ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЛАЖНОГО КАТАЛИТИЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА ПОЛИМЕРНОГО КОРДА ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН В ПРИСУТСТВИИ ХЛОРИДА КОБАЛЬТА
Введение
В связи с увеличением объемов утилизации вторичных шин методом механического измельчения с целью получения резиновых регенератов, образуется значительное количество полимерного корда входящего в состав изношенных шин [1]. Получаемый при переработке полимерный корд состоит из полиэфирных и полиамидных волокон, а также содержит до 50% трудноотделимой резиновой фракции. Из выше сказанного следует, что полимерный корд представляет собой сложную смесь полимерных отходов, разнородную по химической природе и составу специальных добавок. Исходя из этого, химические методы переработки, а также восстановление полимерных материалов (даже со значительной потерей качества) являются малоэффективными.
Наиболее эффективным методом переработки сложных смесей полимерных отходов с высокой скоростью и селективностью, а также качеством получаемых продуктов, являются каталитический пиролиз. Из утилизируемых полимерных отходов получают жидкие и газообразные топлива, а также твердые углеродсодержащие сорбенты [2-6].
Известно, что при высоких температурах наличие влаги приводит к существенному ускорению термической деструкции полиэфирных и полиамидных волокон, которые являются основой полиамидного и полиэфирного корда автомобильных шин [7-10]. Поэтому целесообразно исследовать влияние исходной влажности субстрата на процесс низкотемпературного каталитического пиролиза полимерного корда изношенных автомобильных шин с целью разработки эффективного метода переработки с получением жидких и газообразных энергоносителей. Поскольку исходная влажность полимерных отходов может изменяться в достаточно широком интервале, изучение влияния влажности исходного сырья будет способствовать оптимизации проведения процесса.
Экспериментальная часть
В работе исследовано влияние влажности полимерного корда на выход продуктов каталитического пиролиза, а также исследован процесс влажного каталитического пиролиза с использованием в качестве катализатора хлорида кобальта с концентрацией 2% от массы навески полимерного корда. Выбор кобальт содержащей каталитической системы и ее концентрация были определены в работе [13]. Температура проведения процесса варьировалась в интервале от 350 до 600 ºС.
Процесс проводился в реакторе с неподвижным слоем в атмосфере азота. Масса навески сухого корда составляла 2 г. Влажность полимерного корда изменялась в пределах от 10 до 100% из расчета на массу сухой навески.
Результаты и обсуждение
Исходя из литературных источников [11,12] значительный распад полимерных составляющих корда происходит при температурах выше 350 ºС. Поэтому на первом этапе работы было исследовано влияние влажности на процесс пиролиза полимерного корда при температуре 350 ºС. Как видно из данных, представленных в таблице 1, при температуре пиролиза 350 ºС наличие влаги в субстрате в интервале от 10 до 80% приводит к образованию жидкой органической фракции, а также способствует снижению массы твердого остатка на 5%. В данных условиях проведения эксперимента масса газообразных продуктов пиролиза не зависела от влажности полимерного корда.
Наличие влаги в субстрате, как уже отмечалось, существенно не влияло на массу газообразных продуктов, однако влияло на состав получаемой газообразной смеси. При увеличении влажности полимерного корда происходит рост объемов углеводородов С1 - С3 (н.у.) на 30 - 70% по сравнению с сухим субстратом. Наибольший объем газообразных углеводородов соответствует влажности 50%. Это также сказывается на увеличении теплотворной способности газа.
Пиролиз при температуре 350 ºС в присутствии хлорида кобальта с концентрацией 2% и влажностью 50 % приводит к снижению массы твердого остатка и увеличению массы жидкой фракции на 10% по сравнению с использовании сухого субстрата без катализатора. Также наблюдалось увеличение теплоты сгорания газообразной смеси. Данный эффект может быть объяснен увеличением концентрации углеводородов С2-С3 на 15-25%.Оптимальная влажность субстрата, обеспечивающая наибольшую степень конверсии и наибольшую теплоценность, составляет около 50 %, поэтому исследование влияния температуры на ход протекания процесса влажного пиролиза полимерного корда проводилось при 50 % исходной влажности субстрата.
Анализируя полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод о том, что влажность полимерного корда оказывает влияние на распределение продуктов в интервале температур проведения процесса 350 - 450 ºС. При дальнейшем увеличении температуры влияние влажности на массовое распределение продуктов несущественно. Это, возможно, объясняется процессами испарения и обугливания влажного субстрата, а также изменением механизма температурного разрушения полимерного сырья. К тому же, увеличение температуры проведения процесса пиролиза негативно сказывается на теплотворной способности получаемых газообразных продуктов за счет увеличения выхода низкомолекулярных газов с низкой теплотой сгорания. Поэтому, исследование процесса влажного каталитического пиролиза полимерного корда с использованием CoCl2 2% и влажности субстрата 50% проводилось при температуре 450 ºС.
В таблице 1, приведены значения общих характеристик продуктов получаемых в результате каталитического и некаталитического процесса с влажностью 50%, а также для опыта с использованием сухой навески при температуре проведения процесса 450ºС.
Таблица 1. Сравнительные характеристики продуктов пиролиза полимерного корда в зависимости от влажности сырья и использование катализатора при температуре 450 ºС.
|
|
Сухой образец |
Влажность 50% |
CoCl2 2%, влажность 50% |
|
V H2, мл |
26,30 |
36,48 |
81,79 |
|
V CH4, мл |
27,77 |
30,90 |
36,47 |
|
V С2-С3, мл |
57,79 |
63,51 |
67,52 |
Как видно из представленных в таблице 1 данных, наилучший результат дает совместное использование влажности субстрата и действия катализатора, что сказывается на увеличении объемов углеводородов С1-С3 и водорода, а также на общей теплоте сгорания газообразных продуктов пиролиза.
Выводы:
- Исследовано влияние влажности в процессе пиролиза полимерного корда на выход основных продуктов и состав газовой фазы;
- Оптимальная влажность субстрата, способствующая ускорению процесса деструкции и увеличению конверсии исходного сырья, а также увеличению выхода газообразных углеводородов составляет 50% от массы корда;
- Температура проведения процесса 450 ºС, позволяет достичь высокой степени превращения исходного субстрата, а также способствует получению газообразных продуктов с высокой теплотой сгорания, в отличии от более высоких температур проведения процесса;
- По сравнению с некаталитическим процессом в отсутствие влаги каталитический пиролиз полимерного корда с использованием CoCl2 2% и влажностью субстрата 50% при температуре 450 ºС способствовал:
- увеличению массы жидкой фракции и снижение массы твердого остатка на 10%;
- увеличению объема газообразных углеводородов на 20%;
- увеличению объема образованного водорода в 2 раза;
- увеличению общей теплоты сгорания газообразных продуктов на 35%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Колосов А. Переработка автопокрышек, электр. ресурс: http://www.idreforma.ru/%20articles/60626.html, 20-6-2006.
- Vasile, P. Onu, V. Barboiu, M. Sabliovschi, G. Moroi, Catalytic decomposition of polyolefins. II. Considerations about the composition and the structure of reaction products and the reaction mechanism on silica-alumina cracking catalyst. Acta Polym. 36, 543 (1985).
- S. Ali, A. A. Garforth, D. H. Harris, D. J. Rawlence, and Y. Uemichi, Polymer waste recycling over "used" catalysts, Catal. Today 75, 247 (2002).
- Z. Zhibo, S. Nishio, Y. Morioka, A. Ueno, H. Ohkita, Y. Tochihara, T. Mizushima, and N. Kakuta, Thermal and chemical recycle of waste polymers,29, 303 (1996).
- A. R. Songip, T. Masuda, H. Kuwahara, and K. Hashimoto, Kinetic studies for catalytic cracking of heavy oil from waste plastics over REY zeolite, Energy Fuels 8, 136 (1994).
- G. M. Zeng, X. Z. Yuan, T. J. Hu, G. Yan, Y. Y. Yin, and J. B. Li, Manufacture of liquid fuel by catalytic cracking waste plastics in a fluidized bed, Energy Sources 25, 577 (2003).
- Петухов Б.В. Полиэфирные волокна. М., / Петухов Б.В. / «Химия», 1976, с. 86.
- Нельсон У.Е. Технология пластмасс на основе полиамидов.-Пер.с англ./под ред. А.Я. Малкина.-М.: Химия, 1979.-256с.
- Аверченко-Антонович Ю.О. Технология резиновых изделий: Учеб. пособие для вузов / Аверченко-Антонович Ю.О., Омельченко Р.Я., Охотина Н.А., Эбич Ю.Р. / Под ред. Кирпичникова П.А.-Л.:Химия,1991.-352с.:ил.
- Федюкин Д.Л. Технические и технологические свойства резин./ Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. / -М.: Химия, 1985.-240с., ил.
- Y. Sakata, M. A. Uddin, K. Koizumia and K. Muratab Thermal degradation of polyethylene mixed with poly(vinyl chloride) and poly(ethyleneterephthalate), Polym. Degrad. Stab., 53, 111-117 (1996).
- Kamerbeek G., Kroes H., Grolle W., Thermal Degradation of Polymers, Soc. Chem. Ind., Monogr.№ 13, 357(1961).
- Kosivtsov Y., Lugovoy Y., Sulmam E. Low-temperature catalytic pyrolysis of polymeric cord of used automobile tyres for combustible gases production. / XL Annual Polish Conference on Catalysis /, Krakow, 2008.
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Статья в формате PDF 161 KB...
28 05 2020 3:59:34
Статья в формате PDF 111 KB...
27 05 2020 11:42:55
Статья в формате PDF 321 KB...
26 05 2020 3:22:24
Статья в формате PDF 150 KB...
24 05 2020 9:13:30
Статья в формате PDF 138 KB...
23 05 2020 6:57:48
В Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам осуществлена государственная регистрация оригинального алгоритма и базы данных «Drug», позволяющих прогнозировать новые виды действия известных лекарственных средств. Программа основана на сравнении набора квантово-химических и геометрических дескрипторов молекул методами многомерной статистики. Результаты работы алгоритма получили практическое подтверждение для четырех препаратов. ...
22 05 2020 6:57:17
Приведены данные по петрологии и потенциальной рудоносности умеренно-щелочных гранитоидов Нагорного Сангилена, которые по сумме признаков отнесены к анорогенному типу. Показано ведущее значение в генерации этих фельзических интрузивных образований флюидного режима, в котором доминирующую роль играли концентрации плавиковой кислоты. ...
20 05 2020 15:11:58
Статья в формате PDF 146 KB...
19 05 2020 18:22:41
Статья в формате PDF 136 KB...
18 05 2020 17:56:19
Статья в формате PDF 117 KB...
17 05 2020 9:20:16
Статья в формате PDF 123 KB...
16 05 2020 18:29:24
Среди населения Ширванской зоны Азербайджана проведены медико-генетические исследования по выявлению нарушений Ц Н С и органов чувств, установлены типы наследования патологий. Среди 119 больных с 14 наследственными и врожденными заболеваниями 71,43 % приходится на моногенные патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования, что объясняется кровнородственными браками среди родителей пробандов. ...
15 05 2020 5:11:16
Статья в формате PDF 258 KB...
14 05 2020 8:16:29
Статья в формате PDF 84 KB...
13 05 2020 10:46:49
Территориальные различия электоральных предпочтений отличаются высокой устойчивостью в современной России. Этот феномен подтверждается методом корреляционного анализа. Выделяются шесть основных социальных факторов, влияющих на различия в электоральной географии: 1) доля городского населения; 2) приближенность к центру; 3) этнический фактор; 4) доля молодежи в составе населения; 5) преобладающие виды деятельности населения; 6) структура социальных связей. Электоральное поведение в России менее индивидуально, чем в западных странах, большее значение имеют объективные социальные факторы. ...
12 05 2020 18:10:11
Статья в формате PDF 183 KB...
11 05 2020 10:24:15
Установлены специфические особенности микробного населения почв мерзлотных горно-таежных техногенных ландшафтов Эльконского ураново-рудного района на территории Южной Якутии. Такие как высокая численность эколого-трофических групп микроорганизмов (2,0·103–7,6·107 кл/г), сопоставимая с плотностью микробов в лугово-степных почвах Центральной Якутии и особый характер распределения их по профилю почв в зависимости от содержания в них урана. В почве радиоактивно-загрязненного разреза с уменьшением содержания урана до 161 мг/кг наблюдается увеличение численности всех исследованных групп микроорганизмов. В остальных образцах данного разреза с увеличением содержания урана в почве наблюдается исчезновение или спад численности микроорганизмов на 1–2 порядка. В отличие от загрязненного разреза в почве нативного ландшафта численность микроорганизмов остается достаточно высокой по всему почвенному профилю. ...
10 05 2020 12:42:45
Статья в формате PDF 124 KB...
09 05 2020 18:19:31
Статья в формате PDF 94 KB...
08 05 2020 6:12:24
Статья в формате PDF 119 KB...
07 05 2020 22:15:41
Статья в формате PDF 103 KB...
06 05 2020 22:35:43
Статья в формате PDF 109 KB...
05 05 2020 11:14:52
Статья в формате PDF 163 KB...
04 05 2020 9:52:57
Статья в формате PDF 114 KB...
02 05 2020 3:52:52
Статья в формате PDF 109 KB...
01 05 2020 13:50:38
Статья в формате PDF 119 KB...
30 04 2020 17:46:39
Статья в формате PDF 277 KB...
29 04 2020 7:54:41
Статья в формате PDF 87 KB...
28 04 2020 6:43:29
Статья в формате PDF 304 KB...
27 04 2020 0:47:36
Статья в формате PDF 127 KB...
26 04 2020 3:17:44
Статья в формате PDF 262 KB...
25 04 2020 9:24:28
Статья в формате PDF 120 KB...
24 04 2020 15:54:51
В статье рассмотрен кластерный подход к структурированию экономики и обоснованию стратегий региональной экономической политики повышения качества кластера процессов жизнеобеспечения. ...
23 04 2020 6:40:28
Статья в формате PDF 158 KB...
22 04 2020 20:47:11
Статья в формате PDF 290 KB...
21 04 2020 19:41:43
Статья в формате PDF 302 KB...
20 04 2020 4:17:58
Статья в формате PDF 125 KB...
19 04 2020 14:30:49
« Что такое жизнь?» Этот вопрос занимает человечество с древнейших времён. Многие философы и естествоиспытатели пытались и пытаются разрешить этот вопрос, определить жизнь как явление. Существует множество определений жизни, но, несмотря на это, среди них нет ни одного, который бы наиболее полно отразил основной принцип существования жизни, её сущность. В предлагаемой вашему вниманию статье сделана ещё одна попытка объяснения феномена жизни. Её основная идея: Жизнь - это самовоспроизводящийся катализатор диссипации энергии. Что касается самовоспроизведения, то здесь всё более или менее понятно, а вот словосочетание «катализатор диссипации» требует некоторых разъяснений. Диссипация - термин, обозначающий рассеяние энергии, т.е. её переход с потенциально более высокого уровня на более низкий - тепловой уровень. В свете рассматриваемого определения жизни подразумевается, что энергия квантов солнечного света, которые могут странствовать в космосе «бесконечно», будучи поглощенной растениями поэтапно диссипатируется, в процессах жизнедеятельности и формирования собственных структур последовательными участниками пищевой цепи (растение - травоядное - хищник - падальщики), в тепловое излучение. Таким образом, живое вещество, многократно ускоряя процесс диссипации энергии солнечных квантов в тепловое излучение, играет в нем роль специфического катализатора. Далее рассматривается ряд важных следствий, вытекающих из данного определения. ...
18 04 2020 12:34:26
Статья в формате PDF 114 KB...
17 04 2020 6:46:52
Статья в формате PDF 251 KB...
16 04 2020 5:56:55
Статья в формате PDF 110 KB...
15 04 2020 9:46:57
Статья в формате PDF 90 KB...
14 04 2020 17:19:20
Статья в формате PDF 125 KB...
13 04 2020 16:46:51
Статья в формате PDF 125 KB...
12 04 2020 9:33:37
На основе введённых функций состояния для электромагнитного поля и зарядовой функции состояния для частиц выведена полная система уравнений Максвелла для электродинамики. Показано, что закон сохранения зарядов есть следствие существования этой функции. Показано также, что в вакууме электромагнитное поле отсутствует, что подтверждает справедливость теории дальнодействия. ...
11 04 2020 16:34:13
Статья в формате PDF 203 KB...
10 04 2020 5:55:50
Статья в формате PDF 117 KB...
09 04 2020 14:28:26
Статья в формате PDF 102 KB...
08 04 2020 12:30:43
Статья в формате PDF 107 KB...
07 04 2020 20:13:59
Статья в формате PDF 98 KB...
06 04 2020 3:48:40
Статья в формате PDF 241 KB...
05 04 2020 10:27:21
В статье описываются математические модели в виде уравнения регрессии, которое позволяет по клиническим признакам хронической сердечной недостаточности со статистической достоверностью предсказать результаты 6-минутного теста. ...
04 04 2020 18:53:19
Статья в формате PDF 183 KB...
03 04 2020 20:19:17
Статья в формате PDF 116 KB...
02 04 2020 5:49:21
Статья в формате PDF 116 KB...
01 04 2020 6:35:22
Стратегия социально-экономического развития Р Ф поставило на государственном уровне вопрос о достижении нового качества общего образования – готовности и способности учащихся к непрерывному образованию. В настоящее время в соответствии с основными тенденциями развития современного образования меняются целевые, процессуальные и результативные компоненты учебно-воспитательного процесса и прежде всего в начальной школе. ...
31 03 2020 11:41:34
Статья в формате PDF 133 KB...
29 03 2020 17:19:28
Статья в формате PDF 202 KB...
28 03 2020 10:53:17
Статья в формате PDF 245 KB...
27 03 2020 1:50:31
Статья в формате PDF 293 KB...
26 03 2020 16:19:50
Статья в формате PDF 107 KB...
25 03 2020 10:38:36
Статья в формате PDF 123 KB...
24 03 2020 2:41:31
Статья в формате PDF 134 KB...
23 03 2020 0:19:51
Статья в формате PDF 418 KB...
22 03 2020 16:47:23
Статья в формате PDF 104 KB...
21 03 2020 8:36:23
Статья в формате PDF 104 KB...
20 03 2020 19:52:45
Статья в формате PDF 109 KB...
19 03 2020 18:31:57
Статья в формате PDF 250 KB...
18 03 2020 4:26:42
Статья в формате PDF 289 KB...
16 03 2020 15:15:20
Статья в формате PDF 112 KB...
15 03 2020 3:27:57
Статья в формате PDF 260 KB...
14 03 2020 16:17:37
Статья в формате PDF 113 KB...
13 03 2020 15:58:26
Статья в формате PDF 141 KB...
12 03 2020 8:59:39
Статья в формате PDF 165 KB...
11 03 2020 19:28:30
Статья в формате PDF 295 KB...
09 03 2020 8:59:24
Статья в формате PDF 104 KB...
08 03 2020 17:34:11
Статья в формате PDF 129 KB...
06 03 2020 1:38:57
Статья в формате PDF 130 KB...
05 03 2020 6:13:10
Статья в формате PDF 106 KB...
04 03 2020 4:15:15
Статья в формате PDF 141 KB...
03 03 2020 21:51:35
Статья в формате PDF 129 KB...
02 03 2020 12:16:30
Статья в формате PDF 112 KB...
01 03 2020 13:24:32
Статья в формате PDF 172 KB...
29 02 2020 15:40:46
Статья в формате PDF 117 KB...
28 02 2020 5:12:39
Статья в формате PDF 108 KB...
27 02 2020 5:22:28
Статья в формате PDF 320 KB...
26 02 2020 16:22:10
Статья в формате PDF 103 KB...
25 02 2020 19:17:15
Статья в формате PDF 86 KB...
24 02 2020 22:41:47
Статья в формате PDF 265 KB...
22 02 2020 9:24:32
Статья в формате PDF 122 KB...
21 02 2020 17:48:50
Статья в формате PDF 303 KB...
19 02 2020 10:10:14
Статья в формате PDF 131 KB...
18 02 2020 23:10:21
Статья в формате PDF 452 KB...
17 02 2020 6:10:16
Статья в формате PDF 129 KB...
16 02 2020 5:42:41
Статья в формате PDF 97 KB...
15 02 2020 21:22:21
Статья в формате PDF 291 KB...
14 02 2020 22:29:44
Статья в формате PDF 136 KB...
11 02 2020 18:26:16
Статья в формате PDF 116 KB...
10 02 2020 7:35:17
Статья в формате PDF 103 KB...
08 02 2020 21:16:50
Статья в формате PDF 274 KB...
07 02 2020 8:30:27
Статья в формате PDF 306 KB...
06 02 2020 19:31:59
Статья в формате PDF 97 KB...
05 02 2020 22:55:21
Статья в формате PDF 82 KB...
04 02 2020 18:35:31
Статья в формате PDF 253 KB...
03 02 2020 9:26:19
Статья в формате PDF 135 KB...
02 02 2020 19:48:30
Статья в формате PDF 99 KB...
01 02 2020 0:52:23
Статья в формате PDF 112 KB...
31 01 2020 6:59:33
Статья в формате PDF 108 KB...
29 01 2020 0:11:58
Статья в формате PDF 129 KB...
28 01 2020 4:55:22
Проведено изучение состояние микрофлоры у пациентов после различных операций, выполненных по поводу повреждений селезенки в отдаленном послеоперационном периоде. В результате проведенного исследования установлено, что сохранение селезенки предотвращает изменения микрофлоры, так как полученные результаты соответствовали данным группы сравнения. В тоже время, удаление селезенки приводит к нарушению микрофлоры. ...
27 01 2020 20:12:45
Статья в формате PDF 278 KB...
24 01 2020 10:34:47
Статья в формате PDF 241 KB...
22 01 2020 2:13:19
Статья в формате PDF 107 KB...
21 01 2020 17:13:53
Статья в формате PDF 111 KB...
20 01 2020 14:34:18
Статья в формате PDF 104 KB...
19 01 2020 22:51:59
Статья в формате PDF 101 KB...
18 01 2020 19:21:51
Статья в формате PDF 1797 KB...
17 01 2020 12:18:32
Статья в формате PDF 391 KB...
16 01 2020 17:52:32
Статья в формате PDF 110 KB...
15 01 2020 20:53:46
Обсуждаются разбиения 3D пространства на модулярные ячейки с целью последующего конструирования невырожденных модулярных 3D структур кристаллов. ...
14 01 2020 8:16:59
Статья в формате PDF 120 KB...
13 01 2020 14:27:11
Статья в формате PDF 137 KB...
12 01 2020 19:43:20
Статья в формате PDF 125 KB...
11 01 2020 18:39:29
Статья в формате PDF 122 KB...
10 01 2020 8:57:30
Статья в формате PDF 122 KB...
09 01 2020 6:13:29
Статья в формате PDF 125 KB...
08 01 2020 11:56:25
Статья в формате PDF 152 KB...
07 01 2020 18:17:17
Статья в формате PDF 234 KB...
06 01 2020 14:56:27
Статья в формате PDF 117 KB...
05 01 2020 11:36:34
Статья в формате PDF 145 KB...
04 01 2020 1:22:16
Статья в формате PDF 105 KB...
03 01 2020 8:46:35
Статья в формате PDF 125 KB...
02 01 2020 13:19:32
Статья в формате PDF 140 KB...
01 01 2020 18:50:22
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::
Последовательность подготовки научной работы может быть такой: