CC BY
69
УДК 658.567:628.475
ВИЗНАЧЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ЗАСТОСУВАННЯ П1РОЛ1ЗНО1 Р1ДИНИ В1Д АВТОПОКРИШОК ДЛЯ ОТРИМАННЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО
ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛЬНОГО
О.1. Позднякова, доцент, к.х.н., О.В. Шапар, маг1странт, 1.Ю. Ширяева, студентка, ХНАДУ
Анотаця. В Украш вже працюють дектька малих тдприемств з переробки шин методом пiролiзу. Наша робота дозволяе захистити навколишне середовище eid використаних шин, отримувати альтернативне паливо для транспорту з вiдходiв шин.
Ключов1 слова: пiролiз, альтернативне паливо, захищати навколишне середовище.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИРОЛИЗНОЙ ЖИДКОСТИ ОТ АВТОПОКРЫШЕК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО
ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
Е.И. Позднякова, к.х.н., доцент, О.В. Шапар, магистрант, И.Ю. Ширяева, студентка, ХНАДУ
Аннотация. В Украине уже работают несколько малых предприятий по переработке шин методом пиролиза. Наша работа позволяет защищать окружающую среду от отходов шин, получать альтернативное топливо для транспорта из отходов шин.
Ключевые слова: пиролиз, альтернативное топливо, защищать окружающую среду.
DETERMINATION OF POSSIBILITIES OF PIROLYSIS LIQUID APPLICATION FROM TYRES FOR ALTERNATIVE FUEL-OIL OBTAINING
О. Pozdnyakova, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, O. Shapar, magister, A. Shiryaeva, student, KhNAHU
Abstract. There are several small enterprises in Ukraine that use pyrolysis method for waste tyres processing. Our work enables not only to protect the environment but also gives a chance to get alternative fuel for automobile transport.
Key words: pyrolysis, alternative fuel, to protect environment.
Вступ
Добре вщомо, що одним з головних джерел забруднення повггря великих мют та проми-слових центрiв е автомобшьний транспорт. При цьому суттевi еколопчш проблеми ви-никають також при утктзаци автомобшв, у яких заюнчився термш експлуатацп, в тому чи^ й зношених автопокришок.
Анал1з публжацш
Необхщнють yTrai3a^i' велико! кшькосп автопокришок, яю накопичилися у свт та про-довжують збiльшyватися, Hi в кого не викли-кае сyмнiвy [1]. Зараз у промисловосп найбiльш розвинутих краш основним способом утктзаци автопокришок е мехашчне подрiбнення ix у крихту. Вiдомо багато праць, у яких описано рiзнi технологи под-
рiбнення. Але в останш роки у свт спостер> гаеться деяке перевиробництво гумово1 кри-хти. Вiдомо, що велику масу автопокришок (наприклад, в Укра1ш щорiчно !х утворюеть-ся 200 тис. т) неможливо утилiзувати тшьки одним методом. Ймовiрно тому в останш роки в державах €С, Росп, Укра1ш з'явилося багато патентiв на утилiзацiю автопокришок методом пiролiзу. Автори таких установок стверджують, що всi три основних продукти пiролiзу автопокришок: газ, рiдина та твер-дий водневий залишок (шлак) - безпосеред-ньо можуть бути використаш у промислово-стi [2, 3].
Мета i постановка задачi
У нашiй роботi ми дослщжували можливiсть модифшацп властивостей mролiзноl рщини, якi дозволяють використовувати И в якосп палива, та розробили склад альтернативного дизельного палива. У якосп об'екта досл> дження ми використали пiролiзнi рiдини, отриманi в Укра!ш в м. Днiпропетровську, Кривому Розi та у Харковi. Необхiдно вщ-значити, що суттевою перевагою процесу пiролiзу е те, що цим методом можна пере-робляти автопокришки не тiльки без метало-корду, а i з металокордом.
Наш досвщ роботи з пiдприемцями, яю екс-плуатують пiролiзнi установки, показуе, що попередне сортування автопокришок зви-чайно не проводять, i тому пiролiзна рiдина мае перемшний склад. До того ж на таких установках звичайно не удаеться чггко до-тримуватися постшно1 температури пiролiзу, i це також видно з нестшких характеристик тротзно1 рщини.
Необхiдно також вiдмiтити, що пiролiзна р> дина, отримана на будь-якш установцi, мае рiзкий, специфiчний запах.
На наступному еташ ми проводили роздшен-ня пiролiзноl рiдини на фракци за стандартною для нафтопродукнв методикою, з метою визначення фракцшного складу. Нас, голо-вним чином, щкавила можливiсть викорис-тання пiролiзноl рiдини в якостi замшювача дизельного пального.
Аналiз складу та властивостей шролiзнот р1дини
За фракцшним складом пiролiзна рiдина схожа як з шчним паливом, так i з дизельним тiльки за вмютом сiрки. Для усiх iнших пока-зникiв спостерiгаються суттевi вiдмiнностi.
Одержат фракци не мають стабiльних характеристик, i тому ще не е паливом. У них залишаеться характерний рiзкий неприемний запах, зумовлений наявнютю меркаптанiв з великою молекулярною масою. Вмiст сiрки та води перевищуе вiдповiднi стандарти для палив [4].
Таким чином, фракщонування не дае можли-востi отримати рщину, яка вiдповiдала б стандартам на дизельне пальне. Для покращення властивостей тротзно1 рiдини ми вирiшили спочатку очистити И вщ меркаптанiв та нена-сичених циклiчних сполук.
Вмют нафтенових кислот у нафтах призво-дять до неприемного запаху. Вони виклика-ють корозiю металу двигушв, тому при очи-щеннi !х видаляють з дистилятiв. I в результат окислення сприяе утворенню смолеподiбних утворень. Тому перед отри-манням палива нафтопродукти необхщно пiддавати очищенню.
Очищення нафтопродуктiв сiрчаною кисло -тою проводять для видалення неграничних вуглеводiв, смолянистих, азотистих i шрча-них сполуки, якi зумовлюють малу стшюсть продукту при зберiганнi, поганий колiр i змi-ну якостей в умовах застосування.
Реакцiя меркаптанiв з шрчаною кислотою протiкае в три стади; продуктами реакци е дисульфщи, якi легко розчиняються в шрча-нiй кислотi i сiрчаному анпдрищ
Ь^Н + №804 = ОН^ + Н,0 ЬЮН + ОН^ = +Н20
Якщо порiвняти результати експерименту з вимогами ДСТУ до дизельного палива, то можна побачити, що вони також дуже близью.
= + 802 2Я8Н + Н2804 = + 802 + 2Н2О
При ди концентровано! ирчано1 кислоти на тиофен утворюються тиофенсульфокислоти i оксид шрки.
У промисловостi використовують чотири методи очистки нафтопродукпв: адсорбцш-ний, лужний, сiрчанокислотний методи та пдроочищення. Але тiльки сiрчанокислотний метод та пдроочищення дозволяють одноча-сно видаляти i меркаптани, i ненасиченi вуг-леводнi. На даному етапi роботи ми визнача-ли можливiсть використання шрчанокислот-ного методу очищення нафтопродукпв для тротзно1 рiдини.
Залежно вщ того, для яко! мети застосовують сiрчанокислотне очищення, пiдбирають кон-центращю кислоти i технологiчний режим процесу.
Проведет нами експерименти дозволили встановити, що оптимальна концентрацiя була 93 % кислоти. Також ми пдабрали сшв-вiдношення кислоти до пiролiзноl рiдини. Було встановлено, що найбшьш вдале сшв-вiдношення 2:1. Пюля двадцятихвилинно! обробки пiролiзноl рiдини за допомогою ар-чано! кислоти ми багаторазово вщмивали залишки ирчано1 кислоти водою.
Ефективнють шрчанокислотно1 очистки ми перевiряли шляхом визначення концентраци меркапташв та ненасичених вуглеводнiв у пiролiзнiй рiдинi до та пiсля обробки арча-ною кислотою. Експерименти проводили за стандартними для нафтопродукпв методами.
Вмют меркаптанiв визначали методом потен-цiометричного титрування. Концентрацiю ненасичених вуглеводшв - шляхом визначення йодного числа. Результати наведет в табл. 1.
Таблиця 1 Концентрашя ненасичених вуглеводшв шляхом визначення йодного числа
Як видно з таблищ, шсля обробки шрчаною кислотою значення йодного числа пiролiзноï рiдини вiдповiдають вимогам стандарту на дизельне паливо. Також зникае специфiчний запах. Таким чином, шрчанокислотна очистка досить ефективна для покращення шрол> зноï рщини.
Сiрчанокислотне очищення мае i недолши, внаслiдок чого на сьогоднi у багатьох випад-ках замiнюеться шшими доцiльнiшими методами. Вона особливо нерентабельна, коли необхщно видаляти з нафтопродукпв велику кiлькiсть небажаних домшок. Головним ïï недолiком е утворення вели^' кiлькостi кислого гудрону, який практично не шдлягае утатзаци. Крiм того, на вiдмiну вщ звичай-них нафтопродуктiв, пiролiзну рщину дуже складно вiдмити вiд сiрчаноï кислоти. Залишки сiрчаноï кислоти суттево пiдвищують корозiйну активнiсть пiролiзноï рiдини. Такi недолiки вiдсутнi при гщроочищенш нафто-продуктiв. Тому для покращення властивос-тей пiролiзноï ридини ми рекомендуемо ви-користовувати пдроочищення.
Висновки
Одшею з перспективних галузей застосуван-ня продуктiв утилiзацiï автопокришок мож-ливо будуть альтернативнi палива, а саме альтернативне дизельне пальне. Воно скла-даеться iз сумiшi звичайного дизельного пального та рщких продуктiв пiролiзу зно-шених автопокришок. Альтернативне дизе-льне пальне було отримано при безпосеред-ньому мехашчному змшуванню компонентiв сумiшi.
Таке паливо може бути використано у вшх галузях народного господарства, де застосо-вуеться рщке паливо для дизельних двигушв, якi працюють на малих обертах. При цьому пiролiзну рiдину необхщно попередньо об-робити. Такий спошб застосовуеться у про-мисловостi для покращення властивостей дизельного пального. При цьому вщбуваеть-ся порушення речовин, яю викликають хара-ктерний запах, а також таких сполук, яю легко окислюються й утворюють смолоподiб-ний осад. Крiм того, вщбуваеться зниження корозiйноï активностi пiролiзноï рiдини.
При змiшуваннi звичайного дизильного пального з рщкими продуктами пiролiзу зно-шених автопокришок зменшуеться цетанове
№ проби Йодне число Концентращя меркапташв
До обробки срчаною кислотою
1 57,10 0,050
2 58,37 0,051
3 59,01 0,048
Шсля обробки с1рча-ною кислотою
4 6,31 Ввдсутш
5 5,71 ввдсутш
6 5,98 ввдсутш
число палива. Вщомо, що пiролiзна рщина мiстить велику кiлькiсть ароматичних спо-лук, якi мають найменше цетанове число. Найменш чутливими до цетанового числа е тихохолодш двигуни, якi в основному вико-ристовують сумiшi дизильного пального та мазуту або навт чистий мазут замiсть бiльш дорогого дизельного пального [5]. Для таких двигушв ми можемо рекомендувати наше альтернативне дизельне пальне. На кафедрi екологи ХНАДУ був отриманий патент на корисну модель альтернативного дизельного палива [6].
Л^ература
1. Утилiзацiя вiдпрацьованих автомобiльних
шин./ Т. В. Петренко, Ю. О. Новiчков, О. I. Позднякова, В. В. Хазшова. - До-нецьк : ДонНАБА, 2007. - 110 с.
2. ДСТУ 4058-2001. Паливо нафтове. Мазут.
Техшчш умови. - К. : Держстандарт Украши, 2002. - 10 с.
3. ДСТУ 3868 - 99. Паливо дизельне. Техшч-
ш умови. - К. : Держстандарт Украши, 2000. - 10 с.
4. Позднякова О. I. Дослщження галузей за-
стосування рщинних продуктiв пiролiзу автопокришок як альтернативного палива / О. I. Позднякова, О. В. Шапар, I. I. Ширяева // Матерiали V науково-практично1 конференцiï. - Прага, 2009. -С.52-53.
5. Позднякова О. I. Дослщження еколопчних
характеристик процешв спалювання су-мiшей крихти автопокришок з вугшлям / О. I. Позднякова, М. В. Статилко // Весник ХНАДУ : сб. науч. тр. - Харьков : ХНАДУ, 2005. - Вып. 30. - С. 110-113.
6. Туренко А. М. Альтернативне дизельне
паливо / Туренко А. М., Внукова Н. В., Позднякова О. I., Наглюк I. С. - Патент на корисну модель UA № 36711 U вщ 10.11.2008.
Рецензент: В. О. Юрченко, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 16 листопада 2009 р.
