Масло пиролиза пластика лучше дизельного топлива? Практическое руководство по топливу из отходов в энергию

На первый взгляд, масло пиролиза пластика не является по своей сути «лучше» обычного дизельного топлива, если судить исключительно по его характеристикам в качестве топлива, пригодного для прямой замены. В сыром виде оно обладает рядом худших свойств, включая более низкое цетановое число и повышенную коррозионную активность, что не позволяет использовать его в качестве прямой замены. Однако его истинная ценность заключается в потенциале в качестве решения для экономики замкнутого цикла, превращающего не подлежащие переработке пластиковые отходы в ценный источник энергии.

Вопрос не в том, является ли масло пиролиза лучшим топливом «из коробки» — это не так. Реальное рассмотрение касается его роли в более широкой экосистеме энергетики и отходов, где оно служит важным связующим звеном между утилизацией пластиковых отходов и производством жидкого топлива.

Что такое масло пиролиза пластика?

Чтобы сравнить его с дизельным топливом, мы должны сначала понять, что это такое и как оно производится. Этот контекст имеет ключевое значение для понимания его сильных и слабых сторон.

Объяснение процесса пиролиза

Пиролиз — это термическое разложение материалов при повышенных температурах в среде с недостатком кислорода.

По сути, смешанные пластиковые отходы измельчаются и нагреваются до 400–600°C (750–1100°F) без доступа воздуха. Этот процесс разрушает длинные полимерные цепи пластика на более мелкие летучие углеводородные молекулы, которые затем конденсируются в жидкость, известную как масло пиролиза.

Цель: превращение отходов в ресурс

Основным движущим фактором пиролиза является не создание превосходного топлива, а повышение ценности отходов.

Он предлагает путь химической переработки для низкосортных, смешанных и загрязненных пластиков, которые в противном случае предназначались бы для свалок или сжигания. Это превращает значительную экологическую проблему в потенциальный внутренний источник энергии.

Сравнение один на один: масло пиролиза против дизельного топлива

При оценке по установленным стандартам дизельного топлива (например, ASTM D975 или EN 590) сырое масло пиролиза не соответствует требованиям в нескольких критических областях.

Цетановое число (качество воспламенения)

Цетановое число измеряет, насколько легко топливо воспламеняется при сжатии. Дизельные двигатели полагаются на воспламенение от сжатия, что делает этот параметр жизненно важным.

• Дизельное топливо: Стандартное дизельное топливо имеет цетановое число в диапазоне от 40 до 55.
• Масло пиролиза: Сырое масло пиролиза часто имеет очень низкое цетановое число, иногда ниже 30. Это приводит к задержке воспламенения, неравномерной работе двигателя и неполному сгоранию.

Вязкость и плотность

Вязкость влияет на то, насколько хорошо топливо распыляется форсункой.

Масло пиролиза, как правило, плотнее и вязче дизельного топлива. Это может создавать нагрузку на топливные насосы и приводить к плохому распылению, в результате чего образуются более крупные капли топлива, которые сгорают неэффективно.

Теплотворная способность (содержание энергии)

Теплотворная способность, или теплота сгорания, — это количество энергии, выделяемой при сгорании.

Содержание энергии в масле пиролиза обычно на 5–10% ниже, чем у обычного дизельного топлива. Это означает, что для выработки того же количества энергии требуется больше топлива.

Кислотность и коррозионная активность

Это один из наиболее значительных технических барьеров.

Пластик, такой как ПЭТ, и примеси в сырье могут вносить кислород в масло, образуя карбоновые кислоты и фенолы. Это делает масло кислым и высоко коррозионным для стандартных топливопроводов, насосов и компонентов двигателя. Дизельное топливо не вызывает коррозии.

Содержание серы и хлора

Загрязнители в пластиковых отходах напрямую преобразуются в загрязнители в масле.

Если сырье содержит ПВХ (поливинилхлорид), в результате образуется масло с высоким содержанием хлора. При сгорании это образует соляную кислоту, которая чрезвычайно коррозионна. Аналогично, любая сера в пластиковых отходах попадет в масло, способствуя выбросам оксидов серы (SOx).

Понимание компромиссов: реальность использования масла пиролиза

Сравнение выше показывает, что прямое использование сырого масла пиролиза нецелесообразно. Его практическое применение сопряжено со значительными трудностями и требует дальнейшей переработки.

Критическая необходимость в модернизации

Сырое масло пиролиза лучше рассматривать как синтетическую сырую нефть, а не как готовое топливо. Чтобы его можно было использовать в современном дизельном двигателе, оно должно пройти обширную модернизацию, в основном посредством процесса, называемого гидроочисткой.

Гидроочистка использует водород, высокое давление и катализатор для стабилизации топлива и удаления примесей. Она повышает цетановое число, снижает кислотность и удаляет серу, хлор и азот. Этот процесс добавляет значительные затраты и сложность.

Риски для производительности и долговечности двигателя

Использование сырого или неправильно модернизированного масла пиролиза может вызвать серьезные проблемы с двигателем. К ним относятся засорение топливных форсунок, образование нагара на поршнях и клапанах, а также ускоренный износ компонентов двигателя из-за коррозии.

Экологическое уравнение

Основное преимущество масла пиролиза — экологическое: оно отводит пластиковые отходы со свалок и из океанов.

Однако этот процесс не является безотходным. Пиролиз требует затрат энергии, а сжигание конечного топлива по-прежнему приводит к выбросам CO2 и других загрязнителей, таких как NOx. Общая выгода в значительной степени зависит от эффективности установки и типа перерабатываемых отходов.

Выбор правильного решения для вашего применения

«Лучшее» применение масла пиролиза пластика полностью зависит от конечной цели. Это не универсальное решение.

• Если ваша основная цель — топливо, пригодное для прямой замены в современных транспортных средствах: Неочищенное масло пиролиза не подходит. Вы должны использовать высокомодернизированную и очищенную версию, которая соответствует всем стандартным спецификациям дизельного топлива.
• Если ваша основная цель — стационарная выработка электроэнергии или промышленное отопление: Двигатели, котлы или печи с менее строгими требованиями часто могут работать на топливе более низкого качества, что делает неочищенное или минимально обработанное масло пиролиза более жизнеспособным вариантом для выработки тепла и электроэнергии.
• Если ваша основная цель — крупномасштабная устойчивость: Наиболее многообещающим путем является использование масла пиролиза в качестве сырья для существующих нефтеперерабатывающих заводов. Здесь его можно смешивать с обычной сырой нефтью и совместно перерабатывать в стандартный бензин, дизельное топливо и другие продукты, используя огромную существующую инфраструктуру.
• Если ваша основная цель — краткосрочная замена дизельному топливу: Смешивание небольшого процента (5–20%) модернизированного масла пиролиза с обычным дизельным топливом является практичным подходом, который снижает потребление ископаемого топлива, одновременно снижая риски использования 100% альтернативного топлива.

В конечном счете, масло пиролиза пластика — это мощный инструмент для химической переработки, который создает синтетическую сырую нефть, а не готовое дизельное топливо.

Сводная таблица:

Характеристика	Обычное дизельное топливо	Сырое масло пиролиза пластика
Цетановое число (воспламенение)	40-55	< 30 (Плохое)
Содержание энергии	Высокое (Стандарт)	На 5-10% ниже
Коррозионная активность	Не вызывает коррозии	Сильнокислотное и коррозионное
Основное применение	Прямое топливо для двигателя	Сырье для модернизации или промышленного нагрева
Экологическая роль	Ископаемое топливо	Решение экономики замкнутого цикла для пластиковых отходов

Готовы изучить решения для энергетических или материаловедческих нужд вашей лаборатории?

В KINTEK мы специализируемся на предоставлении точного лабораторного оборудования и расходных материалов, необходимых для анализа альтернативных видов топлива, тестирования свойств материалов и продвижения ваших исследований в области устойчивого развития. Независимо от того, работаете ли вы с продуктами пиролиза или разрабатываете новые источники энергии, наш опыт может поддержать ваши проекты.

Свяжитесь с нашими экспертами сегодня, чтобы обсудить, как мы можем помочь вам в достижении ваших целей в области исследований и разработок.