Catalytic cracking of plastics over zeolites

Warstwowy zeolit Y o strukturze typu FAU został poddany zoptymalizowanemu procesowi wymiany jonowej, a jego aktywność katalityczną zweryfikowano w krakingu polipropylenu. Otrzymane wyniki porównano z aktywnością katalityczną dwóch komercyjnie dostępnych zeolitów Y - CBV100 i CBV760. W celu weryfikacji struktury oraz właściwości teksturalnych otrzymanego zeolitu przeprowadzono badania rentgenowskiej dyfraktometrii proszkowej oraz niskotemperaturowej sorpcji azotu. Właściwości kwasowe katalizatorów określono na podstawie wyników badań spektroskopowych FT-IR z użyciem cząsteczek sond, amoniaku oraz tlenku węgla(II). Aktywność katalityczna w procesie krakingu polipropylenu zbadana została za pomocą analizy termograwimetrycznej, a ilościową ocenę selektywności katalizatora przeprowadzono w badaniach operando FT-IR/GC-MS. Wykazano, że kraking łańcuchów polipropylenu na katalizatorze Y o warstwowej budowie ziaren pozwala na uzyskanie lekkich węglowodorów C3-C4, z przeważającym udziałem frakcji cięższych związków C5-C7, przy czym głównie produkowane były wartościowe olefiny. Wyniki przeprowadzonych badań dały podstawę do oceny przydatności zoptymalizowanego zeolitu Y jako katalizatora krakingu polipropylenu.

A layered Y zeolite of FAU type structure was subjected to an optimized ion exchange process, and its catalytic activity was verified in the cracking of polypropylene. The obtained results were compared with the catalytic activity of two commercially available Y zeolites - CBV100 and CBV760. In order to verify the structural and textural properties of the obtained zeolite, X-ray powder diffraction and low-temperature nitrogen sorption studies were carried out. The acidic properties of the catalysts were determined on the basis of the results of FT-IR spectroscopic studies with the use of probe molecules as ammonia and carbon monoxide. The catalytic activity in the cracking of polypropylene was tested by thermogravimetric analysis. The quantitative evaluation of the catalyst selectivity was carried out in the FT-IR /GC-MS operando studies. It has been shown that cracking of the polypropylene over layer-like Y catalyst provides C3-C4 hydrocarbons, with the predominant share of the heavier C5-C7 compounds and the valuable olefins. Performed studies proved the suitability of the optimized Y zeolite for the catalyst of polypropylene cracking.