Научная статья на тему 'Высококачественный углеродный сорбент продукт переработки автомобильных шин'

Высококачественный углеродный сорбент продукт переработки автомобильных шин Текст научной статьи по специальности «Технология производства резин и изделий из них»

CC BY
671
151
Поделиться
Ключевые слова
углеадсорбционный метод / эпихлоргидрин / адсорбционно-рекуперационный метод / хлорорганические соединения

Похожие темы научных работ по химической технологии, химической промышленности , автор научной работы — Новичков Ю.А., Хазипов В.А., Петренко Т.В.,

The possibility of using of solid carbon residue from tire-cover pyrolysis as high quality adsorbent has been considered

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Высококачественный углеродный сорбент продукт переработки автомобильных шин»

УДК 691.002.8:678.4

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УГЛЕРОДНЫЙ СОРБЕНТ - ПРОДУКТ ПЕРЕРАБОТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ

ШИН

Ю.А. Новичков, В.А. Хазипов, Т.В. Петренко, аспиранты, Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Аннотация. Рассмотрена и обоснована возможность использования твердого углеродистого остатка от пиролиза автомобильных шин в качестве высококачественного адсорбента.

Ключевые слова: углеадсорбционный метод, эпихлоргидрин, адсорбционно-рекуперационный метод, хлорорганические соединения.

Введение

Одним из перспективных методов утилизации отработанных автомобильных шин является их пиролиз, при котором образуется три вида продуктов: газовая смесь, жидкая фракция и твердый углеродистый остаток [1,2]. Если первые два продукта могут найти широкое применение в качестве газообразного и жидкого топлива, то поиск путей использования углеродистого остатка требует дополнительных углубленных исследований. При активации его паровоздушной смесью удается получить активированный уголь, потребность в котором очень высока во многих отраслях промышленности и, в частности, при решении экологических задач по охране атмосферного воздуха от выбросов полимерной химии.

Анализ публикаций

Важной проблемой по охране воздушного бассейна при производстве мономеров, олигомеров и полимерных материалов является эффективная очистка воздуха от органических и хлорорганиче-ских соединений. Решение этой задачи особенно актуально для производства эпоксидных смол, газовые выбросы которого содержат большое количество хлорорганических веществ, в частности, эпихлоргидрина (ЭХГ). Эпихлоргидрин является ценным и дефицитным химическим сырьем, которое используется в производстве глицерина, эпоксидных смол, эпихлоргидриновых кау-чуков, в связи с чем его рекуперация - важная народнохозяйственная проблема.

Цель и постановка задачи

Целью работы является оценка возможности переработки автомобильных шин в высококачественный углеродный сорбент.

Характеристика процесса переработки и изучение процессов адсорбции

В мировой практике для очистки газовых выбросов от больших количеств эпихлоргидрина используют метод сжигания на катализаторах, однако получающийся при этом хлористый водород отравляет катализатор, уменьшает срок его службы [3]. Зарубежный и отечественный опыт показывают, что наиболее оптимальным для очистки газовых выбросов от хлорорганических веществ, представляющих наиболее трудные объекты для обезвреживания, является углеадсорбционный метод. Однако в случае эпихлоргидрина применение этого метода стало возможным лишь после проведения специальных исследований, результатом которых стал адсорбционно-рекуперацион-ный метод, в качестве адсорбента в котором был использован уголь марки АР-Б [4]. Выбор адсорбента в этом случае был продиктован его высокой адсорбционной способностью по сравнению с другими марками углей. В то же время обострение ситуации со всеми видами твердых топлив ставит на повестку дня поиск вторичного сырья, перспективного с точки зрения производства активных углей. Таким сырьем вполне может стать активированный твердый углеродный остаток пиролиза отработанных резиновых шин, который при исследовании его качества показал хорошие результаты, представленные в табл. 1.

Приведенные данные позволяют предположить, что полученный активный углеродистый сорбент из вторичного сырья может с успехом заменить традиционный. Для этого нами был проведен эксперимент по очистке паровоздушной смеси, содержащей ЭХГ. Процесс очистки был смоделирован на установке с длиной слоя углеродного сорбента 10; 25; и 40 см (рис. 1).

Таблица 1 Сравнительные адсорбционные характеристики разных марок активных углей

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сорбенты Общий объем пор, см3/г Удельная поверхность, м2/г

Антрацит активированный 0,46 486

Полукокс бурого угля 0,09 112

ДАВ (древесный активированный уголь) 0,38 586

БАУ (древесный активированный уголь) 0,43 651

Активированный уголь АР-Б 0,77 903

Активированный уголь углеродного остатка пиролиза шин 0,76 882

Рис. 1. Схема лабораторной установки по изучению адсорбции: 1 - клапан дозировочный; 2 - ловушка; 3 - дозирующая воронка; 4 - барабанная печь; 5 - колонка адсорбционная; 6 - смеси-тель;7 - газовый счетчик; 8 - термометр

Рис. 2. Входные кривые ЭХГ на угле АРБ с разной высотой слоя: 1, 2, 3 - слои угля толщиной 10 см, 25 см и 40 см соответственно

Концентрацию ЭХГ в воздухе поддерживали 9,6 мг/см3, что соответствует относительной упругости пара (Р/Р8) 0,08 для температуры 25°С.

Равновесная активность угля для этой концентрации составила 29,7%. Длина работающего слоя при скорости подачи паровоздушной смеси 0,28 м/с равна 3 см.

Скорость перемещения фронта концентрации по слою 0,99 см/мин. Водородный показатель водной вытяжки исходного образца угля составил 8,2. При заполнении 0,44 % адсорбционного объема угля, что соответствует адсорбции 0,05 ммоль/г, теплота адсорбции составила 12,2 ккал/моль.

С ростом заполнения изотерические кривые теплоты адсорбции убывают и становятся равными теплоте конденсации ЭХГ - 9,76 ккал/моль в интервале температур 25-100°С. Результаты эксперимента представлены на рис. 2.

Выводы

Полученные результаты позволяют считать, что эффективность метода с применением в качестве сорбента активного углеродистого остатка пиролиза шин чрезвычайно высока, как и в случае с применением альтернативного сорбента - угля марки АР-Б. Это делает углеродистый остаток перспективным адсорбентом в процессе очистки газовых выбросов предприятий полимерной химии от хлорорганических соединений, в частно-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

сти, от одного из наиболее токсичных - эпихлор-гидрина.

Литература

1. Новичков Ю.А., Петренко Т.В., Братчун В.И.

Исследование процесса бескислородного пиролиза изношенных автомобильных шин // Вестник ХНАДУ / Сб. научн. тр. -Вып. 29. - Харьков, 2005. - С. 68 -70.

2. Новiчков Ю.О., Петренко Т.В., Братчун В.1.,

Сукманов В.О. Одержання активованого ву-гшля з вуглецевого залишку тсля пролiзу вщпрацьованих гумових шин // Вюник До-нецького державного ушверситету економь ки i торгiвлi iм. М. Туган-Барановського. Науковий журнал. - Донецьк. - 2005. -№1(25). - С. 101-105.

3. А.С. 592436 (СССР), МКИ ВО1 J8/02. Способ

очистки газовоздушной смеси // О.П. Бабу-рова, Т.А. Кружкова, Г.Г. Лукьянова (СССР) -№2304707; Заявлено 29.12.75; Опубл. 24.01.78, Бюл. №6, Открытия. Изобретения. - 1978. - №6. - С.16.

4. Кафаров В.В., Перов В.Л., Иванов В.А. и др.

Выбор оптимальной технологической схемы процесса улавливания винилхлорида в производстве поливинилхлорида // Хим. промышленность. - 1974. - №7. - С.493.

Рецензент: Э.Б. Хоботова, профессор, д.х.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 8 сентября 2006 г.