Технология утилизации жидких органических отходов в электрической дуге с получением углеродных материалов, страница 3

Коэффициент рефракции3. Фракционный состав:температура начала перегонки, оСо10 % перегоняется при температуре, Со20 % перегоняется при температуре, Соо70 % перегоняется при температуре, Со80 % перегоняется при температуре, Со12Таблица 6 - Физико-химические характеристики отработанного минерального моторногомасла марки Agip F.1 SUPERMOTOROIL 15W40Наименование показателя1. ПлотностьУВ-12, г/см30, 89902. Коэффициент рефракции1,68103.

Кинематическая вязкость, мм2/с:при 40 °С119при 100 °С16,11.2.2. Методики проведения экспериментов и анализа продуктов1.2.2.1. Методика проведения электрокрекинга органического сырьяПроцесс электрокрекинга проводили в реакторе с ННР, схема которого представлена нарисунке 1.Спомощьюлабораторногоавтотрансформаторапоэлектрододержателямнанеподвижные электроды подавался электроток. В результате соприкосновения подвижногоконтакта со стационарными электродами образовывался дуговой разряд, при этом подвижныйконтакт подбрасывался вверх образующимся газом и парами испарившегося сырья, чтоприводило к обрыву дуги. При последующем падении контакта на неподвижные электродыпроисходил очередной разряд.

Таким образом, разложение сырья в реакторе осуществлялосьнестационарными дуговыми разрядами. Образующийся паро-газовый поток выводился черезодин из штуцеров крышки, другой использовался для присоединения к реактору манометра.Хромель-алюмелевая термопара устанавливалась в карман реактора.Перед пуском установки реактор электрокрекинга заполнялся необходимым сырьем (350мл). После герметизации установка продувалась инертным газом (азотом) из газового баллона вколичестве, превышающем объем реактора в 3÷5 раз. В рубашку реактора и водянойхолодильник подавалась вода.Далее, на лабораторном автотрансформаторе устанавливали необходимое напряжениеэлектротока.

Образующийся в результате разложения паро-газовый поток выходил из реактораи направлялся в водяной холодильник. В холодильнике пары сырья и жидких продуктовконденсировались и самотеком возвращались в реактор. В верхней части водяногохолодильника, на ватном фильтре, оседала сажа, уносимая газовым потоком из реактора. Далее13газ электрокрекинга направлялся в газовый счетчик марки ГСБ-400.

Схема лабораторнойустановки электрокрекинга представлена на рисунке 2.1 – корпус реактора; 2 – крышка реактора; 3, 4 – фланцы; 5 – фторопластовыйуплотнитель; 6 – неподвижные электроды; 7 – промежуточный подвижный контакт;8 – электрододержатель; 9, 11 – штуцера; 10 – водяная рубашка реактора;12 – карман для термопары.Рисунок 1. Схема реактора электрокрекинга органического сырьяПараметры процесса контролировались и регулировались каждые 15 минут. Контрольтемпературы обеспечивался хромель-алюмелевой термопарой, устанавливаемой в карманреактора и подключаемой к прибору марки ТРМ. Регулирование температуры проводили,варьируя подачу воды в рубашку водяного охлаждения реактора.

Давление измерялиманометром и поддерживали в пределах 2*10-3÷4*10-3 МПа, объем отходящего газаконтролировали газовым счетчиком марки ГСБ-400. Отбор отходящего газа на анализпроводился не реже, чем через 40 мин.По окончании эксперимента осуществляли дегазацию установки продувкой ее инертнымгазом из газового баллона, отработанное сырье сливалось, определялся его объем.141 – реактор; 2 – водяной холодильник; 3 - газовый счетчик марки ГСБ-400; 4 – газовыйбаллон; 5 – манометр; 6 - прибор марки ТРМ; 7 – лабораторный автотрансформатор; 8 –хромель-алюмелевая термопара; 9 – карман для термопары; 10 - неподвижные графитовыеэлектроды; 11 – промежуточный подвижный контакт.I – вода; II – парогазовый поток; III – газ электрокрекинга; IV – инертный газ (N2).Рисунок 2.

Схема лабораторной установки электрокрекинга органического сырьяВ качестве показателя, характеризующего продолжительность процесса, т.е. глубину(степень разложения) сырья, использовали выход газа, выделившегося при крекировании 1 лсырья (лгаза/лсырья). Такой показатель нивелировал влияние количества промежуточныхконтактов и вязкости сырья на интенсивность газовыделения.1.2.2.2. Методика получения пасты и сажи электрокрекинга органического сырьяОтработанное сырье электрокрекинга является сажесодержащей суспензией. Паступолучали фильтрацией суспензии.15Фильтрация проводилась на установке фильтрования под вакуумом, схема которойпредставлена на рисунке 3.1 - колба Бунзена 250 или 500 мл; 2 - воронка Бюхнера; 3 - кран соединительный;4 - колба КН 500 мл; 5 - насос водоструйный; 6 – водопроводный кран.Рисунок 3.

Установка для фильтрования под вакуумомСуспензия подавалась в воронку Бюхнера порциями по мере фильтрации. Фильтрованиеостанавливали после прекращения выделения фильтрата.Сажу из пасты выделяли экстракцией по Сокслету (рисунок 4).Процесс экстракции предварительно взвешенной навески пасты осуществляли в течение24 часов, с использованием растворителя марки 646, заливавшимся в колбу объемом 500 мл на2/3 ее объема.Оставшаяся после экстрагирования жидких веществ сажа взвешивалась и помещалась всушильный шкаф марки SNOL 24/200, где выдерживалась при температуре 150 С допрекращения изменения массы.161 – колба для кипячения растворителя; 2 – сифон; 3 – патрон с образцом; 4 - обратныйхолодильник.Рисунок 4.

Установка для экстракций по Сокслету1.2.2.3. Методы анализа исходного сырья и продуктов процессовАнализ газов Определение содержания в газах углеводородов проводилось методомгазо-адсорбционной хроматографии на хроматографе марки 3700, снабженным детектором потеплопроводности.

Для повышения чувствительности, упрощения калибровки и обработкихроматограмм в газовой линии хроматографа, между хроматографической колонкой идетектором, устанавливали обогреваемую реакционную колонку для конверсии углеводородовдо водорода. Регистрацию сигнала детектора и обработку хроматограмм проводили с помощьюаппаратно-программного комплекса «ЭКОХРОМ».Условия проведения анализа газов: ток моста детектора 90 мА; газ-носитель – азот срасходом 25 мл/мин; температура термостата колонок 70 оС; длина колонки 7 м, диаметр 2 мм;хроматографическая фаза - Al2O3 фракцией 0,15÷0,25 мм, промотированный 5% растворомNaOH; температура реакционной колонки 850 оС; длина реакционной колонки 0,2 м, диаметр 5мм; насадка реакционной колонки – окись меди и железная стружка (расположеныпоследовательно).Определение содержания в газах оксидов углерода, водорода и метана, проводилиметодомгазо-адсорбционной хроматографии на хроматографе марки «БИОХРОМ»,снабженного детектором по теплопроводности.

Регистрацию сигнала детектора и расчет17хроматограмм методом относительной калибровки по монооксиду углерода осуществляли спомощью аппаратно-программного комплекса «ЭКОХРОМ».Условия проведения анализа газов: ток моста детектора 90 мА; температура термостатаколонок 100 оС; газ-носитель – аргон с расходом 30 мл/мин; длина колонки 2 м, диаметр 2 мм;хроматографическая фаза - активированный уголь марки СКТ фракцией 0,2÷0,3 мм.Для газов, в составе которых одновременно присутствуют газообразные углеводороды иоксиды углерода, за основу принималась хроматограмма, полученная на хроматографе марки3700. Площадь пиков веществ, полученных на хроматографе марки «БИОХРОМ», умножаласьна поправочный коэффициент (А), учитывающий различные условия анализа(4)где: SCH43700 – площадь пика метана на хроматограмме, полученной на хроматографемарки 3700;SCH4БИОХРОМ - площадь пика метана на хроматограмме, полученной на хроматографемарки «БИОХРОМ».Для расчета коэффициента использовались значения площадей метана, т.к.

данноевещество определялось на обоих хроматографах. Далее, площади пиков веществ обеиххроматограмм суммировались, по отношению площади пика вещества к сумме площадей пиковвеществ рассчитывалась концентрация вещества в газе.Анализ жидких продуктов Определение фракционного состава осуществлялось поГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты.

Методы определения фракционного состава» на аппаратеАРНП-1.Пикнометрическуюплотностьопределялисогласно ГОСТ3900-85«Нефтьинефтепродукты. Методы определения плотности».Определение коэффициента рефракции проводилось с использованием рефрактометратипа Аббе. Сущность метода заключалась в том, что на измерительные призмы, установленныегоризонтально, наносят исследуемый образец. Затем находят границу светотени и устраняют еесветовую окраску. Далее совмещают границу светотени с точкой пересечения нитей шкалы ификсируют по шкале значение коэффициента преломления.Компонентный состав определяли на хроматографе марки 6890N.

Хроматографукомплектован пламенно-ионизационным детектором с пределом определения 5*10-12 г/л, массселективным детектором с пределом определения 2*10-13 г/л и детектором по теплопроводностис пределом определения 1*10-9 г/л (ХМС). Хроматограф оснащен аппаратно-программным18комплексом ChеmStation и имеет масс-спекрометрическую базу NIST98 для проведенияавтоматической идентификации веществ.Анализ твердых материалов Удельные адсорбционную и внешнюю поверхности,конечнуюстепеньзаполненияпорпироуглеродом(характеризующуюструктурностьматериала) определяли на специальной установке с использованием метода комплексногоанализа саж (КомпАС). На рисунке 5 представлена схема установки.При определении удельной адсорбционной поверхности из баллонов (3) и (4) черезредукторы (5), редукционные краны (6) и дроссели (7) на смеситель (8) подают гелий и азот.