Разработка теоретических основ термокаталитической переработки нефтесодержащих отходов с получением жидких топлив

Проведен анализ литературных источников в области утилизации нефтесодержащих отходов: исследованы методы переработки отходов; представлено обоснование выбора метода пиролиза как самого универсального и эффективного способа с возможностью сохранения энергетического и химического потенциала нефтесодержащих отходов; рассмотрены катализаторы процесса пиролиза; определены физико-химических показатели нефтесодержащих отходов. Разработаны: методика проведения процесса пиролиза нефтесодержащих отходов на лабораторной установке; методики анализа газообразных, жидких и твердых продуктов пиролиза нефтесодержащих отходов.Проведены исследования влияния технологических параметров (температура, среда, состав исходного сырья, состав и концентрация катализатора,) на выход и физико-химические показатели продуктов пиролиза. Исследован механизм деструкции углеводородной составляющей нефтесодержащих отходов в присутствии хлоридов металлов. Определены оптимальные параметры процесса пиролиза с учетом конверсии и энергетических затрат на поддержание процесса: температура 500°С; содержание углеводородов в нефтешламе 10 ÷ 30% масс.; инертная среда - азот; катализатор - хлорид кобальта 5% масс. в расчете на органическую фракцию. Определены количественный состав и теплота сгорания газообразных продуктов. В их состав входят предельные и непредельные углеводороды С1-С4, водород, оксид и диоксид углерода. Теплота сгорания газообразных продуктов составила порядка 20 МДж/м³. Проведено исследование жидких продуктов методами ИК-спектроскопии, бомбовой калориметрии, атомно-абсорбционной спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. Определены физико-химические свойства жидких продуктов пиролиза нефтесодержащих продуктов. Дана оценка возможности использования жидких продуктов пиролиза в качестве топлив по основным техническим параметрам для нефтепродуктов (бензинов, дизельного топлива и мазутов). Проведено исследование твердых продуктов пиролиза методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии, методом рентгенфлуоресцентного анализа, методом низкотемпературной адсорбции азота. Определены состав и площадь поверхности твердых продуктов пиролиза. Проведено термогравиметрическое исследование каталитического и некаталитического процесса пиролиза. Определены основные температурные интервалы деструкции нефтесодержащих отходов. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии исследованы тепловые эффекты, протекающие при пиролизе нефтесодержащих отходов.Созданы кинетической модели каталитического и некаталитического процесса пиролиза с помощью математического моделирования методом нелинейной регрессии. Рассчитаны кинетические параметры уравнения Аррениуса для каждой стадии процесса. Разработана методика технологии каталитического пиролиза нефтесодержащих отходов с получением жидких топлив.