ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИКИ ПОТЕРИ МАССЫ ОБРАЗЦОВ ОТХОДА АВТОШИНЫ И ТЯЖЕЛОГО ОСТАТКА НЕФТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕГРАЛЬНОГО МЕТОДА COATS-REDFERN

В этой статье представлены результаты расчетов кинетики потери массы образцов отхода автошины и тяжелого остаткаи нефти, которые были рассчитаны по результатам их термогравиметрического анализа (ТГА). Эти отходы относятся к трудно биоразлагаемым и недеструктивным отходам и представляют, с одной стороны – большую потенциальную опасность для окружающей среды, а с другой – огромные запасы вторичного сырья для переработки в альтернативные топлива и органические материалы. Совместная термокаталитическая переработка изношенных автошин с тяжелым остатком нефти в моторные топлива и ценные органические соединения является весьма перспективной. Тяжелый остаток нефти в переработке углеродсодержащих отходов используется в качестве донора водорода, сырья и связующего реагента. По результатам ТГА исследуемых образцов было определено, что резкая потеря резинной массы начинается при температуре 340ºC, тогда как резкая потеря массы мазута отмечалась при достижении температуры 265ºC. Эта ранняя термическая деградация тяжелого остатка нефти по сравнению с отходом автошины делает его возможным для использования в качестве пастообразователя (для получения однородной смеси сырья) в процессах переработки углеродсодержащих отходов. По результатам расчетов энергии активации исследуемых образцов интегральным методом Coats-Redfern было определено, что в образце отхода автошины в интервале температур 400-500ºC разрываются связи С-С, а в образце тяжелого остатка нефти разрываются связи С-С и С-Н. Полученные результаты подтверждают возможность использования тяжелого остатка нефти в качестве донора водорода для переработки углеродсодержащих отходов.

1. Derakhshan Z., G. M. M. A. e. a., 2017. A new recycling technique for the waste tires reuse. Environmental Research, vol. 158, pp. 462-469.

2. de Sousa F.D.B., Scuracchio C.H., Hu G.-H., Hoppe S., 2017. Devulcanization of waste tire rubber by microwaves. Polymer Degradation and Stability, vol. 138, pp. 169-181.

3. Miranda M., Pinto F., Gulyurtlu I., Cabrita I., 2013. Pyrolysis of rubber tyre wastes: A kinetic study. Fuel, vol. 103, pp. 542-552.

4. Seghar S., AitHocine N., Mittal V., Azem S., Al-Zohbi F., Schmaltz B., Poirot N., 2015. Devulcanization of styrene butadiene rubber by microwave energy: Eff ect of the presence of ionic liquid. eXPRESS Polymer Letters, vol. 9, no. 12, pp. 1076-1086.

5. Ucar S., Karagoz S., Ozkan A. R., Yanik J., 2005. Evaluation of two diff erent scrap tires as hydrocarbon source by pyrolysis. Fuel, vol. 84, pp. 1884-1892.

6. Frigo S., Seggiani M., Puccini M., Vitolo S., 2014. Liquid fuel production from waste tyre pyrolysis and its utilisation in a Diesel engine. Fuel, vol. 116, pp. 399-408.

7. Önenç S., Brebu M., Vasile C., Yanik J., 2012. Copyrolysis of scrap tires with oily wastes. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 94, pp. 184-189.

8. Abdul-Raouf M.E., Maysour N.E., Abdul-Azim A.A., Amin M.S., 2010. Thermochemical recycling of mixture of scrap tyres and waste lubricating oil into high caloric value products. Energy Conversion and Management, vol. 51, pp. 1304-1310.

9. Fang Y., Zhan U.M., Wang Y., 2001. The status of recycling of waste rubber. Materials and Design, vol. 22, pp. 123-127.

10. Uçar S, Karagöz S, Yanik J et al, 2005. Copyrolysis of scrap tires with waste lubricant oil. Fuel, vol. 87, pp. 53-58.

11. Burkhanbekov, K., Aubakirov, Y., Tashmukhambetova, Z. et al., 2019. Thermal processing of waste tires with heavy oil residue in the presence of Tayzhuzgen zeolite. J Mater Cycles Waste Manag, vol. 21, pp. 633-641.

12. Li CS., Suzuki K., 2009. Kinetic analyses of biomass tar pyrolysis using the distributed activation energy model by TG/DTA technique. J Therm Anal Calorim, vol. 998, pp. 261-266.

13. Lopez F.A., El Hadad A.A., Alguacil F.J., Centeno T.A., Lobato B., 2013. Kinetics of the Thermal Degradation of Granulated Scrap Tyres: a Model-free Analysis. Materials Science-Medziagotyra, vol. 19, no. 4, pp. 403-408.

14. Ma Y., Li S.Y., 2012. The pyrolysis, extraction and kinetics of Buton oil sand bitumen. Fuel Processing Technology, vol. 100, pp. 11-15.

15. Uzun B.B., Yaman E., 2014. Thermogravimetric characteristics and kinetics of scrap tyre and Juglans regia shell co-pyrolysis. Waste Management & Research, vol. 32, no. 10, pp. 961-970.

16. Blanksby S.J., Ellison G.B., 2003. Bond Dissociation Energies of Organic Molecules. Accounts of Chemical Research, vol. 36, pp. 255-263.

17. Robert T.M., Robert N.B., 1983. Organic Chemistry (4th ed.) Boston: Allyn and Bacon.