Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Preparation, characterization and continuous process design of activated carbon from waste tires

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การเตรียม การวิเคราะห์ และการออกแบบกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่องของถ่านกัมมันต์จากยางรถยนต์ใช้แล้ว

Year (A.D.)

2004

Document Type

Thesis

First Advisor

Tawatchai Charinpanitkul

Second Advisor

Wiwut Tanthapanichakoon

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2004.1554

Abstract

In this work, activated carbon was prepared form waste tires by conventional and practical methods. The practical method was adopted to reduced the operating cost of inert N[subscript2]gas which was continuously used as carrier gas in the carbonization and activation steps. The practical gas used in the carbonization was air and used that in the activation was a mixture gas of steam, CO[subscript2], O[subscript2], and N[subscript2]. Furthermore, the effects of carbonization temperature, activation temperature, and holding times of the carbonization and activation steps on the physical and porous properties of chars and activated carbons were investigated. Next, the obtained conventional and practical activated carbons were used as absorbent in water-phase adsorption of organic compounds such as phenol and Red 31. In comparison with a commercial activated carbon, the results indicated that the obtained activated carbon show comparable phenol adsorptioncapacity as the commercial one. However, the obtained activated carbons show superior Red 31 adsorption capacities to the commercial one. Because of their highly mesoporous properties, the obtained activated carbons should be suitable for tertiary waste water treatment of bulky non-biodegradable compounds. Based on the lab-scale experimental and relevant published data, chemical engineering design of a continuous production process for activated carbon from waste tires was carried out. Process flow diagram and overall mass and energy balances were developed for a 720 ton/year plant. Then sizing of the major equipment and an economic evaluation of the activated carbon investment and production costs were determined. Having a payback period of 6.42 years, the proposed plant is generated should yield an ROI up to 29%. Moreover, the cumulative cash ratio of this project is greater than unity indicating that this project is potentially profitable. The rate of return in this project is 20.58%. And analysis on themajor factors affecting the profitability of the proposed plant is carried out. These factors include: (1) raw material price; (2) AC selling price; production capacity;(4) LPG price; (4) interest rate; and (6) fixed capital investment.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

ในงานวิจัยนี้ ถ่านกัมมันต์ถูกเตรียมขึ้นจากยางรถยนต์ใช้แล้ว โดยวิธีที่นิยมกันโดยทั่วไปและวิธีที่เน้นในทางปฏิบัติได้ง่ายในการผลิตในอุตสาหกรรม เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการผลิต อันมาจากค่าแก๊สเฉื่อย ซึ่งใช้เป็นแก๊สตัวกลางในกระบวนการคาร์บอไนเซชัน และการกระตุ้น แก๊สที่นำมาใช้แทนแก๊สเฉื่อยในกระบวนการคาร์บอไนเซชันนั้นคือ อากาศ ส่วนในกระบวนการกระตุ้นนั้นใช้แก๊สผสมระหว่าง ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน และไนโตรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของแก๊สที่ออกมาจากปล่องเตาเผา นอกจากนี้ ได้ทำการศึกษาถึงผลกระทบของอุณหภูมิและเวลาในการคาร์บอไนเซชันและการกระตุ้นต่อคุณสมบัติทางกายภาพ และคุณสมบัติทางความพรุนของถ่านกัมมันต์ จากนั้นถ่านกัมมันต์ที่ได้จากการเตรียมทั้งสองวิธีนี้จะถูกนำไปใช้เป็นตัวดูดซับในระบบการดูดซับสารอินทรีย์เหลว เช่น ฟีนอลและ สีย้อมเรด31 เปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์เกรดการค้า พบว่าถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้นั้นสามารถดูดซับพีนอลได้ดีเทียบเท่ากับถ่านกัมมันต์เกรดการค้า แต่สามารถดูดซับสีย้อมเรด31 ได้ดีกว่าถ่านกัมมันต์เกรดการค้า เนื่องจากมีรูพรุนระดับเมโซพอร์มาก ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้จากงานวิจัยนี้ น่ามีความเหมาะสมในการใช้บำบัดน้ำเสีย ของประกอบที่ไม่ย่อยสลายทางชีวภาพ โดยการอาศัยข้อมูลที่ได้จากการทดลองในระดับห้องห้องปฏิบัติการ และงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง นำไปสู่การคำนวณออกแบบแผนผังการไหลและดุลมวลและพลังงานของระบบ ซึ่งมีกำลังการผลิต 720 ตันต่อปี จากนั้นจึงทำการกำหนดขนาดของอุปกรณ์หลักทุกตัวของกระบวนการ รวมทั้งการศึกษาถึงความเป็นไปได้ทางด้านเศรษฐศาสตร์ พบว่ามีระยะเวลาคืนทุน 6 ปี โรงงานนี้มีค่าอัตราการคืนทุนกถึง 29% นอกจากนี้มีค่าดัชนีกำไรมากกว่าหนึ่ง ซึ้งบ่งชี้ว่าโครงการเป็นไปได้ที่จะได้กำไร มีอัตราผลตอบแทน 20.58% นอกจากนี้ได้ทำการวิเคราะห์ตัวแปรที่มีผลต่อกำไรของโรงงาน ซึ่งตัวแปรเหล่านั้นประกอบด้วย ราคาวัตถุดิบ ราคาขายของถ่านกัมมันต์ กำลังการผลิต ราคาแก๊ส LPG อัตราดอกเบี้ย และเงินลงทุนคงที่

Link to Full Text

Share

COinS