CC BY
40
Технические науки — от теории к практике _№ 10 (58), 2016г.
СЕКЦИЯ
«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ»
ПЕРЕРАБОТКА ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА
Бурахта Вера Алексеевна
д-р хим. наук, проф. Западно-Казахстанского инновационно-
технологического университета, Республика Казахстан, г. Уральск E-mail: [email protected]
Гаврилина Ирина Игорьевна
магистр техн. наук, ст. науч. сотр., Западно-Казахстанский аграрно-
технический университет им. Жангир хана, Республика Казахстан, г. Уральск E-mail: antares_irina@bk. ru
Байтлесова Лаура Ильясовна
канд. хим. наук, доц. Западно-Казахстанского инновационно-
технологического университета, Республика Казахстан, г. Уральск E-mail: [email protected]
PROCESSING OF PYROLYSIS PRODUCTS OF RUBBERTECHNICAL WARES IN MOTOR FUEL
Vera Burachta
doct. chem. sciences, professor West-Kazakhstan innovative-technological university,
Kazakhstan, Uralsk
Технические науки — от теории к практике № 10 (58), 2016г_
Irina Gavrilina
master of tech. sciences, senior scientific worker, West-Kazakhstan agrarian-technical university named after Zhangir Khan,
Kazakhstan, Uralsk
Laura Baitlessova
cand. chem. sciences, docent West-Kazakhstan innovative-technological university,
Kazakhstan, Uralsk
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлены результаты исследований по переработке резинотехнических изделий методом пиролиза в моторные топлива. В ходе пиролиза отходов резинотехнических изделий получены жидкое углеводородное топливо (40-45 %), пиролизные газы (10-30 %), остаточный углерод (25-30 %), металлокорд (10 %). Проведены исследования по изучению фракционного, химического и механического состава пиролизного топлива. Установлено, что полученное пиролизное топливо, обладает характеристиками, сходными с высоковязкой сернистой нефтью.
ABSTRACT
This article represents the results of research of rubbertechnical wares processing by pyrolysis method in motor fuel. Hydrogen oil-fuel (40-45 %) was got during pyrolysis waste of rubbertechnical wares, pyrolysis gases (1030 %), remaining carbon (25-30 %), metalcord (10 %). Researches on studying of fraction, chemical and mechanical composition of pyrolysis fuel were conducted. It was set, that got pyrolysis fuel has features, similar with highviscid sulphureous oil.
Ключевые слова: резинотехнические изделия, пиролиз, моторные топлива.
Keywords: rubbertechnical wares, pyrolysis, motor fuel.
В настоящее время остро обозначилась проблема необходимости утилизации автомобильных шин, отслуживших срок эксплуатации. Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 30 млн. т. при ежегодном приросте не менее 10 млн. т. Из этого количества в мире только 20 процентов покрышек находят применение. Остальные 80 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации и производства экологически чистого продукта.
Технические науки — от теории к практике _№ 10 (58), 2016г
Одновременно ужесточились требования к товарным нефтепродуктам, в частности, по содержанию соединений серы в дизельном топливе. Поэтому возрастает актуальность вторичных процессов переработки твердых отходов и получения на их основе экологически чистых компонентов моторных топлив [3, с. 330].
Пиролиз автомобильных покрышек получил достаточно широкое распространение среди научных исследований ученых различных стран мира. Так, в настоящее время ученые Шанхайского университета инженерных наук работают над применением в качестве совместного сырья для пиролиза резины и силиконовых отходов, однако основной целью их исследований является получение полукокса и его применение [4, с. 255]. Ученые из Турции предлагают применять продукты каталитического пиролиза в качестве компонентов моторных топлив [1, с. 456]. Ученые Чешской Республики уделяют большое внимание вопросу со-пиролиза автомобильных покрышек и угля для получения бездымных топлив [2, с. 203].
Нами проведен ряд опытов по переработке резинотехнических изделий методом пиролиза в моторные топлива.
В ходе исследований нами осуществлена технология переработки отходов резинотехнических изделий Западно-Казахстанской области. Утилизацию отходов резины выполняли методом пиролиза на опытно-конструкторской установке промышленного типа УПОР-1Ш. По результатам исследования экспериментально установлено, что температура, соответствующая максимальному выходу жидкой фракции при пиролизе (40-45 %) составляет 487°С, оптимальная температурная область ведения процесса - 450-600°С.
В результате процесса пиролиза отходов резинотехнических изделий получены следующие продукты: жидкое углеводородное топливо (пиролизное) в количестве 40-45 %, пиролизные газы в количестве 10-30 %, остаточный углерод в количестве 25-30 %, металлокорд в количестве 10 %.
Далее нами определен фракционный состав жидкого углеводородного топлива, полученного при переработке отходов резинотехнических изделий. Установлено, что в составе жидкого углеводородного топлива содержатся бензиновая фракция в количестве 14 %, дизельная фракция в количестве 39 %, мазут в количестве 47 %.
Также нами проведены исследования по определению химического и механического состава пиролизного топлива: содержания серы, воды, механических примесей, асфальто-смолистых веществ. Повышенное содержание массовой доли серы в пиролизном топливе, составляющее 0,555 % (масс.), свидетельствует о том, что топливо аналогично
Технические науки — от теории к практике № 10 (58), 2016г_
сернистым нефтям согласно классификации нефтей по ГОСТ 9965-76 «Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия». Обнаружено, что в составе жидкого углеводородного топлива, полученного при переработке отходов резинотехнических изделий, содержится 0,44 % механических примесей, что может быть обусловлено наличием в пиролизном топливе технического углерода (сажи), находящегося в мелкодисперсном состоянии.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что жидкое углеводородное топливо, полученное в результате пиролиза резинотехнических изделий, обладает характеристиками, сходными с высоковязкой сернистой нефтью. Исходя из этого, можно сделать вывод, что пиролизное топливо пригодно для переработки в качестве сырья-источника топливных фракций. Однако необходимо учитывать, что физико-химические и механические показатели пиролизного топлива указывают на необходимость применения процедур первичной очистки - удаление механических примесей, снижение вязкости.
Для разработки методов улучшения качества дизельной фракции пиролизного жидкого топлива проведены дополнительные исследования температуры вспышки в закрытом тигле, массовой доли полициклических углеводородов, коксуемость, зольность, смазывающей способности, фракционного состава. Полученные результаты сравнивали с нормативными требованиями, предъявляемыми к товарному дизельному топливу на территории Таможенного союза, в который входят Россия, Казахстан, Белоруссия, Киргизстан.
В результате сравнительного анализа физико-химических свойств дизельной фракции, выделенной из пиролизного топлива с физико-химическими свойствами аналогичных фракций нефтей Западно-Казахстанской области установлено, что значения плотности бензиновой, дизельной фракций и мазута, выделенных из пиролизного топлива, составляют 0,8356 г/см3, 0,8607 г/см3, и 0,9105 г/см3 и отличаются от значений плотности аналогичных фракций, выделенных из нефтей месторождений ЗКО. Содержание массовой доли серы во фракциях, выделенных из пиролизного топлива говорит о необходимости дополнительной очистки фракций от серусодержащих соединений. Вязкость дизельной фракций пиролизного топлива не будет препятствовать использованию в качестве компонентов моторных топлив, так как при процессах очистки вязкость фракций снижается.
Также проведены дополнительные исследования, в результате которых установлено, что температура вспышки исследуемой
Технические науки — от теории к практике _№ 10 (58), 2016г.
дизельной фракции не значительно превышает значение, предъявляемое к дизельным топливам, что может быть обусловлено наличием в дизельной фракции некоторого количества высококипящих компонентов. Смазывающая способность исследуемой фракции составляет 583 мкм, что несколько превышает требования, предъявляемые к дизельному топливу. Фракционный состав исследуемой дизельной фракции близок по значениям к фракционному составу дизельных топлив и соответствует нормам, предъявляемым Техническим регламентом.
Таким образом, можно видеть существенные различия в свойствах, что говорит о невозможности применения стандартных методов очистки, применяемых к нефтяным фракциям. Существует необходимость разработки таких методов очистки, которые оптимально подходили бы именно для дизельной фракции пиролизного жидкого топлива.
Список литературы:
1. Abdulkadir A., Yumruta§ R. Production of gasoline and diesel like fuels from waste tire oil by using catalytic pyrolysis // Energy. 2016. Vol. 103, Р. 456-468.
2. Bicakova O., Straka P. Co-pyrolysis of waste tire / coal mixtures for smokeless fuel, maltenes and hydrogen-rich gas production // Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 116, Р. 203-213.
3. Burakhta V.A., Gavrilina I.I. Characterization of liquid products of automobile tire pyrolysis // Russian Journal of Applied Chemistry. February 2016, Vol. 89, Issue 2, Р. 330-333.
4. Zhang, Guangjian, Wang, Jincheng. Study on application behavior of pyrolysis char from waste tires in silicone rubber composites // E-Polymers. 2016. Vol. 16. Р. 255-264.
