ДОСЛІДЖЕННЯ ГАЛУЗЕЙ ЗАСТОСУВАННЯ РІДИННИХ ПРОДУКТІВ ПІРОЛІЗУ АВТОПОКРИШОК ЯК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ПАЛИВА

К.х н. Позднякова О. І, Шапар О. В., Ширяєва І. І.

Харківський національний автомобільно-дорожний університет, Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ ГАЛУЗЕЙ ЗАСТОСУВАННЯ РІДИННИХ ПРОДУКТІВ ПІРОЛІЗУ АВТОПОКРИШОК ЯК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ПАЛИВА

Останнім часом значну увагу приділяють проблемі нестачі енергетичних ресурсів як у світі, так і зокрема в Україні. У зв'язку з цим є зрозумілою необхідність створювати нові та вдосконалювати вже існуючі технології по переробці використаної сировини. Однією з таких проблем є використання та утилізація відпрацьованих частин та деталей автомобілів, кількість яких зрос-тає з кожним днем. Близько 3,5 % ваги середнього автомобіля складають ав-топокришки. Вони є джерелом тривалого і стійкого забруднення навколиш-нього середовища внаслідок високої стійкості до дії природних чинників. Крім того утилізація автопокришок дозволяє економити природну, дефіцитну сировину. Це актуальна проблема для України, де залишається відкритим питання нестачі енергетичних ресурсів.

Піроліз як метод утилізації автопокришок дозволяє знайти рішення проблеми. В процесі піролізу утворюється три типи продуктів: твердий залишок, піролізна рідина та газ. Усі вони можуть використовуватися у промисловості у різних галузях. Але найбільш реальним і працюючим у даний час в Харківській області є застосування піролізної рідини у якості палива. На відміну від інших методів утилізації автопокришок при застосуванні піролізу можливо переробляти автопокришки не тільки без металокорду, а і з металокордом.

Визначення та вивчення нових властивостей рідинних продуктів піролізу було проведено на установці для піролізу, яка на сучасному етапі вже працює в Харківській області протягом року. Необхідно було встановити нові властивості рідинних продуктів піролізу, які було отримано у процесі експлуатації установки. Для цього ми проводили за стандартними методиками визначення зольності, температури спалаху, густини, вмісту сірки, води, механічних домішок. Результати власного експерименту ми співвідносили з результатами наукових досліджень, які були проведені на кафедрі раніше, та зробили порівняльний аналіз головних фізико-хімічних властивостей піролізної рідини та інших рідинних традиційних палив.

У якості зразків для порівняння ми вибрали пічне паливо а також декілька марок мазуту [2,3,4]. Порівняльний аналіз властивостей стандартних палив та піролізної рідини дозволяє зробити наступні висновки. За своїми властивостями піролізна рідина більше за все наближається до пічного побутового полива. Різниця спостерігається тільки за значенням кінематичної в'язкості при 20°С, яка для продуктів піролізу вище на 60% і складає 8 Сст. Зольність продуктів піролізу у 3 рази вище ніж у пічного побутового палива та дорівнюється 0,063%. А вміст сірки складає 0,67%, що на 13% вище верхньої допустимої межі для пічного побутового палива. За вимогами ДСТУ у пічному паливі та дизельному паливі механічні домішки не повинні міститися, а у нашій рідині їх вміст складає 0,07%. Крім того, вміст води у пробах піролізної рідини у 2-5 разів перевищує норми.

Таким чином , проведені експерименти свідчать про те, що піролізна рі-дина схожа на дизельне пальне та пічне побутове паливо, але вона не може бути безпосередньо застосована у промислових котельнях тому що повністю не відповідає вимогам стандартів. Властивості піролізної рідини суттєво залежать від складу сировини. Нам здається, що необхідно у подальших дослідах визначити оптимальний склад у сировині шин вантажних та легкових автомобілів. Необхідно встановити залежність між складом сировини, вмісту в ній різних типів автопокришок та головними фізико-хімічними показниками , які нормуються у паливах.

На наступному етапі ми проводили розділення піролізної рідини на фракції за стандартною для нафтопродуктів методикою з метою визначення фракційного складу піролізної рідини та можливостей часткової заміни на неї традиційних нафтових палив. Для аналізу ми одержали дві проби піролізної рідини. Проба №1 була отримана при проведенні процесу піролізу тільки автопокришок з вантажних автомобілів з металокордом. Проба №2 була відібрана з піролізної рідини, яка отримана з автопокришок легкових автомобілів без металокорду.

У процесі піролізу у реактор завантажуються суміш автопокришок як з металокордом, так і без нього, як легкових так і вантажних автомобілів вітчи-зняного та зарубіжного походження. У нашому досліді проба № 1 була отримана тільки з автопокришок вантажних автомобілів, а проба №2 - легкових. Результати експерименту свідчать про те, що проби, які ми досліджували суттєво відрізняються одна від іншою за фракційним складом.

Для рідинних палив нормуються температури, при яких википають 10%, 50% та 90% рідини [2,3,4]. Для проби №1 встановлено, що 10% рідини випаровується при температурі 164 градуса, а для проби №2 - при 98 градусах. При температурі 283 градуси випаровується 50% проби №1, а при 180 градусах - 50 % проби №2. Також суттєво відрізняються температури випаровування 90% фракції. Для проби №1 вони складають 345 градусів , а для проби №2 - 260 градусів. Якщо порівнювати ці дані з вимогами ДСТУ до фракційного складу пічного палива [4], то 10% його повинне випаровуватися при температурі не вище 160 градусів, а 90% при - 360 градусах. Як видно з нашого експерименту, за таким показником проба №1 повністю відповідає вимогам ДСТУ. Для проби №2 відхилення температури для 10% випаровування (що складає 164 градуси) знаходиться у межах похибки експерименту. Тобто за фракційним складом піролізна рідина повністю відповідає вимогам до пічного побутового палива (табл. 1).

Якщо порівнювати результати експерименту з вимогами ДСТУ до дизельного пального, то можна побачити, що результати також дуже подібні. За вимогами ДСТУ 50% дизельного пального повинно підлягати перегонці при температурі не вище, ніж 280 °С. За нашими даними половина (50%) піролізної рідини повинна підлягати перегонці при температурі 283°С для проби №1, або 180°С для проби №2, що практично лежить у межах похибки експерименту. Також 90% проби №1,2 перегоняються при температурі нижче чим 370 [3].

Таблиця 1 – Результати фракційного аналізу проб піролізної рідини

№ п/ч	Фракційний склад	Проба №1	Проба №2
1	Температура початку перегонки	95	80
2	10% перегоняються при t С⁰	164	98
3	20% перегоняються при t С⁰	170	99
4	40% перегоняються при t С⁰	175	100
5	50% перегоняються при t С⁰	283	180
6	60% перегоняються при t С⁰	295	230
7	70% перегоняються при t С⁰	310	240
8	90% перегоняються при t С⁰	345	260

Таким чином, за хімічним та фракційним складом піролізна рідина схожа як з пічним паливом, так і з дизельним.[5]. Якщо буде доведена економічна доцільність, то з піролізної рідини можливо шляхом фракціонування отримати компоненти дизельного палива.

Література:

1. Т. В. Петренко, Ю. О. Новічков, О. І. Позднякова, В. В. Хазіпова Утилізація відпрацьованих автомобільних шин./ ДонНАБА. – Донецьк: 2007, 110 с

2.ДСТУ 4058-2001.Паливо нафтове. Мазут. Технічні умови.

3.ДСТУ 3868 - 99 Паливо дизельне. Технічні умови..

4. ТУ 38101656 - 76 Топливо печное бытовое. Технические условия

5 О.І.Позднякова, М.В.Статилко. Дослідження екологічних характеристик процесів спалювання сумішей крихти автопокришок з вугіллям. весник ХНАДУ, Харьков 2005; 30 стр 110-113.