Газификация

Широко используемый в металлургии способ переработки некоксующихся углей - осуществляется в вихревых реакторах или печах с кипящим слоем при температурах 600-1100°С в атмосфере газифицирующего агента (воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода или их смесь). В результате реакции образуются синтез-газ (H2, СО), туман из жидких смолистых веществ, бензопирена и диоксинов. Реакция газификации протекает в среде с восстановительными свойствами, поэтому оксиды азота и серы практически не образуются. Масса тумана при 600°С может доходить до 30% от массы синтез-газа. При увеличении температуры газификации доля тумана в массе синтез-газа падает и при температуре более 1100°С близка к нулю. Горючая смесь водорода и оксида углерода сжигается на горелках при 1400-1600°С или используется в каталитическом процессе синтеза метилового спирта. Зола, остающаяся после газификации, может содержать остаточный углерод и соли тяжелых металлов, растворимые в воде. После проверки золы на отсутствие бензопирена, диоксинов и тяжелых металлов в подвижной форме она может быть отправлена на захоронение.

Пиролиз

Пиролиз – наиболее изученный процесс широко используется для производства активированного угля из древесины. Пиролиз нефтесодержащих отходов проводят при температуре 600-800°С с вакуумированием реактора. При этом протекают реакции коксо- и смолообразования, и разложения высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные, жидкую и газообразную фракции, содержащие этилен, пропилен а также ароматические углеводороды, а если углеводородные отходы содержат серу, то образуются также сероводород и меркаптаны. Оксиды азота и серы практически не образуются.

Пиролиз древесины – осуществляют при температуре 250 – 450 градусов, при этом получают жидкий пиролизат содержащий уксусную кислоту, пропионовую, метанол.

Процесс пиролиза нефтеотходов и иловых осадков активно исследовался, начиная с 1985 г., в России во Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта. Осадки вначале высушиваются при температуре 100-120°С, а затем подвергаются пиролизу при температуре 450°С. В результате образуется масляная фракция, близкая по составу к дизельному топливу. Процесс экологически безопасный и рентабельный. Отходящие газы установок содержат в сотни раз меньше оксидов азота и серы, аэрозоля и легких углеводородов по сравнению с отходящими газами печей сжигания.

Плазменные технологии

Учёные конструкторского бюро «Экологические - технологии экспериментального ма­шиностроения» при научном сопровождении РНЦ «Курчатовский института» разработали плазменный комплекс, в котором переработ­ка твёрдых отходов исключает образование диоксинов и фуранов: среднесуточная концен­трация этих веществ в выбросах в атмосферу составляет 0,01 нг/м³, что значительно ниже существующих норм. Происходит это благо­даря тому, что используемые плазмотроны позволяют создавать очень высокие темпе­ратуры в рабочей зоне — до 5000°С, так что отходы сразу переходят из твёрдого состояния в газообразное, с образованием синтез-газа — ( Н₂, СО). Образующийся в нижней части рабочей зоны базальтоподобный шлак — экологически безопасный строительный материал, который может использоваться в производстве мине­ральных волокон, применяющихся для тепло­изоляции, а также, например, в конструкциях для устройства дорожного полотна.

Кроме того, выделяющееся в процессе рабо­ты плазменной установки значительное количе­ство избыточного тепла утилизируется в ходе получения пара высокого давления, который в свою очередь используется для выработки до 600 кВт-ч электроэнергии, покрывающей энергетические затраты на работу плазмотро­нов. Таким образом, установка плазменной переработки твёрдых отходов при выходе на стационарный режим работает по замкнутому циклу на собственной электроэнергии.

В плазмотронах в качестве рабочего тела (плазмообразующего газа) могут применять­ся различные газы: воздух, углекислый газ, метан, их смеси. Выделение углекислого газа из продуктов плазменной переработки твёр­дых отходов с последующим использованием его в качестве рабочего тела плазмотрона снижает попадание этого парникового газа в атмосферу. Изменяя рабочее тело плазмо­трона, можно регулировать состав основных газовых продуктов переработки (соотноше­ние водорода и монооксида углерода) и вы­делять целевые компоненты (водород) либо направлять их на дальнейшую переработку, например для получения компонентов мотор­ного топлива.

Плазменная переработка отходов не требует их сортировки перед загрузкой в установку. Могут перерабатываться отходы с влажностью до 45%, в том числе сельскохо­зяйственные отходы (навоз, рисовая шелуха, солома, жмых и др.), илы со станций очистки сточных вод, тяжёлые нефтяные остатки.

Экспериментальная установка по этой технологии производительностью до 3500 т в год введена в действие в 2006 г. в Израиле (г. Хайфа).