Технологии производства каучука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КАУЧУКА



Оглавление

1. Сведения о предприятии и его продукции

2. Назначение служб ООС

3. Технологическая схема производства одного из видов готовой продукции и ее описание

4. Сведения о системе ООС и утилизации отходов по цеху основной части практики

5. Порядок разработки новой техники и основной документации, которая используется при этом

6. Использование ЭВМ в проектировании и управлении производством

7. Сведения об устройстве и работе оборудования в системе ООС

8. Индивидуальное задание



1. Сведения о предприятии и его продукции

Воронежский филиал ФГУП "НИИСК" - отраслевой научно - исследовательский институт в промышленности синтетического каучука, имеющий в своем составе опытное производство с ежегодным выпуском около 1 тыс. тонн полимеров и химикатов.

Филиал организован в 1959 году в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и Правительства для решения научных и технических задач по созданию промышленного производства каучуков эмульсионной и анионной полимеризации, химикатов, охране окружающей среды.

Основные направления научных исследований:

- усовершенствование существующих и разработка новых процессов получения каучуков эмульсионной полимеризации и латексов;

- создание процессов получения современных полимеров растворной полимеризации - каучуков и термоэластопластов;

- разработка ассортимента химикатов-добавок.

Институт является единственной организацией в России, работающей по проблеме синтеза полимеров методом анионной полимеризации на литийорганических катализаторах. Исследователи института первыми в стране разработали процессы получения термоэластопластов (полимеров, сочетающих свойства каучуков и пластмасс), серии растворных бутадиен-стирольных каучуков, синтетической гуттаперчи, каучука СКД для ударопрочного полистирола.

Разработки института направлены к главной цели - создание малостадийных, мало- и безотходных, неэнергоемких процессов, а, следовательно, снижение издержек производства и цен на химическую продукцию.

Разработана технология получения мастербеч (1+2) для протекторной резины "зеленых" шин.

Состав мастербеч (1+2):

модифицированный Зеосил 1165 - 33 ± 3 %;

каучуки на основе ДССК - 67%;

ионол - 0,5%.

Выпускная форма - крошка.

Маркировка "Green" означает, что при создании этой шины учитывались экологические аспекты. А именно, конструкция такой шины улучшена, чтобы уменьшить сопротивление качению и, следовательно, сократить расход топлива и выбросы углекислого газа.

Опытное производство, включающее 3 основных технических цеха и 4 вспомогательных цеха, ряд служб, является базой для выполнения всех видов научно-исследовательских работ и выпуска уникальной продукции для различных областей применения. Благодаря наличию такой базы институт способен самостоятельно завершать творческие работы, доводить их до практического результата - внедрения разработок непосредственно в производство и оказания предприятиям страны технической помощи при отработке технологий.

Воронежский филиал "НИИСК" - единственный в России производитель литийбутила.

За годы своей деятельности в промышленность внедрено свыше 130 разработок филиала. Получено более 400 авторских свидетельств, 140 патентов Российской Федерации. Продано 25 лицензий, из них 3 - за рубеж. Разработки филиала отмечены 120 дипломами и медалями ВДНХ СССР, отечественных и Международных выставок и ярмарок.

В числе важных разработок филиала - участие в создании первого в СССР крупнотоннажного производства стирола, организация крупнотоннажного производства современного ассортимента бутадиен-стирольных каучуков низкотемпературной полимеризации, производства бутадиен-нитрильных каучуков с применением биоразлагаемых эмульгаторов, бутадиен-нитрильных каучуков, наполненных поливинилхлоридом, создание промышленных процессов получения полимеров нового поколения с использованием литийорганических катализаторов, ряда каучуков специального назначения.

Успешно решена важная задача по замене в промышленности СК токсичных, нетехнологичных и импортных стабилизаторов на отечественные продукты.

Основные области применения разрабатываемых и выпускаемых полимеров - шинная и резино - техническая промышленность, производство пластмасс и медицина, дорожное и кровельное строительство, производство других товаров народного потребления.

2. Назначение служб ООС

Таковых служб на предприятии нет.

3. Технологическая схема производства одного из видов готовой продукции и ее описание

В работе [1] проводились эксперименты по пиролизу в периодическом режиме на разработанной лабораторной установке, изображенной на рис. 1. Состав газовой смеси, получаемой при проведении процесса пиролиза торфа, а также ее теплотворная способность анализировались на специально разработанном комплексе лабораторных средств, который состоял из следующих устройств:

- хроматографический анализатор концентраций газообразных углеводородов в газовых средах, реализованный на базе хроматографа «Кристалюкс 4000М»;

- анализатор низшей объемной удельной теплоты сгорания газовых сред выполненный на базе хроматографа «Кристалюкс 4000М»;

- анализатор объемной концентрации водорода в газовых средах на базе хроматографа «Газохром 2000»;

- хроматографический анализатор концентрации оксида углерода в газовых средах выполненный на базе модифицированного хроматографа «Газохром 2000».

Рисунок 1 - Лабораторная экспериментальная установка:

1 - реактор, 2 - обогреватель, 3 - штуцер, 4 - пробоотборник, 5 - затвор.

В диссертационной работе [1] описывается разработка установки для пиролиза органических материалов и внедрение результатов диссертационного исследования в производство.

Представлены результаты испытаний пиролиза полимерного корда на установке ЗАО «УК ГП «Искож- Тверь». Процесс пиролиза полимерного корда может быть описан следующей технологической схемой: исходное сырье (полимерный корд) обрабатывается водным раствором хлорида кобальта с массовым содержанием 2% (масс.) и гранулируеся в гранулы 10-30 мм. Гранулы высушивают и подают в реактор. Получаемый в процессе пиролиза горючий газ может быть использован как внешними потребителями, так и для предварительной сушки сырья, а также генерирования необходимой тепловой энергии и поддержания проведения процесса пиролиза.

Общая технологическая схема процесса представлена на рис.2.

Рисунок 2 - Общая схема пиролиза полимерного корда в присутствии хлорида кобальта: 1 - смеситель корда и катализатора; 2 - гранулятор; 3- сушилка; 4,5- холодильники; 6 - сепаратор.

Предварительно обработанный хлоридом кобальта (2% масс.), гранулированный и высушенный и полимерный корд подавался в реактор, который нагревался до температуры 450 - 500 °С. В результате были получены следующие продукты: ~ 26% горючий газ; ~ 51% жидкое топливо; ~ 1% металлокорд; ~ 22% твердый остаток. Данные испытания также подтвердили высокую эффективность данного метода.

В работе [1] представлена схема установки пиролиза органических материалов представлена на рис. 3.



Рисунок 3 - Схема установки пиролиза:

1 - силовой каркас установки; 2 - реактор с камерой предварительной загрузки и камерой двухступенчатой выгрузки; 3 - скруббер; 4 - оросительная колонна; 5 - конденсатор; 6,7 - переходные газопроводы.

Органическое сырье помещается в камеру предварительной загрузки, откуда, после подогрева подается в реактор 2. Реактор обогревается топочными газами до температуры 350-400°С. Жидкие и газообразные продукты термической деструкции поступают на очистку в скруббер 3, и в оросительную колонну 4, где происходит разделение жидкой и газовой фазы. Легкокипящие фракции отделяются в конденсаторе 5, горючий газ по трубопроводу поступает потребителям.

В статье [2] предложена схема установки с целью интенсификации процесса пиролиза древесных отходов, которая представлена на рис. 4.



Рисунок 4 - Схема установки для пиролиза древесных отходов: 1 - камера пиролиза; 2 - конденсатор; 3 - газодувка; 4 - топочная камера.

Согласно данной схеме, процесс начинается с подачи топочных газов в камеру 1, где осуществляется пиролиз древесины. Образующаяся парогазовая смесь отводится в конденсатор 2, откуда неконденсирующиеся газы подаются газодувкой 3 на дожиг в топочную камеру 4, а конденсирующиеся продукты собираются в сборник. По окончании стадии термического разложения осуществляется охлаждение древесного угля рециркуляцией парогазовой смеси по контуру камера пиролиза - конденсатор. Процесс пирогенетического разложения древесины можно представить кик совокупность стадии: прогрева, сушки, термического разложения и охлаждения. При достижении поверхности частицы температуры, равной температуре мокрого термометра, начинается стадия сушки, которая заканчивается примерно при 120°С. С увеличением температуры поверхности до температуры разложения древесины начинается стадия термического разложения. При температуре 270 - 275°С начинается бурный распад древесины с выделением тепла и образованием основной массы продуктов разложения. После окончания процесса пиролиза древесный уголь, необходимо стабилизировать - лишить его способности самовозгораться. Для этого древесный уголь необходимо охладить до температуры порядка 50 - 80°С.

4. Сведения о системе ООС и утилизации отходов по цеху основной части практики

В наше время актуальным является поиск новых принципов получения тепловой энергии, которые повысят эффективность использования местных ресурсов и, вместе с этим, могут привести к улучшению экологической обстановки.

Одно из решений данной проблемы рассмотрено в диссертации [1].Им является низкотемпературная (до 700 С) термодеструкция органических соединений. Низкотемпературная деструкция (пиролиз) возможна в присутствии алюмосиликатных материалов. Добавка алюмосиликатов повышает эффективность процесса термической переработки органики (торф и другие материалы) за счет увеличения выхода горючих газов с высокой теплотой сгорания и снижения температуры пиролиза. Для усовершенствования термических методов переработки полимерных отходов актуальным является поиск новых катализаторов, обладающих высокой активностью и дешевизной.

Широко известна каталитическая активность хлоридов металлов подгруппы железа в процессах термодеструкции органического сырья. Установление основных закономерностей протекания пиролиза полимерного корда в присутствии хлоридов металлов подгруппы железа с помощью физико-химических методов анализа позволит определить оптимальные параметры проведения процесса (температура, вид и концентрация хлорида металла), что в дальнейшем скажется на увеличении эффективности процесса переработки полимерного корда. Анализ экспериментальных данных по элементному составу природных глин позволил сделать вывод о том, что изучаемые образцы состоят в основном из глинистых минералов (монтмориллонит, каолинит) с незначительным содержанием железа (0,3-3,4 %) в зависимости от вида глины (табл.1)

Таблица 1 - Элементный состав природных глин.

Компонент	Концентрация,%
Бентонитовая глина (Al2Si4OnH)
Ті	0,46
Mn	0,06
Fe	2,47
Ag	0,05
Каолиновая глина (Al2Si206H4)
Fe	0,34
Кембрийская глина (Al2Si406H4)
Fe	4,34
Глинистый мергель (Al2Si406H2)
Mn	0,07
Fe	2,20

Помимо железа в исследуемых образцах были обнаружены следы Ag, Мn и Ті. Одним из факторов, определяющих доступность каталитических центров, является величина удельной поверхности. Как видно из данных табл. 2, площадь удельной поверхности среди представленных образцов глинистых материалов достигает наибольших значений у бентонитовой глины, а из искусственных цеолитов у H-Beta-25. Данные по площади поверхности и распределения пор по объему представлены в таблицах 2 и 3. Результаты распределения пор по размеру (табл.3) свидетельствуют о том, что в основном структура всех исследованных образцов представлена мезопорами.

Таблица 2-Распределение по площади поверхности.

Вид глины	Площадь удельной поверхности S, м2/г (метод БЭТ)
Каолиновая глина	9
Бентонитовая глина	59
Кембрийская глина	30
Глинистый мергель	20
H-Beta-25	807
H-MORD	605

Таблица 3 - Распределение пор по объему.

Диаметр пор, нм	Бентонитовая глина	Каолиновая глина	Кембрийская глина	Глинистый мергель
	Объем пор, мл/г	%	Объем пор, мл/г	%	Объем пор, мл/г	%	Объем пор, мл/г	%
Меньше 6	0	0	0,00271	16,40	0,0105	21,35	0	0
8-6	0	0	0,00166	10,06	0,0046	9,35	0	0
8-Ю	0	0	0,00133	8,06	0,00361	7,34	0	0
10-12	0,00201	0,11	0,00134	8,10	0,0034	6,92	0,00116	0,12
12-16	0,00968	0,51	0,00161	9,77	0,00413	8,40	0,00504	0,53
16-20	0,01396	0,73	0,00144	8,73	0,00366	7,45	0,01027	1,08
20-80	1,89008	98,65	0,00512	31,00	0,01455	29,60	0,69005	72,48
Больше 80	0,00020	0,01	0,00130	7,89	0,00471	9,58	0,24558	25,79
Всего	1,91593	100	0,01651	100	0,04916	100	0,95210	100

Изучение природных и искусственных алюмо-силикатных материалов методом DRIFT показало наличие в них сильных и слабых Льюисовских кислотных центров. В H-MORD-20-IE и в Fe-H-MORD-20-IE присутствуют также сильные Бренстедовские кислотные центры, сдвиг частоты валентных колебаний C=N при адсорбции ацетонитрила на этих центрах составляет 32 см² . Различие в каталитическом поведении искусственных цеолитов и глин может быть также связано с тем, что цеолиты имеют кристаллическую упорядоченную структуру, а глины - аморфные алюмосиликаты.

Влияние вида глинистых материалов и искусственных цеолитов на объем получаемой газовой смеси. Экспериментально показано, что в присутствии природных алюмосиликатных материалов и искусственных цеолитов пиролиз торфа приводит к увеличению объема получаемого пиролизного газа. Из данных, приведенных на рис. 5, видно, что объем газовой смеси в присутствии алюмосиликатных материалов увеличивается в 1,1-1,2 раза.



Рисунок 5 - Изменение объема газовой смеси в процессе пиролиза в присутствии различных алюмосиликатов при температуре 460°С, концентрации алюмосиликата составляла 30%.

Влияние вида глинистых материалов и искусственных цеолитов на концентрацию углеводородов в получаемом пиролизном газе. При использовании алюмосиликатов наблюдалось заметное увеличение количества выделяющихся углеводородов в газовой смеси. Их значения более чем в 1,3-2 раза превысили величины, полученные при пиролизе образца, не содержащего алюмосиликаты (рис. 6).

Время, мин

Рисунок 6 - Изменение количества углеводородов в процессе пиролиза торфа в присутствии различных алюмосиликатов при температуре 460°С.

Наибольшее количество углеводородов было получено в присутствии бентонитовой глины и искусственного цеолита Fe-H-ZSM-5-IE, что согласуется с литературными данными, описывающими цеолит H-ZSM-5 как наиболее оптимальный алюмосиликат для процессов пиролиза. Наибольшее количество пропана наблюдалось при проведении процесса пиролиза торфа в присутствии Fe-H-ZSM-5-IE, Fe-H-Mord-20-IE и бентонитовой глины. Количество пропана в присутствии этих алюмосиликатных материалов превышало результаты процесса без алюмосиликатов в 1,8-2,4 раза. Необходимо отметить, что в присутствии выше указанных алюмосиликатных материалов, количество таких углеводородов как метан, этан, этилен также было значительно выше по сравнению с результатами, полученными при пиролизе торфа в их отсутствие. Наибольшую активность в образовании метана и этана проявляют бентонитовая глина, Fe-H-ZSM-5-IE и глинистый мергель. Количество этих компонентов в 1,4-1,7 раза для метана и в 1,5-1,9 для этана выше значений для процесса, протекающего в отсутствие указанных алюмосиликатов.

Увеличение концентрации низших углеводородов, таких как метан, этан, этилен и пропан, выделяющихся в присутствии алюмосиликатных минералов, может быть связано, прежде всего, с тем, что изучаемые алюмосиликаты обладают свойствами твердых кислот, что согласуется с литературными данными. Благодаря наличию гидроксильных групп, алюмосиликаты взаимодействуют с углеводородами с образованием ионов карбония вследствие термодеструкции торфа:

С_n Н_2n + МОН ^С_n Н_2n+1 ⁺ + МО^-

Влияние вида глинистых материалов и искусственных цеолитов на теплотворную способность газовой смеси, получаемой в процессе пиролиза торфа.

Теплотворная способность газовой смеси имеет прямую зависимость от состава и количества горючих компонентов. Наиболее выгодным составом и количеством горючих компонентов газовой смеси, с точки зрения теплотворной способности, обладают горючие газы, полученные в присутствии бентонитовой глины, Fe-H-ZSM-5-IE и Fe-H-Mord-20-IE.

Анализируя данные по исследованию теплотворной способности газовой смеси, полученной при пиролизе торфа в присутствии различных алюмосиликатных мате-риалов, можно сделать вывод, что выше перечисленные алюмосиликаты действительно содействуют повышению теплоты сгорания пиролизных газов . Так, теплота сгорания газовой смеси в присутствии данных алюмосиликатов увеличивается в 2,3-2,9 раза по сравнению с процессом без алюмо-силикатов.

Таким образом, анализируя экспериментальные данные по активности глинистых материалов и искусственных цеолитов, можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальными являются бентонитовая глина,

Fe-H-ZSM-5-IE и Fe-H-Mord-20-IE. Дальнейшее исследование влияния алюмосиликатов на процесс пиролиза торфа проводилось в присутствии бентонитовой глины, которая является наиболее дешевой, доступной и эффективной.

Влияние концентрации природных и искусственных алюмосиликатов на процесс пиролиза торфа. Концентрация алюмосиликатов является важным параметром, который оказывает влияние на скорость химических реакций, протекающих при проведении процесса пиролиза, а также на конверсию торфа. Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании влияния концентрации бентонитовой глины на процесс пиролиза торфа, позволяет сделать вывод о том, что с ростом концентрации этого алюмосиликатного материала объем получаемой газовой смеси увеличивается (рис. 7). С ростом концентрации бентонитовой глины в пиролизном газе также увеличивается количество углеводородов (рис. 8), диоксида углерода и водорода. производство продукция техника



Рисунок 7 - Изменение объема газовой смеси в процессе пиролиза торфа в присутствии бентонитовой глины различной концентрации.

Рисунок 8 - Изменение объема углеводородов в газовой смеси в зависимости от концентрации бентонитовой глины при пиролизе торфа

Влияние температуры на процесс пиролиза торфа в присутствии бентонитовой глины. Температура оказывает заметное воздействие на протекание процесса пиролиза торфа, составляющие которого разлагаются с образованием твердых, жидких и газообразных продуктов. Выбор оптимального значения температуры предопределяет эффективность осуществления процесса термической переработки торфа. Исследование влияния бентонитовой глины на процесс пиролиза торфа проводилось при варьировании температуры в диапазоне 410-650°С. Анализируя полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что с ростом температуры количество пиролизного газа, в газовой смеси увеличивается (рис. 9), что связано в первую очередь с более полным термическим разложением торфа.

Рисунок 9 - Изменение объема газовой смеси в процессе пиролиза торфа при варьировании температуры в присутствии бентонитовой глины в концентрации 30%.

Так же в работе [1] было рассмотрено влияние отдельных видов пластмасс (ПЭТФ и резина) в составе сложных полимерных смесей на массовое распределение продуктов пиролиза в присутствии хлорида кобальта (как наиболее эффективного катализатора).

Влияние катализатора на процесс пиролиза полимерного корда оценивалось по изменению следующих параметров:

- массового распределения газообразных, жидких и твердых продуктов;

- объема и скорости образования газообразных продуктов;

- состава и теплотворной способности газообразных продуктов;

- состава жидких продуктов;

- элементного состава твердых углеродсодержащих остатков пиролиза;

- удельной площади поверхности твердого углеродсодержащего остатка пиролиза.

Для исследования влияния хлоридов металлов подгруппы железа на конверсию полимерного корда изношенных автомобильных шин вычислялись массы твердого остатка, жидкой фракции и газообразных продуктов, которые сравнивались со значениями, полученными для некаталитического процесса.

Массовая доля продуктов пиролиза в зависимости от температуры процесса для опытов с использованием исследуемых хлоридов металлов и некаталитического процесса представлена на рис. 9, 10, 11.

Рисунок 9 - Зависимость массовой доли твердого остатка пиролиза от температуры процесса пиролиза.

Рисунок 10 - Зависимость массовой доли жидкой фракции пиролиза от температуры процесса пиролиза.



Рисунок 11 - Зависимость массовой доли газообразных продуктов пиролиза от температуры процесса пиролиза.

В присутствие ионных соединений, каковыми являются хлориды металлов подгруппы железа, процесс пиролиза может изменять свой механизм с радикально-цепного на ионный, также являющийся цепным.

Использование катализаторов приводило к росту углеводородной составляющей С_ГС₃, оксида углерода (II) и водорода (рис. 12, 14), что приводило к увеличению общей теплоты сгорания газообразных продуктов пиролиза. Общая теплота сгорания газообразных продуктов пиролиза при использовании хлорида железа, кобальта и никеля увеличивалась соответственно в 1,7; 2,0; 1,8 раза по сравнению с некаталитическим процессом. Увеличение температуры процесса свыше 450 °С и концентрации катализатора более2% (масс.) не приводило к возрастанию общей теплоты сгорания полученной газообразной смеси.

Рисунок 12 - Зависимость состава газообразных продуктов от вида катализатора при t = 450 °С.

Концентрация,%

Рисунок 13 - Зависимость состава газообразных продуктов от концентрации СоС1₂ т= 450 °С.

Это может быть объяснено тем, что значения объемов образующихся горючих газов (углеводороды С_гСз, оксида углерода (II) и водорода) остаются практически постоянными (рис. 12, 13). Объемы водорода, образованные в процессе каталитического пиролиза, увеличиваются в ряду от хлорида железа к хлориду никеля и превышают объемы водорода, образованные в ходе проведения некаталитического процесса в 2,1; 3,8 и 4,6 раза соответственно.

Температура, ⁰С

Рисунок 14 - Зависимость состава газообразных продуктов от температуры процесса в присутствии СоС1₂ 2%.

Объемы оксида углерода (II) в присутствии хлорида кобальта и никеля увеличились в 1,8 и 1,25 раза (соотв.), в то время как при использовании хлорида железа объем образованного оксида углерода (II) уменьшился в 1,93 раза. Объемы оксида углерода (IV) в присутствии хлорида железа и никеля возрастали соответственно в 1,24 и 1,79 раза, а в присутствии хлорида кобальта снижались в 2,15 раза по сравнению с некаталитическим процессом. Различия в объемах оксидов углерода в присутствии исследуемых катализаторов могут быть объяснены особенностями электронного строения катионов металлов подгруппы железа.

Выход и состав конечных продуктов пиролиза биомассы дерева определяется реакциями образовавшихся свободных радикалов, так как последние имеют нулевую энергию активации, а сами радикалы отличаются высокой реакционной способностью. Различный температурный коэффициент скорости параллельных реакций термодеструкции позволяет изменять роль этих реакций в процессе разложения, то есть регулировать выход и качество продуктов разложения. По результатам исследования свободно-радикального механизма термического разложения древесины следует, что максимум образования радикалов приходится на интервал температур 400-500оС и соответствует максимуму выделения летучих веществ.

В работе [3] на экспериментальной лабораторной установке произведен пиролиз древесины следующих пород: осина, береза, сосна и ель. Условия проведения: сушка/предпиролиз - 30 мин, 350єС; пиролиз - 90 мин, 500єС; прокалка угля - 60 мин, 750єС. Результаты получения древесно-смоляных масел показаны в табл. 4.



Таблица 4 - Материальные балансы процессов пиролиза, обезвоживания суммарного конденсата и вакуумной дистилляции.

Наименование		Осина	Береза		Сосна	Ель
		Процесс пиролиза
Выход		Уголь		25,5		25,2	26,3	25,8
продуктов
% от а.с.с.	Конденсат		46,6		46,3	47,2	56,3
		Н/газы		27,9		28,5	26,5	18,0
		(по
		разности)
		Полученные	суммарные	конденсаты
		обезвоживались		на			вакуумном
		ротационном	испарителе	RE-52АА.
		Условия проведения: вакуум - 0,01 МПа;
		температура - 100єС.
Процесс обезвоживания суммарного конденсата
Суммарная	% от сумм.		26		26			31	22
пирогенная	конденсата
смола
		% от а. с. с.	12,12	12,04		14,63	12,39
Отгон		% от сумм.		71		72			64	75
		конденсата
		% от а. с. с.	33,09	33,34		30,21	42,23
		Потери составили от 2 до 5 % от
		суммарного конденсата
	Процесс вакуумной дистилляции
Масла		% от
		суммарной		27		30			39	21
		пирогенной
		смолы
		% от а. с. с.		3,27		3,61		5,71	2,6
Пек		% от
		суммарной		67		57			57	74
		пирогенной
		смолы
		% от а. с. с.		8,12		6,86		8,34	9,17
		Потери составили от 4 до 13 % от
		суммарной пирогенной смолы.

Высшая теплота сгорания получаемых продуктов приведена в табл. 5, энергия сгорания измерялась в бомбовом изопериболическом калориметре В-08МА с изотермической водяной оболочкой.

Таблица 5 - Высшая теплота сгорания получаемых древесно-смоляных продуктов, МДж/кг.

Древесно-		Порода древесины
смоляные
продукты		Сосна		Ель	Береза	Осина
Бионефть		27,164		18,730	24,056	24,994
Древесно-		26,030		22,254	23,549	26,084
смоляные масла
Древесно-		23,925		25,646	25,679	25,436
смоляной пек

Таким образом, жидкие биотоплива, получаемые методом пиролиза древесных отходов являются высококалорийными альтернативными источниками энергии, которые могут быть использованы помимо своего основного назначения (топливо), также в качестве антиокислительных добавок в моторные топлива, что позволит сделать их более экологически чистыми и снизить отрицательное влияние продуктов горения на окружающую природную среду.

В ходе поиска информации на данную тему был найден и рассмотрен патент «Способы получения горючего газа из торфа» [4]. Данное изобретение находится на стадии опытно-лабораторных испытаний.Способ получения торфяного газа осуществляется следующим образом.

Предварительно торф смешивают с алюмосиликатным материалом, концентрация 5 которого составляет 2-30% (мас.), после чего смесь гранулировали до получения гранул размером от 5 до 30 мм. Гранулы подвергали пиролизу при температуре 460°С в лабораторной реакторной установке для получения горючего газа.

Пример 1

В экспериментах был использован верховой пушицево-сфагновый торф, как наиболее распространенный в Тверской области. Указанный торф смешивали с бентонитовой глиной таким образом, чтобы концентрация этого катализатора составляла 2% (мае.) от массы навески торфа. Получившуюся массу гранулировали. Навеску гранулированного топлива массой около 2 г подвергали пиролизу в реакторе периодического действия при температуре 460°С и атмосферном давлении. Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.1.

Пример 2

Эксперимент в примере 2 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали бентонитовую глину в концентрации 10% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.2.

Пример 3

Эксперимент в примере 3 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали каолиновую глину в концентрации 30% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.З.

Пример 4

Эксперимент в примере 4 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали глинистый мергель в концентрации 30% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.4.

Пример 5

Эксперимент в примере 5 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали бентонитовую глину в концентрации 30% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.5.

Пример 6

Эксперимент в примере 6 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали кембрийскую глину в концентрации 30% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.6.

Пример 7

Эксперимент в примере 7 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали синтетический цеолит H-Beta-25 в концентрации 30% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в ⁴⁰ табл.7.

Пример 8

Эксперимент в примере 8 проводился аналогично опыту в примере 1, однако в качестве модифицирующей добавки использовали синтетический цеолит H-MORD в концентрации 2% (мае.). Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.8.

Пример 9

Эксперимент в примере 9 проводился аналогично опыту в примере 1, однако модифицирующую добавку не использовали. Масса гранулированного топлива (торфа) составляла 2 г. Полученная газовая смесь обладала характеристиками, представленными в табл.9.

Основные физико-механические характеристики органоминеральных топливных гранул на основе торфа представлены в табл. 10.

Таблица 1.

Способ получения горючего газа из торфа
Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	216	9,89	1,67	1,35	1,89	11,39
1320	245	13.71	2,53	1,81	2,53	18,49
1920	263	16,89	3,33	2,11	3,00	19,53
2880	275	19,33	3,89	2,26	3,30	20,12
4080	281,5	20,86	4,19	2,32	3,45	19,82

Таблица 2.

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	188	11,22	6,74	1,28	2,56	14,92
1320	228	17,94	8,65	1,80	3,08	18,36
1920	243	21,85	9,35	1,96	3,25	18,43
2880	252	24,63	9,72	2,03	3,34	18,36
4080	258	26,57	9,93	2,06	3,39	18,06

Табл. 3

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	219	6,15	6,43	0,72	2,69	10,05
1320	268	11,55	9,18	1.41	3,72	16,32
1920	286	14,99	10,26	1,77	4,12	18,73
2880	300	18,13	11,15	2,00	4,42	19,93
4080	308	20,21	11,70	2,10	4,60	19,59

Табл.4

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	220	8,73	7,57	1,12	2,98	10,8
1320	261	13,85	10,05	1,80	3,89	17,03
1920	278	17,30	11,17	2,17	4,27	18,09
2880	289	20,14	11,91	2,35	4,51	19,24
4080	295	21,92	12,32	2,42	4,64	19,94

Табл.5

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	207	7,63	1,15	1,09	0,63	7,12
1320	255	15,27	3,27	2,19	1,45	25,23
1920	272	20,11	4,77	2,77	1,95	29,26
2880	281,5	23,52	5,67	3,03	2,23	29,84
4080	286,5	25,54	6,13	3,12	2,37	28,58

Табл.6

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	208	6,61	5,99	0,85	2,71	10,21
1320	252	11,65	8,34	1,49	3,67	18,19
1920	268	14,70	9,35	1,82	4,04	18,43
2880	279	17,45	10,05	2,00	4,28	18,67
4080	285	19,19	10,43	2,08	4,40	19,15

Табл.7

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	720	5,78	3,52	0,74	2,48	10,11
1320	1320	11,99	6,10	1,45	3,70	15,85
1920	1920	16,34	7,53	1,92	4,22	18,04
2880	2880	21,83	8,81	2,37	4,70	18,88
4080	4080	24,42	9,33	2,49	4,88	20,74

Табл.8

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	223	12,02	8,24	2,64	7,01	13,96
1320	252	16,19	9,85	3,47	8,16	20,41
1920	265	18,83	10,59	3,86	8,65	20,76
2880	280	22,60	11,39	4,21	9,05	20,48
4080	286,5	24,47	11,71	4,33	9,19	19,69

Табл.9

Время, сек	Объем полученной газовой смеси, мл	Количество углеводородов в газовой смеси, мл.	Теплота сгорания газовой смеси, МДж/м3
		Метан	Этан	Этилен	Пропан
720	161	3,83	0,45	0,27	0,19	4,87
1320	195	6,40	0,98	0,59	0,41	12,10
1920	228,5	10,38	2,09	1,13	0,86	16,42
2880	237	11,66	2,45	1,25	1,01	17,21
4080	243	12,76	2,74	1,32	1,13	18,61

Табл.10

Показатели	Торф + алюмосиликаты
Плотность сухого вещества гранул, кг/м3	700-900*
Экспериментальные значения максимальной прочности гранул на одноосное сжатие, кПа (равновесное в л а госо де ржа н и е)	4300-6280*
* - значения изменяются в данном интервале в зависимости от вида алюмосиликата, использующегося в качестве модифицирующей добавки, и диаметра получаемых гранул.



5. Порядок разработки новой техники и основной документации, которая используется при этом

Методы элементного анализа используются для установления элементного состава, т.е. качественного или количественного содержания определенных химических элементов в данном веществе или материале. Круг их достаточно широк, однако наиболее распространенными в экспертной практике являются следующие:

1) миссионный спектральный анализ, заключающийся в том, что с помощью источника ионизации вещество пробы переводится в парообразное состояние и возбуждается спектр излучения этих паров. Проходя далее через входную щель специального прибора -- спектрографа, излучение с помощью призмы или дифракционной решетки разлагается на отдельные спектральные линии, которые затем регистрируются на фотопластинке или с помощью детектора. Качественный эмиссионный спектральный анализ основан на установлении наличия или отсутствия в полученном спектре аналитических линий искомых элементов, количественный -- на измерении интенсивностей спектральных линий, которые пропорциональны концентрациям элементов в пробе. Используется для исследования широкого круга вещественных доказательств -- взрывчатых веществ, металлов и сплавов, нефтепродуктов и горючесмазочных материалов, лаков и красок и ...