Ngoài những ưu điểm tương tự như quá trình đốt, quá trình nhiệt phân còn là
một quá trình kín, ít tạo khí thải ô nhiễm đặc biệt là khí dioxin. Sản phẩm sau
nhiệt phân còn có thể thu hồi và sử dụng với giá trị kinh tế cao. Điều kiện tiến
hành nhiệt phân cũng tương đối dễ thực hiện, có thể đưa ra thành qui mô xử lý

công nghiệp.
• Nhược điểm:
Vốn đầu tư cao hơn so với các phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu
tư xây dựng lò.
Vì vậy phương pháp nhiệt phân bao ni lông phế thải nói riêng và nhựa phế
thải nói chung đang thu hút nhiều người quan tâm.
1.4.5.2 Phân loại:
1.4.5.2.1 Nhiệt phân không xúc tác:
Quá trình nhiệt phân nhiệt là quá trình bẻ gãy mạch hydrocarbon dưới tác
dụng của nhiệt độ, thường là nhiệt độ cao, đối với polyethylene thường từ
430
0
C – 700
0
C. Polyethylene chỉ có liên kết C-C và C-H , năng lượng liên kết
trung bình của một C-C khoảng 83 kcal/mol và một liên kết C-H khoảng 94
kcal/mol. Nên ở nhiệt độ thấp thì liên kết C-C bị bẽ gãy và nhiệt độ cao thì
liên kết C-H mới bị gãy. Do vậy cần một năng lượng lớn để bẻ gãy mạch
chính, và thường xảy ra ở đầu và cuối mạch, cho đến khi hình thành gốc tự do
ổn định. Phản ứng xảy ra theo các cơ chế gốc tự do như sau:
Cracking bẻ gãy liên kết ở đầu, cuối mạch và ngắt mạch quá trình này xảy
ra liên tiếp và sản phẩm là monomer.
Cracking bẻ gãy mạch ngẩu nhiên của các polymer mạch dài và kết quả
hình thành những monomer và oligomer.
Cracking bẻ gãy các nhánh phụ trên chuỗi polymer dài.
Các mạch nhánh trên chuỗi polymer bị bẻ gãy hoặc các mạch ngắn liên kết
với nhau theo thứ tự ưu tiên về mặt năng lượng là đầu và cuối của một cặp
giống nhau hay khác nhau tạo thành monomer mới
 Cơ chế quá trình nhiệt phân không xúc tác
Lớp DH10H2 Trang 15

Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Quá trình nhiệt phân PE luôn ưu tiên tạo thành những phân tử có 6, 10,
14 nguyên tử carbon là những olefin [3]. Và nó cũng thường xảy ra theo cơ chế
cracking ngẫu nhiên tạo những oligomer và monomer thể hiện như phương
trình [1.1] và [1.2] cracking nhiệt polyethylen thu được 1-hexene và propen :
 Đặc điểm sản phẩm nhiệt phân không xúc tác:
Sản phẩm khí chủ yếu là C1 và C2
Các olefin tạo thành có ít nhánh
Nhiều olefin được tạo thành ở nhiệt độ cao
Khối lượng phân tử của sản phẩm lỏng phân bố trong khoảng rộng
Phân đoạn khí và cốc cao
- Phản ứng tương đối chậm
1.4.5.2.2 Nhiệt phân có xúc tác:
 Cơ chế nhiệt phân xúc tác
Quá trình nhiệt phân xúc tác xảy ra các phản ứng cracking theo cơ chế
hóa học là ion cacboni (C
+
). Trong đó xảy ra các phản ứng như isomer hóa (
đồng phân hóa), cắt mạch và cắt mạch ở vị trí, chuyển vị hydro, oligomer hóa
và ankyl hóa.
Tất cả các phản ứng chịu ảnh hưởng bởi độ mạnh của tâm acid, tỷ trọng
và sự phân bố trên xúc tác. Tính acid của xúc tác còn phụ thuộc vào tâm acid
Bronsted và Lewis. Nhưng sự có mặt của các tâm Bronsted sẽ ưu tiên
cracking các hợp chất olefin. Cấu trúc đạt hiệu quả phản ứng nhiệt phân cao
nhất là zeolite. Các tâm acid của các xúc tác cracking cung cấp ion cacboni
bằng cách thêm proton vào olefin hoặc giải thoát ion hydro từ phân tử
hydrocarbon như sau:
R
1
• (CH

2
)
n
• CH=CH • R
2
+ H
+
→ R
1
• (CH
2
)
n
•
+
CH • CH
2
• R
2
R
1
• (CH
2
)
n
• CH
2
• CH
2
• R

2
+ R
+
→ R
1
• (CH
2
)
n
•
+
CH • CH
2
• R
2
+ RH
Phản ứng cắt mạch ở vị trí :
Lớp DH10H2 Trang 16
R CH
2
HC
H
CH
2
CH
2
CH
2
+
H

2
C
R CH
2
CH
+
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3

R CH
2
CH
+
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
R CH
2
CH CH

2

H
2
C CH
2
CH
3
R H
2
C CH CH
2
CH
2
CH
2
CH
3

[1.2]
[1.1]
[1.4]
[1.3]
[1.5]
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
R
1
• (CH
2
)

n
•
+
CH • CH
2
• R
2
→ R
1
• (CH
2
)
n
• CH=CH
2
+
+
R
2
Với cơ chế này các chuỗi polymer bị cắt thành những mạch ngắn hơn. Và
phản ứng cắt mạch ở vị trí đóng vai trò như một phản ứng thứ cấp tạo ra những
sản phẩm khí và lỏng có khối lượng phân tử thấp.
Ngoài ra còn các phản ứng khác như phản ứng đồng phân hóa tại liên kết đôi:
• CH
2
• CH
2
• CH=CH
2

+H
+
• CH
2
• CH
2
•
+
CH • CH
3

+H
+
• CH
2
• CH=CH • CH
3
Phản ứng đồng phân hóa tại khung hydrocarbon:
• CH
2
• CH
2
• CH
2
+
+ • CH
2
• CH
2
• CH

2
• CH
2
• → • CH
2
• CH
2
• CH
2
• + • CH
2
• CH
2
• CH
2
• CH
2
+

Phản ứng chuyển vị hydro ngoại phân tử:
• CH
2
• CH
2
• CH
2
+
+ • CH
2
• CH

2
• CH
2
• CH
2
• → • CH
2
• CH
2
• CH
2
• + • CH
2
• CH
2
• CH
2
• CH
2
+

Nhờ xúc tác mà nhiệt độ phản ứng giảm và tỷ lệ các hydrocarbon có
khối lượng phân tử thấp cũng tăng lên cao. Nhưng quá trình còn hình thành
các aromat lớn do phản ứng đóng vòng như sau:
H
2
C
H
3
C H

3
C
CH
3
Ưu điểm của quá trình nhiệt phân xúc tác so với nhiệt phân nhiệt:
Giảm nhiệt độ cũng như thời gian phản ứng của quá trình nhiệt phân. Đồng
thời tăng tốc độ chuyển hóa trong khoảng rộng của các polymer.
Bằng cách lựa chọn các loại xúc tác ta có điều khiển các sản phẩm
hydrocarbon thu được trong khoảng hẹp tùy vào nguyên liệu sử dụng.
Tăng hiệu suất khí sẽ chứa nhiều C
3
và C
4
hơn khi sử dụng xúc tác cho
quá trình nhiệt phân PE ở cùng một nhiệt độ và áp suất với quá trình nhiệt
phân nhiệt.
Tăng hiệu suất trong phân đoạn xăng chứa nhiều C
5
– C
10
hơn, so với
nhiệt phân nhiệt thì sản phẩm thu được nhẹ hơn. Dầu nhiệt phân xúc tác thu
được có lượng olefin ít đi và lượng aromat tăng lên do các olefin đóng
vòng tạo thành. Và các phản ứng bẻ mạch dài sẽ nhiều hơn.
Các olefin là sản phẩm ban đầu sau đó hình thành nhiều nhánh hơn do quá
trình isomer hóa.
Lớp DH10H2 Trang 17
[1.6]
[1.7]
[1.8]

[1.9]
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Dầu nhiệt phân không xúc tác thì sản phẩm là các mạch hydrocacbon có
số phân tử cacbon phân bố rất rộng, có hàm lượng paraffin và olefin cao.
Ta có thể tóm tắt cơ chế phản ứng của quá trình nhiệt phân xúc tác như
hình 1.4
Hình 1.4 Cơ chế phản ứng xúc tác của quá trình nhiệt phân PE
1.4.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân:
Nhiệt phân nhựa phế thải có xúc tác thì hiệu suất của quá trình phụ thuộc
vào
các yếu tố sau: nhiệt độ điện phân, tốc độ gia nhiệt, thời gian nhiệt phân,
hình thức
lò
phản ứng, tốc độ sục khí nitơ , thành phần nguyên liệu và xúc
tác.
1.4.5.3.1
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể và là tác nhân quan trọng quyết định
hiệu
suất
sản phẩm rắn, lỏng và khí trong quá trình nhiệt phân. Việc lựa chọn
giá trị tối ưu
của
nhiệt độ sẽ xác định hiệu quả của quá trình nhiệt phân. Mong
muốn của quá trình
nhiệt
phân là thực hiện ở nhiệt độ thấp nhưng vẫn thu được
nhiều thành phần sản phẩm có ích. Các nghiên cứu cho thấy nhiệt độ nhiệt
phân càng tăng thì lượng sản phẩm
khí

thu càng nhiều. Trong nghiên cứu của
Hale Sutcu cho thấy lượng khí tăng 1,61 lần
ở
650
0
C so với nhiệt phân ở nhiệt
độ 450
0
C. Tuy nhiên lượng CO
2
lại giảm, điều này
là
do khi nhiệt độ tăng sẽ
diễn ra phản ứng
Lớp DH10H2 Trang 18
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
CO
2

+ C → 2CO [1.10]
Sản phẩm rắn giảm khi
nhiệt
độ tăng. Như vậy, dưới tác dụng của nhiệt
độ cao, quá trình cracking mạch
cacbon
diễn ra sâu hơn đồng thời quá trình
khí hóa cũng diễn ra làm cho lượng rắn
giảm
xuống, lượng khí tăng
lên.

1.4.5.3.2
Thời gian nhiệt phân:
Phản ứng lần hai của sản phẩm chủ yếu, xảy ra dễ dàng tùy theo sự gia
tăng
thời gian phản ứng nên không chỉ cốc, hắc ín mà các sản phẩm ổn định
mang
tính
nhiệt được sinh ra, ảnh hưởng của cấu trúc nhựa phế thải vốn có yếu
đi. Truờng
hợp
muốn thu lại dạng đơn thể, tốt nhất là thời gian phản ứng phải
ngắn, nếu như thời
gian
phản ứng tăng thì sẽ sinh nhiều sản phẩm như : H
2
, CH
4
,
cacbon.
1.4.5.3.3
Ảnh hưởng của nguyên liệu:
Tùy vào từng loại nguyên liệu đầu vào mà ta có thể thu được các hợp
chất
hydrocarbon khác và hiệu suất thu hồi các sản phẩm cũng khác
nhau.
Khi nguyên liệu đầu vào của quá trình nhiệt phân thay đổi thì cơ cấu của
các
loại
sản phẩm sẽ thay đổi. Ví dụ như khi nhiệt phân PE và PP chủ yếu sản
phẩm là paraffin và olefin, nhiệt phân PS sinh ra styrene đơn hợp (monomer),

chất nhị trùng (dimer) , chất tam phân (trimer)
1.4.5.3.4 Tốc độ sục khí
N
2
Tốc độ sục khí cũng ảnh hưởng tới hiệu suất thu sản phẩm lỏng. Mục đích
của
khí mang N
2
là đuổi hết khí O
2
ra khỏi bình phản ứng, sau đó trong quá
trình
nhiệt
phân sẽ mang khí sinh ra do nhiệt phân nhựa không có oxy qua thiết
bị làm lạnh ngưng tụ. Tuy nhiên, nếu tốc độ dòng khí mang chậm, dưới tác động
của
nhiệt
độ cao trong thiết bị nhiệt phân, hơi nhiệt phân có khả năng bị cốc hóa,
cracking
nhiệt
sinh ra nhiều khí không ngưng, làm giảm hiệu suất lỏng của quá
trình. Nếu tốc độ
sục
khí nhanh quá thì khí sinh ra từ nhiệt phân sẽ không kịp
ngưng tụ lại trong thiết bị
làm
lạnh cũng như thiết bị ngưng tụ, vì thế hiệu suất
thu sản phâm lỏng cũng sẽ giảm.
Do
đó phải lựa chọn tốc độ sục khí phù hợp

trong quá trình nhiệt
phân.
1.4.5.3.5
Kiểu lò phản ứng:
Lớp DH10H2 Trang 19
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Hiệu quả truyền nhiệt, hỗn hợp, thời gian lưu dạng dung dịch và dạng khí,
vật
chất sinh ra chủ yếu sẽ được quyết định tùy theo hình thức của lò phản ứng.
Thông
thường, nhiệt độ phản ứng càng cao thì càng thúc đẩy tạo ra hỗn hợp vật
chất có
phân
tử nhỏ, trường hợp nhiệt độ cao trong lò phản ứng càng kéo dài
thì phân tử lớn
được
sinh ra ở nhiệt độ thấp sẽ nằm lại dưới đáy lò phản ứng và
phân hủy thành phân tử
nhỏ
hơn; trái lại phân tử nhỏ hơn sinh ra trong nhiệt độ
cao sẽ dễ dàng được thải ra
ngoài
từ phần trên của lò phản ứng nhờ vào trọng
lượng của chúng. Dầu nhiệt phân thu
được
từ nhiệt độ thấp trong trường hợp
này sẽ sinh ra có điểm sôi thấp hơn (kích cỡ
của
phân tử càng nhỏ hơn) so với
dầu nhiệt phân thu được trong nhiệt độ cao

hơn.
 Một số hình thức lò phản ứng tiêu
biểu:
• Hình thức tầng sôi:
Hiệu quả truyền nhiệt rất cao, phân bố nhiệt trong lò phản ứng đồng
đều.
Lượng xử lý lớn nên thích hợp với thiết bị có dung lượng
lớn.
Chất tàn dư nhiệt phân được thải ra theo hình thức bụi siêu nhỏ nên cần
lắp
đặt thiết bị hút
bụi.
Tuy hiện tượng cốc hóa không xảy ra nhưng thiết bị không bền và ổn
định.
Chất lượng sản phẩm sinh ra
cao.
Chi phí đầu tư ban đầu ở mức độ trung gian, chi phí bảo dưỡng sửa chữa
khá thấp.
• Hình thức truyền dạng xoắn ốc:
Không phát sinh vấn đề nạp liệu của nhựa phế
thải.
Dễ dàng điều chỉnh thời gian lưu của nhựa phế
thải.
Dễ dàng khử cốc sinh ra trong quá trình vận
hành.
Hiệu quả truyền nhiệt cao, phân bố nhiệt theo hướng bán kính đồng
đều.
Chất lượng sản phẩm sinh ra
cao.
Phương thức quay duy nhất có chi phí đầu tư ban đầu và phí vận hành

phải
chăng nhưng phương thức quay 2 lần có chi phí đầu tư ban đầu khá
cao.
• Dạng
ống:
Hiệu quả truyền nhiệt
cao.
Khó xử lý plastic phế thải lẫn dị
chất.
Cần phải thuờng xuyên sửa chữa -bảo duỡng linh kiện có liên quan đến
quá
trình chuyển
plastic.
Phế thải nóng chảy ở nhiệt độ
cao.
Không phát sinh hiện tượng cốc
hóa.
Lớp DH10H2 Trang 20
Rác thải nilon
Nghiền,
Làm sạch
Sấy tách ẩm
Thiết bị phản ứng/xúc tác
Thiết bị chưng cất
Dầu
diesel
Dầu nhờn
Xăng
Bình chứa khí trung gian
Xúc tác

Hơi ẩm
Nhiệt lò
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
Chất lượng sản phẩm sinh ra
tốt.
Do lượng xử lý nhiều nên thích hợp với nhà máy có quy mô
lớn.
1.4.5.3.6 Ảnh hưởng của xúc tác – nồng độ xúc
tác:
Khi nhiệt phân có xúc tác thì chất lượng và hiệu suất sẽ ảnh hưởng nhiều
bởi
thành phần của các loại xúc tác và thời gian mà hỗn hợp khí tiếp xúc với
chất xúc
tác.
Mỗi loại xúc tác sẽ cho hiệu ứng khác nhau tương ứng hiệu suất của quá
trình
nhiệt phân. Chất lượng sản phẩm cũng phụ thuộc vào loại xúc tác cho quá
trình:
xúc
tác làm tăng tốc độ phản ứng nhiệt phân, từ đó giúp cho thời gian
nhiệt phân diễn
ra
nhanh hơn. Mỗi loại xúc tác có tính chất và đặc tính khác
nhau, vì vậy tuỳ từng
loại
xúc tác mà phản ứng nhiệt phân xảy ra khác nhau
dẫn đến thành phần sản phẩm
sẽ
khác nhau và hiệu suất tạo sản phẩm đối với
mỗi loại xúc tác cũng không hoàn

toàn
giống nhau. Bên cạnh chất xúc tác thì
nồng độ xúc tác cũng đóng vai trò quyết
định
mỗi kim loại sẽ có một nồng độ
tối ưu để cho hiệu suất cao nhất cho quá trình
nhiệt phân.
1.4.5.4 Sơ đồ nhiệt phân nhựa phế thải:
1.4.5.5Thuyết minh sơ đồ:
Lớp DH10H2 Trang 21
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
1.4.5.5.1 Làm sạch:
Rác thải nilon từ các bải rác sau khi đã được tách sơ đất, được đưa máy
rửa lồng quay qua cửa nạp liệu vào thùng sàng. Thùng quay liên tục làm vật
liệu được chuyển động theo dòng và đưa lên theo lực quán tính thùng và rơi
xuống do trọng lực. Trong quá trình đó rác thải được tiếp xúc với nước ở
máng phía dưới lồng quay. Nước này sẽ làm hòa tan đất và các chất bẩn khác
bám vào rác thải nilon. Sau đó nilon này sẽ được đưa vào thiết bị sấy tách ẩm.
1.4.5.5.2 Sấy tách ẩm:
Rác thải nilon được đưa vào thiết bị sấy sẽ thu nhiệt từ không khí nóng
của thiết bị phản ứng, nhiệt độ của rác thải nilon đạt trên 100
0
C, quá trình
thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng đến khoảng 120
0
C
-150
0
C thì nilon sẽ chảy ra và được máy đùn đưa vào thiết bị phản ứng.
1.4.5.5.3 Thiết bị phản ứng:

Tại đây sẽ xảy ra quá trình phân hủy nhiệt tạo khí và cặn carbon. Quá trình
nhiệt phân nilon thường bắt đầu từ 250
0
C – 650
0
C, mạch polime trong nilon sẽ
bị bẻ gãy thành các mạch ngắn hơn, và chuyển thành hơi hydrocarbon nhờ
nhiệt độ cao. Hơi hydrocarbon này sẽ tiếp tục bị nhiệt phân xúc tác, để tạo
thành phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp hơn. Tùy vào loại xúc tác sử dụng mà
thành phần phân đoạn sẽ khác nhau. Cặn năng không thể nhiệt phân sẽ hình
thành tro và cặn carbon.
1.4.5.5.4 Thiết bị chưng cất:
Hơi nhiệt phân được ngưng tụ thành dầu nhiệt phân, trước khi cho vào
thiết bị chưng cất phân đoạn. Trong thiết bị chưng cất, dầu nhiệt phân được
gia nhiệt để thu các phân đoạn : khí gas, xăng (40
0
C -150
0
C), dầu hỏa -diesel
(120
0
C -350
0
C), dầu nhờn (> 350
0
C).
Khí gas không ngưng tụ được thu gom vào bồn chứa. Rồi sau đó nó cùng
với dầu nhờn sẽ được đưa vào lò đốt nhằm gia nhiệt cho thiết bị phản ứng.
Lớp DH10H2 Trang 22
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi

CHƯƠNG II:
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT DẦU NHIỆT PHÂN TỪ NHỰA PHẾ THẢI
2.1 Chú thích:
1. Hoper
2. Băng tải
3. Lò quay tua vít
4. Lò nhiệt phân
5. Thiết bị xúc tác
6. Xyclon
7. Tank chứa
8. Thiết bị trao đổi nhiệt
9. Tháp chưng cất khí quyển
10. Bơm
11. Quạt
12. Bồn chứa LPG
13. Lò đốt
14. Ống khói
15. Máy nén
16.Thiết bị tách lỏng
Lớp DH10H2 Trang 23
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
2.2 Thuyết minh sơ đồ:
Nguyên liệu sau khi được xử lí, làm sạch, cắt nhỏ đưa đến hopper (1) chứa.
Nguyên liệu từ hopper được đưa đến thiết bị gia nhiệt dạng tua vít (3) thông qua
băng tải (2), tại đây nguyên liệu được gia nhiệt đến 250
o
C chuyển hoàn toàn từ thể
rắn sang lỏng và đi vào thiết bị nhiệt phân (4). Tại thiết bị nhiệt phân (4) nguyên
liệu tiếp tục được gia nhiệt đến 380

o
C tại nhiệt độ này xảy ra quá trình nhiệt phân và
nguyên liệu chuyển từ thể lỏng sang hơi, dòng hơi được tạo thành ra khỏi thiết bị
nhiệt phân và vào xylon (6) nhằm tách các cặn cacbon và các hợp chất vô bị lẩn
trong nguyên liệu, sau đó tiếp tục đi qua thiết bị xúc tác dạng ống (5) tại nhiệt độ
420
o
C tiếp tục xảy ra quá trình nhiệt phân xúc tác kèm theo quá trình đồng phân
hóa, chuyển vị hydro và ankyl hóa. Dòng hơi ra khỏi thiết bị xúc tác bao gồm các
khí từ C
1
– C
4
và phần nặng C
4
+
được đi qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm
(8) nhằm hạ nhiệt độ dòng sản phẩm xuống còn 120
o
C sau đó được đưa vào thiết bị
chưng cất khí quyển (9) thu được hai phần:
Phần khí ở đỉnh tháp đi vào thiết bị trao đổi nhiệt (8) giảm nhiệt độ đến 40
o
C,
sau đó đi vào thiết bị tách lỏng (16) nhằm tách nước và các hydrocacbon nặng, dòng
khí được được máy nén (15) nén vào thiết bị chứa LPG (12) và làm nhiên liệu cho
lò đốt cung cấp nhiệt cho hệ thống.
Phần lỏng thu được thông qua bơm (10) một phần hồi lưu tại đáy tháp, phần còn
lại đi qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm (8) hạ nhiệt độ xuống 40
o

C. Sau khi
ra khỏi thiết bị trao đổi một phần sản phẩn được hồi lưu lên đỉnh tháp, phần còn lại
được đưa vào tank chứa (7) đây là sản phẩm chính ta thu được.
Lò đốt (13) nhiên liệu chính là khí LPG và một phần dầu thu được từ quá trình,
lò đốt bằng không khí nhờ quạt (11) tạo ra dòng khí nóng 460
o
C và được đưa đi gia
nhiệt cho các thiết bị: nhiệt phân, lò quay tua vít, thiết bị xúc tác, tháp chưng cất.
Dòng khi sau khi gia nhiệt được gộp vào và đưa đến ống khói (14), tại đây tiến hành
xử lí khí thải đảm bảo tiêu chuẩn và thải ra ngoài môi trường.

Lớp DH10H2 Trang 24
Đ n công nghê GVHD: Nguyn Quc Hi
CHƯƠNG III:
CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
3.1 Tính hiệu suất của nhà máy:
− Hiệu suất thực tế luôn nhỏ hơn hiệu suất lý thuyết vì có tổn thất trong các
công đoạn sản xuất. Trong sản xuất dầu nhiệt phân có các dạng tổn thất
sau:
+ Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2% ÷ 0.3%.
+ Tổn thất ở heater đầu: 2%.
+ Tổn thất do nhiệt phân: 3%.
+ Tổn thất do thiết bị tách: 5%.
+ Tổn thất: không xác định, đổ ra ngoài, đọng lại ở thiết bị, đường ống từ 1% ÷
2%.
+ Tổn thất: do chưng cất, do bay hơi, nhựa còn lại trong bã thải, nước thải: 5%
÷ 10%.
⇒ Trong đồ án của mình chúng tôi lựa chọn các tổn thất như sau:
Bảng 3.1: Tổn thất trong quá trình sản xuất
Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ 0.2%

Tổn thất do gia nhiệt thành lỏng 2%
Tổn thất do nhiệt phân 3%
Tổn thất do chưng cất 5%
Tổn thất không xác định 1%
Tổn thất do tách, chiết 5%
Tổng tổn thất 16.2%
− Ở quá trình, chúng ta còn thu thêm một số sản phẩm có ích nửa như: khí,
xăng,…. Các sản phẩm này chiếm từ 42% ÷ 50% khối lượng nguyên liệu
chúng ta đem đi nhiệt phân. Trong đồ án này, chúng tôi lấy sản phẩm phụ
là 42.8% khối lượng.
− Do vậy hiệu suất thu hồi dầu thục tế là: 100 – 16.2 – 42.8 =41%. Có
nghĩa là trong sản xuất thì cứ 5 tấn nhựa thì thu được lượng dầu là:
R = = 2,05 tấn.
Mà D
dầu
= 0.91 g/cm
3
. Tính ra lít sẽ là:
V
dầu
= = 2252,75 (lít)
3.2 Cân bằng sản phẩm cho các công đoạn
3.2.1 Khối lượng riêng của các loại nhựa:
− Nhựa PVC: D = 1,38 g/cm
3
− Nhựa PE: D = 0.91 g/cm
3
− Nhựa PP: D = 0.85 g/cm
3
− Nhựa PS: D = 1.05 g/cm

3
Lớp DH10H2 Trang 25