A Study on Pyrolysis of Styrene Dimer Fraction (SDF)

Thermal degradation of styrene dimer fraction (SDF, main compound: 47 wt% of 1,3-diphenylpropane), 5~15% of total products produced during decomposition of waste expanded polystyrene (WEPS) was investigated. Reaction condition of $360^{\circ}C$, and 152 kPa to 202 kPa was an optimum for high pressure degradation. Under this operating condition, the yield of oil was 73.8% and the selectivities to Ben, Tol, EB, SM, and AMS were 0.4, 30.9, 15.0, 19.6, and 4.2%, respectively. Non-catalytic fixed bed continuous degradation was conducted at reaction temperatures of $510{\sim}610^{\circ}C$ and contact time ranges of 2~24 min, where the yield was increased by increasing of reaction temperature and contact time. A $Cr_2O_3$ catalyst showed the highest activity and SM yield among acid, base, and redox catalysts. The conversion of 74.6% and the yield of Ben, Tol, EB, SM, and AMS were 0.4, 21.6, 9.7, 17.9, and 3.5%, respectively at $560^{\circ}C$ and contact time of 24 min. It is thought that styrene is converted to EB and other secondary products throughout the formation of diradicals of styrene.

스티렌 이량체 유분의 열분해 연구

폐발포폴리스티렌(WEPS)의 열분해 반응시 부생되는 약 5~15%의 난분해성 스티렌 이량체 유분(SDF, 주성분: 47 wt% 1,3-diphenylpropane)의 열분해방법에 대하여 검토하였다. 가압열분해반응에서는 반응온도 $360^{\circ}C$에서 152~202 kPa이 최적의 조건으로 판단되었다. 이 반응조건에서 오일 수율 73.8%와 벤젠 0.4%, 톨루엔 30.9%, 에틸벤젠 15.0%, 스티렌 19.6%, 알파메틸스티렌 4.2%의 선택율로 얻을 수 있었다. 상압연속 열분해반응에서는 반응온도 $510{\sim}610^{\circ}C$, 접촉시간 2~24 min의 무촉매 반응에 대하여서는 온도와 접촉시간이 증가할수록 상기 생성물의 수율이 증가하였고 촉매 반응에 대하여서는 산촉매, 염기성촉매 및 산화환원촉매의 활성에 대하여 검토한 결과 $Cr_2O_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보여주었다. $Cr_2O_3$ 촉매를 사용하여 $560^{\circ}C$, 접촉시간 24 min의 조건에서 전환율 74.6%와 벤젠 0.4%, 톨루엔 21.6%, 에틸벤젠 9.7%, 스티렌 17.9%, 알파메틸스티렌 3.5%의 수율을 각각 얻을 수 있었다. 이때의 반응 메커니즘은 스티렌이 열에 의해 diradical을 경유하여 에틸벤젠이나 다른 부생성물을 생성시키는 것으로 추측된다.