с 01.01.1974 по настоящее время
Ярославль, Ярославская область, Россия
Волгоград, Волгоградская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Волжский, Вологодская область, Россия
Применительно к процессу пиролиза изношенных шин и отходов резино-технических изделий в промышленном реакторе приведена кинетическая модель термодеструкции полимера. Выполнены квантово-химические расчеты изменения термодинамических функций при вероятных химических реакциях деструкции сетчатых эластомеров. В качестве продуктов реакции рассмотрена твердая фракция (технический углерод и отходы металла) и парогазовая смесь, разделяемая на три фракции углеводородов. При описании кинетики деструкции резин использована формальная кинетическая схема, отражающая механизм процесса как совокупность радикально-цепных реакций деструкции полимера. Каждой фракции углеводородов соответствует определенный набор кинетических констант, температурные зависимости которых приняты аррениусовскими. Удовлетворительное согласие полученных расчетных термогравиметрических зависимостей с экспериментальными данными различных авторов позволило аппроксимировать кривые термодеструкции резин кривыми, характеризующими каучуки общего назначения.
изношенные шины, резиновые отходы, пиролиз, кинетическая модель, квантово-химический расчет
1. Bandyopadhyay S., Agrawal S.L., Ameta R., Dasgupta S., Mukhopadhyay R., Deuri A.S., Suresh C. An Overview of Rubber Recycling // Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology. 2008. Vol. 24, no. 2. P. 73-112. URL: https://doi.org/10.1177/147776060802400201
2. Sienkiewicz M., Kucinska-Lipka J., Janik H., Balas A. Progress in used tyres management in the European Union: A review // Waste Management. 2012. Vol. 32, no. 10. P. 1742-1751. URL: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2012.05.010
3. Myhre M., Saiwari S., Dierkes W., Noordermeer J. Rubber recycling: chemistry, processing, and applications // Rubber Chemistry and Technology. 2012. Vol. 85, no. 3. P. 408–449. URL: https://doi.org/10.5254/rct.12.87973
4. Roy C., Chaala A., Darmstadt H. The vacuum pyrolysis of used tires: Enduses for oil and carbon black products // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 1999. Vol. 51, no. 1-2. P. 201-221. URL: https://doi.org/10.1016/S0165-2370(99)00017-0
5. Kaminsky W., Mennerich C., Zhang Z. Feedstock recycling of synthetic and natural rubber by pyrolysis in a fluidized bed // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2009. Vol. 85, no. 1-2. P. 334-337. URL: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.11.012
6. Czajczyńska D., Czajka K., Krzyżyńska R., Jouhara H. Waste tyre pyrolysis – Impact of the process and its products on the environment // Thermal Science and Engineering Progress. 2020. Vol. 20. 100690. URL: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100690
7. Khalil U., Vongsvivut J., Shahabuddin M., Samudrala S.P., Srivatsa S.C., Bhattacharya S. A study on the performance of coke resistive cerium modified zeolite Y catalyst for the pyrolysis of scrap tyres in a two-stage fixed bed reactor // Waste Management. 2020. Vol. 102. P. 139-148. URL: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.10.029
8. Hijazi A., Al-Muhtaseb A.H., Aouad S., Ahmad M.N., Zeaiter J. Pyrolysis of Waste Rubber Tires with Palla-dium Doped Zeolite // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2019. Vol. 7, no. 6. 103451. URL: https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103451
9. Wang F., Gao N., Quan C., López G. Investigation of Hot Char Catalytic Role in the Pyrolysis of Waste Tires in a Two-step Process // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2019. Vol. 146. 104770. URL: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2019.104770
10. Islam M.R., Parveen M., Haniu H., Sarker M.R.I. Innovation in Pyrolysis Technology for Management of Scrap Tire: a Solution of Energy and Environment // International Journal of Environmental Science and Development. 2010. Vol. 1, no. 1. P. 89-96. DOI:https://doi.org/10.7763/IJESD.2010.V1.18.
11. Yaqoob H., Teoh Y.H., Ahmad M., Gulzar M. Potential of tire pyrolysis oil as an alternate fuel for diesel engines: A review // Journal of the Energy Institute. 2021. Vol. 96. P. 205-221. URL: https://doi.org/10.1016/j.joei.2021.03.002
12. Mikulski M., Ambrosewicz-Walacik M., Hunicz J., Nitkiewicz S. Combustion engine applications of waste tyre pyrolytic oil // Progress in Energy and Combustion Science. 2021. Vol. 85. 100915. URL: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2021.100915
13. Yaqoob H., Teoh Y.H., Sher F., Jamil M.A., Nuhanović M., Razmkhah O., Erten B. Tribological Behaviour and Lubricating Mechanism of Tire Pyrolysis Oil // Coatings. 2021. Vol. 11, 386. P. 1-13. https://doi.org/10.3390/coatings11040386
14. Kyari M., Cunliffe A., Williams P.T. Characterization of Oils, Gases, and Char in Relation to the Pyrolysis of Different Brands of Scrap Automotive Tires // Energy & Fuels. 2005. Vol. 19. P. 1165-1173. URL: https://doi.org/10.1021/ef049686x
15. Pavlova A., Stratiev D., Mitkova M., Stanulov K., Dishovsky N., Georgiev K. Gas Chromatography-Mass Spectrometry for Characterization of Liquid Products from Pyrolysis of Municipal Waste and Spent Tyres // Acta Chromatographica. 2015. Vol. 1. P. 1-19. URL: https://doi.org/10.1556/achrom.27.2015.4.5
16. Campuzano F., Jameel A.G.A, Zhang W., Emwas A.-H., Agudelo A.F., Martínez J.D., Mani Sarathy S.M. Fuel and Chemical Properties of Waste Tire Pyrolysis Oil Derived from a Continuous Twin-Auger Reactor // Energy & Fuels. 2020. Vol. 34, no. 10. P. 12688–12702. URL: https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c02271
17. Abedeen A., Hossain M.S., Som U., Moniruzzaman MD. Catalytic cracking of scrap tire-generated fuel oil from pyrolysis of waste tires with zeolite ZSM-5 // International journal of sustainable engineering. 2021. Vol. 14, no. 6. P. 2025-2040. URL: https://doi.org/10.1080/19397038.2021.1951883
18. Mkhize N.M., Danon B., van der Gryp P., Görgens J.F. Kinetic study of the effect of the heating rate on the waste tyre pyrolysis to maximise limonene production // Chemical Engineering Research and Design. 2019. Vol. 152. P. 363–371. URL: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.09.036
19. Nkosi N., Muzenda E., Mamvura T.A., Belaid M., Patel B. The Development of a Waste Tyre Pyrolysis Production Plant Business Model for the Gauteng Region, South Africa // Processes. 2020. Vol. 8, no. 7. P. 766-774. URL: https://doi.org/10.3390/pr8070766
20. Rani S., Agnihotri R. Recycling of scrap tyres // International Journal of Materials Science and Applications. 2014. Vol. 3, no. 5. P. 164-167. URL: https://doi.org/10.11648/j.ijmsa.20140305.16
21. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas // Phys. Rev. 1964. Vol. 136, 3B. P. B864-B871. URL: https://doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864
22. Kohn W., Sham L.J. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Phys. Rev. 1965. Vol. 140, 4A. P. A1133-A1138. URL: https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
23. Becke A.D. Densityfunctional thermochemistry. III. The role of exact exchange // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98, no. 7. P. 5648–5652. URL: https://doi.org/10.1063/1.462066
24. Neese F. Software update: the ORCA program system, version 4.0 // Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2017 Sci., Vol. 8, e1327. URL: https://doi.org/10.1002/wcms.1327
25. Broyden C.G. The convergence of a class of double-rank minimization algorithms // Journal of Applied Mathematics. 1970. Vol. 6. P. 76–90. URL: https://doihttps://doi.org/10.1093/imamat/6.1.76
26. Fletcher R.A. New Approach to Variable Metric Algorithms // Computer Journal. 1970. Vol. 13 (3). P. 317 322. URL: https://doihttps://doi.org/10.1093/comjnl/13.3.317
27. Goldfarb D.A. Family of Variable-metric methods Updates Derived by Variational Means // Mathematics of Computation. 1970. Vol. 24 (109). P. 23–26. URL: https://doihttps://doi.org/10.1090/S0025-5718-1970-0258249-6
28. Shanno D.F. Conditioning of quasi-Newton methods for function minimization // Mathematics of Computation. 1970. Vol. 24 (111). P. 647–656. URL: https://doihttps://doi.org/10.1090/S0025-5718-1970-0274029-X
29. Mueller M. Fundamentals of Quantum Chemistry. Molecular Spectroscopy and Modern Electronic Structure Computation. New York (NY): Kluwer Academic publisher, 2002. URL: https://doi.org/10.1063/1.1535013
30. Варваркин С.В., Соловьев М.Е., Герасимова Н.П. Квантово-химическое исследование реакции кар-боксилирования 4-аминофенола, 4- ацетиламинофенола и их солей в синтезе 5-аминоcалициловой кислоты // От химии к технологии шаг за шагом. 2022. Т. 3, № 3. С. 27-33. https://doi:https://doi.org/10.52957/27821900_2022_03_27. URL: http://chemintech.ru/index.php/tor/2022tom3no3
31. Lin J.-P., ChipYuan Chang C., Wu C.-H., Shih S.-M. Thermal degradation kinetics of polybutadiene rubber // Polymer Degradation and Stability. 1996. Vol. 53. P. 295-300. URL: https://doi.org/10.1016/0141-3910(96)00098-5
32. McCreedy K., Keskkula H. Effect of thermal crosslinking on decomposition of polybutadiene // Polymer. 1979. Vol. 20. P. 1155-1159. URL: https://doi.org/10.1016/0032-3861(79)90309-4
