POSTUPY TERMICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU ZA PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Zdeněk Bajger a Zdeněk Bůžek b Jaroslav Kalousek b

Podobné dokumenty
MOŽNÉ POSTUPY TERMICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU THERMAL WASTE TREATMENT WITH USING OF PLASMA DECOMPOSITION

NEKONVENČNÍ ZPŮSOBY VÝROBY TEPELNÉ A ELEKTRICKÉ ENERGIE. Ing. Stanislav HONUS

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

Hmotnost atomů a molekul 6 Látkové množství 11. Rozdělení směsí 16 Separační metody 20. Hustota, hmotnostní a objemový zlomek 25.

Činnost klastru ENVICRACK v oblasti energetického využití odpadu

Termochemie se zabývá tepelným zabarvením chemických reakcí Vychází z 1. termodynamického zákona. U změna vnitřní energie Q teplo W práce

Výsledky z testovacích měření na technologiích Ostravské LTS

TECHNOLOGIE KE SNIŽOVÁNÍ EMISÍ (SEKUNDÁRNÍ OPATŘENÍ K OMEZOVÁNÍ EMISÍ)

Model dokonalého spalování pevných a kapalných paliv Teoretické základy spalování. Teoretické základy spalování

energetického využití odpadů, odstraňování produktů energetického využití odpadů, hodnocení dopadů těchto technologií na prostředí.

Ekonomická efektivnost zpracování oxidického kovonosného odpadu s využitím plazmového ohřevu

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2012/2013

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum Zkušební laboratoř 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

Omezování plynných emisí. Ochrana ovzduší ZS 2010/2011

Studie proveditelnosti rozvoje skládky Chotíkov

PŘÍSPĚVEK K TERMODYNAMICKÝM A DIFÚZNÍM INTERAKČNÍM KOEFICIENTŮM A JEJICH VZÁJEMNÉMU VZTAHU

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

Kolik energie by se uvolnilo, kdyby spalování ethanolu probíhalo při teplotě o 20 vyšší? Je tato energie menší nebo větší než při teplotě 37 C?

VÝZKUM VLASTNOSTÍ SMĚSI TEKBLEND Z HLEDISKA JEJÍHO POUŽITÍ PRO STAVBU ŽEBRA

Zadání příkladů řešených na výpočetních cvičeních z Fyzikální chemie I, obor CHTP. Termodynamika. Příklad 10

Rozklad VOC za pomoci nízkoteplotního plazmového výboje

IMPLEMENTACE NOVELY ZÁKONA O POSUZOVÁNÍ VLIVŮ NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ VE VZTAHU K ZAŘÍZENÍM URČENÝM PRO ENERGETICKÉ VYUŽITÍ ODPADŮ

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Redukční procesy a možnosti využití při termickém zpracování odpadů. Dr. Ing. Stanislav Bartusek VŠB Technická univerzita Ostrava

TESTOVÁNÍ MEMBRÁNOVÝCH MODULŮ PRO SEPARACI CO 2 Z BIOPLYNU

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

TERMOCHEMIE. Entalpie H = Údaj o celkové... látky, není možné ji změřit, ale můžeme měřit... entalpie: H

TVORBA UHLÍKATÝCH PRODUKTŮ PŘI I PYROLÝZE UHLOVODÍKŮ

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

PROBLÉMY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ OVZDUŠÍ

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

Vliv chemické aktivace na sorpční charakteristiky uhlíkatých materiálů

Směšovací poměr a emise

Úloha 3-15 Protisměrné reakce, relaxační kinetika Úloha 3-18 Protisměrné reakce, relaxační kinetika... 6

ZKOUŠENÍ KOROZNÍ ODOLNOSTI PLAZMOVĚ NANÁŠENÝCH NITRIDICKÝCH VRSTEV NA OCELÍCH CORROSION RESISTANCE TESTING OF PLASMA NITRIDATION LAYERS ON STEELS

Studie proveditelnosti rozvoje skládky Chotíkov

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Výzkumné energetické centrum 17. listopadu 15/2172, Ostrava - Poruba

STANOVENÍ EMISÍ LÁTEK ZNEČIŠŤUJÍCÍCH OVZDUŠÍ Z DOPRAVY

2. KINETICKÁ ANALÝZA HOMOGENNÍCH REAKCÍ

RESEARCH OF ANAEROBIC FERMENTATION OF ORGANIC MATERIALS IN SMALL VOLUME BIOREACTORS

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

Principy chemických snímačů

NEGATIVNÍ PŮSOBENÍ PROVOZU AUTOMOBILOVÝCH PSM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

ANORGANICKÁ ORGANICKÁ

Computing model SIT verification by the measurement results on the Hrušov mine

Vzestup vodní hladiny za pomoci svíčky

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

Vliv energetických paramatrů biomasy při i procesu spalování

VLIV KOROZNÍHO PŮSOBENÍ OCELÍ S VYSOKÝM OBSAHEM MANGANU A CHROMU NA ŽÁRUVZDORNOU KERAMIKU. Libor BRAVANSKÝ, Kateřina KADLÍKOVÁ

VÝVOJ EMISNÍ ZÁTĚŽE OVZDUŠÍ Z DOPRAVY

Železné lijáky, ohnivé smrště. Zdeněk Mikulášek

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

BETON V ENVIRONMENTÁLNÍCH SOUVISLOSTECH

Co víme o nekatalytické redukci oxidů dusíku

Proč by se průmysl měl zabývat výzkumem nanomateriálů

LABORATOŘ OBORU I. Testování katalyzátorů pro přípravu prekurzorů vonných látek. Umístění práce:

Dělení a svařování svazkem plazmatu

Zpráva o účincích bioenzymatické směsi PTP PLUS na kvalitu povrchových vod.

Zplyňování biomasy. Sesuvný generátor. Autotermní zplyňování Autotermní a alotermní zplyňování

Nultá věta termodynamická

Projekt vysokoteplotní karbonátové smyčky, jeho hlavní aktivity a dosažené výsledky

HOŘENÍ A VÝBUCH. Ing. Hana Věžníková, Ph. D.

Výfukové plyny pístových spalovacích motorů

Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

VÍTKOVICE STEEL, a.s. Ocelárna a ISSM Integrované povolení čj /2005/ŽPZ/Kam/0003 ze dne , ve znění pozdějších změn

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 TEST ŠKOLNÍHO KOLA. Kategorie E ŘEŠENÍ

KOVOHUTE PRIBRAM NASTUPNICKA, a.s. INTEGRATED RECYCLING OF WASTES CONTAINING HEAVY- AND PRECIOUS- METALS

autoři a obrázky: Mgr. Hana a Radovan Sloupovi

"...s určitými riziky ve vztahu k životnímu prostředí jsou spojeny všechny systémy a druhy lidské činnosti, ať už si toho jsme vědomi, či nikoli...

Tepelné zpracování odpadu

Termochemie. Verze VG

Ověření možnosti zpracování rašeliny pomocí termické depolymerizace

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

FYZIKÁLNÍ CHEMIE I: 1. ČÁST KCH/P401

Ropa Kondenzované uhlovodíky

CONTRIBUTION TO METALLURGICAL TECHNOLOGY CONTROL PROBLEMS PŘÍSPĚVEK K PROBLEMATICE ŘÍZENÍ METALURGICKÝCH TECHNOLOGIÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY

Seminář z chemie. Charakteristika vyučovacího předmětu

CONTRIBUTION TO UNDERSTANDING OF CORRELATIVE ROLE OF COTYLEDON IN PEA (Pisum sativum L.)

Zkoušky paliva s vysokým obsahem HVO na motorech. Nová paliva pro vznětové motory, 8. června 2017

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

Metalurgie neželezných kovů Slévárenství Část 1 Ing. Vladimír Toman

Digitální učební materiál

EU peníze středním školám digitální učební materiál

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Technické plyny. kapalný vzduch kyslík dusík vzácné plyny vodík (syntézní plyny)

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Jiří LUKEŠ 1 KAROTÁŅNÍ MĚŖENÍ VE VRTECH TESTOVACÍ LOKALITY MELECHOV WELL LOGGING MEASUREMENT ON TESTING LOCALITY MELECHOV

= 2,5R 1,5R =1,667 T 2 =T 1. W =c vm W = ,5R =400,23K. V 1 =p 2. p 1 V 2. =p 2 R T. p 2 p 1 1 T 1 =p 2 1 T 2. =p 1 T 1,667 = ,23

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie D. ZADÁNÍ: 70 BODŮ časová náročnost: 120 minut

INTERAKCE PRVKŮ V TERNÁRNÍM SYSTÉMU WOLFRAM - MOLYBDEN - RHENIUM INTERACTIONS OF ELEMENTS IN THE TERNARY SYSTEM TUNGSTEN- MOLYBDENUM-RHENIUM

Novela nařízení vlády č. 352/2002 Sb. Kurt Dědič, odbor ochrany ovzduší MŽP

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INSTITUTE

Fotoelektrické snímače

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NIKLOVÝCH SUPERSLITIN HEAT TREATMENT OF HIGH-TEMPERATURE NICKEL ALLOYS. Božena Podhorná a Jiří Kudrman a Karel Hrbáček b

Obecné cíle a řešené dílčí etapy

Transkript:

POSTUPY TERMICKÉHO ZPRAVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU ZA PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Zdeněk Bajger a Zdeněk Bůžek b Jaroslav Kalousek b a Divize 90 Výzkum a vývoj VÍTKOVICE, a.s., ČR, zdenek.bajger@vitkovice.cz b VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava - Poruba, ČR, zdenek.buzek@vsb.cz Abstrakt Na základě výsledků měření zplodin rozkladu modelových organických látek [1] byl proveden rozklad stejných látek za přítomnosti taveniny železa. Cílem této série testů bylo prověření vlivu taveniny na účinnost rozkladu. Bylo zjištěno, že rozklad je v přítomnosti taveniny železa účinnější. Výsledky však neumožňují rozhodnout, zda se jedná o chemickou reakci železa s organickými materiály nebo o působení záření emitovaného taveninou resp. o společný vliv. Současně byly provedeny teoretické výpočty rovnovážných konstant rozkladných reakcí. Dosažené výsledky jsou podkladem pro přípravu testů s rozkladem produktů vzniklých při pyrolýzním rozkladu odpadů na bázi organických látek. Abstract On a measuring results basis gained by decomposition of model organic compounds [1] the decomposition was carried out at presence of iron melt. The objective of the test was to check the influence of the melt on decomposition efficiency. It was found that at the presence of iron melt increases the decomposition efficiency. On a basis of gained result is hardly possible to decide if there is a reaction of iron with organic compounds, influence of iron melt emission or combined influence of both mentioned. Simultaneously were calculated the theoretical of equilibrium constants for decomposition reaction. The attained result are the basis for test preparing with decomposition of product arisen by decomposition of organic based waste. 1. ÚVOD PROBLEMATIKA TERMICKÉHO ZPRAVÁNÍ ODPADŮ Na základě podrobného rozboru [] problematiky zpracování odpadů byla zvolena metoda pyrolýzy, která se jeví jako výhodnější zvláště z hlediska čištění produktů rozkladu. Pro dodatečný rozklad byla zvolena metoda plazmového rozkladu. Přitom se využilo zkušeností získaných aplikaci plazmového ohřevu kovonosných oxidických odpadů v pokusném reaktoru ve VÍTKOVICE a.s. Výzkum a vývoj [3]. Do plazmového plynu (argon) se přiváděly modelové sloučeniny, simulující nebezpečné odpady (n-heptan, benzen, chlorbenzen a nafta). Použitý původní plazmový reaktor nebyl však dostatečně těsný a produkty rozpadu byly částečně spalovány na vodu a oxidy uhlíku. Tyto látky nepříznivě ovlivnily přesné stanovení koncentrací rozkladných produktů [1]. Po úpravě reaktoru a testovacího zařízení se provedly nové pokusy a zkoumal se vliv přítomnosti roztaveného kovu na účinnost rozkladu.. VÝSLEDKY POKUSNÉHO OVĚŘENÍ MOŽNOSTI KOMBINACE PYROLÝZY A PLAZMOVÉHO ROZKLADU MODELOVÝCH SLOUČENIN, SIMULUJÍCÍCH NEBEZPEČNÉ ODPADY V PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Za účelem prověření právě popsané varianty byly do plazmového plynu (argon) přidávány modelové sloučeniny ve dvou různých koncentracích a produkty rozkladu byly analyzovány FTIR absorpcí. Jako modelové sloučeniny se opět zvolily: n-heptan, benzen, chlorbenzen a nafta. Výsledky měření bez označení 1, a za přítomnosti taveniny železa označení, uvádí 1

tabulka 1. Druhé měření je doplněno o měření vodíku a nebyl opakován rozklad nafty vzhledem k tomu, že se nejedná o chemické individuum. Tabulka 1. Průměrné koncentrace ve zplodinách rozkladu CH C n H n+ H 1. heptan 0.071 1 0.18 11.8 -. heptan 0.6 80 0.10 6.8 0.6 CH Benzen H 1. benzen 0.1 1680 1.63.81 -. benzen 0.61 93 0.05 0.53 1.7 CH Benzen H 1. chlorbenzen 0.69 66 0.08 3.1 -. chlorbenzen 0.61 7310 0.06 0.50 0.58 Výsledky uvedené v tabulce 1 a na obr 1 a potvrzují předpoklad, že oproti testům provedeným bez přítomnosti taveniny je rozklad dokonalejší. Na obrázku již nejsou zřetelné absorpční pásy aromatických sloučenin. Tento fakt může být vysvětlen katalytickým působením železa, chemickou reakcí železa s uhlíkem (posun rovnováhy např. podle rovnice 1) nebo vlivem vyšší intenzity záření v reaktoru. Měření bylo opět ovlivněno vznikem vodní páry v průběhu rozkladu i přesto, že po první sérii testů byl reaktor upraven s cílem omezit přístup vzduchu do reaktoru. Následující FTIR spektra na obrázcích 3 a jsou uvedena pro ilustraci problematiky vyhodnocování produktů rozkladu. Obrázek 1. Rozklad benzenu bez taveniny železa

Obrázek. Rozklad benzenu za přítomnosti taveniny železa Obrázek 3. Spektrum produktů rozkladu heptanu 3

Obrázek. Spektrum rozkladných produktů benzénu V této fázi testů bylo měření upraveno tak, aby bylo možno zaznamenat současně i časový průběh rozkladu, což uvádí následující obrázek 5. Průběh rozkladu 16000 1 1000 Benzen n-heptan 10 1000,, H 10000 8000 6000 chlorbenzen 8 6 CH, CnHn+ [mg/m3] H CH CnHn+ 000 000 0 0 1:00 1:07 1:1 1:1 1:8 1:36 1:3 1:50 1:57 13:0 13:1 13:19 čas Obrázek 5. Průběh rozkladu modelových látek Současně s pokusnými pracemi se vyvíjel výpočetní program pro určení termodynamických funkcí reakcí, probíhajících v atmosféře inertního plynu při různých teplotách. [] Kromě jiných veličin je výstupem tohoto programu i disociační stupeň, který informuje, v jakém rozsahu proběhla rozkladná reakce příslušné sloučeniny.

3. VÝPOČTY ROVNOVÁŽNÝCH KONSTANT ROZKLADU Pro ilustraci jsou uvedeny konstanty rozkladu heptanu a průběh chemické reakce metanu s oxidem uhličitým. Druhá s uvedených reakcí se jeví jako významná z hlediska ochrany životního prostředí snižování emisí oxidu uhličitého: ( g) CH C( s) C H 3 7 16 + T (given) [K] 8.73.10 Enthalpy [J] 9.19.10 Entropy [J/K].90.10 Gibbs energy [J] -1.6.10 5 ln(kp) [-].3 Kp [-].76.10 9 (1) ( g) + ( g) ( g) + H ( g) CH () T (given) [K] 8.73.10 Enthalpy [J] 3.8.10 5 Entropy [J/K].93.10 Gibbs energy [J] 7..10 ln(kp) [-] -9.98 Kp [-].63.10-5 Z výsledků termodynamických výpočtů a z hodnot rovnovážných konstant vyplývá: 1. rozklad heptanu je při dané teplotě úplný. u reakce metanu je při dané teplotě stupeň konverze malý přibližně jen 10% - reakce je endotermická, podporuje ji zvýšená teplota a snížení tlaku, případně přídavek inertního plynu. DISKUSE VÝSLEDKŮ Zařízení použité pro ověřovací pokusy není ani po úpravách - plazmový hořák umístěny v kesonu - dostatečně těsné, tj. nelze dostatečně inertizovat celý systém a proto po rozkladu v plasmě docházelo k částečnému spálení produktů. Ve srovnání s rozkladem bez taveniny železa však došlo k výraznému poklesu organických látek při současném vzestupu koncentrace produktů (). Dále lze konstatovat, že nebylo dosaženo dostatečně ustáleného stavu procesu. Zda se jedné o nesprávně zvolenou metodu odběru nebo o vliv plazmového rozkladu nelze zatím rozhodnout. V současné době se připravují zkoušky založené na dmýchání směsi argonu s oxidem uhelnatým do reakční nádoby bez plazmy, zaměřené na prověření vlivu objemu reaktoru na ustálení signálu měření. 5. ZÁVĚR Výsledky druhé série ověřovacích pokusů znovu potvrdily, že kombinace pyrolýzy a plazmového rozkladu je vhodná cesta, kterou lze po dalším zdokonalení použít pro zpracování nebezpečných odpadů. Při studiu rozkladu heptanu se zjistil souhlas pokusných výsledků a termodynamických výpočtů. 5

Další pokusy na modelovém zařízení budou provedeny s rozkladem produktů vzniklých jak při spalování, tak při pyrolýzním rozkladu vybraných druhů odpadů na bázi organických látek. Současně bude řešena problematika rozkladu oxidu uhličitého. Práce byla řešena za finanční podpory Grantové agentury ČR v rámci projektu 101/00/007. LITERATURA [1] Bajger, Z. Krayzel, M. Bůžek, Z.: Možné postupy termického zpracování odpadů s využitím plazmového rozkladu. Acta Metallurgica Slovaca, 001, 7, č., s. 9-53 [] Bajger, Z. aj.: Komplexní zpracování odpadů na území VÚSC Ostrava s využitím stávajících technologií. Technická zpráva, Ostrava, červen 001 [3] Macoszek M. aj.: Hutnické listy, 000, č. -7, s. 50-55 [] Kalousek, J.: Soubor programů pro výpočet termodynamických funkcí a rovnovážné složení reakcí. Technická zpráva, 0 s., VŠB-TU Ostrava, FMMI, 001 6