Работа выполнена при финансовой поддержке

Российского Фонда Фундаментальных исследований (проект № 19-08-00188)

УДК 678; 66-978
AGRIS T01    

https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/04

 

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

©Чалов К. В., ORCID 0000-0002-6611-9667, SPIN-код: 7489-5329, канд. хим. наук,

Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, tschalov_k@mail.ru
©Луговой Ю. В., ORCID: 0000-0002-0400-8064, SPIN-код: 4270-8180, канд. техн. наук,

Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, pn-just@yandex.ru
©Косивцов Ю. Ю., ORCID: 0000-0002-7414-3253, SPIN-код: 4677-5039, д-р хим. наук,

Тверской государственный технический университет,  г. Тверь, Россия, kosivtsov@science.tver.ru
©Сульман Э. М., ORCID: 0000-0003-0203-3386, SPIN-код: 9877-6072, д-р хим. наук,

Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, sulman@online.tver.ru

Аннотация. В данной работе представлено исследование процесса термической деструкции сшитого полиэтилена. Была исследована кинетика разложения полимера методом термогравиметрии. Сшитый полиэтилен проявил высокую термостойкость до температур 400 °С. Определен температурный интервал 430–500 °С потери основной массы образцом. Согласно данным термогравиметрии процесс разложения протекает одностадийно и включает в себя большое количество реакций разрыва, циклизации, дегидрирования и других. Был исследован процесс пиролиза сшитого полимера в металлическом реакторе со стационарным слоем. Исследовано влияния температуры процесса на выход твердых, жидких и газообразных продуктов пиролиза. Оптимальная температура процесса составила 500 °С. При данной температуре выход жидких и газообразных продуктов составил 85,0 и 12,5% (масс.) соответственно. Образцы сшитого полиэтилена разлагались практически полностью. Количество углеродсодержащего остатка составляло 3,5% от массы исходного сырья. С увеличением температуры незначительно снижался выход жидких продуктов и увеличивался выход газообразных, но их суммарный выход не увеличивался. Для газообразных продуктов был определен качественный и количественный состав. Основными компонентами пиролизного газа являлись углеводороды С1–С4. Теплота сгорания пиролизного газа, полученного при температуре 500 °С, составляла 17 МДж/м3. Таким образом процесс пиролиза может использоваться для переработки отходов сшитого полиэтилена с получением жидких углеводородов и горючих газов.

Ключевые слова: пиролиз, сшитый полиэтилен, деструкция, углеводороды. 

STUDY OF THE KINETICS OF THERMAL DESTRUCTION OF CROSSED POLYETHYLENE

©Chalov K., ORCID: 0000-0002-6611-9667, SPIN-code: 7489-5329, Ph.D., Tver State Technical University, Tver, Russia, tschalov_k@mail.ru
©Lugovoy Yu., ORCID: 0000-0002-0400-8064, SPIN-code: 4270-8180, Ph.D., Tver State Technical University, Tver, Russia, pn-just@yandex.ru
©Kosivtsov Yu., ORCID: 0000-0002-7414-3253, SPIN-code: 4677-5039, Dr. habil.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, kosivtsov@science.tver.ru
©Sulman E., ORCID: 0000-0003-0203-3386, SPIN-code: 9877-6072, Dr. habil.,

Tver State Technical University, Tver, Russia, sulman@online.tver.ru

Abstract. This paper presents a study of the process of thermal degradation of crosslinked polyethylene. The kinetics of polymer decomposition was studied by thermogravimetry. Crosslinked polyethylene showed high heat resistance to temperatures of 400 °C. The temperature range of 430–500 °C was determined for the loss of the bulk of the sample. According to thermogravimetric data, the decomposition process proceeds in a single stage and includes a large number of fracture, cyclization, dehydrogenation, and other reactions. The process of pyrolysis of a crosslinked polymer in a stationary-bed metal reactor was investigated. The influence of the process temperature on the yield of solid, liquid, and gaseous pyrolysis products was investigated. The optimum process temperature was 500 °C. At this temperature, the yield of liquid and gaseous products was 85.0 and 12.5% (mass.), Respectively. Samples of crosslinked polyester decomposed almost completely. The amount of carbon–containing residue was 3.5% by weight of the feedstock. With increasing temperature, the yield of liquid products decreased slightly and the yield of gaseous products increased, but their total yield did not increase. For gaseous products, a qualitative and quantitative composition was determined. The main components of the pyrolysis gas were hydrocarbons C1–C4. The calorific value of pyrolysis gas obtained at a temperature of 500 °C was 17 MJ/m3. Thus, the pyrolysis process can be used to process crosslinked polyethylene wastes to produce liquid hydrocarbons and combustible gases.

 

Keywords: pyrolysis, crosslinked polyethylene, destruction, hydrocarbons. 
 

Ссылка для цитирования:

Чалов К. В., Луговой Ю. В., Косивцов Ю. Ю., Сульман Э. М. Исследование кинетики термодеструкции сшитого полиэтилена // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №12. С. 37-46. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/04

 

Cite as (APA):

Chalov, K., Lugovoy, Yu., Kosivtsov, Yu., & Sulman, E. (2019). Study of the Kinetics of Thermal Destruction of Crossed Polyethylene. Bulletin of Science and Practice, 5(12), 37-46. https://doi.org/10.33619/2414-2948/49/04 (in Russian).

© 2015–20 Издательский центр НАУКА И ПРАКТИКА. Сайт создан на Wix.com