Технология утилизации жидких органических отходов в электрической дуге с получением углеродных материалов (1091355)
Текст из файла
ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТТОНКИХ ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙимени М.В. Ломоносова»На правах рукописиАБУ ДАНИЭЛ ОЛУВАСЕГУНТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ВЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГЕ С ПОЛУЧЕНИЕМУГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ02.00.13 – «Нефтехимия»ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительдоктор технических наук, доцентПешнев Борис ВладимировичМОСКВА – 2014 г.ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................41.
Разложение жидких углеводородов в электрической дуге..................................................61.1. Теоретические основы процесса электрокрекинга ...........................................................61.2. Разложение жидких органических продуктов в электрическихразрядах........................................................................................................................................101.2.1.
Характеристика объектов исследования.........................................................................101.2.2. Методики проведения экспериментов и анализа продуктов ........................................131.2.2.1. Методика проведения электрокрекинга органического сырья..................................131.2.2.2. Методика получения пасты и сажи электрокрекинга органическогосырья.............................................................................................................................................151.2.2.3. Методы анализа исходного сырья и продуктов процессов........................................171.3.
Обсуждение результатов .....................................................................................................221.3.1. Влияние сырья и продолжительности процесса на состав образующегосягаза................................................................................................................................................221.3.2. Влияние продолжительности процесса электрокрекинга на характеристикижидкой фазы.................................................................................................................................251.3.3.
Влияние продолжительности процесса на характеристики сажи.................................291.3.4. Влияние продолжительности процесса на выход и характеристикипасты.............................................................................................................................................371.3.5.
Электрокрекинг отходов химических производств.......................................................39Заключения к главе 1...................................................................................................................422. Получение углеродных материалов из пасты электрокрекинга.........................................432.1 Теоретические основы получения углеродных материалов коксованиемуглеводородов..............................................................................................................................432.2.
Получение углеродного материала коксованием сажесодержащихпаст................................................................................................................................................462.2.1. Характеристика объектов исследования.........................................................................462.2.2.
Методики проведения экспериментов и анализа продуктов ........................................472.2.2.1. Подготовка сажевой пасты............................................................................................472.2.2.2. Коксование сажесодержащей пасты.............................................................................4822.2.2.3 Методы анализа исходного сырья и продуктовпроцессов.................................................................................................................................492.3.
Обсуждение экспериментальных результатов коксования пастыэлектрокрекинга .....................................................................................................................502.3.1 Получение формированных заготовок из пасты электрокрекинга .......................502.3.2. Высокотемпературная обработка сажевой пасты....................................................532.3.3 Характеристики полученных углеродных материалов...........................................58Заключения к главе 2..............................................................................................................623. Модификация углеродных материалов............................................................................633.1.
Теоретические основы процесса получения углеродныхматериалов...............................................................................................................................633.2. Методика проведения исследований.............................................................................693.2.1. Характеристика объектов исследования и используемыхматериалов...............................................................................................................................693.2.2. Методики проведения экспериментов и анализа продуктов....................................693.3.
Обсуждение экспериментальных результатов...........................................................71Заключения к главе 3..............................................................................................................854. Рекомендации по аппаратурному оформлению процессов............................................86ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................................94СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................................953ВВЕДЕНИЕАктуальностьтемыисследования:Впроцессахнефтепереработкиинефтехимического синтеза образуется большое количество побочных продуктов, которые невсегда находят применение и часто рассматриваются как отходы, утилизация которыхстановится всё более актуальной задачей. Для её решения необходимо искать не только путиснижения выхода побочных продуктов, но и методы их переработки, что позволит снизитьнормы расхода углеводородного сырья на тонну готовой продукции и улучшить экологическуюобстановку.
Поэтому создание новых технологий переработки отходов в востребованныепродукты является важнейшей проблемой химическим и нефтехимическим промышленности. Воснову разработки технологии положен метод электрокрекинга, позволяющий превращатьжидкие органические углеводороды в газ, содержащий ацетилен и водород, и сажу.Цель и задачи исследования: Разработка технологии получения высокопористыхуглеродных материалов на основе продуктов электрокрекинга жидких органических отходовхимической и нефтехимической промышленности.Выбранная цель потребовала решения следующих задач:1. Исследования влияния степени разложения сырья на характеристики жидкой фазы,закономерности протекания процесса электрокрекинга и свойства образующихся продуктов.2.
Определения влияния условий коксования продуктов электрокрекинга на выходуглеродного остатка.3. Определения характеристик полученных коксов и материалов, образующихся при ихмодификации.Научная новизна работы:1. Установлено, что в процессе электрокрекинга в жидкой фазе накапливаютсяполиядерные ароматические углеводороды.2. Определено влияние природы исходного сырья и степени его разложения на физикохимические характеристики образующихся продуктов.3.
Показано, что в присутстствии сажи увеличивается выход кокса из жидкойсоставляющей пасты электрокрекинга, а кокс при этом становится более однородным.4. Показанавозможностьполучениявысокопористыхуглеродныхматериаловпироуплотнением и активацией коксов, полученных из пасты электрокрекинга.Практическая значимость работы:1. Предложена принципиальная процессуальная схема утилизации жидких органическихотходов методом электрокрекинга и получения на основе образовавшихся продуктовуглеродных композиционных материалов.2. Определены оптимальные условия процесса получения кокса с максимальнымивыходом.3.
Установлено, что предварительная подсушка пасты электрокрекинга на воздухе4позволяет повысить выход кокса.4. Установлены условия пироуплотнения коксов газом электрокрекинга, при которыхосаждение пироуглерода происходит в порах образца с высокой скоростью.5. Определены условия активации материала, приводящие к формованию мезопор.6. Данырекомендациипоаппаратурномуоформлениюотдельныхстадийразрабатываемой технологии.Методология и методы исследования: базировались на системном анализе научнотехнической литературы по теме диссертаций, выдвижении гипотез и их проверке натурнымэкспериментом.Назащитувыносятся:результатыэкспериментовпоразложениюжидкихуглеводородов в электрической дуге и коксованию образующейся пасты и получениювысокопористых углеродных материалов; принципиальная схема получения углеродныхматериалов из продуктов электрокрекинга жидких органических отходов.Степень достоверности работы:Исследования проводились с применением апробированного в научной практикеисследовательского и аналитического аппарата (лабораторные установки электрокрекинга икоксования в обогреваемом кубе, хроматографический анализ газа, масс-спектрометрия жидкихпродуктов, анализ жидких и твердых продуктов по методикам, рекомендованным ГОСТ).Результаты, полученные автором, хорошо согласуются между собой, не противоречатлитературным данным, и могут быть объяснены на основании этих данных.Апробация результатов работы:Основные результаты диссертационной работы доложены на XIII Международнойнаучно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии – 2010» Иваново, 2010;Молодежнойнаучно-техническойконференции“Современныепроблемыкатализаинефтепереработки”, посвященной 100-летию Натана Сауловича Печуро – Москва, 2010;КонференциимолодыхучёныхУральскогорегиона«Участиемолодыхученыхвфундаментальных, поисковых и прикладных исследования по созданию новых углеродных инаноуглеродных материалов», Пермь, 2011; V молодёжной научно-технической конференции«Наукоемкие химические технологии – 2013», Москва, 2013.51.
РАЗЛОЖЕНИЕ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ВЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГЕ1. 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОКРЕКИНГАПроцесс разложения углеводородов в электрической дуге разрабатывался как один изспособов получения ацетилена. Это было связано с тем, что концентрация ацетилена в газеэлектрокрекинга в 3÷5 раз выше, чем в газе окислительного пиролиза метана, а сам процессменее энергоемок и более экологичен по сравнению с карбидным методом полученияацетилена.Наиболее часто для разложения углеводородов использовались высоковольтный дуговойразряд (ВДР), низковольтный дуговой разряд (НДР), низковольтный нестационарный разряд(ННР), импульсный разряд (ИР) и низковольтный дуговой разряд с высоковольтным поджигом(НДРВП) [1–4].По данным работы [5–7], при разложении жидких органических веществ в ВДРобразуется газ, содержащий до 35 ÷ 40 % ацетилена.
Однако пробой сырья (изоляционнойфазы) требует гораздо больше энергии, чем нужно для поддержания дуги, поэтому процессхарактеризуется большими энергозатратами. Они составляли 15,5 ÷ 16,0 кВт*ч на 1м3ацетилена, из которых только 1,5 ÷ 2,0 кВт*ч приходилось на выделение ацетилена.Для снижения напряжения разряда (НДР) приходилось уменьшать межэлектродноепространство. Вследствие этого ацетилен не успевал эвакуироваться из реакционной зоны иразлагался на углерод и водород.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
