Високопроникні селективні полімерні мембрани для розділення піроконденсату

Вікторія Мельник, Микола Шафаренко, Жанна Остапенко, Віра Косова, Юхим Калюжний
Анотація

Метою роботи було визначення оптимальних технологічних параметрів для отримання чистих фракцій вуглеводнів та вилучення пірокарбону та важкої піролізної смоли. В роботі використовувалася методика мембранного розділення піроконденсату за допомогою високопроникних селективних полімерних мембран. Встановлено, що середній склад піроконденсату, який містить до 58,4 % вуглеводнів, придатних для отримання бензинової, керосинової та дизельної фракцій, а також 20 % ненасичених вуглеводнів та 20 % пірокарбону з важкою піролізною смолою. Доведена ефективність мембранної технології для розділення піроконденсату з отриманням бензинової (8,2 %), керосинової та дизельної (23,9 %) фракцій з низьким вмістом сірки та ненасичених вуглеводнів. Характеристики одержаних фракцій відповідали вимогам стандартів для використання їх як готових товарних продуктів. Визначено оптимальні температури процесу розділення для кожної фракції: бензинової – 50 °C, керосинової – 70 °C, дизельної – 85 °C. Встановлено залежність проникності мембран від температури та селективності щодо ненасичених вуглеводнів та сірки. Процес розділення забезпечив одночасне висадження пірокарбону та важкої піролізної смоли, що спрощує технологію та підвищує її ефективність. Запропоновані каталітичні методи переробки осаду пірокарбону та залишку ненасичених вуглеводнів, що дозволяє досягти повної переробки піроконденсату від 96 % до 98 %. Підтверджено можливість використання мембранної технології для ефективної переробки піроконденсату з мінімальним впливом на навколишнє середовище. Розроблені аналітичні та експериментальні засади для розрахунку апаратів мембранного розділення та їхньої продуктивності. Запропоновані рішення можуть бути застосовані для виробництва високоякісних паливних фракцій з відпрацьованих матеріалів

Ключові слова

фракційний склад, піроліз, нафтополімерні смоли, каталітична обробка, дизельна фракція

ЦИТУВАТИ
Mel’nick, V., Shafarenko, M., Ostapenko, Zh., Kosova, V., & Kaliuzhnyi , Yu. (2026). High-permeability selective polymer membranes for pyrocondensate separation. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 22(1),100-120. https://doi.org/10.31548/dopovidi/1.2026.100
Використані джерела
  1. Boichenko, S., Shkilniuk, I., & Kuberskyi, I. (2025). Alkylbenzene fraction as a waste conversion product – a prospective component for the production of environmental aviation gasolines. Herald of Khmelnytskyi National University, 351(3(1)), 65-74. doi: 10.31891/2307-5732-2025-351-7
  2. Boichenko, S., Zholtaily, S., Shkilniuk, I., Kuberskyi, I., & Levandovskyi, I. (2024). Analysis of the potential for production of composite motor fuel from waste plastics and polyethylene and waste tires in Ukraine. System Research in Energy, 80(4), 41-55. doi: 10.15407/srenergy2024.04.041.
  3. Chernega, V. (2024). Use of worn tires from the aspects of economic and environmental use. Advances in Mechanical Engineering and Transport, 2(23), 276-281. doi: 10.36910/automash.v2i23.1549.
  4. DSTU 7687:2015. (2015). Euro automotive gasolines. Technical conditions. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62187.
  5. DSTU EN 228:2022. (2022). Automotive fuels – unleaded petrol – requirements and test methods (EN 228:2012+A1:2017, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=110440.
  6. DSTU EN 590:2022. (2022). Automotive fuels – diesel – requirements and test methods (EN 590:2022, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=110430.
  7. Dumskyi, V.T., Bato, G.M., Cherednikova, G.F., & Dumskyi, S.V. (2014). Synthesis of petroleum polymer resins by initiated oligomerization of the C8/C9 gasoline pyrolysis fraction. Petroleum Chemistry, 54(1), 69-71.  doi: 10.1134/S0965544113060066.
  8. EN 16300:2012. (2012). Automotive fuels – determination of iodine value – calculation method from gas chromatographic data. Retrieved from https://cdn.standards.iteh.ai/samples/35004/c156163013804b67a2331c72f24562ac/SIST-EN-16300-2012.pdf.
  9. Hrynyshyn, K., Skorokhoda, V., & Chervinskyy, T. (2022). Study on the composition and properties of pyrolysis pyrocondensate of used tires. Chemistry & Chemical Technology, 16(1), 159-163. doi: 10.23939/chcht16.01.159.
  10. Hrynyshyn, K.O., Skorokhoda, V.Y., & Chervinsky, T.J. (2021). Composition and properties of pyrocondensate of pyrolysis wear tires. Chemistry, Technology and Application of Substances, 4(2), 28-32. doi: 10.23939/ctas2021.02.028.
  11. Ibragimov, H., Ismailov, E., Gasimova, K., Yusifov, Y., Ibragimova, Z., & Kolchikova, I. (2013). Bimetallic aluminum complexes modified with chloride ions of Mn(II), Fe(III), and Ni(II) for pyrocondensate oligomerization. International Research Journal of Pure & Applied Chemistry, 3(4), 428-440. doi: 10.9734/IRJPAC/2013/4757.
  12. Ibragimov, K.A., Mamedova, T.A., Amirov, F.A., Ibragimova, Z.M., Akhmedova, K.M., & Mukhtarov, A.G. (2020). Analysis and prospects for the development of processing of liquid pyrolysis products. Baku: Elm.
  13. ISO 8754. (2003). Petroleum products – determination of sulfur content – energy-dispersive X-ray fluorescence spectrometry. Retrieved from https://cdn.standards.iteh.ai/samples/30062/c5aefca0b1cb4007a2ed87b2c6c6b357/ISO-8754-2003.pdf.
  14. Jerzak, W., Wądrzyk, M., Sieradzka, M., & Magdziarz, A. (2024). Experimental investigations using pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry and drop-tube-fixed-bed reactor. Energy Conversion and Management, 313, article number 118642. doi: 10.1016/j.enconman.2024.118642.
  15. Khurmamatov, A.M., & Akhmedova, K.S. (2025). Waste tires based pyrolysis for synthetic fuel and studying its properties. Chemical Papers, 79, 3883-3893. doi: 10.1007/s11696-025-04041-4.
  16. Lee, N., Joo, J., Lin, K.-Y.A., & Lee, J. (2021). Waste-to-fuels: Pyrolysis of low-density polyethylene waste in the presence of H-ZSM-11. Polymers13(8), article number 1198. doi: 10.3390/polym13081198.
  17. Magagula, S., Lebelo, K., Motloung, T., Mokhena, T., & Mochane, M. (2023). Recent advances on waste tires: Bibliometric analysis, processes, and waste management approaches. Environmental Science and Pollution Research, 30(56), 118213-118245. doi: 10.1007/s11356-023-30758-4.
  18. Markina, L.M., & Kryva, M.S. (2018). Study of technological parameters of worn automobile tire pyrolysis under static loading. Science and Innovation, 14(6), 38-54.
  19. Mello, M., Rutto, H., & Seodigeng, T. (2023). Waste tire pyrolysis and desulfurization of tire pyrolytic oil (TPO) – a review. Journal of the Air & Waste Management Association, 73(3), 159-177. doi: 10.1080/10962247.2022.2136781.
  20. Papari, S., Bamdad, H., & Berruti, F. (2021). Pyrolytic conversion of plastic waste to value-added products and fuels: A review. Materials, 14(10), article number 2586. doi: 10.3390/ma14102586.
  21. Ranskyi, A., & Korinenko, B. (2023). Alternative energy: Obtaining synthetic oil during the pyrolysis processing of polypropylene waste. Bulletin of Vinnytsia Polytechnic Institute, 2, 6-14. doi: 10.31649/1997-9266-2023-167-2-6-14.
  22. Shlonchak, I., & Batrachenko, O. (2024). The recycling of car tires in the Ukrainian perspective. Central Ukrainian Scientific Bulletin Technical Sciences, 10(41), 221-227. doi: 10.32515/2664-262X.2024.10(41).1.221-227.
  23. You, S., Ok, Y.S., Tsang, D.C.W., Kwon, E.E., & Wang, C.H. (2018). Towards practical application of gasification: A critical review from syngas and biochar perspectives. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 48(22-24), 1165-1213. doi: 10.1080/10643389.2018.1518860.
  24. Zakhara, I.Yа. (2025). Analysis of the disposal and recycling of used car tires. Oil and Gas Power Engineering, 43(1), 161-170. doi: 10.31471/1993-9868-2025-1(43)-161-170.
  25. Zerin, N.H., Rasul, M.G., Jahirul, M.I., & Sayem, A.S.M. (2023). End-of-life tyre conversion to energy: A review on pyrolysis and activated carbon production processes and their challenges. Science of the Total Environment, 905, article number 166981. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.166981.
  26. Zheng, D., Cheng, J., Wang, X., Yu, G., Xu, R., Dai, C., Liu, N., Wang, N., & Chen, B. (2023). Influences and mechanisms of pyrolytic conditions on recycling BTX products from passenger car waste tires. Waste Management, 169, 196-207. doi: 10.1016/j.wasman.2023.07.001.