Отзыв оппонента 1 (Комплекс технологий переработки продуктов разложения жидких органических отходов в электрической дуге)

ОТЗЫВ Жагфарова Фирдавеса Гаптелфартовича, официального оппонента диссертационной работы Николаева Александра Игоревича «КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГЕ», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 02.00.13 - «Нефтехимия» Актуальность работы. Одной из проблем современности является утилизация отходов деятельности человека. Нельзя подходить к проблеме утилизации отходов как к борьбе с мусором, ставя задачу любой ценой избавиться от него. Нужно не уничтожать, а по возможности переработать, т.е.

использовать отходы. Конечно, опыт каждой страны в своем роде уникален. В каждом случае решения проблем, связанных с утилизацией и переработкой отходов, должны соответствовать специфике региона. Кроме того, утилизация и переработка отходов — это задача законодательная, психологическая, социально-нравственная, а также научно-техническая. Решению последней задачи, а именно квалифицированной переработки промышленных отходов нефтедобывающей, нефтехимической, химической промышленности с получением необходимых и перспективных материалов посвящена данная диссертационная работа. Таким образом, тема работы без сомнчения является актуальной. Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в создании научных основ комплексной технологии переработки продуктов, образующихся при разложении жидких органических отходов химической и нефтехимической промышленности, в электрической дуге.

В работе были получены следующие результаты: - предложена гипотеза процесса электрокрекинга жидкого органического сырья. предполагающая одновременное протекание реакций крекинга сырья, реакций уплотнения и процессов разложения вновь образовавшихся продуктов; - установлено влияние температуры, давления процесса коксования и содержания днсперсного углерода в пастах электрокрекинга на выход н характеристики образующегося кокса: — выявлены закономерности образования углеродных нановолокон (УНВ) из газов электрокрекинга углеводородов и кислородсодержащих соединений; - для каталитических систем, используемых для синтеза УНВ, предложены схемы механизмов образования УНВ из ацетилена и монооксида углерода. Показано.

что образование УНВ из углеводородов и монооксида углерода может протекать на одних и тех же активных центрах, которыми являются <сдефекты» кристаллической решетки катализатора. образующиеся на границах контактов его кристаллитов, установлена возможность варьирования активности катализаторов их предварительной модификацией. Показано, что эффективность модифицирующего воздействия зависит от его характера; - показана возможность синтеза углеводородов Сз и выше из газов электрокрекинга. Установлено, что состав и выход жидких продуктов определяется используемым катализатором и условиями проведения процесса; - показана возможность использования газов электрокрекинга для пироуплотнения УНВ и коксов при получении углерод-углеродных композиционных материалов.

Определены условия пироуплотнения. Практическая значимость. Р!рактическая значимость работы заключается в том, что: - предложен комплекс технологий по переработке продуктов, образующихся при разложении жидких органических продуктов в электрической дуге, позволяющих получать газ электрокрекинга, сажу„УНВ, кокс, углеродные композиционные материалы„. установлены условия, позволяющие получать с максимальным выходом или селективностыо углеродные нановолокна и коксы из продуктов электрокрекипга органического сырья; - даны рекомендации по аппаратурному оформлению отдельных стадий переработки продуктов электрокрекинга жидкого органического сырья; разработаны лабораторные модули разложения жидких углеводородов в электрической дуге и синтеза УНВ из газа электрокрекинга; Полученные результаты представляют интерес не только для промышленной реализации комплекса технологий, но могут быть использованы в учебном процессе подготовки магистров.

Общая характеристика диссертации. Диссертационная работа Николаева А.И. изложена на 232 страницах машинописною текста, содержит Зб рисунков и 71 таблицу. Работа состоит из введения„ пяти глав, в которых изложены основные результаты исследований, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 300 наименований. Следует отметить, что каждая из глав диссертационной работы представляет завершенный комплекс исследований, содержащий результаты анализа научно-технической литературы, методическую часть и результаты экспериментов.

Такой подход к представлению результатов является вполне обоснованным, т.к, предлагаемый комплекс технологий предполагает различные, в том числе не связанные друг с другом, направления использования продуктов. Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется ее цель н решаемые задачи.

Отмечается также научная новизна и практическая значимость проведенных исследований. В первой главе представлены результаты исследований процесса электрокрекинга органического сырья. Анализ данных, представленных в научно-технической литературе, показал, что при изучении процесса электрокрекинга исследователи рассматривали разложение сырья под воздействием электрических разрядов как процесс, в котором образуются только газ и сажи.

Такой подход к изучению процесса был подвергнут сомнению. Выло сделано предположение, что электрический разряд является способом подвода энергии, а процесс электрокрекинга необходимо рассматривать как обычный термический процесс. Основываясь на этом, бьша выдвинута гипотеза протекания процесса электрокрекинга жидкого органического сырья. Данная гипотеза предполагает, что в результате воздействия электрических разрядов на исходное сырье в нем инициируется протекание реакпий разложения н конденсации, приводящих к образованию не только газообразных н твердых продуктов, но и жидких.

Они, накапливаясь в жидкой фазе, изменяют ее состав, а это в свою очередь влияет на выход и характеристики продуктов. Экспериментально проведенные исследования подтвердили выдвинутую гипотезу. Установлено, что в процессе электрокрекинга сырья в жидкой фазе происходят превращения, обусловленные протеканием реакций разложения и конденсации. По мере увеличения продолжительности процесса„протекание реакций конденсации интенсифицируются. В результате превращений, происходящих в жидкой фазе„повышается степень ароматизации сырья„что приводит к увеличению концентрации ацетилена в составе газа электрокрекинга, вы,ходу сажи и пасты. Диаметр частиц и структурированность сажи возрастают с увеличением степени ароматизации сырья.

Хотелось бы отметить, что бесспорным «плюсом» проведенных исследований является то, что они позволили по новому взглянуть на протекание процесса электрокрекннга, а также обоснованно подойти к выбору дальнейших новых направлений использования образующихся продуктов. Во второй главе представлены результаты исследований по синтезу УНВ и жидких углеводородов Сэ+ из газа электрокрекинга. В работе показано, что газ электрокрекинга может использоваться для получения углеродных нановолокон. Установлены закономерности образования углеродных нановолокон из газа электрокрекинга углеводородов и кислородсодержащих соединений, Оопределены условия получения углеродных нановолокон с максимальной селективностью.

Для использованных каталитических систем предложены механизмы протекания реакций разложения ацетилена и диспропорционирования монооксида углерода. Следует отметить, что наиболее важными при изучении процесса получении УНВ являются данные о природе активных центров, на которых происходит образование продукта. В качестве центров автор рассматривает «дефекты» кристаллической решетки катализаторов, образующиеся на границах контактов его кристаллитов. Автором показано, что и в случае использования углеводородов и в случае применения монооксида углерода образование УНВ происходит на одних и тех же центрах. Другое направление использования газа электрокрекинга связано с получением из него жидких утлеводородов.

При этом автор показал, что состав катализатора влиясг не .только на выход, но и на характеристики продукта. В третьей главе рассмотрены возможные направления использования высокомолекулярных продуктов электрокрекинга. Соискателем предложено выделять их из жидкой фазы фильтрацией.

а затем подвергать коксованию. Для определения температурного диапазона, в котором достигается наибольший выход коксов, автором использовался метод дериватографии. Наиболее интересными результатами, из представленных в данной главе диссертации, являются данные о влиянии концентрации технического углерода в составе сырья на выход и характеристики продукта. Проведенные исследования позволили сформулировать гипотезу о влиянии дисперсного углерода на выход и характеристики кокса.

Согласно представлениям автора сажа, содержащаяся в пасте, представляет собой частички, которые соединяясь в цепи или гроздья, образуют агломераты. Для такой структуры характерно наличие пористого пространства, объем которого зависит от размеров сажевых частичек. Если каждую из пор рассматривать как мидрореактор процесса коксообразования, то вполне очевидно.

что увеличение суммарного объема таких реакторов и свободный доступ к ним жидкой фазы пасты за счет возрастающего диаметра входного отверстия поры, повышает производительность, т,е. увеличивает выход образующегося утлеродного остатка. Данная гипотеза, помимо научной ценности, представляет и практическую значимость. Введение технического углерода в состав сырья может быль реализовано на действующих установках по получению нефтяного кокса для повышения его выхода.