Термокаталитическая переработка отходов органического сырья в синтетические жидкие топлива Студент – Рахманов А. А. Научный руководитель – Ташмухамбетова Ж. Х
• Актуальность: В настоящее время проблема отходов органического сырья, в частности резины и пластика, находит широкое применение в промышленном производстве. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически неэффективно и экологически небезопасно, так как при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия. Эти изделия не подвергаются естественному разложению, а при сжигании они выделяют ядовитые сернистые соединения • Цель работы: Изучение процессов совместной гидрогенизационной переработки отходов пластмасс и резин в присутствии добавок сланцев на новых композитных катализаторах на основе отходов ферросплавного производства и природного цеолита и оптимизация процесса.
Распределение отходов по категориям в различных странах
Методы переработки отходов полимеров Существуют различные пути переработки: • Сжигание вместе с другими ТБО на мусоросжигательных заводах. • Рециклинг ( разложение с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров)); • Химическая переработка: - термическое разложение путем пиролиза; - вторичная переработка (термокаталитическая переработка, гидрогенизация и др. )
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ • Гидрогенизационная каталитическая переработка углеродсодержащих отходов • Сырье: - отходы РТИ(автошины), - отходы пластмассы, с преимущественным содержанием ПЭ и ПП , - горючий сланец (кукерсит) месторождения Кендерлык. • Катализаторы: - Активированный природный цеолит (гейландит-клиноптилолит) месторождения Тайжузген; - полиметаллические отходы ферросплавного производства (ОФП) г. Аксу; - смесь ОФП : цеолит состава: 20: 80; 40: 60; 60: 40; 80: 20 • Пастообразователь, связующее и источник водорода: мазут месторождения Кумколь с Т кип. >500 °C
• Устройство установки гидрогенизационной переработки отходов резинотехнических изделий и пластмасс 1 -каталитический реактор; 2 - стакан-вкладыш; 3 – нагревательное устройство; 4 - амперметр; 5 – регулятор напряжения; 6 – термопара; 7 – реле; 8 – КСП-4; 9 –манометр; 10 – вентиль для тонкой регулировки; 11 – баллон с инертным газом; 12 – газометр; 13 – устройство для перемешивания; 14 – уплотнитель; 15 – заглушка; 16 – болты для уплотнения
Результаты гидрогенизационной переработки отходов Катализа-тор до 180 % 0 С цеолит ОФП: цеолит 20/80 ОФП: цеолит 40: 60 ОФП: цеолит 60: 40 ОФП: цеолит 80: 20 ОФП: цеолит 40: 60 Р aтм Объем газа. Выход жидких продуктов, (V) мл масс. % 1802500 С 2503200 С ΣЖП Выход шлама, масс. % ΣЖП с учетом потерь % 5 5 5 3, 850 4, 700 4, 490 15, 03 18, 47 8, 18 2, 32 2, 64 8, 25 22, 27 22, 28 26, 77 39. 62 43. 39 43. 25 24, 25 15, 97 23, 11 52, 22 52, 99 53, 35 5 4400 18, 15 17, 74 22, 59 56, 48 23, 80 70, 28 5 3600 13, 99 13, 31 20. 02 47. 32 21, 84 59, 72 5 3800 14, 87 18. 78 20, 77 54, 42 20, 08 66, 02 5 2750 10. 92 12. 88 19. 98 43. 78 21, 22 57, 48 5 2800 11, 64 14, 87 21, 66 48, 17 17, 70 61, 47
Характеристики жидких фракций переработки отходов углеродсодержащего сырья на различных катализаторах приведены на диаграмме 1.
• Анализ процесса гидрогенизационной переработки углеродсодержащих отходов ИК-спектральный анализ продуктов термокаталитической переработки показал, что в спектрах поглощения присутствуют такие веществ как алканы, арены, простые и сложные эфиры. В ИК-спектрах жидких продуктов, выкипающих до 180 °С и 180 -250 °С присутствуют интенсивные полосы поглощения в области 2956, 2925, 2871 см-1 что свидетельствуют о наличии CH 3 - группы, а также полосы поглощения в области 1377, 1460 см-1 показывают наличие CH 2 - группы. Большое количество пиков в диапазоне 620 -811 см-1 предполагают наличие связи углерода с серой, что характерно для таких соединений как меркаптаны и тиолы. Cпектры поглощения при 1602 см-1 говорят о наличии ароматических соединений. Поглощение при 909 см-1 также говорит о возможном присутствии простых эфиров. В ИК-спектре термокаталитической переработки присутствуют ненасыщенные соединения 1496, 1641 см-1. Полосы 699 см-1 указывают на деформационные колебания в однозамещенном ароматическом кольце. В спектрах жидких гидрогенизатов присутствуют пики поглощения в пределах 620 -1030 см-1 , что говорит о наличии различных функциональных групп.
ИК-спектр жидкого продукта термокаталитической переработки с температурой кипения до 1800 С
ИК-спектр жидкого продукта термической переработки резины в присутствии сланца температурой кипения до 180 -250 0 С
• Хромато-масс-спектрометрический анализ бензиновой фракции каталитического гидрокрекинга (Ткип= до 1800 С) название соединения н-гексан н-гептан н-октан метилбензол м-ксилол 1, 2 -метилэтилбензол 4 - изопропил-1 -метилбензол масс % 1, 6 2, 6 5, 2 3, 8 1, 8 3, 6 8, 4
Хромато-масс-спектрометрический анализ дизельной фракции каталитического гидрокрекинга (Ткип= 180 -2500 С) Наименование углеводородов тридекан гексадекан (цетан) октадекан тетрадекан н-пентадекан гептадекан диметилнафталин Масс. % 3, 6 3, 3 6, 64 11, 71 11, 69 8, 54 5, 52
Групповой состав бензиновой фракции
Среднестатистический состав шины легкового автомобиля
Материальный баланс процесса каталитической гидрогенизационной переработки углеродсодержащих отходов Материальный баланс масс. % Приход: мазут, пластик, резина, сланец, катализатор 100, 0 Расход: жидкие продукты (С 5 и выше): 70, 28 1 фракция (до 180 °С) 18, 15 2 фракция (180 °С – 250 °С) 17, 74 3 фракция (250 °С – 320 °С) 22, 59 шлам(остаток) 23, 8 газ 5, 92 Итого: 100, 0
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Согласно данным экспериментов наибольшую активность показал катализатор ОФП : цеолит в соотношении 40: 60, где выход жидкого продукта составил 70, 28 % масс при температуре 450 о. С, давлении 5 атм. 2. Методом ГЖХА установлено, что в процессе гидрогенизационной термокаталитической переработки резинотехнических изделий и пластмасс были получены жидкие продукты, которые по составу близки к моторным топливам. 3. Исследовано влияние количества горючего сланца, на процесс совместной каталитической гидрогенизационной переработки отходов резинотехнических изделий и пластмасс. Определены оптимальные концентрации горючего сланца, составлен материальный баланс процесса. Оптимальные условия проведения процесса: навеска катализатора – 0, 67 г, время гидрирования – 15 мин, температура – 4500 С, Р=5 МПа, соотношение резина и пластмасса: пастообразователь – 1: 1, содержание сланца 3 %. 4. Термокаталитическая переработка отходов органического сырья требует более детального исследования для возможно дальнейшего внедрения в масштабное производство.
Скачать презентацию Термокаталитическая переработка отходов органического сырья в синтетические жидкие
Рахманов Ардак_666.pptx