タイヤの熱分解は、不活性雰囲気中での高温での材料の熱変換です。タイヤの熱分解は、熱または触媒のいずれかの経路で達成できます。熱分解は、動作温度が高く、反応時間も長く、油の品質が低いことで知られています。熱分解に伴う困難を克服するために、触媒を使用した使用済みタイヤの触媒熱分解が開発されました。実際、使用済みタイヤの 60% ～ 80% は、触媒熱分解によってディーゼルに非常によく似た熱分解油に変換できます。その結果、生成される熱分解油は高品質になり、化学プロセスや、発電、輸送燃料、熱源などのエネルギー関連アプリケーションの原料として使用できる有用な化合物を生成できます。
タイヤ熱分解生成物の収量に影響を与えるパラメータ
熱分解生成物の気相、液相、固相への分布とその物理的・化学的特性は、主に温度の影響を受けます。その他の重要な変数には以下のものがあります。
- 加熱速度、
- 粒子サイズ、
- 原料組成、
- 熱分解時間、
- タイヤ滞留時間、
- キャリアガスの流量と揮発性物質の滞留時間、
- 大気圧と
- タイヤの種類（キャリアガス中の蒸気の有無を含む）
- 触媒の存在。
温度と触媒パラメータについて詳しく説明します。これはタイヤの熱分解プロセスにおいて非常に重要な役割を果たすためです。
タイヤの熱分解温度
タイヤを熱分解するには、熱分解温度が十分に高くなければなりません。しかし、反応器のホットゾーンの温度が高く、ガスの滞留時間が長くなると、オイルがガスに揮発します。したがって、オイル生産を最大化するには最適な温度があります。オイルは最も価値のある製品であるため、通常はオイル生産を最大化することが目標となります。
研究によると、タイヤ熱分解油製造の最適温度範囲は 425 度から 720 度で、最大収率は 38% から 60% の範囲です。加熱速度、ガス滞留時間、反応器タイプ、タイヤ質量流量、タイヤ粒子サイズの変動により、理想的な温度と最大収率に大きな変動が生じる可能性があります。これらの二次変数は、液体化学物質をガスに、または固体化合物をガスに変換する二次反応に特に影響を及ぼします。
タイヤの熱分解に使用される触媒
触媒は、熱分解速度、油の品質、油収量、および化学合成で使用される芳香族炭化水素などの化学物質の収量を高めることができます。Dung ら (2009) は、ITQ-21 と ITQ-24 を市販の HMOR ゼオライトの添加剤として使用し、廃タイヤを触媒的に熱分解して熱分解速度と油の品質を改善しました。彼らは、触媒とタイヤの比率が、熱分解油がガソリン、灯油、アスファルテンを生成する能力にどのように影響するかを示しました。
Kar (2011) は膨張パーライト (主にシリカとアルミナからなる火山岩) を 850～1000 度に加熱して多孔質触媒担体を形成した。次に、触媒として作用する金属を担体に加えた。パーライトと廃タイヤの比率は 0.10 であった。油収率は 60.0 から 65.1 重量パーセントに増加した。生成された燃料の発熱量、密度、粘度、および元素組成は、標準的な石油燃料と同等であった。Ates ら (2005) は 10% の活性アルミナを使用し、油収率と油の芳香族含有量を増加させた。Williams と Brindle (2003) は Y ゼオライト触媒 (CBV-400 と CBV-780) とゼオライト ZSM-5 を使用して、芳香族、ナフタレン、アルキル化ナフタレンの濃度を高めた。
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