Пирогенетическая переработка отработанных деревянных шпал тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Хайруллина Милауша Рашатовна

• Хайруллина Милауша Рашатовна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Хайруллина Милауша Рашатовна

2.1. Физическая картина процесса

2.2. Формализация процесса термического разложения ОДШ

2.3 Математическая модель кондуктивного пиролиза ОДШ

2.4. Алгоритм расчёта математической модели термического

разложения ОДШ

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ МЕТОДОМ БЫСТРОГО КОНДУКТИВНОГО ПИРОЛИЗА

3.1. Описание экспериментальной установки быстрого кондуктивного пиролиза ОДШ

3.2. Методика проведения экспериментов на экспериментальной установки быстрого кондуктивного пиролиза на экспериментальной установки быстрого кондуктивного пиролиза

3.3. Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований термического разложения ОДШ

3.4. Анализ продуктов быстрого кондуктивного пиролиза отработанных деревянных шпал

3.4.1. Исследование состава и свойств угольного остатка

3.4.2. Исследование процесса брикетирования угольного остатка ОДШ

3.4.3. Исследование состава и свойств угольных брикетов

3.4.4. Исследование состава и свойств пиролизной жидкости ОДШ

3.4.5. Анализ возможности применения пиролизной жидкости ОДШ как пропиточного состава

3.4.6. Исследование качественных характеристик пиролизной (пропиточной) жидкости

3.4.7. Исследование состава и свойств пиролизного газа

Глава IV. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ БЫСТРЫМ ТЕРМОКОНДУКТИВНЫМ ПИРОЛИЗОМ

4.1. Опытно-промышленная установка для переработки отработанных деревянных шпал термическим методом

4.2. Технико-экономический анализ технологии и оборудования для переработки отработанных деревянных шпал термическим

методом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пирогенетическая переработка отработанных деревянных шпал»

Актуальность темы

На сегодняшний день на предприятиях железной дороги России накоплено порядка 35-40 млн. шт. отработанных деревянных шпал (ОДШ), и с каждым годом эта цифра растет. Отслужившие свой срок службы шпалы должны быть утилизированы захоронением на региональных полигонах промышленных отходов, однако зачастую переполненность полигонов приводит к складированию шпал в местах, непредусмотренных для их хранения, что приводит к вымыванию токсичных компонентов пропиточных составов в окружающую среду, тем самым обостряя экологическую ситуацию в стране.

Известные в отечественной и зарубежной практике различные методы и технологии утилизации отработанных деревянных шпал малоэффективны и энергозатратны. Ввиду этого разработка энергетически эффективной и экологически чистой технологии переработки отработанных деревянных шпал приобретает актуальный характер.

Работа выполнялась в рамках государственного задания «Инициативные научные проекты» по теме № 13.5443.2017/БЧ «Модификация физико-химических свойств древесной биомассы, влияющих на эксплуатационные характеристики создаваемых материалов». Исследования по данной работе были профинансированы Грантом Фонда содействия инновациям по программе «УМНИК», договор № 12779 ГУ/2017 по теме «Разработка технологии переработки отработанных деревянных шпал методом быстрого кондуктивного пиролиза с получением угольных брикетов и жидкого продукта для пропитки новых деревянных шпал».

Цель работы состоит в исследовании совокупности процессов переработки отработанных деревянных шпал быстрым кондуктивным пиролизом и получения товарных продуктов: угольных брикетов и

пиролизной (пропиточной) жидкости. В связи с этим в представленной работе были поставлены задачи:

1. Провести теоретический анализ методов и технологий утилизации отработанных деревянных шпал.

2. Разработать математическую модель быстрого кондуктивного пиролиза отработанных деревянных шпал, позволяющую определить концентрации продуктов разложения в зависимости от технологических параметров процесса и характеристик сырья.

3. Разработать, спроектировать и изготовить экспериментальную установку быстрого кондуктивного пиролиза, обеспечивающую термическую переработку отработанных деревянных шпал.

4. Провести исследования влияния технологических параметров процесса быстрого кондуктивного пиролиза на выход продуктов разложения ОДШ.

5. Провести исследования состава и свойств первичных продуктов разложения ОДШ при быстром кондуктивном пиролизе.

6. Провести исследования по переработке первичных продуктов разложения ОДШ в товарные продукты: угольные брикеты и пиролизную (пропиточную) жидкость.

7. Разработать режим пропитки новых деревянных шпал жидким (пропиточным) продуктом переработки ОДШ.

8. Разработать способ переработки отработанных деревянных шпал термическим методом и его аппаратурное оформление.

9. Провести технико-экономическое обоснование предлагаемого способа переработки ОДШ.

Научная новизна

1. Разработана математическая модель быстрого кондуктивного пиролиза отработанных деревянных шпал, позволяющая определить концентрации продуктов разложения в зависимости от температуры процесса

и производительности установки, а так же от степени пропитки и размера частиц перерабатываемого сырья.

2. Определены физико-химические свойства пиролизной (пропиточной) жидкости, полученной при переработке ОДШ (состав, плотность, рН, вязкость, температура вспышки и кипения).

3. Определены физико-механические характеристики (плотность, гигроскопичность, сопротивление удару при сбрасывании, прочность при сжатии и истирании) угольных брикетов, полученных из твердого остатка быстрого кондуктивного пиролиза ОДШ, в зависимости от содержания связующего вещества в брикетируемой массе и давления прессования шихты.

4. Разработан режим пропитки новых деревянных шпал жидким продуктом переработки ОДШ.

5. Разработан способ термической переработки отработанных деревянных шпал (патент на изобретение РФ № 2582698).

Практическая ценность

1. Разработана методика расчета процесса термического разложения отработанных деревянных шпал при быстром кондуктивном пиролизе, позволяющая определить влияние режимных параметров процесса быстрого кондуктивного пиролиза на выход продуктов термического разложения ОДШ.

2. Разработана экспериментальная установка быстрого кондуктивного пиролиза, обеспечивающая термическую переработку отработанных деревянных шпал при механическом воздействии на сырье в виде смещения его относительно нагретой металлической поверхности при давлении, оказываемом на него; определены методики проведения исследований и обработки данных.

3. Обоснована возможность применения продуктов быстрого пиролиза отработанных деревянных шпал в качестве товарных продуктов: угольных брикетов и пиролизной (пропиточной) жидкости.

4. Разработано аппаратурное оформление термической переработки отработанных деревянных шпал быстрым кондуктивным пиролизом.

Реализация работы

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебно-научно-производственном комплексе ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет». Созданная экспериментальная установка для исследования процесса переработки ОДШ быстрым кондуктивным пиролизом внедрена в учебный процесс в рамках курса обучения бакалавров «Методы и средства научных исследований».

Разработанная технологическая схема термической переработки ОДШ принята к внедрению в ООО «НПК «МЕХАНИКА» (г. Казань).

Апробация результатов

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: XXI Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность», г. Томск, 2015 г.; IX Международной школы-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», г. Уфа, 2016 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в химико-лесном комплексе: тенденции и перспективы развития», г. Красноярск, 2017 г.; Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология», г. Казань, 2015-2018 г.; 1Х Международной научно-технической конференции «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы (МНТК «ИМТОМ - 2018»), г. Казань, 2018 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 6 статей в журнале, рекомендованном ВАК, 1 патент на изобретение РФ №2582698; монография.

Глава I,

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ

1.1. Общая характеристика деревянных шпал и методы их утилизации

Объектом исследования являются деревянные железнодорожные шпалы, представляющие собой деревянные брусья, пропитанные антисептическим составом.

Деревянные шпалы изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ 78-2004 [34]. Технология их изготовления состоит из двух основных этапов:

- распил бревен по заданным размерам и требованиям на лесопильных предприятиях (рис. 1.1.);

- пропитка антисептиком полученных заготовок на шпалопропиточных заводах.

По размерам поперечного сечения деревянные шпалы изготовляют трех типов: обрезная - пропилены все четыре продольные плоскости; полуобрезная - пропилены три продольные плоскости; не обрезная -пропилены только две противоположные продольные плоскости, две оставшиеся плоскости обработаны частично в зависимости от назначения.

ь

ь

а) б ) в)

Рис. 1.1. Форма попер ечного сечения шпал

Размеры шпал в зависимости от типов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Размеры шпал в зависимости от типов [34]

Тип Толщина Высота пропиленных Ширина, мм Длина

шпалы к, мм боковых сторон к1, верхней пласти нижней 1, мм

не менее Ь Ь' пласти

не менее Ь1±5

I 180±5 150 180 210 250

II 160±5 130 160 195 230 2750±20

III 150±5 105 140 190 230

Основными породами леса, из которого вырабатываются шпалы для отечественных железных дорог, являются хвойные: сосна (~70 %), ель и др. (~30 %), что обусловлено простым и правильным строением анатомических элементов древесины хвойных пород. Шпалы, изготовленные из древесины сосны, упруги и менее подвержены растрескиванию. Древесины ели, пихт, кедра имеют более слабую древесину по сравнению с древесиной сосны и труднее поддаются пропитке антисептиками. Лиственница имеет твердую древесину, которая, однако, склонна к растрескиванию при сушке в штабелях, а также при сильных морозах. Материалом для изготовления шпал в зарубежных странах (США, Япония, ФРГ и др.) служит древесина твердых пород деревьев (дуб, бук).

При эксплуатации в условиях повышенной нагрузки шпалы быстро разрушаются, поэтому деревянные шпалы пропитывают различными антисептическими средствами, которые обеспечивают защиту шпал на заданный срок эксплуатации [47]. Эффективность антисептика по отношению к дереворазрушающим факторам носит определяющий характер защиты древесины.

Антисептики хорошего качества должны характеризоваться следующими основными свойствами:

• высокой токсичностью против дереворазрушающих грибов и насекомых;

• способностью достаточно глубоко проникать в пропитываемую древесину;

• постоянством состава и постоянством антисептических свойств при хранении и в пропитанной древесине, а также отсутствием летучести и выщелачиваемости водой из древесины;

• не понижать физико-механических свойств древесины и не коррозировать металлические части пропиточной аппаратуры и элементы конструкций и сооружений, с которыми соприкасается пропитанная древесина;

• являться безопасными для здоровья людей и животных, наряду с этим антисептик должен быть недефицитным и дешевым.

Вводят антисептические средства в деревянные заготовки путем пропитки на заданную глубину. Продвижение фронта жидкости вглубь древесины возможно за счет разности давлений снаружи и внутри материала, возникающей под действием капиллярных сил или избыточного давления среды[53, 66]. Обработку производят в соответствии с ГОСТ 20022.0-2016 [17].

Современный рынок пропиточных составов для защиты древесины предлагает большое многообразие защитных средств. Должны защитные средства готовиться в соответствии с ГОСТ 30495-2006 или нормативных документов на защитные средства конкретных видов [29]. По своей природе применяемые для пропитки шпал антисептики разделяются на масляные и водорастворимые (солевые).

На сегодняшний день для пропитки деревянных шпал водорастворимые антисептики не применяются, ранее для этой цели использовали фтористый натрий и хлористый цинк.

Масляные антисептики для пропитки деревянных шпал (каменноугольное, сланцевое, каменноугольное полукоксовое, антраценовое

и другие масла, жидкость техническая консервационная (ЖТК)) обеспечивают долгий срок службы. Применяют масляные антисептики в чистом виде или в виде смесей между собой и с маслами-разбавителями [101].

Каменноугольное пропиточное масло (креозотовое масло, креозот) -многокомпонентная смесь ароматических углеводородов, темно-коричневого цвета со своеобразным резким запахом. Готовится в соотношении 3:1 первой антраценовой фракции и поглотительного масла, которые образуются при фракционировании каменноугольной смолы. Физико-химические показатели каменноугольного масла для пропитки древесины должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в ГОСТ 2770-74 [18].

Достоинства каменноугольного пропиточного масла:

- высокая антисептическая способность по отношению к дереворазрушающим грибам и организмам;

- негигроскопичность и устойчивость к вымыванию из пропитанной древесины;

- сохранение механических свойств древесины после пропитки

[43].

Креозот может применяться для пропитки древесины в чистом виде или смешиваться с разбавителями, в соотношении 1:1 [43].

Каменноугольное масло токсичен, по степени опасности относится ко второму (высокоопасное вещество) классу опасности. По ГОСТ 12.1.005-88 предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны токсичных веществ содержащихся в каменноугольном масле: антрацена - 0,1

Л Л Л

мг/м , фенантрена - 0,8 мг/м , бенз(а)пирена - 0,00015 мг/м . [24].

Полукоксовое каменноугольное масло - продукт переработки полукоксовой смолы [96]. По степени токсичности схоже с каменноугольным маслом. Для пропитки древесины каменноугольное полукоксовое масло применяется как в чистом виде, так и в виде смеси с другими маслами [66].

Антраценовое масло - коричнева жидкость с резким запахом. Является продуктом переработки каменноугольных смол. По защищающим свойствам практически не отличается от креозота и применяется наравне с ним [43]. По степени опасности классифицируется как высокоопасное вещество.

Сланцевое масло - жидкость темно-коричневого или черного цвета. Сланцевое масло состоит из смеси фракций сланцевых смол, получаемых при термической переработке горючих сланцев [76]. Деревянные шпалы пропитываются сланцевым маслом с целью защиты от гниения и поражения различными дереворазрушающими грибками. Изготавливают сланцевое пропиточное масло в соответствии с ГОСТ 10835-78 [19]. Сланцевое масло по степени воздействия на организм человека относится к группе умеренно опасных веществ, принадлежит к потенциальным канцерогенам.

Предельно допустимая концентрация летучих токсичных компонентов сланцевого шпалопропиточного масла в воздухе рабочей зоны: бензол - 15,0

3 3 3 3

мг/м ; толуол - 50,0 мг/м ; фенол - 0,3 мг/м ; ксилол - 50,0 мг/м .

Другим менее токсичным и сравнительно новым антисептиком, применяемым для пропитки деревянных шпал, является жидкость техническая консервационная (ЖТК), имеет маслянистую структуру светло-коричневого или темно-коричневого цвета, состоит из предельных, непредельных, нафтеновых, ароматических углеводородов и их серных, кислородных и азотистых производных. Получают ЖТК из нефтяных газойлевых фракций (фр. 205-325 °С, фр. 325-420 °С, фр. выше 420 °С) и остатков первичной перегонки, остаточных продуктов пиролиза и висбрекинга.

По степени воздействия на организм человека жидкость техническая консервационная антисептическая относится к классу малоопасных веществ [23]. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов в воздухе

Л

рабочей зоны - 300 мг/м в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 [24].

Для усиления антисептических свойств ЖТК при пропитки применяют специальные биоцидная и депрессорная присадки.

Пропитку антисептическими составами заготовок древесины для шпал в шпалопропиточных заводах России в основном проводят в автоклавах.

Все способы автоклавной пропитки делятся на способы полного, ограниченного и полуограниченного поглощения [14, 100], различаются данные способы последовательностью операций воздействия на древесину повышенного и пониженного давления пропитывающей жидкости и воздуха. Способ полного поглощения:

Пропитка древесины способом «вакуум - давление - вакуум» (ВДВ) (способ Бетела [73]) состоит из следующих этапов (рис. 1.2 а):

- загрузка пропитываемой древесины в камеру автоклава;

- создание начального воздушного вакуума, выдержка древесины под вакуумом, сброс вакуума;

- заполнение автоклавной камеры пропиточной жидкостью, создание давления, выдержка материала в жидкости под давлением, сброс давления до атмосферного и удаление остатков пропиточной жидкости;

- создание конченого вакуума, выдержка древесины под вакуумом, сброс вакуума;

- выгрузка пропитанной древесины из камеры автоклава.

При выдержке древесины под начальным вакуумом в ней создается разрежение, которое способствует лучшей пропитке. Выдержка древесины под конечным вакуумом при пропитке масляными антисептиками способствует снижению начального поглощения, при пропитке водорастворимыми антисептиками подсушке поверхности пропитываемого материала.

Способ ВДВ применяется в основном для пропитки древесины водорастворимыми антисептическими препаратами [73]. Способ ограниченного поглощения:

Пропитка древесины способом «давление - давление - вакуум» (ДДВ) (способ Рюпинга) состоит из следующих операций (рис. 1.2 б):

- загрузка пропитываемой древесины в камеру автоклава;

- создание воздушного давления, выдержка материала под воздушным давлением, сброс давления;

- заполнение автоклавной камеры пропиточной жидкостью, создание давления, выдержка материала под давлением в жидкости, сброс давления и удаление остатков пропиточной жидкости;

- создание конченого вакуума, выдержка материала под вакуумом, сброс вакуума;

- выгрузка пропитанной древесины из камеры.

При выдержке пропитываемой древесины под воздушным давлением происходит только смачивание стенки клеток пропитываемой древесины пропиточной жидкостью, что ведет к сокращению расхода пропитываемой жидкости. Способ ДДВ применим только при использовании высокотоксичных антисептиков.

Способы полуограниченного поглощения:

Пропитка древесины способом «давление - вакуум» (ДВ) является разновидностью способа ДДВ, отличается отсутствием операции выдержки под воздушным давлением (рис. 1.2 б вспомогательная пунктирная линия), что ведет к снижению вытесняемой жидкости после выдержки под жидкостным давлением, так как количество сжатого воздуха в древесине намного меньше из-за отсутствия операции выдержки под воздушным давлением. Способ ДВ применяют при пропитке масляными антисептиками с большим объемом поглощения пропиточной жидкости.

Способы ВДВ, ДДВ и ДВ считаются традиционными способами автоклавной пропитки, которые обеспечивают сквозную пропитку древесины березы, заболони сосны и др., считающиеся легкопропитываемой древесиной и пропитку на глубину не более 5 мм древесины ели, ядра сосны и др., которые считаются труднопропитываемой древесиной. Па практике глубину пропитки труднопропитываемой древесины повышают примени операцию накалывания, которая позволяет достичь равномерного и глубокого проникновения пропиточного состава в пропитываемый материал.

При пропитке деревянных шпал глубина пропитки шпального материала считается удовлетворительной, если в девяти шпалах из десяти, контролируемых в каждой загрузке, суммарная величина пропитки на образце длиной 100 мм будет у восьми шпал не менее 80 мм, а у одной шпалы - не менее 70 мм.

Увеличение глубины пропитки труднопропитываемой древесины так же достигается применением способа многоцикличной пропитки. Суть способа заключается в двух- трехкратном повторении циклов ВДВ, ДДВ или ДВ (рис. 1.2 в) [60].

Рис. 1.2. Схемы автоклавных способов пропитки: а - вакуум-давление-вакуум (ВДВ); б - давление-давление-вакуум (ДДВ); в - многоцикличный способ (МЛТИ); г - вакуум-атмосферное давление-вакуум (ВАДВ)

Пропитка ВАДВ - вакуумный способ. Очередность операций пропитки способом ВАДВ следующая (рис. 1.2 г):

- загрузка пропитываемой древесины в камеру автоклава;

- создание вакуума и выдержка материала под вакуумом;

- сброс вакуума, заполнение автоклава пропиточной жидкостью;

- выдержка древесины под атмосферным давлением, удаление остатков пропиточной жидкости;

- создание кратковременного вакуума для подсушки поверхности пропитываемой древесины.

Пропитка способом ВАДВ выполняется в герметичных резервуарах, не рассчитанных на создание высоких давлений. Глубина пропитки при ВАДВ достигает до 5-10 мм по заболони и до 1-2 мм по ядру. Глубину пропитки более 50 % можно достичь при применении начального «мокрого» вакуума с температурой водного раствора близкого к температуре кипения воды при данной глубине вакуума.

Эксплуатация деревянных шпал производится в соответствии с «Инструкция по содержанию деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев железных дорог колеи 1520 мм», утверждённая МПС РФ № ЦП/410 от 11.12.1996.

Изъятые при обновлении или капитальном ремонте пути деревянные шпалы обследуются и сортируются на годные для укладки в путь без ремонта, подлежащие ремонту и негодные для повторного использования в пути.

Согласно федеральному классификационному каталогу отходов негодные для повторного использования древесные шпалы классифицируются как готовые изделия, утратившие свои потребительские свойства (Код 84100001513). Относят их к твердым органическим отходам 3 класса экологической опасности [57, 88].

Отработанные деревянные шпалы должны быть захоронены на региональных полигонах промышленных отходов. Переполненность таких

полигонов приводит к вынужденному накоплению и складированию отработанных шпал на территории подразделений железной дороги. Так же встречаются случаи, при которых отработанные шпалы разбросаны вдоль железнодорожных путей.

Наиболее распространенные методы и технологии переработки (утилизации) ОДШ представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Классификация методов и технологий утилизации

отработанных деревянных шпал [55, 58, 59, 62, 69, 74, 77, 84, 85].

Методы и технологии Достоинства Недостатки

1 2 3

Использование в качестве - вторичное - экологически не

строительного материала использование; безопасный метод из-за

- экономичность. возможности попадания

для возведения домов и токсичных компонентов

надворовых построек. креозота в организм человека.

Нейтрализация с - вторичное - сложность подбора

последующей использование; нейтрализующего

дополнительной - выработка тепловой реагента, учитывая

утилизацией. энергии. состав пропитывающей жидкости; - постоянные дополнительные затраты на нейтрализующий реагент.

Окончание таблицы 1.2

1 2 3

Сжигание. - простота и доступность - повторное образование

организации процесса; отходов в виде золы;

- экономичность. - выбросы токсичных

летучих веществ в

атмосферу воздуха,

способные вызвать

отравления и

заболевания живых

существ.

Газификация. - выработка тепловой - низкая продуктивность

энергии. и экономичность

газогенераторных

установок;

- высокий расход.

Пиролиз. - выработка тепловой - практическое

энергии; применение метода мало

- осуществление изучено.

процесса в герметичных

условиях, тем самым

токсичные компоненты

каменноугольного масла

не попадают в

окружающую среду.

Все рассмотренные способы утилизации позволяют логично замкнуть жизненный цикл отработанных деревянных шпал, однако, экономически и экологически наиболее целесообразным методом является пиролиз.

Пиролиз ОДШ по своей сути сходен с процессом пиролиза древесины и существующее аппаратурное оформление данного процесса применимо к утилизации отработанных деревянных шпал. Это связано с тем, что отработанные деревянные шпалы на 87,75 % состоят из древесины [37].

1.2. Теоретические основы пирогенетической переработки древесного материала и ее аппаратурное оформление

Пиролиз древесины - сложный процесс распада древесины при ограниченном доступе или при отсутствии кислорода воздуха. В результате термораспада древесины образуются твердые (уголь), жидкие (жижка) и газообразные продукты [1, 40, 72]. Процесс пиролиза древесинного материала условно можно разделить на четыре основные стадии:

1. Стадия сушки древесного материала, заканчивается при 150 °С. Стадия характеризуется удалением свободной и связанной влаги из древесины, в химическом составе древесины значительных изменений не наблюдается и летучих продуктов практически не образуется.

2. Стадия начального распада древесного материала, протекает при температурном интервале от 150 до 270 - 275 °С. Стадия характеризуется началом разложения менее термостойких компонентов древесины. При этом выделяются реакционная вода, углекислоты, оксид углерода, уксусные кислоты [41], происходит изменение химического и элементного состава древесины [11].

Стадии сушки и начального распада эндотермичны и идут при подводе теплоты [48].

3. Стадия самого пиролиза характеризуется бурным распадом древесины с образованием основной массы продуктов разложения и выделением тепла в большом количестве. Протекает стадия пиролиза при температурном интервале от 270-275 °С до 450 °С. Следует выделить температурный интервал от 320 °С до 380 °С, при котором образуются и

одновременно разлагаются промежуточные высокомолекулярные соединения угольного остатка с образованием летучих веществ [42].

Стадия пиролиза экзотермична и идет с выделением большого объема теплота.

4. Стадия прокалки угля в зависимости от типа аппарата и способа пиролиза заканчивается при температуре 450-600 °С. Стадия характеризуется выделением небольшого объема жидких продуктов и значительного объема газов. При прокалке происходит преобразование структуры угля с увеличением доли термически прочных связей между атомами углерода. Стадия прокалки угля осуществляется за счет подвода теплоты извне. После прокалки уголь охлаждается.

Выход, состав, качество и количество продуктов термического разложения древесины зависят от сырьевых факторов и режимных параметров процесса. К сырьевым факторам относятся: химический состав древесины, зависящий от породы; наличие коры и гнили; размер кусков древесины и ее влажность. К режимным факторам относятся: способ нагрева сырья, скорость обугливания древесины, давление в аппарате, конечная температура и среда, окружающая древесину [6, 8, 75].

В зависимости от режимных параметров и температурного уровня условно пиролиз разделяют на: медленный (традиционный), быстрый и высокотемпературный. Основные характеристики данных видов пиролиза представлены в табл. 1.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хайруллина Милауша Рашатовна, 2019 год

ИСТОЧНИКОВ

1. Алиев, Р.Г. Комплексная химическая переработка древесины: учеб. пособие / Р.Г. Алиев, Е.А. Павлова, Э.П. Терентьева, Н.К. Удовенко /

- СПб: СПбГТУРП, 2012. - 74 с.

2. Божелко, И. К. Определение долговечности защитных средств для древесины, эксплуатируемой в тяжелых условиях / И.К. Божелко, О. К. Леонович // Труды БГТУ. - 2011. - № 2 (140). - С. 200-203.

3. Божелко, И.К. Технология низкотемпературной пропитки шпалопродукции / И.К. Божелко // Труды БГТУ. - 2011. - № 2 Лесная и деревообрабатывающая промышленность. - С. 204-207.

4. Борзунова, А.Г. Комплексная переработка древесного сырья. Утилизация древесных отходов / А.Г. Борзунова, И.С. Зиновьева // Advances in current natural sciences : мат-лы конф. -2012. - №4. - С. 180181.

5. Валеев, И.А. Термическая переработка отходов деревообрабатывающих предприятий: дис. ... канд. тех. наук / И.А. Валеев. - Казань: Изд-во КГТУ, 2006. - 156 с.

6. Выродов, В.А. Технология лесохимических производств: учеб. для вузов / В.А. Выродов, А.Н. Кислицын, М.И. Глухарева [и др.]. - М.: Лесная пром-ть, 1987. - 352 с.

7. Гелетуха, Г.Г. Обзор современных технологий получения жидкого топлива из биомассы быстрым пиролизом. Часть 1 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2000. - №2.

- С. 3-10.

8. Горбунов, Д.Е. Влияние условий пиролиза на выход жидких продуктов / Д.Е.Горбунов, Д.В. Цыбаев // Актуальные проблемы лесного комплекса.

- 2010. - № 27. - С. 46-48.

9. Грачев, А.Н. Исследование свойств жидкого продукта быстрого пиролиза отходов деревообработки / А.Н. Грачев [и др.] // Проблемы энергетики. - 2009. - № 11-12. - С. 21-25.

10. Грачёв, А.Н. Исследование термического разложения одиночной частицы древесины / А.Н. Грачёв // Вестник казанского технологического университета. - 2011. - № 20. - С. 116-121.

11. Грачев, А.Н. Пиролиз отходов деревообрабатывающих предприятий / А.Н. Грачев, И.А. Валеев, Р.Г. Сафин // Известия вузов «Химия и химическая технология». - 2006. - Т. 49. - Вып. 10. - С. 104-108.

12. Грачев, А.Н. Разработка методов расчета технологии и оборудования пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты : дис. ... д-ра техн. наук : 05.21.05 ; 05.21.03 / Грачев Андрей Николаевич ; Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань, 2012. - 451 с.

13. ГОСТ 21289-75 «Брикеты угольные Методы определения механической прочности».

14. ГОСТ 20022.5-93 «Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами».

15. ГОСТ 20022.2-80 «Защита древесины. Классификация».

16. ГОСТ 30704-2001 «Защитные средства для древесины. Методы контроля качества».

17. ГОСТ 20022.0-2016 «Защита древесины. Параметры защищенности».

18. ГОСТ 2770-74 «Масло каменноугольное для пропитки древесины».

19. ГОСТ 10835-78 «Масло сланцевое для пропитки древесины. Технические условия».

20. ГОСТ 8420-74 «Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости».

21. ГОСТ 4333-2014 «Нефтепродукты. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле».

22. ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности».

23. ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».

24. ГОСТ 12.1.005-88 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

25. ГОСТ 16713-71 «Средства защитные для древесины. Методы испытаний на устойчивость к вымыванию».

26. ГОСТ 16712-95 «Средства защитные для древесины. Метод испытания токсичности».

27. ГОСТ 27014-86 «Средства защитные для древесины. Метод определения проникаемости в древесину».

28. ГОСТ 26544-85 «Средства защитные для древесины. Метод оценки коррозионной агрессивности».

29. ГОСТ 30495-2006 «Средства защитные для древесины. Общие технические условия».

30. ГОСТ 30028.4 «Средства защитные для древесины. Экспресс-метод оценки эффективности против деревоокрашивающих и плесневых грибов».

31. ГОСТ 147-2013 «Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания».

32. ГОСТ 33625-2015 «Уголь древесный. Стандартный метод технического анализа».

33. ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный. Технические условия».

34. ГОСТ 78-2004 «Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические условия».

35. Исаев, С.И. Теория тепломассообмена / С.И. Исаев [и др.]; Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: Высш. школа, 1979. - 495 с.

36. Исследование физико-химических свойств и оценка возможности энергетического использования жидкого пиротоплива из отходов древесины / А.Н. Грачев [и др.] // Деревообрабатывающая промышленность. - 2009. - № 4. - С. 24-26.

37. Исхаков, Т.Д. Утилизация отработанных деревянных шпал методом пиролиза / Т.Д. Исхаков, А.Н. Грачев, В.Н. Башкиров, Р. М. Иманаев // Вестник Казанского технологического университета. - 2008. - №5.

- С. 166-170.

38. Исхаков, Т.Д. Энерго- и ресурсосбережение при утилизации отработанных деревянных шпал методом пиролиза: дис... канд. техн. наук : 05.14.04, 05.21.05 / Т.Д. Исхаков // Казань. нац. исслед. технол. унт. Казань. - 2008. - 152 с.

39. Кегель, К. Брикетирование бурого угля / Пер. с нем. инж.

A.Б. Пожежинского, О.А. Пожежинской; Под ред. канд. техн. наук И.Д. Ремесникова. - М. : Углетехиздат, 1957. - 659 с.

40. Кислицын, А.Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы / А. Н. Кислицын. - Москва: Лесная пром-ть, 1990.

- 313 с.

41. Ковернинский, И.Н. Комплексная химическая переработка древесины: учеб. для студентов вузов / И.Н. Ковернинский [и др.]; под ред. И.Н. Ковернинского. - 3-е изд., испр. и доп. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. - 373 с.

42. Козлов, В.Н. Технология пирогенетической переработки древесины /

B.Н. Козлов, А.А. Нивицкий. - Л.: Гослесбумиздат, 1954. - 456 с.

43. Коперин, Ф.И. Защита древесины от гниения / Ф.И. Коперин.

- Архангельск: Архангельское книжное издательство, 1961. - 191 с.

44. Кулагин, Е.П. Зависимость свойств древесноугольных брикетов от количества связующего / Е.П. Кулагин, Е.С. Рассадина // Гидролизная и лесохимическая промышленность. - 1972. - № 6. - С. 14-15.

45. Кулагин, Е.П. Получение и исследование физико-химических и механических свойств древесноугольных брикетов как сырья для производства сероуглерода и кремния: дис. ... канд. техн. наук: 05.424 / Е.П. Кулагин; ЦНИЛХИ. Горький, 1971.

46. Кулагин, Е.П. Технология использования отходов и малоценных продуктов химической переработки древесины: дис. ... докт. техн. наук: 05.21.03/ Е.П. Кулагин. - Нижний Новгород, 2001. - 361 с.

47. Куницкая, О.А. Обоснование направлений диверсификации обработки низкотоварной древесины на комплексных лесопромышленных предприятиях с использованием инновационных технологий / О.А. Куницкая. - СПб.: СПбГЛТУ, 2015. - 250 с.

48. Левин, Э.Д. Теоретические основы производства древесного угля / Э.Д. Левин. - Москва: Лесная промышленность, 1980. - 152 с.

49. Ливеровский А. А. Комплексное использование угольной мелочи и древесной смолы / А.А. Ливеровский, Г.П. Кривохатский // Лесохимическая промышленность. - 1939. - №4. - С. 26-31.

50. Литвинов, В.В. Химия и технология брикетирования древесного угля / В.В. Литвинов, В.И. Ширшиков, В.Н. Пиялин // Лесной журнал. - 2012. - № 6. - С. 101-108.

51. Макаров, А.А. Термическое разложение древесины в режиме быстрого абляционного пиролиза: дис. ... канд. тех. наук / А.А. Макаров. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2011. - 144 с.

52. МВИ ХХХ.001-2003. «Методика определения ингибирующей способности защитных средств для древесины».

53. Нагревание и пропитка древесины: метод. указ. к лаб. работам / Казан. гос. Технол. ун-т; Сост.: А.Н. Леонтьев, Р.Г. Сафин. - Казань: Офсетная лаборатория КГТУ, 1995. 36 с.

54. Нордштрем, Э.К. Брикетирование угля и древесно-угольной мелочи / Э.К. Нордштрем, Э.Н. Ойстрах // Гидролизная и лесохимическая промышленность. - 1955. - № 6. - С. 30-31.

55. Отчик, Д.В. Технология утилизации отработанных деревянных шпал / Д.В. Отчик // Актуальные научные вопросы и современные образовательные технологии: сб. науч. трудов по мат-м Междунар. научно-практич. конф-ии. Часть 3. - 2013. - С.122-125.

56. Пат. 2582698 Российская Федерация, МПК С 10 .В 57/10. Способ термической переработки органосодержащего сырья и установка для его осуществления / Д.В. Тунцев [и др.]; заявитель и патентообладатель Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - № 2014154234/05; заявл. 29.12.2014; опубл. 27.04.2016, Бюл. №12. - 8 с. : ил.

57. Павлов, Г.И. Установление состава отработанных шпал / Г.И. Павлова [и др.] // Вестник технологического университета. - 2016. - Т. 19. - № 12. - С. 41-44.

58. Павлов, Г.И. Экологическая оценка термической утилизации отработанных шпал / Г.И. Павлов [и др.] // Вестник технологического университета. - 2016. - Т.19. - №12. - С.158-162.

59. Пальгунов, П.П. Утилизация промышленных отходов / П.П. Пальгунов, М.В Сумароков. - М.: Стройиздат, 1990. - 352 с.

60. Патякин, В.И. Эффективность способов пропитки древесины / В.И. Патякин, В.А. Соколов // Вестник КрасГАУ. - 2011. - №5. - С. 159163.

61. Пильщиков, Ю.Н. Вопрос выбора сырья и типа связующего в производстве качественных древесно-угольных брикетов // Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка. - СПб. - 2008. - С. 164-168.

62. Пичугин, Е. А. Отработанные деревянные железнодорожные шпалы -источник загрязнения окружающей среды / Е.А. Пичугин, М.В. Черепанов // Экология промышленного производства. - 2015. - С. 25-27.

63. Пиялкин, В.Н. К вопросу о монолитизации древесно-угольных брикетов / В.Н.Пиялкин, Ширшиков В.И., Леонович А.А. // Известия санкт-петербургской лесотехнической академии. - 2012. - № 198. - С. 201-208.

64. Пономарев, О.С. Брикетирование некондиционного древесного угля / О.С. Пономарев, И.К. Гиндулин, Ю.Л. Юрьев // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2012. - № 2. - С. 103-105.

65. Прокопьев, С.А. Разработка технологии ультраоксипиролиза древесной биомассы для получения бионефти и древесного угля: дис.тех. наук / С.А. Прокопьев. СбП: СПбГЛТА им. С.М. Кирова, 2007. - 205 с.

66. Расев, А.И. Технология и оборудование защитной обработки древесины: учебник / А.И. Расев, А.А. Косарин, Л.П. Красухина.; под общ. ред. проф. А. И. Расева. - М.: МГУЛ, 2010. - 171 с.

67. Рахманкулов, Д.Л. Успехи и проблемы производства альтернативных источников топлива и химического сырья. Пиролиз биомассы / Д.Л. Рахманкулов, Ф.Ш. Вильданов, С.В. Николаева, С.В. Денисов // Башкирский химический журнал. - 2008. - Т. 15. - №2. - С. 36-52.

68. Рихтмайер, Р.Д. Разностные методы решения краевых задач / Р.Д. Рихтмайер, К. Нортон. - М.: Мир, 1972. - 420 с.

69. Русанова Е.В. Технологии утилизации некоторых отходов промышленности и транспорта и их комплексная оценка: дис. ... канд. техн. нау : 25.00.36 / Русанова Екатерина Владимировна; Петербург. госуд. ун-т путей сообщения. СПб. - 2005. - 211 с.

70. Самарский, А.А. Устойчивость разностных схем / А.А. Самарский, А.В. Гулин. - М.: Наука, 1973. - 285 с.

71. Сафин, Р.Г. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: учебник / Р.Г. Сафин; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. техн-л. ун-т. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2018. - 744 с.

72. Сафин, Р.Г. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: учеб. пособие / Р.Г. Сафин. 2-е изд., испр. и доп. - М.: МГУЛ, 2002. - 688 с.

73. Сафин, Р.Г. Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств: учеб. пособие. Ч. II. / Р.Г. Сафин. - М.: МГУЛ, 2003. - 500 с.

74. Сватовская, Л.Б. Новые технологии утилизации отработанных деревянных шпал / Л.Б. Сватовская, Т.С. Титова, Е.В. Русланова // Наука и техника транспорта, 2005. - №3. - С. 16-18.

75. Славянский, А. К., Химическая технология древесины / А.К. Славянский [и др.]. - М.: Гослесбумиздат. - 1962. - 577 с.

76. Стенина, Е. И. Защита древесины и деревянных конструкций: учеб. пособие / Е. И. Стенина, Ю. Б. Левинский ; Федеральное агентство по образованию, Урал. гос. лесотехн. ун-т. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2011.

- 223 с.

77. Тимербаев, Н.Ф. Утилизация твердых отходов деревопереработки, содержащих токсичные вещества / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г. Сатарова // Вестник Казанского технологического университета.

- 2011. - №4. - С.79-84.

78. Тунцев, Д.В. Исследование процессов термокондуктивного разложения отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев [и др.]/ Вестник Технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 20. - С. 185-187.

79. Тунцев, Д.В. Исследование свойств продуктов термического разложения отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев [и др.] // Вестник Технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 21. - С. 94-96.

80. Тунцев, Д.В. Математическое моделирование процесса термического разложения отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев [и др.] // Вестник Технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 15.

- С. 152-154.

81. Тунцев, Д.В. Математическое моделирование стадии термического разложения процесса пиролиза отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев [и др.] // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3. - № 7-3 (18-3). - С. 81-85.

82. Тунцев, Д.В. Математическое описание стадии термического разложения процесса пиролиза отработанных деревянных шпал /

Д.В. Тунцев [и др.] // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. - Т. 3. - № 9-2 (20-2). - С. 406-410.

83. Тунцев, Д.В. Переработка отработанных деревянных шпал термическим методом / Д.В. Тунцев, Р.Г. Сафин, М.Р. Хайруллина, Е.И. Байгильдеева, Н.Ф. Тимербаев / Деревообрабатывающая промышленность. - 2018.

- № 3. - С. 61-66.

84. Тунцев, Д.В. Ресурсосберегающая технология утилизации отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев, М.Р. Хайруллина // Деревообрабатывающая промышленность. - 2015. - № 3. - С. 52-54.

85. Тунцев, Д.В. Ресурсосбережение при утилизации отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев [и др.] // Вестник Технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 5. - С. 248-250.

86. Тунцев, Д.В Совершенствование технологии и оборудования процесса термического разложения древесины в кипящем слое: дис. ... канд. тех. наук: 05.21.05, 05.21.03 / Тунцев Денис Владимирович; Казан. госуд. технол. ун-т. Казань, 2011. - 193 с.

87. Тунцев, Д.В. Совершенствование технологии и оборудования процесса термического разложения древесины в кипящем слое: монография / Д.В. Тунцев, Р.Г. Сафин, Р.Г. Хисматов, М.Р. Хайруллина. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2015. - 124 с.

88. Тунцев, Д.В. Утилизация отработанных деревянных шпал / Д.В. Тунцев, Р.Г. Сафин, М.Р. Хайруллина, С.В. Китаев, Э.Р. Хайруллина // Лесной вестник. Forestry Bulletin. - 2017. - Т. 21. - №2. - С.70-75.

89. Тунцев, Д.В. Утилизация отработанных деревянных шпал методом термокондуктивного пиролиза / Д.В. Тунцев [и др.] / Вестник Югорского государственного университета. - 2015. - № S2 (37).

- С. 139-140.

90. Уваров И.П. Древесно-смоляной пек как связующее при получении древесноугольных брикетов / И.П. Уваров, Л.В. Гордон, В.Н. Гусаков //

Гидролизная и лесохимическая промышленность. - 1957. - № 4. - С. 1011.

91. Файзрахманова, Г.М. Использование древесной пиролизной жидкости для получения химических продуктов / Г.М. Файзрахманова [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 7. - С. 101-103.

92. Федорищев Т. И. Брикетирование древесно-угольной мелочи с применением в качестве связующего сульфитной барды / Т.И. Федорищев // Информ. Листок ЦНИЛХИ. - 1957. №30. - 1 с.

93. Федоров, В.А. Высокочастотный пиролиз древесины / В.А. Федоров, В.М. Изральянц, В.Н. Пиялкин, А.К. Славянский // Материалы научно-технической конференции ХТФ. - Л.:ЛТА. - 1971. - С. 3-5.

94. Франк-Каменецкий, Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д.А. Франк-Каменецкий. - 2-е изд. - М.: Изд-во «Наука», 1967. - 490 с.

95. Халимов, Е.В. Исследования в области получения брикетированного угля из древесины горельников / Е.В. Халимов, Т.В. Штеба // Техносферная безопасность. - 2016. - № 4 (13). - С. 54-61.

96. Химические товары: справочник / сост.: А. И. Шерешевский, Т. П. Унанянц, Г. Я. Бахаровский ; общ. ред. И. Г. Молотков. Ч. 2. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва: Госхимиздат, 1961. - 647 с.

97. Хисматов, Р.Г. Исследование процесса быстрого контактного пиролиза / Р.Г. Хисматов, А.Н. Грачёв // Материалы конкурса студенческих научно-исследовательских работ. - Казань:изд-во Казан. Гос. Технол. Ун-та, 2007. - С 276-278.

98. Хисматов, Р.Г.Термическое разложение древесины при кондуктивном подводе тепла: дис. ... канд. тех. наук: 05.21.05, 05.21.03 / Хисматов Рустам Габдулнурович; Казан. госуд. технол. ун-т. - Казань, 2010. - 188 с.

99. Хисматов, Р.Г. Термическое разложение древесины при кондуктивном подводе тепла: монография / Р.Г. Хисматов, Р.Г. Сафин, Д.В. Тунцев, И.С. Романчева. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2015. - 112 с.

100. Христосов, А.А. Применение способов антисептирования древесины на примере ООО «Вадинское лесное хозяйство» / А.А. Христосов, А.П. Самошин // Международный научно-технический журнал «Теория. Практика. Инновации». - 2017. - С. 162-165.

101. Чернышев, М.А. Железнодорожный путь: учеб. для техникумов ж.-д. транспорта. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Транспорт, 1979. - 352 с.

102. Экологическая стратегия ОАО "РЖД" на период до 2017 года и перспективу до 2030 года [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://doc.rzd.ru. (Дата официального опубликования: 21.05.2014).

103. Юрьев, Ю.Л. Тенденции развития технологии пиролиза древесины / Ю.Л. Юрьев // Леса России и хозяйство в них. - 2016. - № 3 (58). - С. 5863.

104. Юрьев, Ю.Л. Технология лесохимических производств. Ч.1. Пиролиз древесины: учеб. пособие / Юрьев Ю.Л.; Урал. гос. лесотехн. акад.

- Екатеинбург, 1997. - 99 с.

105. Bridgwater, A.V. Biomass fast pyrolysis / Thermal Science. - 2004. - № 8.

- Рр. 17-45.

106. Chiaramonti D., Oasmaa A., Solantausta Y. Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass / Renewable and Sustainable Energy Reviews.

- 2007. - Vol. 11. - Iss. 6. - Pp. 1056-1086.

107. Funke, A., Richter, D., Niebel, A., Dahmen, N., Sauer, J. Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor. J. Vis. Exp. (115), e54395, doi:10.3791/54395 (2016).

108. Prakash N., Karunanithi T.Advances in Modeling and Simulation of Biomass Pyrolysis / Journal of Applied Sciences Research. - 2009. - № 2(1): - Pр. 127.

109. Thurner F., Mann U. Kinetic investigation of wood pyrolysis / Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. - 1981. - № 20 (3). - Pp 482-488.

110. Wijayanti W., Tanoue K. Char formation and gas products of woody biomass pyrolysis / Energy Procedia. - 2013. -№ 32. - Pp. 145-152.

ПРИЛОЖЕНИЯ

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РАСЧЕТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Расхождения между расчетными и экспериментальными значениями количественно были оценены по известным методикам: - среднее арифметическое отклонения

д

I

1=1

V - V

э р

п

- среднее арифметическое относительное отклонение:

1

до = 11

п I=1

V - V,

^ - Vm

среднее квадратичное отклонение:

а

\

IV - гР )2

1=1

п — 1

- среднее квадратичное отклонение среднего арифметического:

а

IV - 1=1 -V, )

п{п -1)

Результаты расчетов приведены в таблице.

Результаты статистической обработки зависимости выхода твердого продукта от температуры быстрого кондуктивного пиролиза ОДШ (рис. 3.5).

п

№ п/п Т, °С Уэ, % Ур, % \Уэ-Ур\, % 5' Уэ~Ур 50 (Уэ - Ур)2 а' 0"о

Цгшх — У-тт

1 450 18 16 2 2,88 0,22 0,32 4 4,97 2,49

2 500 20,5 17 3,5 0,39 12,25

3 550 21 18 3 0,33 9

4 600 28 25 3 0,33 9

Е 11,5 1,27 74,25

Результаты статистической обработки зависимости выхода жидкого

продукта от температуры быстрого кондуктивного пиролиза ОДШ (рис. 3.5).

№ п/п Т, X Уэ, % Ур, % \УЭ-УР\, % 5' 50 (Уэ - Ур)2 а' 0"о

Упах — Ущт

1 450 55 59 4 4,5 0,44 0,49 16 5,35 2,68

2 500 57 62 5 0,55 25

3 550 62 65 3 0,33 9

4 600 53 59 6 0,66 36

Е 18 1,98 86

Результаты статистической обработки зависимости выхода

газообразного продукта от температуры быстрого кондуктивного пиролиза ОДШ (рис. 3.5).

№ п/п Т, X Уэ, % Ур, % 5' 50 (Уэ - Ур)2 а' 0"о

Упах ~ Ущт

1 450 27 25 2 1,62 0,2 0,163 4 2,25 1,13

2 500 22,5 21 1,5 0,15 2,25

3 550 17 17 0 0 0

4 600 19 16 3 0,3 9

Е 6,5 0,65 15,25

АКТ О ПРИНЯТИИ К ВНЕДРЕНИЮ

«УТВЕРЖДАЮ»

Генеральный директор

«ВПК «МЕХАНИКА» ЩьУУ Р.Н. Корякин

» января 2019

АКТ О ПРИНЯТИИ К В

опытно-промышленной установки термической переработки отработанных деревянных шпал в товарные продукты: угольные брикеты и пиролизную (пропиточную) жидкость для пропитки новых деревянных шпал

«21» января 2019 г. комиссия в составе представителей ООО «НПК «МЕХАНИКА» генерального директора Корякина Р.Н., главного технолога Гамиловой Е.Е. составила настоящий акт о том, что опытно-промышленной установки термической переработки отработанных деревянных шпал в товарные продукты: угольные брикеты и пиролизную (пропиточную) жидкость для пропитки новых деревянных шпал, разработанная представителями Казанского национального исследовательского технологического университета: д.т.н. Сафиным Р.Г.; к.т.н. Тунцевым Д.В.; асп. Хайруллиной М.Р. принята к внедрению на ООО «НПК «МЕХАНИКА».

Экономический эффект от внедрения опытно-промышленной установки термической переработки отработанных деревянных шпал в товарные продукты: угольные брикеты и пиролизную (пропиточную) жидкость для пропитки новых деревянных шпал составит 2,8 млн. руб. в год.

Представители

Представители КНИТУ

СЕРТИФИКАТЫ УЧАСТИЯ В ВЫСТАВКАХ И КОНФЕРЕНЦИЯХ

СЕРТИФИКАТ

Хайруллииа_

_Милауша Рашатовна_

участник Российско-американской научной школы-конференции

Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов и систем

Проректор КНИТУ по ЭИ, директор ИХНМ, проф., д.т.н

студенту Казанского национального исследовательского технологического университета

Хайруллиной Милауше Рашатовне

за доклад "Переработка отработанных деревянных

шпал "

в четвертой Всероссийской студенческой научно-технической конференции

"ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛО-МАССОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ (16-18.12.201i

МИНИСТЕРСТВО ПО ДЕЛАМ МОЛОДЕЖИ И СПОРТУ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

м

ДВИЖЕНИЕ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Республиканский конкурс

«Лучший молодой ученый Республики Татарстан -2016 »

в рамках социально значимых проектов и программ учреждений молодежной политики, детских и молодежных общественных организаций Республики Татарстан

иклом

финалиста в номинации

«Лучший аспирант в области технических наук»

Хайруллина Милауша Рашатовна

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Председатель Исполкома движения молодых ученых и специалистов Республики Татарстан

В.Е. Туманин

1

I |Ш!П|] ¡51

| а1, «и»и • • к С •.

2017

50 ЛУЧШИХ ИННОВАЦИОННЫХ ИДЕЙ ДЛЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

НОМИНАЦИЯ «МОЛОДЕЖНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ»

НАГРАЖДАЕТСЯ

Хайруллина Милауша Рашатовна

ПО ПРОЕКТУ

Разработка технологии переработки отходов железнодорожной отрасли - отработанных

деревянных шпал

Директор Инвестиционно - венчурного фонда Республики Татарстан

Региональный представитель фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере

А.Т. Айдельдинов

С.В. Юшко

д

и п л

о

м

КАЗАНЬ 2017

(5}(азан шэ/гэре (§Щэры

СТИПЕНДИЯСЕ

белэн булэклэнэ

Казан милли тикшерену технология университеты аспиранты

эируллина

илэушэ к^цэшат кызы

2017/18 уку елы нэтиэцэлэре буенча бик яхшы укыганы Иэм фэнни-тикшерену эшендэ уцыишарга ирешкэне очен

Казан, 2018 ел

СТИПЕНДИЯ

Ъра города (§/(азаяи присуждается

Аспиранту Казанского национального исследовательского технологического университета

аируллинои

илауше

ашатовне

за отличную учебу и успехи в научно-исследовательской работе по итогам 2017/18 учебного года

азани

етгиин