Разработка полимерных реагентов из растительных отходов для регенерации автомобильных моторных масел 25. 00. 36-«Геоэкология»



Дата11.06.2016
өлшемі361.44 Kb.
түріАвтореферат
УДК 661.23 На правах рукописи


ШОЙБЕКОВ БАУРЖАН ЖУСИПОВИЧ

Разработка полимерных реагентов из растительных отходов для регенерации автомобильных моторных масел

25.00.36-«Геоэкология»



Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Республика Казахстан

Шымкент, 2010

Работа выполнена в Южно-Казахстанском государственном университитете им.М.Ауезова. Министерства образования и науки Республики Казахстан





Научные руководители:

доктор технических наук




Джакипбекова Н.О.










кандидат химических наук




Имангалиев Т.А.







Официальные оппоненты:

доктор технических наук




Жалгасулы Н.










кандидат технических наук




Бимбетова Г.Ж.







Ведущая организация:

Казахский Национальный технический университет им.К.Сатпаева






Защита состоится «30» ноября 2010г. в 1430 на заседании диссертационного совета Д.14.23.02 при Южно-Казахстанском государственном университете им.М.Ауезова по адресу: 160012, г.Шымкент, пр.Тауке хана, 5, главный корпус, в ауд. 342.


С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Южно-Казахстанского государственного университета им.М.Ауезова по адресу: 160012, г.Шымкент, пр.Тауке хана, 5, ауд.215.

Автореферат разослан «30» октября.2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Анарбаев А.А.






ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы. Отработанные нефтяные масла являются одним из существенных источников загрязнения окружающей среды - почвы, водных источников и грунтовых вод. Огромный экологический ущерб наносит слив отработанных масел в почву и водоёмы, который по данным зарубежных исследователей, превышает по объему аварийные сбросы и потери нефти при ее добыче, транспортировании и переработке. В связи с этим большое значение имеет полное или частичное восстановление качества отработанных масел (регенерация) с целью их повторного использования по прямому назначению или для иных целей. Регенерация отработанных моторных масел (ОММ) является одним из наиболее перспективных способов экономии смазочных материалов, а также защиты окружающей среды от попадания в нее как непосредственно ОММ, так и продуктов сгорания при их утилизации.

Экономический эффект от сбора и повторного использования отработанных масел как природоохранного мероприятия заключается в снижении объемов загрязне­ний, в поддержании экологического равновесия, сохранения природных ландшафтов.

В южном регионе РК также является проблема утилизации отходов сельскохозяйственных культур - рисовой шелухи и стеблей хлопчатника. Эти отходы также сжигаются или идут в отвал. Хотя на основе рисовой шелухи и стеблей хлопчатника можно получать различные виды полимерных реагентов (ПР), которые могут быть использованы в качестве ПАВ при регенерации ОММ.

Актуальность работы. Одной из основных проблем современной геоэкологии является защита окружающей среды от антропогенного действия автотранспортного комплекса (АТК).

В Республике Казахстан имеется более 3-х миллиона автомобилей, кото-рые через каждые 5-10 тыс.км заменяют отработанные моторные масла. На тер-ритории Южно-Казахстанской области ежегодно образуется до 5 тыс. тонн отработанных моторных масел.

В стране нелегально сбрасывается на почву и в водоемы от 52 до 60% всех отработанных масел; 40-48% - собирается, но из всех собранных отработан-ных масел только 14-15% идет на регенерацию, а остальные 26-33% использу-ются как топливо или сжигается.

Загрязнение окружающей среды отработанными моторными маслами (ОММ) происходит главным образом при их попадании в поверхностные и грунтовые воды. Кроме того, при сжигании ОММ атмосфера загрязняется диоксином, серой, хлорорганическими соединениями, металлами, что ведет к тяжелым экологическим последствиям.

Для Республики Казахстан, как и для многих стран, проблема утилизации ОММ является одной из актуальных экологических проблем.

Необходимость регенерации ОММ в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений, поскольку их захоронение и уничтожение (в основном — путем сжигания) порождают подчас еще большие экологические проблемы, чем сами ОММ.



Цель работы. Целью данной работы является разработка метода получения полимерных реагентов из отходов растительного сырья для использования их в качестве ПАВ при регенерации отработанных моторных масел. В соответствии с данной целью предусматривалось решение следующих задач:

  • выбор нового полимерного реагента на основе отходов сельхозкультур, позволяющего проводить регенерацию отработанных моторных масел с высокой экономической эффективностью с учетом возросших экологических требований;

  • разработать комплексную технологию регенерации отработанных моторных масел с использованием выбранного полимерного реагента;

  • дать оценку качества восстановленных моторных масел и обосновать технико-экономическую целесообразность осуществления процессов.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что автором:

  • разработан новый полимерный реагент на основе растительных отходов для регенерации отработанных моторных масел;

  • установлены оптимальные параметры процесса регенерации отработанных моторных маселс использованием полимерного реагента на основе рисовой шелухи с получением масел, отвечающих предъявляемым требованиям ГОСТ

Практическая ценность работы:

  • разработаны технологические схемы регенерации отработанных моторных масел при использовании полимерного реагента на основе рисовой шелухи;

  • обоснована экономическая эффективность и целесообразность использования полученного ПР в технологии регенерации отработанных моторных масел;

Предложенная технология регенерации отработанных моторных масел внедрена в автобусном парке ТОО «Автобуссервис» с эколого-экономическим эффектом 6 484 340 тенге в год.

Положения, выносимые на защиту.

  • новый полимерный реагент ТБ-03 из отходов рисовой шелухи для регенерации отработанных моторных масел: его состав, структура и свойства.

-сопоставление эффективности очистки ОММ комбинированным методом.

Достоверность полученных результатов. Научные результаты достоверны и обоснованы, так как получены в результате экспериментов, проведенных на основе стандартных и апробированных методов.

Личный вклад автора заключается в самостоятельном выполнении всех экспериментов, разработке технологии получения полимерных реагентов на основе растительных отходов, и его использование в регенерации отработанных моторных масел.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены: на международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационное развитие - основа устойчивой экономики Казахстана» (Шымкент, 2006); III международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научных исследований-2007» (Днепропетровск, 2007); 8-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2009).

Публикации. Результаты данной работы опубликованы в 9 научных трудах, из них 3 научные статьи в периодических изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованных источников. Изложена на 122 страницах, содержит 30 таблиц, 19 рисунка и список использованных источников из 122 наименований, приложений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы дисертационной работы, научная новизна и практическая ценность, сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Первая глава посвящена экологической оценке влияния отработанных моторных масел на окружающую среду, а также обзору литературы по технологиям регенерации отработанных масел. Анализ литературы свидетельст­вует о том, что большое разнообразие систем регенерации ОММ обусловлено несо­вершенством разрабатываемых технологий. Поэтому актуальным является поиск но­вых методов регенерации масел и сокращение общего числа стадий уже известных технологических схем.

Дана краткая характеристика основных методов регенерации (физических, физико-химических и химических), отмечаются достоинства и недостатки каждого из методов. Анализ литературных данных в области регенерации отработанных моторных масел показывает, что:



  1. Для регенерации ОММ неэффективно использовать методы одной группы, в связи с тем, что каждая группа методов обладает характерными для нее недостатками, которые и обуславливают использование комбинированных методов. Методы регенерации ОММ можно разделить на три группы:

- физические методы - просты, но вместе с тем малоэффективны и практически не влияют на химические состав масла, благодаря которому и обуславливаются рабочие характеристики моторных масел;

  • физико-химические методы - достаточно эффективно очищают моторное масло от приме­сей и "вредных" компонентов, но главный недостаток - это достаточно боль­шая цена на коагулянты и сорбенты или большой расход на единицу регенерированного моторного масла;

  • химические методы - весьма эффективны, но компоненты, необходимые для регенерации, достаточно агрессивны (кислоты и щелочи) и вместе с тем дороги, также возникают проблемы с утилизацией отходов регенерации.

2.Благодаря использованию комбинированных методов регенерации удается избежать недостатков отдельных из них.

Рассмотрены известные ПАВ применяемые в качестве коагулянтов для регенерации ОММ, описаны их достоинства и недостатки.

Следует отметить, что широкораспространенные ПАВ (коагулянты, флокулянты) из-за высокой стоимости получили ограниченное применение.

Наиболее перспективными ПАВ для регенерации отработанных моторных масел являются наиболее дешевые и легко утилизируемые полимерные реагенты, получаемые на основе отходов сельхозкультур.

Патентный поиск показал, что ранее полимерные реагенты на основе рисовой шелухи никогда не приме­нялись для регенерации отработанных моторных масел.

Дано экологическое и экономическое обоснование процесса регенерации от­работанных моторных масел.



Во второй главе рассмотрены методики про­ведения эксперимента, а также даны краткие характеристики объектов исследования, которые включают: описание свойств исходного сырья, применяемых в исследо­вании, выбору полимерных реагентов для предварительной обработки ОММ и методам очистки.

В третьей главе приведена технология получения полимерных реагентов серии «ТБ».

Полимерный реагент ТБ-03 получают на основе синтеза отходов сельхозкультуры - рисовой шелухи и акрилонитрила. Он может быть легко утилизирован в качестве ком­понента твердого топлива (зольность его не превышает 15 %), что позволяет сде­лать технологию регенерации моторных масел практически безотходной. Применение ПР ТБ-03 позволяет повысить рентабельность процесса регенера­ции масла, так как стоимость его, как правило, не превышает 20 % стоимости наиболее распространенных ПАВ.

Объектами исследования послужили шелуха риса (РШ) отобранная в Шардаринском районе ЮКО.

Отличительной особенностью сырья является высокая зольность, что создает проблемы при получении технической целлюлозы, ПАВ.

При переработке риса образуются два вида отходов, представляющих интерес для полу­чения ПАВ, - солома и шелуха. Массовая доля соломы риса от общей наземной части растений со­ставляет 42...62%, а шелухи -20% от массы производимого товарного риса.

При органосольвентных варках диоксид кремния остается в поверхностно-активном материале (ПАМ), в результате увели­чивается зольность, снижается белизна, и удаление его возможно только на стадии отбелки.

По этой причине целесообразно предварительное извлечение SiO2 с последующей делигнификацией обескремненного сырья.

С целью выделения диоксида кремния солому и шелуху риса по известной методике обрабатывают 1 н раствором гидроксида натрия при 90°С в течение 60 мин. Окислительно-органосольвентные варки предварительно обескремненного растительного сырья прово­дят композицией, которая содержит пероксиуксусную, уксусную кислоты и пероксид водорода в оптималь­ных соотношениях. Расход композиции варьировали от 0,3...1,0 г на 1 г абсолютно сухого сырья.

В связи с тем, что пероксиды весьма чувствительны к ионам тяжелых и переходных металлов, являю­щимся катализаторами их разложения, для повышения целевого использования пероксиуксусной кислоты варку проводят в присутствии стабилизатора из ряда органофосфонатов.

Варку проводят при гидромодуле 10 : 1, температуре 90 °С, в течение 90 мин. Результаты анализа сырья до и после щелочной обработки представлены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что предварительная обработка рисовой соломы и шелухи щелочью приводит к, практически полному удалению минеральных компонентов, а также к частичному удалению лигнина и экс­трактивных веществ, что обеспечивает обогащение сырья целлюлозой.

Кроме того, подобная щелочная обработка способствует набуханию и разрыхлению структуры природ­ного полимера, что обеспечивает на последующих стадиях более глубокое взаимодействие с компонентами варочного раствора.


Таблица 1- Содержание компонентов в рисовой шелухе и соломе до и после щелочной обработки

Компоненты

Рисовая шелуха

Рисовая солома

До обработки

После обработки

До обработки

После обработки

Целлюлозы (по Кюшнеру)

39,1

73,9

42,9

77,9

Лигнин (по Классону)

27,8

18,1

23,1

15,1

Экстрактивные вещества:













в спиртобензольной смеси

1,9

1,7

4,9

2,0

в воде

10,0

0,9

11,1

1,3

Зола

18,1

0,1

14,1

0,3

Итого:

96,9

94,7

96,1

96,6

Органосольвентный способ варки позволяет сохранить высокий процент целлюлозы и гемицеллюлоз в материале, при этом содержание остаточного лигнина в конце варки незначительно и состав­ляет 2,5%. Содержание же ПАМ в материале в процентном отношении к массе возрастает практи­чески пропорционально количеству удаленного лигнина. Некоторые показатели органической части из соломы и шелухи риса отражены в таблице 2.


Таблица 2- Некоторые показатели органической части из соломы и шелухи риса

Показатели

Содержание компонентов, %



Рисовая шелуха

Рисовая солома

Выход технической целлюлозы, %

80,5

86,7

Содержание лигнина, %

2,5

3,0

Средневзвешенная длина волокна, мм

0,6

1,5

Массовая доля а-целлюлозы, %

92,0

84,5

Белизна, %

90,0

90,6

Набухание, %

902

702

Для увеличения растворимой части нами разработан способ обработки обескремненной и обеслигненной рисовой шелухи: раствором сернистого углерода (СS2) и пероксида водорода (Н2О2 ) при 120°С в течение 2-х часов. При этом получают густую и растворимую в слабощелочном растворе массу темно-коричневого цвета.

Из представленных в таблице данных видно, что предлагаемая технология для окислительно-органосольвентного способа варки позволяет получить целлюлозу с высоким выходом.

Идентификация целевых продуктов проводилась методами ИК- спектрометрий.

Для получения полимерного реагента ТБ-03 разработана технологическая схема, которая включает следующие стадии (рисунок 1):

Технология получения реагента ТБ-03 протекает в реакторах смешения и состоит из следующих стадий:

-подготовка сырья;

-приготовление варочной композиции;

-выделение диоксида кремния из шелухи риса;

-варка рисовой шелухи;

-полимеризация акрилонитрила и раствора рисовой шелухи;

-модификация и гидролиз полимеризованных продуктов.

Следует отметить, что предлагаемая технологическая схема позволяет регулировать процесс варки рисовой шелухи и отделения органической растворимой части и ее использования в качестве исходного сырья совместно с известным гидролизованным производным полимера акрилонитрила с целью использования в качестве флокулянта при очистке отработанных масел. Кроме того, разработанный способ дает возможность осуществления его в промышленном масштабе. Предусмотренный органосольвентный способ делигнификации, является экологически малоопасным, позволяет получать органическую растворимую часть с высоким выходом и хорошими свойствами в одну стадию без применения хлорсодержащих реагентов.

1. Подготовки сырья

На стадии подготовки осуществляется резка (1-2 см), промывка, обезвоживание шелухи риса и подача в реактор щелочной обработки;

2. Приготовление варочной композиции

Окислительно – органосольвентную варку лигноуглеводного материала проводят композицией, содержащей перуксусную, уксусную кислоты, стабилизатор пероксидных соединений и воду. Равновесную концентрацию перуксусной кислоты получают путем смешивания ледяной уксусной кислоты (концентрация 96-99%) с пероксидом водорода (концентрация 34-35%). Соотношение уксусной кислоты и пероксида водорода поддерживается равным 1,5:1. В качестве катализатора используют концентрированную серную кислоту в количестве 0,1% от суммы массовых долей пероксида водорода и уксусной кислоты. Рабочая концентрации равновесной перуксусной составляет 16…19 %, готовую кислоту хранят при пониженной температуре (3…4 0С).

3. Щелочная обработка с целью выделения минеральных компонен-тов из шелухи риса

Подготовленная рисовая шелуха из бункера 2 подается в реактор щелочной обработки 3 для выделения минеральных компонентов. После загрузки рисовой шелухи в реактор 3 из емкости 1 подается раствор щелочи (NaOH) концентрацией 40 г/л. Обработку проводят при температуре 90 0С, гидромодуле 1:10 в течение 60 мин. По окончании процесса из реактора 3 отбирают щелочный раствор для выделения из него диоксида кремния. После этого обескремненная шелуха шнек-прессом 4 подается в варочный реактор 6, сгущаясь при этом до необходимой для варки концентрации. Отжатый водный щелочной раствор из шнек-пресса 4 направляется также на выделение диоксида кремния.

4. Варка сырья окислительно-органосольвентным способом

После загрузки обескремненного сырья в реактор 6 из бака варочной композиции 7 закачивается варочный раствор в оптимальных соотношениях. Расход композиции составляет 0,5 кг на 1 кг абсолютно сухого сырья рисовой шелухи, а стабилизатора метилиминодиметиленфосфоновой кислоты- 0,01%. Процесс варки ведут при температуре 90 °С без избыточного давления, при постоянном перемешивании в течение 90 мин. Для определения содержания лигнина и кремния отбирают пробу.

Для улучшения растворимости обескремненную и обеслигненную рисовую шелуху обрабатывают сернистым углеродом (СS2) и пероксидом водорода (Н2О2) при температуре 120°С в течение 2 часов. Расход сернистого углерода, пероксида водорода и рисовой шелухи составляет 0,1:0,1:1. Полученную смесь отправляют в осадительную центрифугу (4) для отделения растворимой части рисовой шелухи от нерастворимой. Растворимую часть рисовой шелухи отправляют в емкость (11).

5.Полимеризация акрилонитрила и раствора рисовой шелухи.

В реактор (14) сливают химочищенную воду в количестве 50·10-3м3, 5 л акрилонитрила (12) и добавляют концентрированную серную кислоту (для подкисления) (13), доводят рН до 2,0-2,5, затем при перемешивании добавляют 4л дистилированной или химочищенной воды, растворенным в ней 5·10-3 кг персульфатом калия и 3·10-3 кг серноватокислого натрия. Затем медленно поднимают температуру реакционной массы до 55-60°С и выдерживают в течение 2,0 часов. При этом происходит опалесценция, помутнение и образование творжистого осадка, заполняющего весь объем.

6.Модификация и гидролиз полимеризованных продуктов

Процесс омыления полимеризованных продуктов ведется с добавлением к смеси из емкости (1) 42% раствора гидроксида натрия в количестве 30 л. Процесс ведется при работающей мешалке, при температуре 98-100°С в течение 2,5 часов. При этом получают текучую гелеобразную массу, хорошо растворимую в воде.

7





10

8



1


12

5

11

13

пар


пар



пар


конден

конден

SiO2



14

4


15

16



конден

1-емкость для 42% NaOH, 2-бункер для РШ; 3-реактор щелочной обработки,

4-шнековый пресс; 5- емкость для CS2; 6-реактор окислительно-органо-сольвентной варки, 7 – бак варочной композиции; 8-бак стабилизатора; 9-бак отработанного варочного раствора; 10-холодильник; 11-емкость для растворимой части рисовой шелухи + K2S2O8; 12 – реактор для НАК (НАК+K2S2O8+Na2S2O3·5H2O); 13-емкость для Н2SO4+H2O; 14 - реактор-полимеризатор; 15-центрифуга; 16-насос.
Рисунок 1-Технологическая схема получения полимерного реагента ТБ-03.
Для определения характеристик исследуемых образцов ПР серии ТБ изучали значение вязкости (η), электропроводности (χ), оптической плотности (D), pH в зависимости от концентрации ПР серии ТБ.

С целью исследования гидродинамических свойств ПР серии ТБ нами рассмотрены вязкостные свойства в широком интервале концентраций. Кривая зависимости удельной вязкости от концентрации растворов ТБ объясняет увеличение взаимодействия макромолекул друг с другом и характерное увеличение удельной вязкости с повышением концентрации (рисунок 2). Исследуемые полиэлектролиты подчиняются общим закономерностям, характерным для растворов полимеров, содержащих ионизируемые группы. Увеличение числа кинетических единиц в объеме раствора и ассоциации макромолекул приводит к повышению вязкости. Однако при одинаковой концентрации растворов значения удельной вязкости для полимеров различны, что указывает на различную молекулярную массу, объем макромолекулярного клубка в растворе и степень ассоциирования силы взаимодействия с растворителем. Эти показатели зависят в основном от ионизации функциональных групп, т.е. качественного и количественного функционального состава ионной силы раствора и pH.

Растворимость и диссоциация в водном растворе ПР ТБ позволяют изучать электропроводность растворов полимеров, судить и об ионизируемости макромолекулы в растворе.

Электропроводность, как известно, не зависит от длины цепи макромолекулы и молекулярная масса изменяется с увеличением концентрации и плотности заряженных функциональных групп ТБ. С ростом концентрации исследуемых образцов ТБ удельная электропроводность повышается (рисунок 3).



Рисунок 2- Зависимость удельной вязкости от концентрации растворов ТБ.


По мере добавления щелочи или кислоты форма макромолекулы меняется в зависимости от равновесия между электростатическим отталкиванием или тепловым движением при определенном значении ионизируемых групп макромолекулы или макроионов ПР ТБ. При этом значение pH и D растворов в зависимости от концентрации изменяется незначительно


1- ТБ-03; 2-ТБ-02; 3- ТБ-01.


Рисунок 3- Зависимость удельной электропроводности от концентрации растворов ТБ.



Рисунок 4- Зависимость приведенной вязкости от рН среды растворов ТБ.
Также было исследовано изменение формы макромолекулы в зависимости от pH среды. Данные полиэлектролиты в водной среде хорошо диссоциируются, при этом отщепляются катионы. Вдоль цепи образуются отрицательные заряды, которые находятся на близком расстоянии, между ними возникает электростатическое отталкивание, в результате теплового движения заряды сворачиваются (рисунок 4). Изоэлектрические точки синтезированных полимеров находятся в интервале 2,9-3,0. Вязкость увеличивается с возрастанием pH до определенного значения. Для каждого полиэлектролита это значение разное. С дальнейшим увеличением pH происходит уменьшение вязкости в связи с тем, что при определенных значениях pH концентрация ионов в растворе резко увеличивается.

Таким образом, исследованы физико-химические и гидродинамические свойства растворов синтезированных полимерных реагентов серии ТБ, на основании чего выявлен полиэлектролитный характер, амфотерность, что позволило отнести их к высокомолекуярным поверхностно-активным веществам.



В четвертой главе были проведены исследования влияния температуры процесса регенерации, концентрации полимерного реагента на кислотное число масла (рисунки 5,6,7). Было установлено при температуре масла 70-80°С, времени обработки 30 мин и концентрации полимерного реагента 1% достигается наибольшая эффективность процесса регенерации. Сравнительные эксперименты эффективности полимерного реагента серии ТБ (ТБ-01, ТБ-02 и ТБ-03) с другими наиболее распространенными и экологиче­ски безопасными коагулянтами показали, что ТБ-03 является наиболее приемлемым вариантом (таблицы 3).
Таблица 3 -Зависимость кислотного, щелочного чисел и содержания взвешенных частиц и воды от применяемо­го ПАВ



Тип масла


КЧ

мг КОН/г


ЩЧ

мг КОН/г


Взв. %

масс.



Содержание воды, ррm

1

Исходное ОММ

2,39

0

2,56

22,9

2

Метасиликат натрия

0,31

1,1

1,2

59,5

3

НП-5

0,37

1,45

0,13

8

4

ТБ-01

0,39

0,68

1,32

8,5

5

ТБ-02

0,42

0,77

2,39

12,8

6

ТБ-03

0,26

0,81

0,26

7,9

7

Кальцинированная сода

0

1,38

0,62

23,8

С целью получения регенерированных масел, отвечающих требованиям ГОСТ, разработали комбинированную схему регенерации масел с использованием полимерного реагента ТБ-03.

Процесс регенерации отработанных моторных масел проводили комбинированным методом по схеме, включающем предварительный отстой, удаление продуктов окисления находящихся в масле во взвешенном состоянии путем обработки регенерируемого масла полимерным реагентом ТБ-03 в количестве 0,5-1% масс., нагревание масла для удаления воды и легких углеводородных фракций, обработку адсорбентом (5-7%), фильтрацию и введение присадок в количестве 2,5-5%. Полученные пробы регенерированного моторного масла подверга­лись анализу на соответствие показателям качества моторных масел.


Рисунок 5- Зависимость кислотного числа от температуры масла (концентрация ТБ-03 0,5%).


Рисунок 6- Зависимость кислотного числа при различных начальных концентрациях кислот (концентрация полимерного реагента ТБ-03- 0,5%).


Рисунок 7-Зависимость кислотного числа при различных начальных концентрациях кислот (концентрация полимерного реагента ТБ-03 -1%).


В пятой главе приведены результаты технико-экономического расчетов процессов регенерации отработанных моторных масел комбинированным методом. Из полученных результатов видно, что эколого-экономический эффект в предлагаемом способе регенерации составляет 6 484 340 тенге.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.Получены новые полимерные реагенты серии ТБ ( ТБ-01, ТБ-02,ТБ-03) на основе отходов сельхозкультур - рисовой шелухи, позволяющий проводить регенерацию от­работанных моторных масел с высокой экономической эффективностью с учетом возросших экологических требований.

2.Установлены оптимальные условия процесса получения ПР серии ТБ.

3.Определены физико-химические свойства полученных полимерных реагентов.

4.Разработана комбинированная технологическая схема регенерации отрабо­танных моторных масел на основе сопряжения физико-химических методов (флокуляция, фильтрация, адсорбция) с использова­нием существующих установок на предприятиях топливно-энергетического ком­плекса РК.

5.Установлено, что регенериро­ванное моторное масло не только соответствует требованиям соответствующих ГОС­Тов и ТУ, но и имеет хороший товарный вид.

6.Обоснована экономическая эффективность и целесообразность использования полученного ПР в технологии регенерации отработанных моторных масел



Оценка полноты решений поставленных задач. Исследованиями обоснованы необходимость разработки технологии получения полимерных реагентов для регенерации отработанных моторных масел. Установлены оптимальные условия получения полимерного реагента из отхода сельхозкультуры-рисовой шелухи. Разработана комбинированная технология регенерации отработанных моторных масел, которая позволяет получать базовые и товарные масла.

Полноту решения задач, поставленных перед диссертационной работой, подтверждают результаты апробации работы и внедрения в производство.



Разработка рекомендации и исходных данных по конкретному использованию результатов. Результаты диссертационной работы рекомендованы к внедрению на автотранспортных предприятиях, а также в пунктах сбора и хранения отработанных моторных масел.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Экономический эффект от внедрения в производство результатов диссертационной работы в ТОО «Автобуссервис» составил 3 980 460 тенге/год при производительности установки для регенерации масел 300 тонн/год.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. На основании комплексных исследовании получены результаты, которые обладают научной новизной и практической значимостью и значительно дополняют известные способы и методы получения полимерных реагентов из отходов и регенерации отработанных моторных масел. Предложены новые способы и методы получения полимерного реагента на основе рисовой шелухи и комплексная технология регенерации отработанных моторных масел, которые выгодно отличаются от ранее известных и существующих способов и методов регенерации масел. Установлены зависимости выхода полимерного реагента от экспериментальных факторов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1.Шойбеков Б.Ж., Бекболатов Г.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Исследование физико-химических и гидродинамических свойств водорастворимых полимеров, синтезированных на основе растительных отходов // Материалы международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационное развитие- основа устойчивой экономики Казахстана». - Шымкент: ЮКГУ им.М.Ауезова, 2006, с.247-249.

2. Бекболатов Г.Ж., Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Исследование физико-химических свойств полимерных реагентов из промышленных отходов, применяемых для очистки выхлопных газов// Материалы международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационное развитие- основа устойчивой экономики Казахстана». - Шымкент: ЮКГУ им.М.Ауезова, 2006, с.156-157.

3. Шойбеков Б.Ж., Бекболатов Г.Ж., Джакипбекова Н.О., Туленов А.Т. Оптимизация условий получения модифицированных акриловых полиамфолитов// Материалы 3-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научных исследований-2007».Т.7. - Днепропетровск. Наука и образование, 2007, с.67-69.

4. Бекболатов Г.Ж., Шойбеков Б.Ж., Джакипбекова Н.О., Туленов А.Т. Коллоидно-химическое исследование полиамфолитов полинак в зависимости от условий их получения // Материалы 3-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научных исследований-2007».Т.7. - Днепропетровск. Наука и образование, 2007, с.70-72.

5. Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Тлеуов А.С.,

Якимкина И.Г. Регенерация отработанных моторных масел // Сборник трудов 8-й международной науч.-практ. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». – СПб, 2009, с.340-341.

6. Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Специфика влияния автотранспортных средств на окружающую среду // Вестник КазАТК. Вып 6. - Алматы, 2009, с.273-277.

7. Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Технология регенерации отработанного моторного масла//Поиск. - Вып 1. - Алматы, 2010, с.211-216.

8. Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О. Исследование влияния количества полимерного реагента на качество регенерируемого мотор-ного масла //Наука и образование Южного Казахстана. - Вып 1. - Шымкент, 2010, с.211-216.

9. Инновационный патент №2009/1298.1.Способ регенерации отработан-ных моторных масел./Шойбеков Б.Ж., Имангалиев Т.А., Джакипбекова Н.О.


Шойбеков Бауыржан Жүсіпұлы
«Өсімдік қалдықтары негізінде полимерлік реагенттерді алу және оларды автомобиль мотор майларын тазалау үшін қолдану»

25.00.36-Геоэкология мамандығы бойынша техника ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алуға арналған диссертацияға


ТҮЙІН
Зерттеу нысаны. Зерттеу нысаны - күріш қауызы және пайдаланылған мотор майлары.

Жұмыстың мақсаты. Жұмыстың мақсаты - өсімдік қалдықтарынан полимерлік реагент алу тәсілін жасау және оларды пайдаланылған мотор майларын қалпына келтіру үшін қолдану.

Жұмысты жүргізу тәсілдері. Жұмыс бойынша ғылыми зерттеулерді жүргізу тәсілдері негізгі мәселелерді шешу үшін қажетті және бағытталған тәсілдерді таңдау үшін полимерлік реагенттерді алу, талдау және қолдану тәсілдері бойынша әдебиеттерге шолуға және патенттік ізденістерге негізделген. Алынған полимерлік реагенттердің физика-химиялық қасиеттері вискозиметрия, кондуктометрия, рН-метрия, ИК-спектроскопия тәсілдерімен зерттелді. Пайдаланылған және тазартылған мотор майларының сапалық және пайдалану қасиеттерін анықтау әртүрлі лабораториялық және стендтік тәсілдерге негізделген.

Жұмыстың негізгі нәтижелері:

  • өсімдік қалдықтары негізінде пайдаланылған мотор майларын қалпына келтіру үшін жаңа полимерлік реагенттер алынды;

  • алынған полимерлік реагенттердің физика-химиялық қасиеттері ИК-спектрометрия, кондуктометрия, рН-метрия тәсілдерімен зерттелді;

  • өсімдік қалдықтары негізінде алынған полимерлік реагенттерді қолданумен пайдаланылған мотор майларын қалпына келтіру үрдісінің ұтымды параметрлері анықталды;

  • пайдаланылған мотор майларын қалпына келтірудің құрама тәсілі ұсынылды. Бұл тәсіл МЕСТ талаптарына сәйкес келетін мотор майларын алуға мүмкіндік береді.

  • алынған полимерлік реагенттерді пайдаланылған мотор майларын регенерациялау технологиясында қолданудың экономикалық тиімділігі негізділді.

Негізгі технологиялық және техника-эксплуатациялық сипаттамалары. Күріш қауызынан кремний диоксидін бөліп алу үшін оны натрий гидроксидінің 1 н ерітіндісімен 90°С температурада 60 мин өңдейді. Сонан соң, кремнийден арылған күріш қауызынан лигнинді бөліп алу үшін оны сірке қышқылы және сутегі пероксиді композициясымен (композиция шығыны 1г абсолют құрғақ шикізатқа 0,5 г) тотықтырғыш-органосольвенттік тәсілмен пісіреді. Пісіру 90°С температурада 90 мин жүргізіледі. Кремнийден және лигниннен арылған күріш қауызының ерігіш бөлігін арттыру үшін оны күкіртті көміртек CS2 және сутегі пероксиді H2O2 ерітіндісімен 120°С температурада 2 сағат өңдейді.

Акрилонитрилді полимерлеуді калий персульфаты () қатысуымен 50-55°С температурада 2 сағат бойында жүргізіледі, ал алынған полимерді күріш қауызының ерігіш бөлігімен модификациялау үрдісі 60°С температурада 30-40 мин жүргізіледі. Полимерленген өнімді шаю үрдісі натрий гидроксиді қатысуымен 98°С температурада 2,5 сағат бойы жүргізіледі

Пайдаланылған мотор майларын күріш қалдықтары негізінде алынған полимерлік реагентпен регенерациялаудың ең тиімді шарттары: үрдісті жүргізу температурасы t=70°С, өңдеу ұзақтығы 30 мин, полимерлік реагенттің концентрациясы пайдаланылған майдың ластану деңгейіне байланысты 0,5-2%.

Ендірілу деңгейі. Пайдаланылған мотор майларын қалпына келтірудің ұсынылған технологиясы Шымкент қаласындағы «Автобуссервис» ЖШС көлік кәсіпорнында 6 484 340 теңге/жыл экологиялық-экономикалық тиімділікпен ендірілді.

Ендірілу бойынша ұсыныстар немесе ғылыми-зерттеу жұмысы нәтижелерін енгізу қорытындылары. Жұмыс нәтижелерін автокөліктерге техникалық қызмет көрсету және жөндеу қызметін ұсынатын кәсіпорындарға, күріш өңдеумен айналысатын шаруашылықтарға, сондай-ақ пайдаланылған мотор майларын жинау және сақтау пункттеріне ендіру ұсынылады.

Қолданылу аясы. Жұмысты орындау барысында алынған нәтижелер автокөлік кәсіпорындарында пайдаланылған мотор майларын регенерациялау үшін, күріш өңдеумен айналысатын ауыл шаруашылығы кәсіпорындарында және химия өнеркәсібінде полимерлік реагент алу үшін қолданылуы мүмкін.

Жұмыстың экономикалық тиімділігі және маңыздылығы.

Өсімдік қалдықтары негізінде алынған полимерлік реагенттерді пайдаланылған мотор майларын қалпына келтіру технологиясында қолданудың экономикалық тиімділігі негізделді. Пайдаланылған мотор майларын регенерациялау үрдісін дұрыс ұйымдастырған кезде, қалпына келтірілген майлардың құны бірдей сапада жаңа майлардың құнынан 40-70%-ға төмен болады. Диссертациялық жұмыс нәтижелерін «Автобуссервис» ЖШС көлік кәсіпорнына ендірудің экономикалық тиімділігі 3 980 460 теңге/жыл құрады.



Зерттеу нысанын дамыту бойынша болжамдық ұсыныстар.

Диссертациялық жұмыс нәтижелерін күріш өңдеумен айналысатын Оңтүстік Қазақстан және Қызылорда облысының кәсіпорындарына полимерлік реагент алу үшін, сондай-ақ автокөліктерге техникалық қызмет көрсету және жөндеумен айналысатын кәсіпорындарға пайдаланылған мотор майларын регенерациялау үшін ендіру ұсынылады.



Shoybekov Baurzhan Zhusipovich
RESUME
Thesis on scientific degree

Candidate of technical science on a speciality

25.00.36 "Geoecology"
Object of research. The objects of research are polymeric reagents obtained on the basis of rice peel and the scavenge engine oil.

Goal of research. The goal of the given work is the development of reception of polymeric reagents from a waste of vegetative raw materials for their use in quality coagulant at regeneration of the scavenge engine oil.

Method or methodology of doing research. Methods of doing of scientifically - research on a thesis theme are included in the literary-patent search ways, the analysis, technology and application of polymeric reagents and regeneration of the scavenge engine oil, for the purpose of definition of necessity of a direction and a choice of methods of the decision of the primary goals. For identification of the received samples of water-soluble polymers have been used a complex of physical and chemical methods: the element analysis, viscosimetry, pH-meter, conduct meter, IC - spectroscopy.

For the decision of tasks in view the methods of researches which are based on studying of separate laws are chosen. For studying of samples of the received polymers cleared from free and loose connected impurity dialysis and resedimentation methods. For definition of quality and level of operational properties of engine oil ­ used various on duration and informational laboratory, bench and other methods.



Findings:

- From a waste of vegetative raw materials the technology of reception of a new polymeric reagent is developed for regeneration of the scavenge engine oil;

- Physical and chemical properties of the received polymeric reagents with use of methods of the element analysis, viscosimetry, pH-meter, conduct meter and IC spectroscopy have been investigated.

- Parametres of process of regeneration of the scavenge engine oil with use of the obtained polymeric reagent are found;

- The combined method of regeneration of the scavenge engine oil which allows to obtain base and commodity oil corresponding to requirements GOSTand TU is offered­;

- Economic efficiency and expediency of use of the received polymeric reagent in technology of regeneration of the scavenge engine oil is proved.



The basic constructive, technological and tehnical-operational characteristics. For the purpose of allocation dioxide silicon rice peel process 1 n solution hydroxide sodium at 90 °C within 60 minutes. Acid-organ solvent of cooking preliminary non-silicon vegetative raw materials for the purpose of lignin extraction take with composition which contains peroxide vinegar, acetic acids and peroxide hydrogen in optimum parities. The composition expense varied from 0,5g on 1g absolutely dry raw materials. Cooking spends at temperature 90 °C,within 90 minutes. For increase in soluble part non-silicon and non-lignin rice peel process solution of sulphurous carbon (CS2) and peroxide hydrogen H2O2 at temperature 120 °C within 2 hours.

Polymerization process of acrilnitril is conducted at presence persulphate calium (K2S2O8) at temperature 50-55 °C within 2 hours, and process of updating of the obtained polymer by soluble part of rice peel is conducted at temperature 60 °C in the during of 30-40 minutes. Soup processing of polymerized products carries out at presence of hydroxide sodium in the during of 2,5 hours at temperature 98 °C.

Optimum conditions of regeneration of the scavenge oil are: process temperature t=70°C, duration of processing by a polymeric reagent of 30 min, concentration of a polymeric reagent depending on degree of pollution of oil of 0,5-2 %.

Extent of implementation. The offered technology of regeneration of the scavenge engine oil is introduced in the Shymkent bus park of Open Company "Autobus service" with ecology-economic benefit 6 484 340 tenge a year.

Recommendations on implementation or results of the research . Results of thesis are recommended on implementation at the enterprises of the motor transportation complex for the purpose of regeneration of the scavenge engine oil, and also at the enterprises engaged in processing of rice for reception from a waste polymeric reagents.

Area of application. Motor transport, agriculture, the chemical industry.

Economic efficiency or value of work. Economic efficiency and expediency of use of the obtained polymeric reagent in technology of regeneration of the scavenge engine oil is proved. At the correct organization of process of regeneration on 40-70 % below cost of fresh oil at their practically identical quality Economic benefit of introduction in manufacture of results of thesis in Open Company "Autobus service" has made cost of the restored oil of 3 980 460 thousand tenge a year.

Forecast assumptions of development object of research.

Production schedules and specifications will be developed for manufacture of polymeric reagents of a series «TB» and their application for clearing of the scavenge oil in SKO.

Подписано в печать 29.10.2010г. Формат бумаги 60×84 1/16.

Бумага типографическая. Печать офсетная. Объем 1,5 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № 1926.

Издательский центр ЮКГУ им.М.Ауезова, г.Шымкент, пр.Тауке хана,5.









<>


Каталог: sites -> default -> files
files -> І бөлім. Кәсіпкерліктің мәні, мазмұны
files -> Програмаллау технологиясының көмегімен Internet дүкен құру
files -> Интернет арқылы сот ісі бойынша ақпаратты қалай алуға болады?
files -> 6М070600 –«Геология және пайдалы қазба кенорындарын барлау» 1 «Пайдалы қазба кенорындарын іздеу және барлау»
files -> Регламенті Негізгі ұғымдар Осы «Спорт құрылыстарына санаттар беру»
files -> Регламенттерін бекіту туралы «Әкімшілік рәсімдер туралы»
files -> Қазақстан Республикасы Денсаулық сақтау Және әлеуметтік даму министрлігі
files -> Регламенттерін бекіту туралы «Әкімшілік рәсімдер туралы»
files -> 2014 – 2018 жылдарға арналған стратегиялық жоспары
files -> Қызылорда облысының 2015 жылғЫ Әлеуметтік-экономикалық даму нәтижелері


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет