Динамика удаления элементов органической массы торфа при термическом разложении Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М КИРОВА

Том 300

1977

ДИНАМИКА УДАЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЫ ТОРФА ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ РАЗЛОЖЕНИИ

В. М. ИКРИН, Л. И. ПЕТРОВИЧЕВА, Я. А. БЕЛИХМАЕР

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр химико-технологического факультета)

Исследование. перераспределения элементов между продуктами разложения проводилось с двумя типичными представителями торфов месторождений Западно-Сибирской низменности, характеристика которых представлена в табл. 1, 2.

Таблица 1

Характеристика торфов, %

№ пробы Тип торфа Степень разложения Ас ут Сг № (0+//+

1 •> Верховой Низинный 20 35 9,27 10,70 2,92 10,90 72,00 68,42 51,70 53,80 5,72 5.21 42,58 40,99

Таблица 2

Групповой состав торфов

Содержание, % вес

пробы битумы воднораство-римые и легко-гидролизуемые гуми,новые кислоты фульфо- ки-слоты негидролизу-емый остаток

1 2,70 30,0 28,0 9,5 29,8

2 4,20 2,1,0 36,5 19,5 18,8

Термическое разложение аналитической пробы торфа навеской в 1 грамм проводилось в кварцевой пробирке диаметром 10 мм. Нагревание образцов осуществлялось в трубчатой электропечи, которая подключалась к программному устройству дериватографа. Скорость подъема температуры поддерживалась постоянной и равной 5 град/мин. При достижении заданной температуры пробирка вынималась из печи и резко охлаждалась до комнатной температуры. Охлажденный твердый остаток исследовался на содержание углерода и водорода по ГОСТу 2408-49.

Выбор температурного интервала исследований связан с результатами дериватографического анализа, которые показали, что основные

процессы термического разложения торфа протекают в интервале температур 150—500°С.

Как видно из рис. 1, количество С, Н и О, перешедших в летучие продукты, зависит от температуры и типа торфа. Так, при 300°С из верхового торфа переходит в летучие продукты 17,1% С, а из низинного удаляется лишь 4,5% С.

Максимальная скорость удаления углерода наблюдается для верхового торфа при 280°С и для низинного при 350°С. Следует отме-

\

.J

г

28В ЗОН ш

Рис. 1. Динамика удаления элементов из органической массы торфа в зависимости от температуры (а — углерода, б — водорода, в — кислорода) . 1 — верховой торф; 2 — низинный торф

тить, что разница в содержании углерода с ростом температуры не только не уменьшается, а даже возрастает. Если в исходном низинном

торфе содержание С лишь на 2,1% больше, чем в верховом, то в твердом остатке, полученном при 450°С, содержание С выше на 7,3%.

Тип торфа значительно влияет на характер кривых удаления водорода. При 320° С из верхового торфа в летучие соединения переходит 50% Н, в то время как низинный торф теряет только 20% К Такое различие в динамике удаления водорода можно объяснить протеканием реакций различного типа.

Построение диаграммы Ван-Кревеле-на в координатах отношение Н/С и О/С показало, что у верхового торфа с самого качала разложения превалируют реакции дегидратации, тогда как у низинного торфа до 300°С протекают преимущественно реакции декарбоксилированпя; Связано это с групповым составом торфов, содержанием воднорастворимых и легко верховом торфе.

О наблюдается значительно больше

УДа-

9 " Ц4 • - «

Мтвтийб отношение

Рис. 2. Диаграмма Ван-Креве-лена: а — реакции деметаниро-вания; б—реакции дегидратации; в — реакции декарбоксилированпя

/ — верховой торф; 2 — низинный торф

в частности, с более высоким гидролизуемых соединений в В динамике отщепления сходства, чем различий. У обоих торфов максимальная скорость ления кислорода достигается при температуре 270°С.