Разработка технологии активных углей на торфополимерной основе с утилизацией побочных продуктов пиролиза

• Автор: Нистратов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Активные угли

1.1.1. Сырьевые источники

1.1.2. Получение

1.1.3. Строение и пористая структура

1.1.4. Области применения

1.2. Активные угли на основе торфа

1.3. Активные угли из полимерных отходов

1.4. Особенности технологии активных углей на основе торфа и полиуретанполиамидных отходов
1.4.1. Подготовка сырья
1.4.2. Термическая обработка
1.4.3. Возможные области применения продукта
1.4.4. Эколого-экономические аспекты
1.5. Методы анализа соединений серы
1.5.1. Анализ соединений серы в газовой фазе
1.5.2. Анализ соединений серы в жидкой фазе
1.5.3. Анализ соединений серы в твёрдой фазе
1.6. Методы очистки серосодержащих технологических газов
1.7. Цель и задачи работы
Глава II. Объекты и методы исследований
II. 1. Характеристика сырья
11.2. Экспериментальные и аналитические методики
Н.2.1. Приготовление сернокислотного раствора отходов (щёлока)
II.2.2. Приготовление и гранулирование сырьевой пасты
II.2.3. Термическая обработка сырьевой пасты
II.2.4. Фазовое разделение конденсатов пиролиза

П.2.5. Определение свойств адсорбентов
П.2.6. Определение состава продуктов пиролиза
Глава III. Результаты исследований и их обсуиедение
III. 1. Исследование условий приготовления и пиролиза сырьевых композиций
III. 1.1. Закономерности формования сырьевых композиций
III. 1.2. Выходы целевого и побочных продуктов пиролиза
Ш.2. Пористая структура и прочность адсорбентов
Ш.2.1. Карбонизаты
Ш.2.2. Активные угли
III.3. Исследование состава продуктов пиролиза
Ш.3.1. Пиролизные газы
Ш.3.2. Пиролизные конденсаты
III.3.3. Карбонизаты и активаты
III.3.4. Материальный баланс распределения серы в продуктах пиролиза
III.4. Эффективность адсорбентов в решении прикладных задач
III.4.1. Доочистка промывных вод от хрома (VI) в гальваническом производстве
Ш.4.2. Доочистка сточных вод от поверхностно-активных веществ в гальваническом производстве
Глава IV. Технико-экономическое обоснование
IV. 1. Разработка рекомендаций к аппаратурному оформлению
1У.2. Технологическая схема и её описание 15£
IV.3. Эколого-экономическое обоснование организации промышленного производства активных углей на торфополимерной основе с утилизацией побочных продуктов пиролиза
Выводы
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3

Введение
Мировое производство активных углей сегодня достигает 1 млн. т. в год. Наиболее значимые сырьевые источники их производства - каменные угли, древесина и торф, менее важные - скорлупа и косточки некоторых плодов и фруктов и ряд других сельскохозяйственных отходов. Экономические и экологические факторы обусловливают многочисленные исследования эффективности использования с этой целью разнообразных синтетических материалов, особенно различных промышленных и бытовых отходов [1].
Разработки, выполненные в этом направлении на Кафедре технологии защиты биосферы РХТУ им. Д. И. Менделеева [2-4], свидетельствуют, что особенно выигрышны для получения активных углей отходы полимеров, не находящие в настоящее время в России практически никакого применения. К ним принадлежат, в частности, достаточно крупнотоннажные отходы полиуретанполиамидных трикотажных тканей, послужившие вместе с торфом сырьём для получения гранулированных активных углей, ряд важных аспектов производства которых изучен в настоящей работе.
В предыдущих исследованиях заложены основы технологии активных углей на основе торфа и указанных отходов, позволяющей получать конкурентоспособные адсорбенты с удовлетворительными техническими и эксплуатационными характеристиками. Известно, что качество активных углей на торфяной основе существенно зависит от состава и свойств сырья, поэтому условия осуществления ключевых этапов названной технологии нуждаются в уточнении при использовании торфа разных месторождений. Кроме того, ранее практически не исследованы эколого-экономические вопросы переработки побочных продуктов пиролиза сырьевых композиций. Использование при их приготовлении большого количества серной кислоты требует установления состава пиролизных газов и конденсата и прежде всего проведения их анализа на серосодержащие компоненты с целью выработки рекомендаций по их утилизации. Исследование и решение обозначенных
актуальных проблем составляет цель настоящей работы.

варианте не является экологически безопасной, хотя её технологическая схема отличается от традиционных замкнутостью основных материальных потоков, практическим отсутствием сбросов и значительной рекуперацией тепловой энергии. Вместе с тем для квалифицированного техникоэкономического обоснования рассматриваемой технологии необходим учёт её эколого-экономических аспектов, связанных с выбрасываемыми загрязняющими веществами, негативно влияющими на атмосферу. Анализ существующего варианта производства активного угля на торфополимерной основе с использованием серной кислоты [2] выявляет приоритетные источники газовых выбросов и загрязняющие вещества, перечисленные в табл. 1.4.
Таблица 1.
Эколого-экономические аспекты технологии активных углей на основе торфа и полиуретанполиамидных отходов
Источник(процесс и аппарат) Вещество ПДКрз/ПДКсс мг/м3 [83]
Сушка и пиролиз сырья в печах сушки и карбонизации Диоксид серы 10/0,
Сушка и пиролиз сырья в печах сушки и карбонизации Серная кислота 1/0,
Сжигание природного газа, газов пиролиза и активации в топке Оксиды азота (в пересчёте на Ы02) 5/0,
Главную опасность составляют газообразные и жидкие продукты пиролиза, в которых, имея в виду сложный состав сырья, можно предполагать присутствие токсичных соединений. Элементный состав сырья осложнён наличием серы, вносимой с серной кислотой, и азотом, содержащимся в полимерном волокне. Как следствие, при термической обработке могут образовываться как неорганические, так и органические
соединения серы и азота, а также кислородсодержащая органика.