ПЕРЕРАБОТКА ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА

PROCESSING OF PYROLYSIS PRODUCTS OF RUBBERTECHNICAL WARES IN MOTOR FUEL

Vera Burachta

doct. chem. sciences, professor West-Kazakhstan innovative-technological university,

Kazakhstan, Uralsk

Irina Gavrilina

master of tech. sciences, senior scientific worker, West-Kazakhstan agrarian-technical university named after Zhangir Khan,

Kazakhstan, Uralsk

Laura Baitlessovа

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 (10–30 %), 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.

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 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 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., Yumrutaş R. Production of gasoline and diesel like fuels from waste tire oil by using catalytic pyrolysis // Energy. 2016. Vol. 103, Р. 456–468.
2. Bičáková 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.