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 131 KB...
10 08 2020 3:44:35
Статья в формате PDF 144 KB...
08 08 2020 3:32:18
Статья в формате PDF 122 KB...
07 08 2020 12:50:47
Статья в формате PDF 123 KB...
06 08 2020 2:30:33
Статья в формате PDF 114 KB...
05 08 2020 22:36:27
Статья в формате PDF 119 KB...
04 08 2020 7:56:14
Статья в формате PDF 147 KB...
03 08 2020 6:39:12
Статья в формате PDF 120 KB...
01 08 2020 21:12:51
Статья в формате PDF 163 KB...
30 07 2020 11:38:18
Целью исследования является оценка возможности ранней дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей опорно-двигательной системы с помощью инфракрасной спектроскопии плазмы крови. При этом бралась венозная кровь из локтевой вены у контрольной группы пациентов с заранее установленным диагнозом существующими методами, после чего выделялась плазма. Исследуемая плазма крови помещалась в жидкостную кювету. Спустя 1,5-2 часа исследуемая кювета помещалась в И К– Фурье- спектрометр. Снимался спектр пропускания плазма крови. Вычислялся коэффициент пропускания по данным снятых спектров. Затем рассчитывались коэффициенты объемного поглощения. В процессе экспериментов нами был вычислен статистически значимый уровень β = 700 см–1, ниже которого находились значения, соответствующие доброкачественным опухолям, выше- злокачественным опухолям. ...
29 07 2020 22:42:40
Статья в формате PDF 109 KB...
28 07 2020 1:59:46
Статья в формате PDF 122 KB...
27 07 2020 4:11:24
Статья в формате PDF 278 KB...
25 07 2020 17:27:10
Статья в формате PDF 114 KB...
24 07 2020 4:27:10
Статья в формате PDF 119 KB...
23 07 2020 19:44:32
Разработан новый морфометрический показатель площади контакта эпителия и стромы. Показатель использовался автором при многолетних исследованиях морфофункционального состояния щитовидной железы у женщин и в эксперименте. ...
22 07 2020 22:42:43
Статья в формате PDF 138 KB...
20 07 2020 22:59:46
Статья в формате PDF 226 KB...
19 07 2020 3:47:27
Статья в формате PDF 259 KB...
17 07 2020 5:37:14
Статья в формате PDF 123 KB...
16 07 2020 0:56:32
Статья в формате PDF 121 KB...
15 07 2020 22:29:14
Статья в формате PDF 120 KB...
14 07 2020 9:51:34
Статья в формате PDF 108 KB...
12 07 2020 12:43:41
Статья в формате PDF 108 KB...
11 07 2020 23:24:30
Статья в формате PDF 102 KB...
09 07 2020 2:33:33
Разработана методика определения констант диссоциации протонированных трехкислотных оснований, отличающаяся новым подходом к оценке и учету концентраций всех равновесных частиц, для расчета ионной силы раствора. ...
08 07 2020 1:43:50
Статья в формате PDF 103 KB...
07 07 2020 11:21:10
Статья в формате PDF 134 KB...
06 07 2020 7:22:57
Статья в формате PDF 93 KB...
05 07 2020 2:52:22
Статья в формате PDF 124 KB...
04 07 2020 13:18:15
Статья в формате PDF 135 KB...
03 07 2020 10:21:37
Статья в формате PDF 131 KB...
01 07 2020 16:48:55
Статья в формате PDF 85 KB...
30 06 2020 18:56:45
Представлены породный состав, структура и концентрация поголовья овец в разрезе природно-экономических зон Республики Тыва. ...
29 06 2020 13:54:50
Статья в формате PDF 157 KB...
28 06 2020 12:23:41
Статья в формате PDF 111 KB...
27 06 2020 19:19:26
Статья в формате PDF 167 KB...
26 06 2020 23:48:44
Статья в формате PDF 259 KB...
25 06 2020 19:27:30
Статья в формате PDF 268 KB...
24 06 2020 20:32:13
Статья в формате PDF 102 KB...
23 06 2020 2:22:46
Статья в формате PDF 115 KB...
22 06 2020 0:24:54
Статья в формате PDF 133 KB...
21 06 2020 2:28:13
Статья в формате PDF 263 KB...
20 06 2020 2:12:36
Статья в формате PDF 117 KB...
19 06 2020 22:34:30
Статья в формате PDF 161 KB...
18 06 2020 9:38:11
Статья в формате PDF 111 KB...
17 06 2020 7:41:25
Статья в формате PDF 97 KB...
16 06 2020 8:55:11
Статья в формате PDF 104 KB...
14 06 2020 7:44:19
Статья в формате PDF 189 KB...
13 06 2020 7:35:11
Статья в формате PDF 111 KB...
12 06 2020 21:35:26
Статья в формате PDF 139 KB...
11 06 2020 22:45:48
Статья в формате PDF 113 KB...
10 06 2020 1:52:51
Статья в формате PDF 308 KB...
09 06 2020 18:24:59
Статья в формате PDF 116 KB...
07 06 2020 18:14:41
Статья в формате PDF 269 KB...
06 06 2020 12:26:47
Статья в формате PDF 104 KB...
05 06 2020 14:28:32
Статья в формате PDF 142 KB...
04 06 2020 6:54:39
Статья в формате PDF 112 KB...
03 06 2020 13:18:19
Статья в формате PDF 117 KB...
02 06 2020 11:19:32
Статья в формате PDF 121 KB...
01 06 2020 12:47:32
Статья в формате PDF 252 KB...
30 05 2020 8:15:12
Статья в формате PDF 113 KB...
29 05 2020 16:51:38
Статья в формате PDF 324 KB...
28 05 2020 18:16:54
Статья в формате PDF 307 KB...
26 05 2020 5:25:20
Статья в формате PDF 150 KB...
25 05 2020 17:58:38
Статья в формате PDF 251 KB...
24 05 2020 1:13:37
Статья в формате PDF 112 KB...
23 05 2020 14:56:17
Статья в формате PDF 205 KB...
22 05 2020 22:20:30
Статья в формате PDF 119 KB...
20 05 2020 21:19:54
Статья в формате PDF 110 KB...
19 05 2020 12:50:19
Статья в формате PDF 102 KB...
18 05 2020 6:39:33
Статья в формате PDF 722 KB...
17 05 2020 9:11:19
Статья в формате PDF 116 KB...
16 05 2020 11:52:13
Статья в формате PDF 227 KB...
14 05 2020 19:36:32
Статья в формате PDF 294 KB...
11 05 2020 23:59:20
Статья в формате PDF 267 KB...
09 05 2020 21:28:17
Статья в формате PDF 131 KB...
08 05 2020 11:43:33
Для налаживания лесной аренды и рационализации лесопользования, прежде всего, в части заготовки кругляка выборочными рубками деревьев по долгосрочным проектам освоения лесов, требуется сортиментацию проводить непосредственно в конкретном лесном древостое, причем задолго до проведения самой заготовки древесины. На основе применения биотехнических закономерностей и простой шкалы качества сортиментов показана методика сортиментации лесных деревьев. ...
07 05 2020 21:51:12
Статья в формате PDF 255 KB...
06 05 2020 5:30:34
Статья в формате PDF 321 KB...
04 05 2020 19:16:12
Статья в формате PDF 135 KB...
03 05 2020 11:48:36
Статья в формате PDF 119 KB...
02 05 2020 0:24:54
Статья в формате PDF 119 KB...
01 05 2020 15:56:16
Статья в формате PDF 308 KB...
29 04 2020 13:24:27
Статья в формате PDF 276 KB...
28 04 2020 14:31:54
Статья в формате PDF 189 KB...
27 04 2020 16:27:42
Статья в формате PDF 253 KB...
26 04 2020 22:34:37
Статья в формате PDF 311 KB...
25 04 2020 22:41:44
Статья в формате PDF 124 KB...
23 04 2020 7:36:47
Статья в формате PDF 98 KB...
22 04 2020 18:17:47
Статья в формате PDF 223 KB...
21 04 2020 10:15:34
Статья в формате PDF 245 KB...
20 04 2020 16:46:20
Статья в формате PDF 113 KB...
19 04 2020 13:35:10
Статья в формате PDF 95 KB...
18 04 2020 17:38:22
Статья в формате PDF 133 KB...
17 04 2020 2:57:47
Статья в формате PDF 118 KB...
15 04 2020 16:43:21
В статье на основании анализа серий срезов зародышей человека изучены особенности формирования артериального русла отделов головного мозга, определены возрастные критерии появления закладок как отделов головного мозга, так и основных сосудов и их ветвей в плане обоснования возможных вариантов строения артериальной сети головного мозга в онтогенезе. ...
14 04 2020 8:49:31
Статья в формате PDF 162 KB...
13 04 2020 0:53:35
Статья в формате PDF 117 KB...
12 04 2020 12:45:27
Статья в формате PDF 135 KB...
11 04 2020 4:16:17
В статье рассмотрены реакции 1,3-дегидроадамантана, относящегося к напряженным мостиковым [3.3.1]пропелланам, с диметилтрисульфидом. Установлено, что при взаимодействии образуются 1,3-бис(метилтио)адамантан, 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантан и 1,3-бис(метилдитио)адамантан в соотношении 1:4,5:1. Структуры полученных соединений подтверждены методами хромато-масс-спектометрии и Я М Р1 Н-спектроскопии. Выход целевого 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантана составляет 50 %. Было предположено, что реакция протекает по радикальному механизму. Приведено описание эксперимента. ...
09 04 2020 23:37:46
Статья в формате PDF 132 KB...
08 04 2020 23:36:26
Статья в формате PDF 129 KB...
07 04 2020 1:21:59
Статья в формате PDF 264 KB...
06 04 2020 20:11:46
В настоящей работе рассматриваются сложные иерархические системы «хищник -жертва - продуцент». В основу исследования таких систем положены достаточно хорошо известные экспериментальные данные, собранные компанией « Гудзонов залив» за более чем столетний период. На нижнем уровне сложной иерархической системы исследуется влияние солнечного потока на скорость роста продуцентов (деревьев, кустарников и т.д.). Показана возможность стохастических колебаний в многоуровневой системе. Подтверждена ранее высказанная гипотеза о возможности колебаний в системе «жертва -продуцент». Математическая модель описывает широкий спектр процессов и явлений, которые характерны для сложных экологических систем. ...
05 04 2020 7:11:41
Статья в формате PDF 114 KB...
04 04 2020 21:36:18
Статья в формате PDF 150 KB...
03 04 2020 23:18:53
Статья в формате PDF 141 KB...
02 04 2020 13:34:55
Статья в формате PDF 97 KB...
01 04 2020 21:45:24
Наши исследования показали, что эффективность профилактики кариеса зубов значительно снижается на фоне вторичных иммунодефицитных состояний ( И Д С), вызванных ортодонтическим аппаратурным лечением. Предлагаемый метод профилактики позволил купировать иммунодефицитное состояние, возникающее на этапах ортодонтического лечения, и повысить эффективность профилактики кариеса зубов. ...
31 03 2020 13:32:30
Статья в формате PDF 251 KB...
30 03 2020 5:40:33
Статья в формате PDF 112 KB...
27 03 2020 21:42:19
Статья в формате PDF 173 KB...
26 03 2020 12:16:16
Статья в формате PDF 123 KB...
23 03 2020 19:10:41
Статья в формате PDF 285 KB...
21 03 2020 18:57:48
Статья в формате PDF 134 KB...
20 03 2020 12:15:28
Статья в формате PDF 126 KB...
19 03 2020 5:34:54
Статья в формате PDF 379 KB...
17 03 2020 0:12:35
Статья в формате PDF 109 KB...
16 03 2020 16:19:10
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. ...
15 03 2020 6:17:43
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: