Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, тоесть в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности - коммерческую переработку отходов [1].

Проблема утилизации резиновых отходов остается актуальной, несмотря на совершенствование технологии производства новых изделий. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически неэффективно и экологически небезопасно, так как при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия [6]. Кроме того, к моменту утраты резиновыми изделиями их эксплуатационных качеств собственно полимерный материал претерпевает весьма незначительные структурные изменения, что обусловливает возможность и даже необходимость их вторичной переработки.

Одним из перспективных методов утилизации является низкотемпературный пиролиз – термическое разложение органических соединений без доступа воздуха при температуре (400 ÷ 500) °С [2]. Цель работы – анализ газовой, жидкой и твердой фракции низкотемпературного пиролиза и возможность их применения.

В ходе работы планируется выполнить такие задачи:

• – Провести сравнительный анализ технологических схем низкотемпературного пиролиза.
• – Сравнить особенности продутов пиролиза по приведенным схемам.

Впервые сопоставлены данные продуктов пиролиза при разных способах получения.

Существует два принципиально различных вида установок пиролиза   с внешним разогревом (рис. 1, а) и непосредственной подачей топлива в реактор. (рис. 1, б)[3].

а – установка с использованием внешнего разогрева реактора, б – установка с непосредственной подачей топлива в реактор; 1 – реактор, 2 – склад техничного угля, 3 – система конденсаци, 4 – сборник жидкой фракции.

Рисунок 2 – Технологическое оформление установки утилизации отработанных автомобильных шин методом низкотемпературного пиролиза

Для обеих схем технологический процесс принципиально одинаков и осуществляется в несколько стадий: загрузка резины в реактор, нагрев, протекание непосредственно реакции пиролиза и разгрузка аппарата. Система конденсации предназначена для отделения жидкой фракции от газа (в дальнейшем она может быть использована как топливо или переработана для извлечения ценных продуктов). В обеих установках в качестве теплоносителя используется пиролизный газ получаемый с установок. Однако, при этом по–разному организован подвод теплоносителя к реакторам: если в схеме а) нагрев производится топочными газами через стенку аппарата, то в б) подвод горючих пиролизных газов производится непосредственно внутрь реактора, туда же подается воздух необходимый для горения[7]. Это приводит к тому, что составы пиролизных газов для этих случаев резко отличаются. Данные хроматографического анализа представлены в таблице:

Как видно из приведенных данных в первом случае все компоненты газа являются горючими (за исключение СО₂), в то время как для второго варианта доля горючих компонентов незначительна. С использованием индивидуальных теплот сгорания компонентов по уравнению аддитивности нами рассчитано, что для первого состава она составляет 31026,95 кДж/нм³ (плотность газа - 0,828 кг/м³), а для второго в 50 раз меньше - 619,43 кДж/нм³ (плотность 1,274 кг/дм³). При этих условиях возможно неустойчивость горения и срыв пламени, поэтому необходим аварийная горелка от баллона со сжиженным газом. Также следует обратить внимание на одновременное наличие в пиролизном газе кислорода и водорода, что может привести к взрыву[9]. Однако, несомненным достоинством второй схемы является сравнительно несложная организация непрерывности процесса[9], что практически невозможно в первом случае - загрузка реактора производится при комнатной температуре, после чего необходим его нагрев, для чего используется либо уголь, либо твердые продукты пиролиза, и только после температуры 150 °С, когда появляется газ, он становится основным горючим[10]. Таким образом, температура газа при пиролизе увеличивается от 150 до 450 °С, в то время как для второй схемы наблюдается постоянство температур – в зоне горения 450÷500 °С, на выходе из реактора 150 °С[8]. Разница в условиях протекания пиролиза приводит к разному количеству плучаемого газа. Если в соответствии с материальным балансом для первого случая он составляет 5 %, то во втором в два раза больше.

Следовательно, в результате сравнения двух схем можно сделать вывод что для реализации первого метода необходимо более сложное аппаратурное оформление стадии пиролиза, большие капитальные затраты на строительство печи с огнеупорной кладкой. однако полученый газ пиролиза имеет большую теплоту сграния и может использоваться в теплоагрегатах для создания высоких температур. Вторую схему отличает простота конструкции, возможность реализации непрерывности процесса, однако продукты получаемые при этом имеют низкую теплоту сгорания и поэтому необходим постоянный контроль нагрева реактора.

При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение – декабрь 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанного термина.

• 1.Электронная статья Утилизация шин и экология [Электронный ресурс]: http://www.utilrti.ru
• 2.Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л. Пиролиз углеводородного сырья . – М:Химия. - 1987. – с. 240.
• 3.Булавин А.В. Переработка отработанных автомобильных шин методом низкотемпературного пиролиза [Электронный ресурс]: http://masters.donntu.ru
• 4.Электронная статья Технологии утилизации шин и их восстановление [Электронный ресурс]:http://www.biotecbel.ru
• 5.Иванов К.С. Статья Утилизация изношенных автомобильных шин [Электронный ресурс]:http://www.mami.ru/science/05.pdf
• 6.Звонов В.А., Козлов А.В., Кутенев Ф.В. Экологическая безопасность автомобиля в полном жизненном цикле//Автомобильная промышленность 2000 №11.
• 7.Электронная статья Технология низкотемпературного пиролиза [Электронный ресурс]:http://a-alfa-ua.woodex.ua
• 8.Электронная статья Схемы переработки изношенных шин [Электронный ресурс]:http://www.newchemistry.ru
• 9.Электронная статья Установка по переработке отработанных шин методом пиролиза [Электронный ресурс]:http://ecoindustrial.ru
• 10.Андрейков Е.И., Амосова И.С. Статья Утилизация отработанных автомобильных шин с использованием термического сольволиза [Электронный ресурс]:http://www.sbras.ru