Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и

На рис. 52 показана принципиальная схема производства цемента мокрым способом. Нефтеотходы могут быть введены в

печь вместе с цементным шламом или с топливом. Кислые гуд­ роны с содержанием серной кислоты не более 3—5% наиболее целесообразно смешивать с применяемым на цементном заводе мазутом и сжигать. Кислые гудроны с содержанием серной кис­

так как такие гудроны при хранении могут образовывать твер­ дые конгломераты.

Нейтрализованные кислые гудроны можно использовать в качестве интенсификаторов процесса клинкерообразования в производстве цемента. Наибольший эффект в процессе клинке­ рообразования достигается при добавлении к топливу 9—15% продукта нейтрализации кислого гудрона. Количество свобод­ ного оксида кальция при этом не превышает допустимых преде­ лов, удельный расход тепла на обжиг клинкера (полупродукт, получаемый в виде гранул при обжиге известняка с глиной) низкий, сгорание топлива в факеле происходит устойчиво. Ин-

гудрона, смешением продуктов нейтрализации с асфальтом и последующим окислением воздухом изготовляют дорожный вя­ жущий материал. Этот процесс опробован на Ярославском НПЗ для старых прудов кислого гудрона. К кислому гудрону до ■окисления можно добавить полиэтилен, который блокирует водорастворимые соединения, и получить водостойкий вяжущий материал. Последний можно производить также термической обработкой водорастворимых соединений.

Таким образом, утилизация кислых гудронов возможна дву­ мя путями:

ликвидацией или снижением расхода серной кислоты, олеума и триоксида серы, приводящих к образованию сернокислотных отходов;

переработкой кислых гудронов с целью получения ценных продуктов.

3.7. ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

И ПОТРЕБЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Отходы полимерных материалов подразделяют на отходы про­ изводства и отходы потребления. Наиболее значительны по масштабам отходы производства и потребления резинотехничес­ ких изделий, пластических масс, синтетических смол и волокон.

Отходы производства резинотехнических изделий образуются

при получении мономеров, вспомогательных веществ, эластоме­ ров и готовой продукции. Они могут быть газообразными, жид­ кими и твердыми. Отходы производства мономеров включают кубовые остатки ректификационных колонн, отработанные ка­ тализаторы и адсорбенты, шламы, газы стравливания, кислоты, растворители и др. Отходы производства эластомеров включа­ ют частично структурированный полимер, высокопластичный и частично деструктированный полимер, механические потери каучука, загрязненный и некондиционный каучук, коагулюм, крошку каучука. Отходы производства готовой продукции включают невулканизированные и вулканизированные резино­ технические материалы образующиеся на стадии приготовления резиновых смесей и заготовок, вулканизации и обработки гото­ вых изделий.

Основная часть отходов, образуется при очистке и промыв­ ке оборудования.

Несмотря на небольшой выход этих отходов, потери народ­ ного хозяйства, с учетом многотоннажности производства син­ тетического каучука, весьма значительны. На их уничтожение требуются значительные средства.

Отходы потребления — изношенные шины (автомобильные,, авиационные, тракторные и др.), резинотехнические изделия (транспортерные ленты, рукава и др.), предметы личного пот­ ребления (в основном обувь), которые вышли из эксплуатации вследствие старения и конструктивных разрушений: механичес­ кого износа, расслоения и разрыва деталей.

Основную массу отходов производства резинотехнических: изделий вывозят на свалки или сжигают. Это приводит к за­ грязнению атмосферы, подпочвенных вод, исключению из сево­ оборота сотен гектаров земли. Отходы производства резинотех­ нических изделий перерабатывают с помощью различных методов деструкции полимеров: термической, термокаталитичес­ кой в присутствии соединений марганца, ванадия, меди, хрома, молибдена или вольфрама; с применением химических агентов (кислот Льюиса, нитрозосоединений, окислительно-восстанови­ тельных систем и др.); биохимической, механохимической, фотоокислительной, ультразвуковой и др.

Для деструкции отходов эластомеров и резин не требуются большие капитальные затраты. Получаемые при этом жидкие полимеры можно применять в качестве пленкообразующих,, антикоррозионных покрытий, пластификаторов и т. д. или вто­ рично использовать в производстве основной продукции.

Разработаны различные пути квалифицированного примене­ ния отходов производства и потребления резинотехнических из­ делий в промышленности.

Деструкцией отходов эластомеров и резин получают низко­ молекулярные полимеры, которые используют в качестве плен­ кообразующих, антикоррозионных покрытий пластификаторов, а также смолы, лаки и другие ценные полупродукты. Так, при.

деструкции отходов каучука СКД, СКИ-3 получают синтетичес­ кую олифу, краски и т. д.

Пластификаторы получают термической деструкцией отходов высокомолекулярных полимеров: чис-1,4-бутадиенового (пласти­ фикатор СКДД), цис-1,4-изопренового (пластификатор СКИ Н), сополимера бутадиена с пропиленом (пластификатор СКБП АН), а также полимеризацией пипериленовой фракции и низ­ ших олигомеров бутадиена.

Полимеризацией побочных (кубовых) продуктов производ­ ства получают олигомеры и низкомолекулярные полимеры, так­ же используемые в качестве пластификаторов.

При деполимеризации отходов синтетического каучука (по­ лиизобутилена, бутилкаучука) получают исходные мономеры, которые повторно используют в производстве основной продук­ ции, что снижает его материало- и энергоемкость.

Дробление структурированных полимеров позволяет исполь­ зовать их в качестве модификаторов асфальта. Растворы отхо­ дов синтетического каучука можно применять как полимерные связующие и наполнители в промышленности строительных ма­ териалов.

Для измельчения отходов синтетического каучука и резины применяют роторное измельчение, криогенный процесс перера­ ботки отработанной резины, дробилки ударного действия в сочетании с низкотемпературной обработкой отходов, растворе­ ние под давлением сжиженного газа в каучуке и последующее мгновенное его дросселирование. Применение новых УДА-уста- иовок (универсального дезинтегратора — активатора) позволяет диспергировать и активировать отходы резины, придавая им новые свойства, получить ценный порошковый наполнитель для полимеров.

Отходы синтетического каучука и резины широко исполь­ зуют для производства тары, кровельных и защитных материа­ лов, товаров народного потребления. Ряд отходов промышлен­

непосредственно на установках окисления. Отходы промышлен­

кровельных материалов, облицовочных и отделочных материа­ лов для панелей и стен, мастик для приклеивания различных материалов к дереву, бетону и кирпичу, теплоизоляционных материалов, профильных изделий и др.

Изношенные шины представляют собой ценное вторичное сырье. Основные направления их переработки следующие:

регенерация резины — наиболее экономически целесообраз­ ное направление утилизации;

получение резиновой крошки для производства строительных материалов;

получение технического углерода пиролизом; сжигание для получения теплоэнергии;

укрепление откосов, сооружение противоударных барьеров на дорогах и т. д.

Из изношенных шин вырабатывают бризол (для антикорро­ зионной защиты магистральных газопроводов), резинобитумную гидроизоляционную мастику (для изоляции трубопроводов), би­ тумно-резиновый изол (рулонный кровельный материал), обрезиненную крафт-бумагу (прослойка для химически стойких бумажных мешков) и др.

В последнее время разрабатываются мероприятия по расши­ рению переработки отходов синтетических смол и пластмасс, синтетических волокон и нитей при их производстве и перера­ ботке в изделия, а также отходов производственного и бытового потребления изделий из полимерных материалов.

Созданы технологии по переработке использованных поли­ этиленовой пленки, полимерной тары, различных изделий из синтетических волокон. Экономический эффект от использова­ ния 1 т изделий из вторичного полиэтилена— 1200—5600 руб., вторичного полистирола — 460—1300, капроновой смолы — 2400, вторичного поливинилхлорида— 1500 руб. по сравнению с про­ изводством и использованием изделий из первичных полимеров.

Г Л А В А 4

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ И ЭНЕРГИИ

4.1. БЕЗОТХОДНАЯ И МАЛООТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Безотходная технология — такой способ производства продук­ ции, при котором рационально и комплексно используют сырье и энергию в цикле сырьевые ресурсы — производство — потреб­ ление— вторичные сырьевые ресурсы и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функциониро­ вания. В этом определении выделяют три основных положения:

основу безотходного производства составляет сознательно^ организованный и регулируемый человеком техногенный круго­ ворот веществ;

обязательно рациональное использование всех компонентов сырья, максимально возможное использование потенциала энергетических ресурсов (ограниченное вторым законом термо­ динамики);

безотходное производство, неизбежно воздействуя на окру­ жающую среду, не нарушает ее нормального функционирования и, следовательно, не наносит ей ущерба.

Следует отметить условность термина «безотходная техноло­ гия», так как невозможно избежать термодинамически обуслов-

качества и не соответствуют стандартам (техническим услови­ ям). Эти отходы после предварительной обработки, а иногда и ■без нее, можно использовать в сфере производства или потреб­

ления.

Отходы потребления — отработанные материалы либо раз­ личные изношенные изделия, образующиеся в процессе потреб­ ления продукции и восстановление которых экономически не­ целесообразно. Отходы потребления могут быть использованы в качестве сырья или добавки к нему.

Вторичные материальные ресурсы (BM P)— совокупность •отходов производства и потребления, которые можно исполь­ зовать в качестве основного или вспомогательного материала для выпуска продукции. К ним условно относят также побочные и попутные продукты, которые пока используют недостаточно полно и которые представляют собой потенциальный резерв материальных ресурсов для промышленности.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)— энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных про­ дуктов, образующихся в технологических установках, который можно частично или полностью использовать для энергоснабже­ ния других потребителей на самом предприятии или за его пределами. ВЭР разделяют на горючие, тепловые и механичес­ кие. Горючие ВЭР — отходы или побочная продукция, которые могут использоваться в качестве топлива; тепловые — физичес­ кое тепло отходящих дымовых газов технологических печей, физическое тепло материальных потоков, охлаждающей воды после теплообменной аппаратуры и др.; механические — энер­ гия сжатых газов, образующихся (или используемых) в тех­ нологических процессах.

Принципы безотходных производств — системность, комп­ лексное использование сырьевых и энергетических ресурсов, цикличность материальных потоков, ограничения воздействия производства на окружающую среду, рациональность организа­ ции безотходного производства.

Системность выражается в учете взаимосвязей и взаимоза­ висимостей производственных, социальных и природных процес­ сов.

Комплексное использование сырьевых и энергетических ре­ сурсов позволяет осуществить комбинирование и межотраслевое кооперирование, например в рамках территориально-производ­ ственного комплекса, обеспечивает благоприятные условия для использования одними предприятиями отходов других.

Цикличность материальных потоков (прежде всего наличие замкнутых водо- и газооборотных циклов) и ограничения воз­ действия производства на окружающую среду предопределяют сохранность таких природных ресурсов, как пресная вода, воз­ дух, а также поверхности земли, растительного и животного мира.

Ограничения воздействия производства на окружающую сре­

ду предполагают такой уровень суммарного воздействия про­ изводства, при котором качество окружающей среды не изме­ няется или изменяется в допустимых пределах. Этот уровень должен быть положен в основу расчета критериев, ограничива­ ющих воздействие безотходного производства на окружающую

среду.

Рациональность организации безотходного производства оце­ нивается по энерготехнологическим, экономическим, экологи­ ческим и социальным параметрам и предполагает такое ис­ пользование природно-ресурсного комплекса в регионе, которое с увеличением объема производства не приводит к росту экономического ущерба*.

При разработке безотходного производства необходимо учи­ тывать, что производственный процесс должен осуществляться при минимально возможном числе технологических стадий и ап­ паратов, совмещении операций, поскольку на каждой из них образуются отходы и теряется сырье.

С целью проведения единой технической политики в области создания безотходной технологии составляют эталонные про­ екты, сравнение с которыми традиционных схем позволяет раз­ работать мероприятия по снижению материало- и энергоем­ кости производства товарной продукции.

Эталонный проект — совокупность технологических стадий в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы, обеспечивающих замкнутое дви­ жение материальных и энергетических потоков. При составле­ нии эталонного проекта для отдельных видов химической продукции используют наиболее совершенные технологические схемы получения этой продукции и переработки отходов, при которых не образуются вторичные отходы.

Важное значение имеет информационное обеспечение дея­ тельности по развитию безотходных производств. Оно включает информационное обеспечение контроля за движением матери­ альных ресурсов; сбор и систематизацию информации о состоя­ нии окружающей среды, факторах восприятия отрицательного воздействия промышленного производства.

Институтом проблем комплексного освоения недр АН СССР

отрицательные изменения природы, которые обусловлены загрязнением окру­ жающей среды и могут быть выражены в стоимостной форме. Экономический

Безотходная технология предполагает утилизацию не только отходов производства, но и отходов потребления, т. е. создание цикла сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы, позволяющего многократно ис­ пользовать исходное сырье. Например, регенерация 1 т смазоч­ ных масел позволяет сэкономить 6 т нефти. Затраты на реге­ нерацию 1 т масла составляет лишь около половины затрат на производство масла из нефти. Из 1 млн. т изношенных шин можно получить для повторного использования 700 тыс. т ре­ зины, 130—150 тыс. т текстиля и волокон, 30—40 тыс. т етали.

4.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕФТИ И ГАЗА ПРИ КОМБИНИРОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВ

Нефть используют в химических производствах как энергоно­ ситель и как сырье. На производство химической продукции рас­ ходуют около 5% нефти, добываемой в стране, примерно 3% тратят на выработку всех видов энергии, обеспечивающих про­ ведение нефтехимических процессов. В перспективе в промыш­ ленности органического синтеза намечается потреблять 20— 25% нефтяного сырья от объема первичной перегонки нефти.

В то же время степень полезного использования энергии на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях составляет 30—35%, потери — 65—70%, в том числе около 30% теряется с охлаждающей водой, 16% — в атмосферу с дымовы­ ми газами технологических печей, 14%— в окружающую среду от горячих поверхностей.

(в том числе углеводородов) затрат на всех стадиях производ­

С народнохозяйственной точки зрения целесообразнее эконо­ мить сырье в процессах переработки, чем дополнительно добы­ вать то же количество. Растущие потребности в углеводородном сырье при зафиксированном объеме перерабатываемой нефти можно удовлетворить путем углубления ее переработки, преж­ де всего вовлечения в переработку мазута, тяжелых нефтяных остатков, использования углеводородов газового конденсата, лопутного и природного газов.

В результате углубления переработки нефти предусматрива­ ется снизить долю мазута с 41,2% в 1985 г. до 35% в 1990 г., глубину переработки нефти довести до 65%. Для обеспечения такого прироста производства углеводородного сырья потребо­ валось бы добыть и переработать дополнительно почти 30 млн.