Автореферат (1090079), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Усова(Томск, 2015).По результатам работы опубликованы 23 статьи в рецензируемыхроссийских журналах, 2 статьи в иностранных журналах, тезисы 25 докладов, сделанных на международных и российских конференциях, 2 учебно-методических пособия, получено 5 патентов.Структура и объем работыРабота изложена на 232 страницах. Состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 300 наименований, и приложений.Основное содержание работыУтилизация жидких органических отходов химической и нефтехимической промышленности может быть основана на их разложении в электрических разрядах (процесс электрокрекинга) с образованием газа, содержащего водород, ацетилен и другие газообразные углеводороды, атакже сажи или сажесодержащей пасты. Для образующихся продуктовэлектрокрекинга предложены различные, в том числе не связанные друг сдругом, направления их дальнейшего использования (рисунок 1). Поэтому, представлялось целесообразным рассматривать каждое из направлений использования продуктов электрокрекинга в отдельной главе, вклю-9чающей не только обсуждение полученных экспериментальных результатов, но и обзор литературы, методическую часть.Рисунок 1 – Схема использования продуктов образующихся при разложении органического сырья в электрических разрядахПервая глава.
В первой главе представлены результаты исследованийпроцесса электрокрекинга жидкого органического сырья.Обзор научно-технической литературы показал, что на протяжениимногих лет изучение процесса электрокрекинга, исследователями делалось допущение о неизменности состава жидкой фазы в процессе ее разложения, т.е. в процессе разложения сырья образуется только газ и сажа.10Однако, если рассматривать электрокрекинг как термический процесс, вкотором электрический разряд является способом подвода энергии, томеханизм разложения сырья в процессе электрокрекинга не должен принципиально отличаться от механизма процессов термического разложенияуглеводородов (пиролиз, термический крекинг), а следовательно, наряду сгазообразными и твердыми продуктами в процессе электрокрекингадолжны образовываться и жидкие.Можно предложить следуюшую гипотезу протекания процесса электрокрекинга жидкого органического сырья: в результате воздействияэлектрических разрядов на исходное сырье в нем инициируется протекание реакций разложения и конденсации, приводящих к образованию газообразных, жидких и твердых продуктов.
По мере увеличения продолжительности процесса происходит изменение состава жидкой фазы. В нейобразуются и накапливаются высокомолекулярные продукты. Изменениежидкой фазы отразится на увеличении ее плотности, коэффициента рефракции, фракционного состава, а также степени ароматизации. При этом,с изменением жидкой фазы будет происходить изменение выхода и характеристик продуктов.Для подтверждения высказанной гипотезы необходимо провестикомплексное исследование процесса электрокрекинга, затрагивающееизучение превращений, происходящих в сырье при его разложении, ивлияние этих превращений на закономерности протекания процесса и характеристики образующихся продуктов.Исследования процесса электрокрекинга проводили с применениеммодельного сырья и отходов химического производства.
В качестве модельного сырья использовали бензиновую (образцы 1-3), керосиновую(образцы 4, 5), дизельную (образцы 6, 7) и масляную (образец 8) фракции11нефти. Нефтяные фракции различались по фракционному и углеводородному составу. Отходами химических производств являлись спирто–эфирная (образец 9), эфирная (образец 10), бутил-бензольная (образец 11)фракции, предоставленные ЗАО «Сибур-Химпром», а также отработанноеминеральное моторное масло марки Agip F.1 SUPERMOTOROIL 15W40(образец 12).В качестве показателя, характеризующего степень разложения сырья,использовали выход газа (л/л).Экспериментально показано, что с увеличением степени разложениямодельного сырья, концентрация ацетилена в газе повышается.
Так, привыходе газа 20 л/л концентрация ацетилена для образцов 1 и 3 составляет17,5 % об. и 23,1 % об., при выходе газа 180 л/л 28,2 % об. и 29,3 % об.,соответственно.Следует отметить, что увеличение степени разложения сырья приводит к нивелированию различий составов газов, полученных как из родственных фракций, так и по всем фракциям в целом. Так, для образцов 1 и 8при выходе газа 20 л/л разница между минимальной и максимальной концентрацией ацетилена составляла 15,1 % об., а при выходе газа 180 л/лвсего 7,2 % об.Изменение состава газа связано с превращениями, происходящими вжидкой фазе в процессе ее разложения.
Эти превращения характеризуются изменением значений коэффициента рефракции и плотности жидкойфазы. Так, значения этих показателей, с увеличением степени разложения20сырья, возрастают. Для образца 1 значение n D и 20 составило 1,4400 и0,7163 г/см3, а для фильтрата, образовавшегося при фильтрации суспензииполученной при крекинге образца с выходом газа 100 л/л 1,4573 и 0,7335г/см3 соответственно.12Такое изменение физико-химических показателей жидкой фазы свидетельствует о том, что с увеличением степени превращения сырья в егосоставе происходит изменение группового углеводородного состава.
Втаблице 1 представлен углеводородный состав образцов и фильтратов.Таблица 1 – Углеводородный состав образцов и фильтратовКонцентрация углеводородов, % масс.ОбразцыАлканыНафтеныАлкеныАреныНе идентифицированныеИсходное сырье33,260,023,401,420,800,086,351,72Выход газа 20 л/лФильтрат 133,4427,695,0232,781,07Фильтрат 39,110,606,2182,771,31Выход газа 180 л/лФильтрат 11,0511,511,0385,011,40Фильтрат 35,680,501,0091,621,20Из представленных в таблице данных видно, что по мере возрастания1341,9211,13выхода газа, в жидкой фазе уменьшается количество алканов и увеличивается содержание аренов, т.е.
возрастает степень ароматизации сырья.Следует отметить, что с повышением степени ароматизации сырья выходсажи увеличивается.В таблице 2 представлено влияние условий проведения процесса нахарактеристики образующейся сажи.Таблица 2 – Влияние условий проведения процесса на характеристики образующейся сажиПоказательСырье1Средний диаметрчастиц, нм21320323,327,5Выход газа, л/л601004526,527,030,231,9180629,136,313Продолжение таблицы 2123456Удельная адсорбционная1306284277258поверхность, м2/г3267244239226Конечная степень1191225227245заполнения пор пироуг3244297313385леродом, %Видно, что повышение выхода газа приводит к снижению удельнойповерхности, увеличению диаметра частиц сажи и конечной степени заполнения пор пироуглеродом.
Последний показатель характеризуетструктурированность сажи.Следует отметить, что представленные в таблице 2 результаты былиполучены при проведении процесса электрокрекинга, в котором образующаяся сажа накапливается в объеме реактора. Поэтому характеристики сажи определяются у продукта, представляющего собой смесь саж,полученных в разный период времени.Изучение характеристик саж извлеченных из реактора в разный период времени их образования показало, что различия в характеристиках сажполученных из различного сырья при больших степенях его разложенияменее выражены. Так, сажи, полученные в результате разложения образцов 4 и 7, при суммарном выходе газа 60 л/л (процесс проводили до достижения выхода газа 20 л/л, после чего образующуюся суспензию выводили для удаления из нее сажи, а фильтрат возвращали на дальнейшееразложение), имели удельную адсорбционную поверхность 270 м2/г, независимо от использованного сырья.
В то время как сажи, полученные приобщем выходе газа 60 л/л из этих образцов, характеризовались значениями данного показателя 263 м2/г и 230 м2/г, соответственно.В результате разложения сырья, а также в процессе фильтрации суспензии, образующейся в реакторе и выводящейся для удаления из нее са-14жи, количество жидкой фазы уменьшается.
Потери жидкой фазы необходимо компенсировать за счет введения в ее состав исходного сырья. Однако, в этом случае происходит изменение состава жидкой фазы, чтовлияет на выход и характеристики образующейся сажи.Исследование влияния циркуляции жидкой фазы и компенсации еепотерь за счет введения в ее состав исходного сырья на выход и характеристики продуктов осуществляли с использованием образца 6. Процесспроводили до достижения выхода газа 80 лгаза/лсырья.
Образовавшуюся суспензию извлекали из реактора для удаления из нее сажи. В полученныйпри фильтровании суспензии фильтрат доливали исходное сырье до начального объема загрузки сырья и возвращали смесь в реактор для дальнейшего разложения.Было установлено, что плотность и фракционный состав в ряду образец 6, смесь 1, смесь 2 возрастает. Для смеси 2 и смеси 3 различия в значениях характеристик мало выражены.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
