КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

Каирбеков Ж.К., Аубакиров Е.А., Файзуллаева М.Ф., Мусабаев И.М.

КазНУ им. аль-Фараби., ТОО «Ыбрайхан и ЛТД»

В последние годы большое внимание уделяется утилизации отходов автотранспортных средств и разработке ресурсосберегающих технологий их переработки, что обусловлено содержанием в них ценных продуктов и возможностью получения топливных материалов.

Из-за недостаточности методов переработки ежегодно образуется большое количество изношенных автомобильных шин. Данный вид отходов представляет большую потенциальную опасность для окружающей среды. Медленное разрушение шин под воздействием природных и климатических факторов приводит к образованию дисперсных частиц в виде мелких крошек, которые рассеиваются в природной среде и уносятся на большие расстояния ветром. Основной путь использования отходов – это их утилизация, то есть повторное использование. Показано, что капитальные и эксплуатационные затраты по основным способам утилизации отходов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Положительной стороной утилизации является также и то, что получается дополнительное количество полезных продуктов для различных отраслей химической промышленности и не происходит повторного загрязнения окружающей среды. По этим причинам утилизация является не только экономически целесообразным, но и экологически предпочтительным решением проблемы использования органических отходов и резиносодержащих материалов. Наиболее широко используемыми способами утилизации отходов органической природы методом термической переработки являются сжигание, газификация, пиролиз, термический сольволиз, крекинг, каталитический крекинг. В результате проведения таких процессов получают огромное разнообразие продуктов различного состояния (твердые, жидкие, газы). К числу этих продуктов относятся различные виды топлив (моторные, котельные и др.) / 1 /.

В связи с этим необходимо разработать эффективные способы утилизации изношенных шин, что позволит одновременно решить проблему вторичного их использования и охраны окружающей среды.

В настоящей работе представлены экспериментальные данные по каталитической гидрогенизационной изношенных резиносодержащих отходов. Основными продуктами процесса являются газы, используемые для дожигания, жидкие продукты (топливо, добавка к топливу), твердый остаток, различного рода сорбенты.

Эксперимент проводили на установке периодического действия при давлении 3-4 МПа в интервале температур от 250-400^оС. Продолжительность опытов составила от 15 до 60 мин. Соотношение автопокрышки : пастообразователь (АП:ПО), варьировали от 1:1 до 1:2. В качестве катализаторов процесса были использованы иодат калия, красный шлам и природный цеолит. Среди исследуемых катализаторов наибольшую активность проявил красный шлам.

В результате каталитической переработки изношенных автопокрышек получены углеводородные газы и первичные продукты, которые были подвергнуты перегонке при атмосферном давлении. В результате были получены фракции, выкипающие при температурах 180⁰С - 320⁰С (они представляют собой темную, непрозрачную маловязкую жидкость) и технический углерод в виде порошка.

Для определения оптимальных условий процесса каталитической гидрогенизации было изучено влияние температуры реакции и мольного соотношения исходных реагентов на выход целевого жидкого продукта. Максимальный выход продукта приходится на 400^оС, а дальнейшее увеличение температуры незначительно влияет на выход целевого продукта. Это связано с углублением процесса, о чем свидетельствует выход газообразных продуктов и легкокипящей фракции. Таким образом, показано, что наибольшее влияние на выход жидких продуктов оказывает температура процесса. Анализ полученных результатов свитетельствует о том, что существенную роль в процессе гидрогенизации оказывают природа растворителя и природа катализатора. С повышением соотношения АП : ПО от 1:1 до 1:2 выход жидких продуктов изменяется незначительно. В присутствии катализатора красного шлама выход жидкого продукта составил 33,55% от органической массы пасты. Это по-видимому обусловлено ролью пастообразователя как донора водорода, что и способствует увеличению степени превращения гидрируемого вещества.

Полученный гидрогенизат является сложной смесью углеводородов. Для идентификации содержания углеводородов был проведен газо-жидкостной хроматографический анализ. Согласно данным анализа содержание аренов во фракции составляет 56,3 мас.%, содержание олефинов 32,9 мас.%, и небольшое количество смеси алканов с нафтенами, равное 10,8 мас.%. Как видно из этих данных содержание ароматических углеводородов достаточно высокое и данная фракция служит источником для получения индивидуальных ароматических олефиновых углеводородов.

Таким образом, все продукты, образовавшиеся в результате каталитической переработки отходов используются в промышленности при производстве целевых продуктов таких как жидкое- топливо, газ- дожигание, источник тепла, твердый остаток-добавка к дорожным битумам, сорбенты.

Таким образом, показано, что проведенные исследования по оптимизации технологического режима и подбору катализаторов для гидрогенизационной переработки резиносодержащих отходов представляют существенный интерес и могут быть полезными в плане разработки безотходной технологии их утилизации.

Литература

1. Е.В.Сухоносова, И.В. Цветкова, В.А. Лихоманенко. Изучение состава и свойств жидких продуктов пиролиза изношенных автомобильных шин. //Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Коршуновские чтения». 2008г. -С.106-110.