Введение к работе
'- ; „,. кл,,л5)
І-'.ССврТйЦИІІ I
"~-~ Актуальность проблемы. Все возрастающие трудности в решении экологических проблем выдвинули в качестве первоочередной задачи поиск новых направлений в переработке полимерных отходов. Одно из центральных мест в посвященных этому вопросу научных разработках занимает проблема утилизации отходов резины. Наибольшую часть этих отходов составляют изношенные шины. Ежегодно по Советскому Союзу их образуется более 1,5 млн.тонн, однако объем переработки на сегодняшний день составляет не более 30 возможного сбора, причем каждый из существующих ныне способов имеет целый ряд недостатков как в технологии его осуществления, так и в дальнейшем использовании продуктов переработки. Проблема рационального вторичного использования аморти-зованных резиновых изделия приобретает особенную важность не только в связи с обостряющейся экологической обстановкой, но и в связи с необходимостью экономии природных ресурсов - истощение источников нефти и газа ставит задачу поиска новых источников сырья.
Одним из перспективных направлений переработки полимерных отходов, в частности изношенных шин, является пиролиз. В ряде стран действуют опытно-промышленные установки по пиролизу отходов резин. Основная цель этого процесса состоит в получении жидких углеводородных продуктов, которые в дальнейшем можно использовать в качестве химического сырья и компонентов топ-лив. Твердый остаток, получаемый при пиролизе, в дальнейшем находит применение как наполнитель для резиновых смесей или в качестве адсорбента в химической промышленности. Ряд публикаций указывают на возможность использования газообразных продуктов пиролиза для энергетического самообеспечения процесса, а также, на возможность переработки целиковых изношенных шин, при этом нет энергозатрат на измельчение и снимается проблема отделения металлокорда. По сравнительным оценкам экономичности пиролиз занимает одно из ведущкх мест среди всех известных методов утилизации отходов резины.
Одно из важнейших направлений совершенствования технологии этого процесса - применение катализаторов. Преимущества
каталитического процесса перед инертным состоят, во-первых, в снижении температуры, а следовательно энергоемкости процесса, во-вторых, в повышении скорости, а следовательно производительности процесса, в-третьих, в возможности изменить направление процесса, и следовательно,воздействовать на природу получаемых продуктов. В настоящее время в мировой практике отсутствуют промышленные варианты каталитической пиролитиче-ской переработки изношенных резиновых изделий.
В связи с этим представляется несомненно актуальным поиск каталитических систем, способных в той или иной мере реализовать намеченные пути совершенствования инертного пиролиза, сделать процесс более эффективным, энерго- и ресурсосберегающим.
Цель работы. Поиск и изучение эффективности катализаторов на основе хлоридов щелочных металлов и треххлористого алюминия, применимых для деструкции эластомеров, изучение закономерностей каталитического пиролиза модельных серосодержащих систем на основе каучука, а также выявление возможности практического использования такого процесса в качестве метода утилизации амортизованных резиновых изделий.
Научная новизна. Впервые изучена каталитическая деструкция модельных серосодержащих систем на основе бутадиенового каучука. Проведено сравнение этого процесса с инертным пиролизом тех же соединений.
Впервые обнаружено, что каталитический пиролиз приводит к обессериванию жидких продуктов и повышенному выделению сероводорода в газообразных продуктах процесса. Рассмотрена эффективность действия и оптимизирован состав различных катализаторов на основе треххлористого алюминия. Изучено влияние катализатора на количественный выход жидких продуктов, их качественный состав, скорость процесса терморазложения. Предложена гипотетическая схема каталитического пиролиза, объясняющая образование в жидких продуктах деструкции ароматических углеводородов.
Практическая ценность работы состоит в возможности использования метода деструкции в расплаве катализатора для переработки амортизованных резиновых изделий. Использование
каталитического процесса позволяет снизить энергоемкость, повысить производительность, получать из отходов ценное нефтехимическое сырье. Катализаторы отличаются простотой способа изготовления, доступностью компонентов, технологичностью. Данные по изучению механизма действия расплавленных катализаторов могут послужить основой для поиска новых высокоэффективных процессов утилизации полимерных отходов.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались и обсуждались на П конференции молодых ученых РПИ и ЛГУ (Рига, 1987), П Республиканской научно-технической конференции "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве" (Харьков, 1987), шестой Всесоюзной конференции по горению полимеров и созданию ограниченно горючих материалов (Суздаль, 1983), первом Международном симпозиуме Академий наук социалистических стран "Деструкция и стабилизация полимеров" (Москва, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 107страницах машинописного текста, список используемой литературы содержит ІІ2 наименований отечественных и зарубежных авторов.