Production of transportation fuels via hydrotreating of scrap tires pyrolysis oil

Význam tématu

Odstraňování a využití vysloužilých pneumatik představuje významnou ekologickou i ekonomickou výzvu. Pyrolyzní olej z pneumatik (STPO) je bohatým zdrojem uhlovodíků, ale obsahuje vysoké množství olefinů, aromátů, síry a dusíku, které brání jeho přímému využití jako komponenty pohonných hmot. Hydrotreating je klíčový krok k převedení STPO na cenově dostupné a environmentálně přijatelné alternativní pohonné hmoty.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na optimalizaci hydrotreatingu STPO pomocí komerčního Ni–Mo/γ-Al2O3 sulfided katalyzátoru ve fixed-bed reaktoru. Cílem bylo dosáhnout produkce složek, splňujících normy pro benzín, letecké palivo (jet), naftu a lodní palivo s ultranízkým obsahem síry.

Použitá metodika a instrumentace

• Feedstock: STPO z pyrolyzy 500 kg pneumatik (Hedwiga Group, ČR).
• Hydrotreatingová jednotka: fixed-bed reaktor CACTU Solutions, Praha, tlaky 6 a 10 MPa, teploty 210–360 °C, WHSV 1 h⁻¹, H₂/olej 400 m³/m³.
• Katalyzátor: Ni–Mo/γ-Al₂O₃ sulfided in situ SRGO a DMDS.
• Analytika: GC-FID (Agilent 6890 N) s CP CARBOBOND pro plyny; GC × GC-FID (LECO QuadJet) pro aromáty a olefiny; elementární analýza (C, N, H, S); destilační Fr. ASTM; SIMDIST; MCR; CFPP.

Hlavní výsledky a diskuse

• Úplná hydrogenace olefinů a částečná dearomatizace STPO při 360 °C/10 MPa, S < 10 ppm, N < 10 ppm ve středních destilátech.
• Návratnost kapalných produktů 98,7–99,5 wt % s nárůstem vodíku až 23,6 g H₂/kg STPO.
• Náplň frakcí (C₅–150 °C naphtha, 150–250 °C jet, 250–360 °C diesel, >360 °C residue) se neměnila výrazně s teplotou, pouze mírný růst lehkého oleje na úkor topného rezidua.
• Naphtha: 0,8 g kg⁻¹ S, 79 ON, 33 vol % aromátů; vhodná k reformingu nebo přímé adici do benzínového poolu.
• Jet: 33 vol % aromátů (3 vol % naphthalenů), S < 2 mg kg⁻¹, CP ~ 16 mm; lze mírně dohydrorefinovat nebo míchat s HEFA bio-JET.
• Diesel: 32 CI, S < 10 mg kg⁻¹, D = 864 kg m⁻³; po smíchání 65 : 35 s HVO dosahuje normy EN 590 (CI > 46, CFPP < −38 °C).
• Residuum: saturáty 67 wt %, S < 0,01 wt %, N < 0,002 wt %; vhodné pro VLSFO/ULSFO nebo další hydrokrakování.
• Katalyzátor po 170 h prokázal stabilitu aktivity, vyšší tlak snižoval tvorbu koksu.

Přínosy a praktické využití metody

Hydrotreating STPO otevírá možnost integrace tohoto odpadního uhlovodíku do rafinérských provozů bez velkých investic. Vzniklé frakce lze zařadit do běžných pohonných hmotových poolů (benzín, jet, diesel) nebo pro lodní paliva s ultranízkým obsahem síry.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Spolupracující hydrotreating s živočišnými a rostlinnými biooleji pro synergické účinky na selektivitu a stabilitu katalyzátorů.
• Hydrokrakování reziduí pro nárůst výtěžku středních destilátů.
• Vylepšení katalyzátorů (noble metals, bifunkční typy) pro nižší T, P a spotřebu H₂.
• Skalování do průmyslových jednotek a integrace s existujícími vodíkovými sítěmi.

Závěr

Studie prokázala, že hydrotreating STPO nad komerčním Ni–Mo/Al2O3 při 360 °C a 10 MPa umožňuje vyrábět všechny hlavní složky pohonných hmot (benzín, jet, diesel, VLSFO) splňující mezinárodní normy. Technologie nabízí efektivní upcyklaci odpadu pneumatik na hodnotné produkty.

Reference

1. Straka P., Auersvald M., Vrtiška D., Kittel H., Šimáček P., Vozka P. Production of transportation fuels via hydrotreating of scrap tires pyrolysis oil. Chemical Engineering Journal 460 (2023) 141764.