Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0825U000567, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту 07-08-2024 Статус Захищена Назва роботи Розробка методів застосування рідких продуктів термічної деструкції відпрацьованих автомобільних шин Здобувач Липко Юрій Васильович, Керівник Пиш'єв Сергій Вікторович Опонент Гордієнко Ольга Анатоліївна Опонент Григоров Андрій Борисович Рецензент Топільницький Петро Іванович Рецензент Хлібишин Юрій Ярославович Опис Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної проблеми – розробці нових ефективних методик застосування рідких продуктів піролізу відпрацьованих автомобільних шин (РППВАШ). Відпрацьовані автомобільні шини (ВАШ) становлять значну загрозу для навколишнього середовища. З іншого боку, вони є потенційною сировиною для виробництва енергії. Піроліз є одним з найбільш перспективних методів утилізації ВАШ у циркулярній економіці. Метою досліджень було встановлення можливості застосування РППВАШ або їх окремих фракцій у якості палив для двигунів внутрішнього та/або зовнішнього згорання без використання дефіцитного водню та дорогих каталізаторів. Показано, що методом конденсації або ректифікації з РППВАШ можна отримати фр. > 200 °С, яка відповідає нормативним вимогам ДСТУ 4058-2001, PN-C-96024:2011 та ISO 8217:2017 до паливних мазутів, а також бензинові фракції з незадовільними експлуатаційними властивостями. Подальші дослідження полягали у детальному вивченні складу бензинових фракцій (п.к.-140, 140-200, п.к.-200 °С), отриманих під час піролізу відпрацьованих автомобільних шин, та пошуку ефективних методів їх застосування/переробки. Одержані бензинові фракцій (БФ) були проаналізовані за допомогою стандартизованих методик, ІЧ-спектроскопії та хроматографії. Доведено, що БФ не можна використовувати як товарний бензин через високий вміст ненасичених та ароматичних вуглеводнів. З бензинових фракцій синтезовано модифікатори для покращення адгезійних властивостей бітумів. Встановлено, що отримані рідкі продукти (залишок після отримання модифікаторів бітуму) містять меншу кількість ароматичних та ненасичених сполук порівняно з вихідними БФ, що, своєю чергою, дозволить зменшити вміст цих шкідливих компонентів при їх подальшому використанні. Додавання отриманих модифікаторів до дорожнього бітуму марки БНД 70/100 у кількості 1% мас. дозволяє отримати бітум з покращеними адгезійними властивостями. З метою відокремлення ароматичних сполук було проведено екстракційне розділення бензинових фракцій п.к.-140 °C, 140-200 °C. В результаті, одержані вуглеводні проаналізовано за допомогою методу ІЧ-спектроскопії та хроматографії. Встановлено, що одержаний рафінат містить менше аренових структур та потенційно може використовуватися як компонент бензинів. Екстракт є концентратом ароматичних і ненасичених вуглеводнів. Доведено, що недоцільно розділяти БФ на окремі частини, оскільки вихід модифікаторів практично однаковий для обох бензинових фракцій, а склади і фізико-хімічні показники рафінатів і екстрактів даних бензинових фракцій подібні. Для аналізу вмісту вуглецю в окремих структурах (ароматичних, алканових та олефінових) на основі модельних сумішей методом математичного моделювання розроблено залежності вищевказаних функцій відклику від фізико-хімічних показників бензинових фракцій та рідких продуктів їх переробки. Отримані рівняння виявилися адекватними для вихідних модельних сумішей та дали змогу у більшості випадків прогнозувати вміст вуглецю в окремих структурах, що містяться у фр. п.к.-200 °С та продуктах її переробки. Вивчено вплив складу сировинної суміші на процес поліконденсації формальдегіду з фр. п.к.-200 °С з метою одержання смол, які використовувалися як адгезійні додатки до бітумів. Дослідження показало, що найоптимальнішими умовами отримання модифікатора є вміст формаліну 7,5 % мас., а каталізатора – 3% мас. Встановлено, що отримана смола суттєво покращує адгезійні властивості дорожніх бітумів. Продукт, у складі якого є 1 % мас. модифікатора, відповідає вимогам до товарного бітуму марки БНДА 60/90. З використанням N-метилпіролідону та діетиленгліколю (ДЕГ) вивчено вплив співвідношення сировина : розчинник на процес екстракційного розділення фракції п.к.-200 °С з метою видалення ароматичних і частково ненасичених сполук. Доведено, що найкращими фізико-хімічними властивостями з точки зору їх подальшого використання характеризуються рафінати та екстракти, які були одержані за об’ємного співвідношення сировини до розчинника 1:2 в присутності N-метилпіролідону, та 1:20 – у присутності ДЕГу. Загалом використання поліконденсації з формальдегідом та екстракційного розділення з допомогою полярних розчинників дає змогу зменшувати вміст ароматичних і ненасичених структур у кінцевому продукті (рафінаті), який може застосовуватися як компонент товарних бензинів. Було запропоновано методику отримання товарних бензинів, що включає в себе метод поліконденсації, екстракції та компаундування з газовим конденсатом. Отримано бензин, що за основними показниками відповідає нормативним вимогам до марки «Євро 4» відповідно до ДСТУ 7687:2015. На основі результатів досліджень були запропоновані напрямки реконструкції та вдосконалення пілотної установки піролізу ВАШ, які дадуть змогу одержувати котельні палива, товарні бензини, сировину для отримання ароматичних вуглеводнів і бітумів марки БНДА 60/90. Дата реєстрації 2025-02-17 Додано в НРАТ 2025-02-17 Закрити