Kinetic Modeling of Hydrocracking of Low-Density Polyethylene in a Batch Reactor
Kinetic Modeling of Hydrocracking of Low-Density Polyethylene in a Batch Reactor
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间歇式反应器中低密度聚乙烯加氢裂化的动力学模型
DOI：
10.1021/acssuschemeng.1c06231
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发表时间：
2021
影响因子：
8.4
通讯作者：
Bin Jumah A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bin Jumah A
加氢裂化为在相对温和的反应条件下选择性地从聚烯烃废料中回收有用的化学组分提供了潜力，并且具有杂原子和污染物耐受性的可能性。本研究建立了低密度聚乙烯（LDPE）在双功能沸石（即1%Pt-β）上加氢裂化的动力学模型，使用集总模型描述了批处理过程中的动力学。在建立动力学模型时，考虑了传质限制和汽液平衡。在氢气压力为20 bar、不同反应温度（250 ~ 300℃）和不同批次反应时间（0 ~ 40 min）下，对反应动力学参数进行了估计。通过MATLAB软件对实验结果建立非线性回归模型，确定动力学参数、传质系数和有效性因子。利用Aspen HYSYS软件中的flash单元对产物流的物理性质和系统的气液平衡数据进行了估计。产品流以石脑油馏分为主，随着批次时间的延长而减少。模型结果表明，熔融LDPE和重质液体的大分子通过催化剂孔隙存在温和的气液传质限制和不可避免的扩散限制，特别是在高反应温度下。
Hydrocracking offers potential for the selective recovery of useful chemical fractions from polyolefin waste at relatively moderate reaction conditions with the possibility of heteroatom and contaminant tolerance. This study develops a kinetic model for low-density polyethylene (LDPE) hydrocracking over a bifunctional zeolite, namely, 1%Pt-β, using a lumping model that describes the kinetics in a batch process. In developing the kinetic model, mass transfer limitations and vapor–liquid equilibrium were taken into consideration. Kinetic parameters were estimated from experimental results obtained at a hydrogen pressure of 20 bar and different reaction temperatures (250–300 °C) as well as different batch reaction times (0–40 min). Kinetic parameters, mass transfer coefficients, and effectiveness factors were determined using a nonlinear regression model of the experimental results via MATLAB software. The physical properties of the product streams as well as vapor–liquid equilibrium data of the system were estimated using the flash unit in Aspen HYSYS software. The product stream was dominated by the naphtha fraction, decreasing with longer batch times. The results of the model indicate mild gas–liquid mass transfer limitation and unavoidable diffusion limitations of the macromolecules of molten LDPE and heavy liquid through the catalyst pores, especially at high reaction temperatures.
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