Екологічні аспекти утилізації автопокришок

 

 

 

4. ВИЗНАЧЕННЯ НОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ  ПІРОЛІЗНОЇ РІДИНИ ТА ЗНАХОДЖЕННЯ  НОВИХ ГАЛУЗЕЙ ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ  У СУЧАСНИХ УМОВАХ УКРАЇНИ

 

 

Визначення та вивчення нових властивостей рідинних продуктів піролізу було проведено  на установці для піролізу, виробленої у Росії. На сучасному етапі така установка вже працює в Харківській  області на протязі восьми місяців. Нам необхідно було встановити нові властивості рідинних продуктів піролізу, які було отримано у процесі експлуатації установки та у зв’язку з цьогорічними зимовими погодними умовами. Ми визначали вміст води, сірки, проводили розгонку на фракції та порівнювали отримані характеристики з характеристиками вже відомих стандартних палив

 

 

4.1. Визначення вмісту води у рідинних продуктах піролізу автопокришок

 

Визначення вмісту води у рідинних продуктах піролізу ми проводили  за стандартною методикою, яка наведена нижче.

Сутність методу складається в нагріванні проби нафтопродукту з нерозчинним у воді розчинником і вимірі обсягу сконденсованої води [22].

При кількісному визначенні утримання  води в нафтопродуктах застосовується така апаратура, реактиви і матеріали: апарат для кількісного визначення утримання води, чашка порцелянова № 4 , циліндр вимірювальний номінальною місткістю    100 см³ , електричний нагрівальний устрій. Загальний вид установки наведено на рисунку 4.1.

 

 

 

 

 

 

1 – холодильник водяний; 2 – приймач-пастка; 3 – посудина дистиляційна металева; 4 – пальник газовий

 

Рисунок 4.1 - Загальний вид приладу для визначення вмісту води

 

Пробу випробуваного рідкого нафтопродукту  добре перемішують п'ятихвилинним струшуванням у склянці, заповненої не більш ніж на 3/4 ємності.

У дистиляційну колбу вводять 100 см³ або 100 г проби з похибкою не більш 1%. Потім циліндром відмірюють у колбу 100 см³ розчинника, старанно перемішують уміст колби до повного розчинення випробуваного нафтопродукту і додають у колбу декілька шматочків неглазурованого фаянсу. Малов’язкі нафтопродукти (гас, дизельне паливо) припускається брати в колбу по обсягу. Апаратуру збирають так, щоб забезпечити герметичність усіх з'єднань і виключити відплив пару і проникання сторонньої вологи.

Місткість дистиляційної посудини і приймача-пастки вибирають в залежності від гаданого утримання води в пробі. Верхній кінець холодильника закривають нещільним ватяним тампоном, щоб уникнути конденсації атмосферної вологи усередині трубки холодильника. Включають притоку холодної води в кожух холодильника.

Вузькогорлу колбу 1 з'єднують безпосередньо  за допомогою шліфа, а широкогорлу за допомогою переходу і шліфів з відвідною трубкою чистого і сухого приймача-пастки 2. До приймача-пастки приєднують за допомогою шліфа холодильник 3.

Включають нагрівач, вміст колби доводять до кипіння і далі нагрівають так, щоб швидкість конденсації дистиляту в приймач була від 2 до 5 капель у 1 с. Пальник поступово піднімають і стежать за швидкістю дистиляції, що не повинна перевищувати 5 капель у 1 секунду. Перегонку припиняють, як тільки обсяг води в приймачі-пастці не буде збільшуватися і верхній прошарок розчинника стане цілком прозорим. Час перегонки повинно бути не менше 30 і не більш 60 хв. В нашому випадку він складав 32 хвилини.

Трубки холодильника, що залишилися на стінках, крапельки води зштовхують у приймач-пастку скляною паличкою або металевим дротом. Після того, як колба остудиться, а розчинник і вода в приймачі-пастці приймуть температуру повітря в кімнаті, апарат розбирають і зштовхують скляною паличкою або дротом крапельки води зі стінок приймача-пастки.

Потім записують об’єм води, що зібралася в приймачі-пастці, із точністю до одного верхнього розподілу  що займається водою частини приймача-пастки.

Масову (X) або об'ємну (Х₁) частку води у відсотках обчислюють за формулами:

 

,         (4.1)

 

,       (4.2),

 

де: - обсяг води в приймачі-пастці, см³;

     m - маса проби, г;

    V - обсяг проби, см³.

Для спрощення обчислення щільність води при кімнатній температурі приймають за 1 г/см³, а числове значення обсягу води в см³ - за числове значення маси води в р; при масі навішення нафтопродукту (100±0,1) г за масову частку води приймають об’єм води, що зібралася в приймачі-пастці, у см³.

Утримання у випробуваному нафтопродукті  води в об'ємних відсотках (X₁) обчислюють за формулою:

 

,     (4.3),

 

де: - обсяг води, що зібралася в приймачі-пастці, см³;

      - щільність випробуваного нафтопродукту при температурі взяття навішення, г/см³;

    - кількість нафтопродукту, узяте для іспиту, г.

Кількість води в приймачі-пастці 0,03 см³ і менше рахується слідами.

Відсутність води у випробуваному  нафтопродукті визначається станом, при якому в нижній частині приймача-пастки не очевидно крапель води.

У сумнівних випадках відсутність  води перевіряється нагріванням  випробуваного нафтопродукту в пробірці, приміщеного в масляну лазню до температури 150°С. При цьому відсутністю води рахується випадок, коли не чутно тріскотняву.

У нашому досліді ми одержали такі результати:

= 0,143 см³;

= 0.928 г/см³;

= 500 г.

Таким чином, утримання у випробуваному нафтопродукті води в об'ємних відсотках дорівнює:

 

X₁ =

= 0,0265%, тобто сліди.

Але у зв’язку з цьогорічними погодними умовами було проведено новий експеримент по визначенню вмісту води у рідинних продуктах. Експеримент проводили за стандартною методикою, наведеною вище. У різні періоди часу (по місяцях) ми брали проби рідини та визначали в них частку води. Отримані результати представлені нижче у таблиці 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Результати визначення вмісту води в рідких продуктах піролізу по місяцях

 

Кількість води, %	Місяць
сліди	жовтень
5	листопад
10	грудень
15	січень
17	лютий
5	березень
сліди	квітень

 

Таким чином можна зробити слідуючі висновки:

• найбільший відсоток води припадає на лютий місяць;
• кількість води у піролізній рідині збільшувалась зі зменшенням температури навколишнього середовища.

Це пояснюється тим, що сировина (зношені автопокришки) зберігались  під відкритим небом і у  зв’язку з цим природні умови  безпосередньо впливали на кількість  води у автопокришках. Тому рекомендовано у наступному році і в майбутньому зберігати зношені автопокришки на спеціальних складах, для запобігання накопичення в них води.

 

 

 

4.2 Визначення вмісту сірки у рідинних продуктах піролізу

 

Одним з головних екологічних показників будь – якого палива є вміст в ньому сірки. При спалюванні палива сірка у вигляді діоксиду сірки головним чином потрапляє в повітря, сприяє утворенню кислотних дощів, підвищує корозію металевих виробів та дерградацію рослинності. Тому забрудненність повітря сіркою прямо пропорційна кількості спаленого палива. Відомо, що вміст сірки у твердих паливах (вугілля) може коливатися від 0,5 до 6%. Дизельне пальне за вмістом сірки поділяється на 4 вида. Це представлено у таблиці 4.2.

 

Таблиця 4.2. – Вид дизельного пального від масової долі сірки

 

Вид дизельного пального	Масова доля сірки, %, не більше:
I	0,05
II	0,10
III	0,20
IV	0,50

 

А в пічному паливі від 0,5 до 1,5%. Тобто у різних паливах спостерігається  досить велике коливання вмісту сірку.

Державні стандарти характеристики дизельного пального та пічного побутового палива представлені в таблицях 4.3 та 4.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 4.3 – Характеристика пічного  побутового палива

 

 

№ п/п	Показники	ТУ 38101656-87	Метод випробовувань
1	Фракційний склад, 0С 10%, не нижче 96%, не вище	160 360	ДСТУ 2177-82
2	В’язкість при 200С, сСт, не більше	5,0	ДСТУ 33-82
3	Зольність, %, не більше	0,02	ДСТУ 1461-75
4	Вміст, %, не більше сірки: в мало сірчаному паливі в сірчаному паливі сірководню водорозчинних кислот та лугів води механічних домішок	0,5 1,1 відсутній відсутні   сліди відсутні	ДСТУ 19121-78     ДСТУ 17323-71 ДСТУ 6307-75   ДСТУ 2477-65 ДСТУ 6370-58
5	Коксуємість 10% залишку,5, не більше	0,35	ДСТУ 19932-74
6	Кислотність, мг КОН на 100 мл палива, не більше	5,0	ДСТУ 5985-79
7	Корозія на мідній пластинці	Витримує	ДСТУ 6321-69
8	Колір	Від світло-коричневого до чорного	Візуально
9	Температура, застигання, 0С, не вище спалаху в закритому тиглі, 0С, не нижче	-15   42	ДСТУ 20287-74     ДСТУ 6356-75
10	Теплота згоряння нижча, в перерахунку на сухе паливо, ккал/кг, не менше	9800	ДСТУ 21261-75
11	Густина при 200С, кг/м3	Не нормується. Визначення обов’язково	ДСТУ 3900-85

 

 

 

 

Таблиця 4.4 – Технічні вимоги дизельного пального

 

№ п/п	Найменування показника	Значення для марок		Метод випробувань
		літнє	зимове
1	Цетанове число, не менше	45	45	ДСТУ 3122
2	Фракційний склад: 50% перегоняється при  температурі, 0С, не вище 96% перегоняється при  температурі, 0С, не вище	280   370	280   370	ДСТУ 2177 або ASTM D 85[1]
3	Кінематична в’язкість  при температурі 200С, мм2/с	3,0-6,0	1,8-6,0	ДСТУ 33 або ASTM D 445[5]
4	Температура застигання, 0С, не вище	-10	-25	ДСТУ 20287
5	Температура спалаху  в закритому тиглі, 0С, не нижче: для судових дизелів  та газових турбін; для дизелів загального призначення	62   40	40   35	ДСТУ 6356 або ASTM D 93[2] або ISO 2719
6	Масова доля сірки, %, не більше: виду I виду II виду III виду IV	0,05 0,10 0,20 0,50	0,05 0,10 0,20 0,50	ДСТУ 19121 або ASTM D 1266[7] або ASTM D 4294[10]
7	Масова доля меркаптанової  сірки, %, не більше	0,01	0,01	ДСТУ 17323 або ASTM D 3227[9]
8	Вміст сірководню	відсутній	відсутній	ДСТУ 17323 або ASTM D 3227[9]
9	Випробування на мідній пластинці	витримує	витримує	ДСТУ 6321 або ISO 2160
10	Концентрація фактичних  смол, мг на 100 см3 палива, не більше	40	30	ДСТУ 8489 або ASTM D 381[4]
11	Кислотність, мг КОН на 100 см3 палива, не більше	5	5	ДСТУ 5985
12	Йодне число, г йоду на 100 г палива, не більше	6	6	ДСТУ 2070
13	Зольність, %, не більше	0,01	0,01	ДСТУ 1461 або ASTM D 482[6]
14	Коксуємість 10%-го залишку, %, не більше	0,30	0,30	ДСТУ 19932 або ASTM D 189[3]
15	Коефіцієнт фільтрації, не більше	3	3	ДСТУ 19006
16	Вміст механічних домішок	відсутні	відсутні	ДСТУ 6370
17	Вміст води	»	»	ДСТУ 2477 або ASTM D 1744[8]
18	Густина при температурі 200С, кг/м3, не більше	860	840	ДСТУ 3900 або ISO 3675
19	Предельная температура  фільтрації, 0С, не більше	-5	-15	ДСТУ 22254