Development of innovative chemical recycling system of plastic waste via low-temperature reforming

通过低温重整开发创新的塑料废物化学回收系统

基本信息

批准号：
20K21856
负责人：
笘居高明
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

低温条件でプラスチックの合成ガス化が可能となれば、合成ガスからプラスチックを合成する過程で排出される低温廃熱が、プラスチックガス化プロセスに融通できるようになるため、化石資源の燃焼が不要なリサイクルシステムが実現できる。本研究では、低温プラスチック分解プロセスを通じた革新的ゼロエミッションケミカルリサイクルシステムを提案する。前年度までの検討の結果、まず廃プラスチックの無触媒熱分解による軽質炭化水素化を行い、その後ケミカルループ型プロセスにより、炭化水素を改質する、2段階ガス化システムが妥当であるという結論に至った。昨年度は、ケミカルループ型の反応プロセスが進行可能なことを実証した。本年度は、ケミカルルーピング法による低温廃プラスチックガス化プロセスの設計に向けて、酸素キャリアとして PtCeO2 を用いた場合の酸素キャリアの酸化・還元反応熱、および炭化水素の低温改質反応の反応速度の解析を行った。その結果、CO の生成速度は、炭化水素の鎖長に依存せず、酸素キャリアの酸素の放出速度が、反応速度を概ね決定していることが示唆された。また、酸素キャリアの酸素吸蔵/放出反応熱を DSC によって計測し、炭化水素の部分酸化ステップおよび水分解ステップそれぞれの、酸素放出量当たりの発熱量を算出した。発熱量は酸素キャリアの酸化還元度に依存する傾向も認められた。これらの情報からリアクターのサイズ試算、および、リアクターの熱制御方針策定が可能となった。

如果能够在低温条件下将塑料转化为合成气，那么用合成气合成塑料过程中发出的低温废热就可以用于塑料气化过程，从而无需燃烧化石资源。可以实现回收系统。在这项研究中，我们提出了一种通过低温塑料分解过程的创新零排放化学回收系统。根据去年的研究结果，我们得出的结论是，两阶段气化系统是合适的，首先通过非催化热分解将废塑料转化为轻质碳氢化合物，然后通过化学循环过程重整碳氢化合物。已经到了。去年，我们证明了化学环式反应过程可以进行。今年为了设计化学链法低温废塑料气化工艺，我们将分析以PtCeO2为氧载体时氧载体的氧化还原反应热，以及氧载体的反应速率。碳氢化合物的低温重整反应我做到了。结果表明，CO 的生成速率并不取决于烃的链长，并且从氧载体释放氧气的速率在很大程度上决定了反应速率。另外，通过DSC测量氧载体的氧吸收/脱附反应热，并计算在烃部分氧化步骤和水分解步骤中每一个释放的氧量的发热量。还观察到热值取决于氧载体的氧化还原度的趋势。根据这些信息，可以估计反应堆尺寸并制定反应堆热控制策略。