The present work demonstrates the online monitoring of aromatic hydrocarbon production via two-step CaO catalysed pyrolysis of poly(ethylene terephthalate) (PET), employing tandem μ-reactor-gas chromatography/mass spectrometry (TR-GC/MS). PET produces high-boiling terephthalic acid (TPA) during pyrolysis, which hinders the online monitoring of PET pyrolysis. In this work, TR allowed for independent control of the PET pyrolysis and CaO catalytic reaction with a very small sample loading (<1 mg) and split injection into the GC/MS (split ratio 100 : 1) system; thus, fatal line clogging by TPA could be avoided. Thus, we successfully demonstrated the effect of CaO basicity on the time- and temperature-dependent dynamic production of aromatic hydrocarbons. Strongly basic CaO accelerated the decarboxylation of PET pyrolysates to afford useful aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and styrene with 99.7% selectivity in the oil. In contrast, weakly basic CaO enhanced benzophenone production in preference to benzene formation. The poor deoxygenation ability of the weakly basic CaO increased the concentration of oxygen-containing compounds in the oil. Finally, the time- and temperature-dependent dynamic pathways and the mechanism involving strongly basic/weakly basic CaO were established. These findings allow for a clearer understanding of the nature of PET catalytic pyrolysis, which will be helpful for advancing PET recycling. Furthermore, the novel methodology—online monitoring of a two-step pyrolysis–catalytic upgrading process involving high-boiling compounds—will gain the highest demand in the fields of green chemistry and reaction engineering.

中文翻译：

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串联μ反应器GC / MS用于通过CaO催化的PET热解在线监测芳烃的生产

本工作表明芳香族烃制造的在线监测通过采用串联μ反应器气相色谱/质谱法（TR-GC / MS）进行两步CaO催化的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）热解。PET在热解过程中会产生高沸点对苯二甲酸（TPA），这妨碍了PET热解的在线监测。在这项工作中，TR允许以很小的样品上样量（<1 mg）独立控制PET的热解和CaO催化反应，并分流进样到GC / MS（分流比100：1）中；因此，可以避免TPA造成的致命线路阻塞。因此，我们成功地证明了CaO碱度对芳香烃的时间和温度依赖性动态生产的影响。强碱性CaO促进了PET热解产物的脱羧作用，从而提供了有用的芳香烃，例如苯，甲苯和苯乙烯，在油中的选择性为99.7％。相反，弱碱性CaO优先于苯的形成而提高了二苯甲酮的产量。弱碱性CaO的脱氧能力差，会增加油中含氧化合物的浓度。最后，建立了与时间和温度有关的动态路径以及涉及强碱性/弱碱性CaO的机理。这些发现使人们对PET催化热解的性质有了更清晰的了解，这将有助于推进PET的回收利用。此外，这种新颖的方法-在线监测两步热解-涉及高沸点化合物的催化升级过程-将在绿色化学和反应工程领域获得最高的要求。弱碱性CaO的脱氧能力差，会增加油中含氧化合物的浓度。最后，建立了与时间和温度有关的动态路径以及涉及强碱性/弱碱性CaO的机理。这些发现使人们对PET催化热解的性质有了更清晰的了解，这将有助于推进PET的回收利用。此外，这种新颖的方法-在线监测两步热解-涉及高沸点化合物的催化升级过程-将在绿色化学和反应工程领域获得最高的要求。弱碱性CaO的脱氧能力差，会增加油中含氧化合物的浓度。最后，建立了与时间和温度有关的动态路径以及涉及强碱性/弱碱性CaO的机理。这些发现使人们对PET催化热解的性质有了更清晰的了解，这将有助于推进PET的回收利用。此外，这种新颖的方法-在线监测两步热解-涉及高沸点化合物的催化升级过程-将在绿色化学和反应工程领域获得最高的要求。建立了与时间和温度有关的动态路径，以及涉及强碱性/弱碱性CaO的机理。这些发现使人们对PET催化热解的性质有了更清晰的了解，这将有助于推进PET的回收利用。此外，这种新颖的方法-在线监测两步热解-涉及高沸点化合物的催化升级过程-将在绿色化学和反应工程领域获得最高的要求。建立了与时间和温度有关的动态路径，以及涉及强碱性/弱碱性CaO的机理。这些发现使人们对PET催化热解的性质有了更清晰的了解，这将有助于推进PET的回收利用。此外，这种新颖的方法-在线监测两步热解-涉及高沸点化合物的催化升级过程-将在绿色化学和反应工程领域获得最高的要求。