Transformation of silica SBA-15 to zeolite beta for craking of plastic waste and plastic-drived crude oil

Khanita Wanchai

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77833

Title:	Transformation of silica SBA-15 to zeolite beta for craking of plastic waste and plastic-drived crude oil
Other Titles:	การแปลงซิลิกาเอสบีเอ-15 เป็นซีโอไลต์บีตาสำหรับการแตกตัวของขยะพลาสติกและน้ำมันดิบที่ได้จากพลาสติก
Authors:	Khanita Wanchai
Advisors:	Aticha Chaisuwan
Other author:	Chulalongkorn University. Faculty of Science
Subjects:	Plastic scrap ขยะพลาสติก
Issue Date:	2008
Publisher:	Chulalongkorn University.
Abstract:	A novel method for the synthesis of nanoparticle zeolite beta beta was performed by transformation of SBA-15 in the presence of tetraehtylammonium hydroxide and aluminum isopropoxide under autogenous pressure at a constant temperature of 135℃. The effects of various parameters such as transformation periods, TEAOH/SiO₂ ratio and SBA-15/AIP ratio on the properties of the zeolite product were studied. The zeolite samples were characterized by XRD, SEM, ²⁷ AI-MAS-NMR, nitrogen adsorption, NH₃-TPD and XRF techniques. With a TEAOH/SiO₂ ratio of 0.39, SBA-15 is completely decomposed to α-quartz and gradually to the zeolite beta with the maximum crystallinity within a period of 24 h. However, the zeolite is obtained at the highest yield of 42.4 % after transformation for 48 h. Most samples containing zeolite beta have the particle sizes ranging from 116 to 147 nm depending on the transformation period. but the crystallite size and BET specific surface area are not significantly affected. By varying TEAOH/SiO₂ ration from 0.10 to 0.39, the TEAOH/SiO₂ ratio of 0.26 is found to give the highest yield of zeolite beta up to 71.8% with larger average particle size of 215 nm. The zeolite beta samples obtained were tested for their catalytic activities in the cracking of PP.HDPE waste and PP-derived crude oil in a batch reactor under various conditions. The nanoparticle zeolite beta is found very active up to 95.8 % conversion in cracking of PP waste. The plastic conversions and the yields of products fractions obviously depend on the reaction temperatures, the SBA-15/AIP rations and the plastic to catalyst rations. The product selectivity is affected by those factors. The gas products obtained by PP and HDPE cracking are mainly propene. i-butane and C₅ while those from catalytic cracking of PP-derived crude oil are propene. n-butane, i-butane and C₅ . The liquid products obtained by cracking of both types of plastic are mainly in the boiling point ranging from C₆ to C₉ and for PP-derived crude oil C₉ is mainly obtained. The used catalyst can be regenerated easily by calcination and its activity remains comparable to the fresh catalyst.
Other Abstract:	ได้ใช้วิธีใหม่สังเคราะห์ซีโอไลต์บีตาที่มีขนาดอนุภาคระดับนาโนโดยการแปลงเอสบีเอ-15 ในสภาพซึ่งมี เททระเอทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ และอะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์ที่อุณหภูมิคงที่ 135 องศาเซลเซียส ได้ศึกษาผลของตัวแปรต่าง ๆ เช่น ระยะเวลาในการแปลง อัตราส่วนของเททระเอทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ต่อซิลิกา และอัตราส่วนของเอสบีเอ-15 ต่ออะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์ ตรวจสอบลักษณะเฉพาะของซี โอไลต์บีตาด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสิเอ็นซ์ กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด อะลูมิเนียม เมจิกแองเกิลสปิน นิวเดลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ การดูดซับไนไตรเจน การคายแอมโนเนียด้วยการเพิ่มอุณหภูมิแบบตั้งโปรแกรม และเอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนต์ ที่อัตราส่วนของเททระเอทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ต่อซิลิกาเท่ากับ 0.39 เอสบีเอ-15 สลายตัวเป็นแอลฟา-ควอทซ์ และค่อย ๆ เปลี่ยนเป็นซีโอไลต์บีตาโดยมีความเป็นผลึกสูงสุดภายในระยะเวลา 24 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามได้ซีโอไลต์ที่มีปริมาณสูงสุดร้อยละ 42.2 หลังจากการแปลงโครงสร้างเป็นเวลา 48 ชั่วโมง ตัวอย่างส่วนใหญ่ที่มีซีโอไลต์บีตามีขนาดอนุภาคในช่วง 116-147 นาโนเมตร ขึ้นกับเวลาที่ใช้ในการแปลงโครงสร้าง แต่ไม่มีผลมากนักต่อขนาดผลึกและพื้นที่ผิวจำเพาะชนิดบีอีที โดยการแปรค่า อัตราส่วนเททระเอทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซต์ต่อซิลิกาจาก 0.10 ถึง 0.39 พบว่าที่อัตราส่วนของเททระเอทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซต์ต่อซิลิกาเท่ากับ 0.26 ให้ปริมาณซีโอไลต์สูงสุดถึงร้อยละ 71.8 โดยมีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 215 นาโนเมตร ซีโอไลต์บีตาที่เตรียมได้ถูกนำไปทดสอบความว่องไวของการเร่งปฏิกิริยาในการ แตกตัวขยะพอลิโพรพิลีน ขยะพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง และน้ำมันที่ได้จากการแตกย่อยพอลิโพรพิลีนในรีแอกเตอร์ชนิดไม่ต่อเนื่องภายใต้ภาวะต่าง ๆ พบว่า ซีโอไลต์บีตามีความว่องไวของการเร่งปฏิกิริยามาก ถึงร้อยละ 95.8 การเปลี่ยนค่าในการแตกตัวพอลิโพรพิลีนเห็นได้ชัดเจนว่าค่าการเปลี่ยนพลาสติกและปริมาณของผลิตภัณฑ์ขึ้นกับอุณหภูมิที่ใช้ในการแตกย่อย อัตราส่วนของเอสบีเอ-15 ต่ออะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์ และอัตราส่วนของพลาสติกต่อตัวเร่งปฏิกิริยา ความเลือกจำเพาะต่อชนิดของผลิตภัณฑ์ได้รับผลจากตัวแปรเหล่านี้ ผลิตภัณฑ์ชนิดแก๊สซึ่งได้จากการแตกย่อยพอลิโพรพิลีน และพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูงส่วน ใหญ่ประกอบด้วยโพรพีน ไอโซบิวทีน และสารที่มีจุดเดือดสูงกว่านอมัลเพนเทน ขณะที่แก๊สที่ได้จากการแตก ย่อยน้ำมันที่ได้จากการแตกย่อยพอลิโพรพิลีน คือ โพรพีน นอมัลบิวเทน ไอไซบิวทีน และสารที่มีจุดเดือดสูงกว่านอมัลเพนเทนผลิตภัณฑ์ส่วนที่เป็นของเหลวที่ได้จากการแตกย่อยพลาสติกทั้งสองชนิดส่วนใหญ่อยู่ในช่วง จุดเดือดจาก เฮกเซนถึงโนเนน และสำหรับน้ำมันที่ได้จากการแตกย่อยพอลิโพรพิลีนผลิตภัณฑ์ของเหลวที่ได้คือ โนเนนเป็นส่วนใหญ่ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการใช้งานแล้วสามารถทำให้กลับคืนสภาพเดิมได้ง่ายโดยการเผาที่อุณหภูมิสูง และความว่องไวของมันยังใกล้เคียงกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังไม่ได้ผ่านการใช้งาน
Degree Name:	Master of Science
Degree Level:	Master's Degree
Degree Discipline:	Petrochemistry and Polymer Science
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77833
URI:	http://doi.org/10.14457/CU.the.2008.2135
metadata.dc.identifier.DOI:	10.14457/CU.the.2008.2135
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Grad - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Khanitha_wa_front_p.pdf	Cover and abstract	1.44 MB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_ch1_p.pdf	Chapter 1	960.93 kB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_ch2_p.pdf	Chapter 2	2.31 MB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_ch3_p.pdf	Chapter 3	1.07 MB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_ch4_p.pdf	Chapter 4	4.63 MB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_ch5_p.pdf	Chapter 5	635.14 kB	Adobe PDF	View/Open
Khanitha_wa_back_p.pdf	Reference and appendix	1.21 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record