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Kinetic Modeling of Methyl Methacrylate Gas-Phase Decomposition and its Impact on Polymethyl Methacrylate Pyrolysis Yields - Supplementary Dataset

Pielsticker, Stefan^RWTH* ; Gfall, Konstantinos^RWTH* ; Rohlfs, Wilko^RWTH* ; Kneer, Reinhold^RWTH*

2026

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-04902
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1035471/files/SupplementaryData.zip

Einrichtungen

1. Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung (412610)

Projekte

1. PFKA008 - Cluster 4 Plastics Recycling (EXS-PF-PFKA008) (EXS-PF-PFKA008)
2. ERS Prep Fund - Exploratory Research Space: Prep Fund als Anschubfinanzierung zur Schließung strategischer Lücken (EXS-PF) (EXS-PF)
3. EXS - Excellence Strategy (EXS) (EXS)
4. DFG project G:(GEPRIS)240954932 - Experimentelle Untersuchung von Pyrolyse- und Koksumsatzkinetiken in einem „Well-Stirred-Reactor“ unter atmosphärischen und druckbeaufschlagten Bedingungen (A01) (240954932) (240954932)
5. DFG project G:(GEPRIS)215035359 - TRR 129: Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre (215035359) (215035359)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
MMA and PMMA pyrolysis (frei) ; Primary and secondary reactions (frei) ; Kinetic modelling (frei) ; FTIR gas analysis (frei) ; Fluidized bed reactor (frei)

Kurzfassung
Das chemische Recycling von Polymethylmethacrylat (PMMA) zu seinem Monomer, Methylmethacrylat (MMA), erfordert ein Ausbalancieren der primären Depolymerisation mit der Unterdrückung sekundärer Gasphasenreaktionen. Diese Studie untersucht die nicht-oxidative MMA-Zersetzung in einem Wirbelschichtreaktor über einen Temperaturbereich von 623 K bis 1073 K unter Verwendung von Online-FTIR-Spektroskopie. Die experimentellen Ergebnisse zeigen eine signifikante Verschiebung der Produktselektivität: Niedrige Temperaturen begünstigen einen energiearmen Decarboxylierungsweg (mit Bildung von CO₂ und Methanol), während hohe Temperaturen das Spalten von Radikalen fördern (mit Bildung von CO und leichten Kohlenwasserstoffen). Zur Beschreibung dieses Phänomens wird ein Modell mit zwei konkurrierenden Reaktionen (CRM) verwendet, das die traditionellen Ansätze erster Ordnung erweitert. Das CRM identifiziert zwei unterschiedliche Aktivierungsenergien: Ea,1 = 76,5 kJ/mol für die Decarboxylierung und Ea,2 = 269,9 kJ/mol für das Cracken. Die Untersuchung zeigt ferner, dass das klassische sequenzielle Zersetzungsmodell (PMMA → MMA → leichte Gase) die Monomerausbeuten bei niedrigen Temperaturen überschätzt. Durch die Integration eines direkten Feststoff-Gas-Übergangs zur Berücksichtigung des Abspaltens von Seitenketten und die Einbeziehung der Hydrodynamik eines Reaktors mit mehreren Reaktionsvolumen wurde die Vorhersagegenauigkeit des Modells deutlich verbessert. Die Modellkombination identifiziert ein optimales Ertragsfenster nahe 723 K, bei dem MMA-Ausbeuten von über 95 % erreicht werden.Der vorliegende Datensatz umfasst die gemessenen Gasausbeuten aus der FTIR-Gasanalyse für die Zersetzung von gasförmigem MMA in leichte Gaskomponenten bei sechs verschiedenen Reaktortemperaturen im Bereich von 773 bis 973 K und drei verschiedenen Volumenströmen (50, 100 und 150 l/h), die unterschiedliche Gasverweilzeiten widerspiegeln.

Chemical recycling of polymethyl methacrylate (PMMA) to its monomer, methyl methacrylate (MMA), requires balancing primary depolymerization with the suppression of secondary gas-phase reactions. This study investigates non-oxidative MMA decomposition in a fluidized bed reactor across a temperature range of 623 K to 1073 K using online FTIR spectroscopy. Experimental results reveal a significant shift in product selectivity: low temperatures favor a low-energy decarboxylation pathway (yielding CO₂ and methanol), while high temperatures promote radical cracking (yielding CO and light hydrocarbons). To describe this, a two-competing-reactions model (CRM) is used, outperforming the traditional single first-order approaches. The CRM identifies two distinct activation energies: Ea,1 = 76.5 kJ/mol for decarboxylation and Ea,2 = 269.9 kJ/mol for cracking. The research further demonstrates that the classical sequential decomposition model (PMMA → MMA → light gases) overpredicts monomer yields at low temperatures. By integrating a direct solid-to-gas pathway to account for side-chain break-off and incorporating multi-volume reactor hydrodynamics, the model’s predictive accuracy significantly improved. This integrated framework identifies an optimal recovery window near 723 K, achieving MMA yields over 95 %. The present data set includes the measured gas yields from FTIR gas analysis for the decomposition of gaseous MMA into light gas components at 6 different reactor temperatures ranging from 773 to 973 K and three different volume flows (50, 100, and 150 l/h) representing different gas residence times.

OpenAccess:
ZIP
(additional files)

Dokumenttyp
Dataset

Format
online

Sprache
English

Interne Identnummern
RWTH-2026-04902
Datensatz-ID: 1035471

Beteiligte Länder
Germany