Екологічні аспекти утилізації автопокришок

 

Визначення сірки у рідинних продуктах піролізу ми проводили  за стандартною методикою, яка наведена нижче.

Сутність методу полягає в спалюванні нафтопродукту в лампі в чистому виді або після розведення розчинником із наступним поглинанням оксидів, що утворилися, сірки розчином вуглекислого натрію і титруванням соляною кислотою

Визначення вмісту сірки необхідно  проводити в провітреному помешканні, у місці, що захищене від різких коливань повітря. У помешканні не повинні проводитися роботи із сірчистими з'єднаннями і концентрованими кислотами. Перед складанням апарата, що раніше застосовувався лампочку і фільтр промивають петролейним ефіром або бензином і висушують.

Нафтопродукти горять у лампочці полум'ям, що не коптить, і згоряють без розведення. При спалюванні без розведення, випробуваний нафтопродукт наливають у лампочку піпеткою або циліндром.

Масу випробуваного нафтопродукту визначають таким чином: для нафтопродуктів, що згоряють без розведення, - по різниці між масою лампочки з нафтопродуктом до іспиту і масою лампочки після іспиту. У нашому досліду ми не розбавляли рідинний продукт піролізу. Для нафтопродуктів, що згоряють без розведення, ставлять контрольний іспит, наливають в одну з лампочок (без зважування) 4 - 5 см³ спирту.

Після того як апарати зібрані, пускають у хід насос і встановлюють рівномірне усмоктування повітря через  всі абсорбери. Потім наймають із лампочок ковпачки, запалюють усі лампочки і ставлять їх під лампове скло так, щоб краї гнотових трубочок знаходилися не більш ніж на 8 мм вище нижнього краю лампового скла.

Запалювання проводять піднесенням  полум'я, вільним від сірки, спиртівки  до кожної встановленої лампочки з випробуваним нафтопродуктом. Запалювання лампочок сірниками не припускається. Випробуваний нафтопродукт у кожній лампочці спалюють цілком. Лампочку в контрольному досліді гасять одночасно з закінченням спалювання розчинника в лампочках із пробами.

Апарат розбирають, краплеуловлювач, лампове скло і верхню частину абсорбера старанно промивають струмом дистильованої води, підфарбованої метиловим жовтогарячим (7 см ³ на 1 дм³ води) і зливають в абсорбер, у якому проводилося поглинання окислів сірки розчином вуглекислого натрію. Промивання кожного апарата проводять невеличкими порціями, 50 - 70 см³ дистильованої води, і вважають закінченої, якщо промивні води не пофарбовані в рожевий колір.

Першим титрують розчин із продуктами спалювання контрольної рідини розчином соляної кислоти до рожевого фарбування (контрольний досвід). При титруванні розчини перемішують.

Потім титрують розчин, що містить  продукти спалювання випробуваного  нафтопродукту. Кінцем титрування рахується момент, коли розчин що титрується прийме рожевий колір. ідентичний кольору відтитрованого контрольного розчину.

Масову частку сірки ( ) у відсотках обчисляють за формулою:

 

,    (4.4),

 

де:     - об’єм 0,05 міль/дм³ (0,05 н.) розчину соляної кислоти, витрачений на титрування контрольного досвіду, см³;

  - об’єм 0,05 міль/дм³ (0,05 н.) розчину соляної кислоти, витрачений на титрування розчину після поглинання продуктів спалювання нафтопродукту, см³;

K - поправочний коефіцієнт до титру 0,05 міль/дм³ (0,05 н.) розчину соляної кислоти;

0,0008 - маса сірки, еквівалентна 1 см³ 0,05 міль/дм³ (0,05 н.) розчину соляної кислоти, г;

m - маса випробуваного продукту, г.

У нашому випадку ми визначили  що вміст сірки у рідинних продуктах піролізу складає:

 

=0,67%

Одержані результати вказують на те, що за вмістом сірки піролізна  рідина суттєво перевищує подібні  результати для дизельного пального. Якщо порівняти піролізну рідину з четветим видом дизельного пального, найгіршим по вмісту сірки, то в піролізній рідини її концентрація  приблизно на 33% вище. Якщо порівняти результати по вмісту сірки для піролізної рідини та пічного палива, то ми бачимо, що вміст сірки є допустимий і практично в 2 рази менше ніж вміст сірки у високосірнистому пічному паливи (таблиця 4.3).

 

 

4.3 Розгонка піролізної рідини  на фракції

 

У процесі піролізу у реактор  завантажуються суміш автопокришок як з металокорлом, так і без  нього, як легкових так і вантажних  автомобілів вітчизняного та зарубіжного походження.В звязку з тим, що попереднє сортування автопокришок не робиться, тому хімічний та фракційний скалд піролізної рідини не залишається постійним. За описаною вище технологією піролізна рідина з різних партій автопокришок накопичується у резервуарі. Так як перекачка рідини від установки до резервуара проводиться за допомогою насосу. У процесі роботи насосу відбувається усереднення її складу. Таким чином для визначення фракційного складу ми відбирали проби для аналізу безпосередньо з резервуару. Результати експерименту наведені в таблиці 4.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 4.5 – Результати аналізу  проб нафтопродуктів ТОВ „Екологія”

 

№ п/п	Найменування	Проба №1	Проба №2
1	2	3	4
1	Густина при 200С, г/см3	0,942	0,975
2	Фракційний склад,0С температура початку перегонки 10% перегоняється при температурі 50% перегоняється при температурі 90% перегоняється при температурі кінець кипіння залишок, % втрати, %	95 164   283   345   348 4 1
3	Процент виходу фракцій, об початок кипіння 1600С 160 – 3200С 3200С кінець кипіння та залишок	7   61 31
4	Вміст сірководню при визначенні фракційного  складу	Присутній
5	Масова частка води, %	0,1
6	Колір фракцій             початок кипіння – 1600С 1600С – 3200С	Блідо – жовтий Жовтий

 

Як видно з  таблиці 10% рідини випаровується не вище ніж при 160⁰С, а 96% при температурі 345⁰С. Якщо порівнювати ці дані з результатами наведеними у таблиці 4.2 (ГОСТИ Пічне паливо), тобто за фракційний складом піролізна рідина повністю відповідає вимогам до пічного побутового палива. Якщо порівнювати результати експерименту з вимогами ДСТУ до дизельного пального, то можна побачити, що результати також дуже подібні. За вимогами ДСТУ 50% дизельного пального повинно перегонятися при температурі не вище ніж 280⁰С. За нашими даними, як видно з таблиці 4.5 50% піролізної рідини перегоняється при температурі 283⁰С, що практично лежить у межах похибки експерименту.

Таким чином, за хімічним та фракційним складом піролізна рідина схожа  як с пічним паливом, так і з  дизельним.

Як відомо, на Україні відчувається великий дефіцит пального. Якщо буде доведена економічна доцільність, то з піролізної рідини можливо шляхом фракціонування одержувати дизельне пальне. У літературі описано прилади для безпосередньої розгонки піролізної рідини на фракції. Один з типових приладів приведено на рисунку 4.2.

 

 

1 - автопокришка; 2 - гільйотина; 3 - завантажувальний пристрій; 4 - реактор;            5 - топка; 6 - циклон; 7 - холодильник; 8 - дистиляційний стовпчик; 9 – конденсатор-збірник; 10 - теплообмінник; 11 - компресор; 12 - дробарка коксу; 13 - магнітний сепаратор.

Рисунок 4.2. – Схема установки утилізації автопокришок методом піролізу

 

Зношені покришки 1 після мийки  надходять у різальну машину 2, де розрізаються на шматки розміром 100 - 400 мм і в такому виді подаються в бункер, а звідтіля - у завантажувальний пристрій 3, який має реактор 4. Існують технологічні схеми, по яких автопокришки завантажуються в реактор у не подрібненому виді. Однак, оскільки щільність укладання не подрібнених покришок не перевищує 150 кг/м, при їхньому завантаженні в реактор попадає значна кількість повітря, і процес піролізу відбувається неефективно. Завантажувальний пристрій являє собою шлюзову камеру з двома затворами, що запобігають попадання в реактор надлишкової кількості повітря. Завантаження шматків покришок у реактор відбувається циклічно. Реактор має топку 5, у якій для початку процесу спалюється природний газ, а потім після стабілізації процесу піроліза в неї подається піролізний газ, що утворився. У нижній частині реактора міститься розвантажувальний пристрій для вивантаження метало корду і коксу, що утворюються.

Дисперсні продукти піролізу виносяться з реактора потоком піролізного газу, що утворюється в циклоні 6, де газ відокремлюється від твердих часток сажі. З циклона газоподібна фракція попадає в холодильник 7, що охолоджується проточною водою. У ньому відбувається конденсація смоли;  газоконденсатна суміш, що утворюється, стікає на поділ у дистиляційну колону 8, де вона розділяється на фракції з різною температурою кипіння, що збираються в конденсатор-збірник. Нижня частина дистиляційної колони обігрівається гарячою водою, що надходить з холодильника в теплообмінник 10. Піролізний газ, що виходить з дистиляційної колони, за допомогою компресора 11 надходить на спалювання в реактор. Надлишковий піролізний газ подасться зовнішнім споживачам, зокрема для спалювання з метою одержання гарячої води і пари.

Тверда фаза у виді суміші коксу і металокорду після вивантаження з реактора надходить у валкову дробарку 12 і розділяється магнітним сепаратором 13. Металокорд поставляється зовнішньому споживачеві для подальшої переплавки. Здрібнений і минулий просівання дисперсний кокс гранулюється з метою одержання активного вугілля.

Результати власного експерименту ми співвставили з результатами наукових досліджень, які були проведені на кафедрі раніше, та зробили порівняльний аналіз головних фізико-хімічних властивостей піролізної рідини та інших рідинних палив.

У якості зразків для  порівняння ми вибрали пічне паливо а також декілька марок мазуту і порівняли їх характеристики. Результати наведені у таблиці 4.6.

 

 

 

Таблиця 4.6 – Фізико –  хімічні властивості палив

 

Найменування показнику	Норма для палива				Піролізна рідина (за експери ментом)
	Мазут паливний марки 40, ДСТУ 4058-2001	Мазут паливний марки 100, ДСТУ 4058-2001	Паливо дизельне марки З ДСТУ 3868-99	Паливо пічне побутове, ТУ 38101656-76
1	2	3	4	5	6
Щільність при 200С, кг/м3	не нормується	не нормується	840	не нормується	928
Теплість згоряння у  перерахунку на сухе паливо кДж/кг, не менше	40740	40530	не нормується	9800 ккал/кг	49500
В’язкість при 1000С, не більш, м2/с	не нормується	50,0·10-6	не нормується	не нормується	1,7·10-6
В’язкість кінематична при 200С, не більш, сСт	не нормується	не нормується	1,8-6,0	5,0	8,0
Зольність, %, не більше, для мазуту малозольного для мазуту зольного	0,04 0,12	0,05 0,14	0,01	0,02	0,063
Масова частка механічних домішок, %, не більш	0,5	1,0	Відсутні	відсутні	0,009
Масова частка води, %, не більш	1,0	1,0	Відсутні	менш ніж 0,03	менш ніж 0,03

 

Продовження таблиці 4.6

 

1	2	3	4	5	6
Масова частка сірки, %, не більше	1,5	1,5	0,05-0,5	0,5	0,67
Температура спалаху, 0С, не нижче у відкритому тиглі	90	110	не нормується	не нормується	56
Температура спалаху, 0С, не нижче у закритому тиглі	не нормується	не нормується	35	42	45
Температура застигання, 0С, не вище	+ 10	+ 25	- 25	- 15	- 25

 

Результати яки наведені у таблиці 4.6 дозволяють зробити слідуючи висновки: по своїм властивостям піролізна  рідина більше за всього наближається до пічного побутового палива. Різниця спостерігається тільки по значенням кінематичної в’язкості при 20⁰С, яка для продуктів піролізу вище на 60%. Зольність продуктів піролізу у 3 рази вище ніж у пічного побутового палива. А вміст сірки на 13% вище верхньої допустимої межі для пічного побутового палива. Таким чином проведені експерименти свідчать про те, що піролізна рідина не тільки за фракційним складом схожа на дизельне пальне та пічне побутове паливо, але й вона також може бути безпосередньо застосована у промислових котельнях, що і практикується вже близько 7 місяців у місті Харкові та Харківській області. Але при застосуванні піролізної рідину у промислових котельнях необхідно пам’ятати про додаткове встановлення газоочисних приладів для зменшення викидів сірки та золи. Такі прилади виготовлюються у промисловості та застосовуються на виробництві. В першу чергу до них відносяться циклони скрубери Вентурі та таке інше.

 

5 ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТІ З ГУМОВОТЕХНІЧНИМИ ВИРОБАМИ

 

 

5.1 Пожежна безпека підприємств гумовотехничної промисловості

 

Ділянки зборки-розборки покришок у  багатьох випадках є вибухонебезпечними і відносяться до класу В-Іб, що накладає визначені вимоги до розміщення електротехнічного устаткування. При  випадковому розливі бензин може потрапити на педалі включення складальних верстатів і від електричної іскри запалитися, тому що привод діючих верстатів не має вибухозахисного виконання. Отже, необхідно дотримувати максимальну обережність при роботі з бензином або приводи забезпечувати пристроями, що усувають іскріння [17].