Процессы получения нефтесорбента пиролизом гранул на основе древесных отходов и органического связующего в слоевых аппаратах

• Автор: Брюханова, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Современные методы получения нефтесорбентов из вторичного сырья
1.1 Требования, предъявляемые к нефтесорбентам
1.2 Характеристика вторичного сырья для получения нефтесорбентов
1.3 Технологии получения сорбентов из вторичного сырья
1.3.1 Анаэробное сбраживание биомассы
1.3.2 Гранулирование вторичного сырья
1.3.3 Пиролиз гранул на основе вторичного сырья
1.4 Постановка цели и задач работы
2 Характеристика объектов исследования и методики экспериментов
2.1 Характеристика исходных объектов исследования
2.2 Методики экспериментов
2.2.1 Методики анализа твердых материалов
2.2.2 Методики анализа материалов в виде суспензий
2.2.3 Методики анализа газообразных смесей
2.2.4 Методики анализа жидкой фазы
2.2.5 Сорбция нефтепродуктов с поверхности водных сред
2.3 Установки, применяемые в экспериментах
2.3.1 Установки для анаэробного сбраживания биомассы
2.3.2 Установка для получения формованных гранул
2.3.3 Установка пиролиза формованных гранул
2.4 Схема проведения экспериментальных исследований
3 Процессы подготовки вторичного сырья
3.1 Получение связующего материала в процессе анаэробного сбраживания биомассы
3.2 Гранулирование вторичного древесного и угольного сырья с применением связующего материала

4 Процессы пиролиза при получении нефтесорбента на основе древесных отходов и органического связующего. Испытание нефтесорбентов
4.1 Процессы получения нефтесорбента
4.2 Процессы сорбции нефтепродуктов сорбентами
4.3 Экспериментальные и расчетные данные для проектирования схемы производства нефтесорбента
4.4 Разработка аппаратурно-технологической схемы производства нефте-
сорбента
4.5 Основные технико-экономические показатели технологии получения
нефтесорбента
Основные выводы
Список используемой литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время для локализации и устранения разливов нефти и нефтепродуктов используют 6-7,5 тыс. т/год сорбентов, произведенных в основном из специально заготовленных древесных материалов по ГОСТ 24260. При этом в лесопильном производстве и на деревообрабатывающих предприятиях образуется 11-30 % мае. отходов древесины (опилок, стружки), которые также пригодны для получения нефтесорбентов методами пирогенетиче-ской переработки, включающей процессы пиролиза. Однако эффективная переработка такого сырья рациональна только после их формования со связующим материалом методом окатывания, который считается наиболее энерго- и ресурсосберегающим среди применяемых методов гранулирования. Доступным и эффективным органическим связующим материалом для получения нефтесорбентов из древесных опилок может стать остаток анаэробного сбраживания органических отходов (биомассы) животноводческих предприятий.
Целевым продуктом в процессах анаэробного сбраживания биомассы является биогаз, выход которого составляет всего 10-15 % мае. от общей массы сырья. Остальная часть - остаток анаэробного сбраживания - является отходом производства, обычно используемым для получения удобрений. Однако, учитывая огромные масштабы перерабатываемой биомассы, поиск альтернативных способов применения остатка является актуальной задачей.
Следовательно, получение нефтесорбентов из вторичного сырья деревообрабатывающих и животноводческих предприятий на основе процессов гранулирования в окатывателях и пиролиза в слоевых аппаратах является актуальным.
Работа выполнена по программе «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (2008-2012 гг.); соответствует приоритетным направлениям развития науки и техники Российской Федерации (рациональное природопользование) и критическим технологиям (техноло-

270 °С, и в результате не могут вносить ощутимый вклад в образование углеродистого остатка [93]. В результате, на начальной стадии пиролиза одновременно протекает полный распад гемицеллюлоз и первичное разложение лигнина, затем исчерпывающему разложению подвергается целлюлоза и заметному - лигнин. В последней стадии протекает окончательная деструкция лигнина. Температурные зоны указанных стадий приведены в таблице 1.7 [91].
Таким образом, динамика разложения материала формованных гранул напрямую зависит от содержания в них рассматриваемых компонентов, а, следовательно, от содержания в них вторичного древесного сырья и связующего материала.
В общем случае пиролиз формованных гранул может быть выражен следующим уравнением материального баланса [94]:
Формованная = пирогаз + подсмольная + смола + карбонизат. (1.4)
гранула вода
Таблица 1.7 - Температурные зоны термораспада компонентов формованных гранул
Компонент Т емперату рная зона, °С Температура максимума скорости распада, °С
Белок 60
Жиры 170
Г емнцеллюлоза 170-285
Лигнин
начало разложения
активное разложение:
I стадия 280-355
II стадия 355-470
Целлюлоза 230-380
В процессе разложения веществ наблюдается положительный тепловой эффект, что обусловлено содержанием кислорода в органической массе. Так, при разложении материала, содержащего более 15 % мае. кислорода, теплота разложения - значительна. Например, при разложении древесины, в том числе опилок, нагретых до 180 °С, экзотермический эффект составляет 1200 кДж/кг. Значительный экзотермический эффект будет характерен для остатка анаэробного сбражи-