Физико-химические основы процесса пиролиза торфа в присутствии природных и искусственных алюмосиликатных материалов - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА ТОРФА В ПРИСУТСТВИИ ПРИРОДНЫХ И ИСКУССТВЕННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Работа выполнена на кафедре биотехнологии и химии Тверского государственного технического университета Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Косивцов Юрий ЮрьевичАктуальность исследований по освоению нетрадиционных источников энергоснабжения связана с решением одной из крупных проблем современной экономики, науки и техники - обоснованием возможности переработки и использования для получения энергии доступных природных органических материалов каким является торф. Добавка алюмосиликатов повышает эффективность процесса термической переработки органики (торф и другие материалы) за счет увеличения выхода горючих газов с высокой теплотой сгорания и снижения температуры пиролиза. Применение физико-химических методов для исследования процесса пиролиза торфа в присутствии алюмосиликатных природных и искусственных материалов позволяет определить оптимальные параметры (температура, концентрация алюмосиликата) проведения процесса термической переработки сырья, а также изучить и выбрать эффективный алюмосиликатный материал. Физико-химические методы исследования дают возможность определить такие важные параметры процесса пиролиза, как состав и концентрация компонентов получаемой газовой смеси, исследовать теплотворную способность получаемых пиролизных газов, что дает возможность оценить эффективность проведения пиролиза торфа, а также определить каталитически активные кислотные центры (метод DRIFTS), элементный состав и площадь поверхности алюмосиликатных материалов. Впервые проведено физико-химическое исследование термодеструкции органогенного сырья в присутствии природных и искусственных алюмосиликатных материалов; разработан комплекс лабораторных средств для аналитического обеспечения исследований процесса, изучено влияние температуры, вида и содержания алюмосиликатов на изменение концентрации углеводородных компонентов в газовой смеси, на теплоту сгорания получаемого пиролизного газа; проведен поиск оптимальных условий проведения данного процесса.Детально описана методика проведения экспериментов по термической конверсии торфа, представлены экспериментальная установка и аналитический комплекс лабораторных средств, разработанных на кафедре Биотехнологии и Химии Тверского государственного технического университета, для обеспечения исследований процесса пиролиза торфа, приведены методики выполнения анализов. Были изучены элементный состав природных алюмосиликатов (глин) (РФА), площадь их удельной поверхности, распределение пор по размерам, а также определены каталитически активные кислотные центры (метод DRIFTS) у природных и искусственных алюмосиликатных материалов. Анализ экспериментальных данных для изучаемых видов глин показал, что у образца каолиновой глины (1) в суспензии доминируют частицы с радиусом около 20·10-8м и 65·10-8м; у глинистого мергеля - частицы радиуса 6·10-8м; каолина (2) (кембрийская глина) - частицы радиуса 15·10-8 м; бентонитовой глины - частицы радиуса около 17·10-8м. Различие в каталитическом поведении искусственных цеолитов и глин может быть также связано с тем, что цеолиты имеют кристаллическую упорядоченную структуру, а глины - аморфные алюмосиликаты. Так, теплота сгорания газовой смеси в присутствии данных алюмосиликатов увеличивается в 2,3-2,9 раза по сравнению с процессом без алюмосиликатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ