index
в раздел "Библиотека"

Гильдия экологов предлагает широкий спектр услуг и оборудования экологического и природоохранного назначения. >> Продукция    >> Услуги

«УТВЕРЖДАЮ»
Государственное Учреждение города Москвы
«Бюро экономического анализа экологических проектов»
____________ Тиньгаев А.Г.
«___» августа 2002г.

«УТВЕРЖДАЮ»
Генеральный директор ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО»
_______________ Старков С.В.
«___» августа 2002г.

О Т Ч Ё Т

по договору № 9 от 25 июня 2002 г.

«Проведение НИР по получению исходных данных для  проектирования полномасштабной установки материального рециклинга автопокрышек путём растворения в органическом растворителе»

2002 г.

Исполнители:

                      ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО»

                       Ген. Директор           Старков С.В.

                        ООО «Экоцентр ВНИИНП» г.Москва

                        Ген. директор           Штейн В.И.

                        Технолог к.т.н.          Бочавер К.З.

                        ООО «НТО «Термоуголь» г.Омск

                        Директор                              Спешилов И.В.

                        Научный руководитель к.т.н. Аникеев В.Н.

1. Исследования, проведенные в ООО «Экоцентр ВНИИНП»

1. Цель работы.

Проведение экспериментов в автоклаве высокого давления по термодеструкции резины в режиме,  описанном в техническом задании выданным ООО «Н.Т.Д ТАМАННО», имело своей целью получения исходных данных для проектирования полномасштабной опытно-промышленной установки материального рециклинга автопокрышек путем растворения в органическом растворителе, наработки продуктов растворения их  исследования и разработки рекомендаций по их использованию.

Исследования проводились на  пилотной  установке ООО «Экоцентр ВНИИНП» (см. рис.1).

2. Описание эксперимента

В июне-июле  2002 года на базе ООО «Экоцентр ВНИИНП» по заданию ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО» был проведен термолиз (совместное действие органического растворителя, температуры и давления) автопокрышек. В результате, были получены следующие продукты:

• углеводородный раствор из смеси растворителя и жидких продуктов термолиза;
• небольшое количество углеводородного газа;
• металлокорд;
• твердый порошкообразный продукт.

2.1. В автоклав устанавливается емкость («стакан») объемом 12 дм³, в который загружается 4кг фрагментов покрышек и  5,44 кг (8 литров) растворителя, предоставленного ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО», после чего автоклав закрывается.

2.2. Производится продувка автоклава азотом с целью удаления воздуха и создания некоторого избыточного давления.

2.3. Содержимое автоклава разогревается до температуры 300⁰С и выдерживается при  давлении  5,0¸5,5  МПА, в течение 90 минут. В  процессе растворения, образующиеся  газообразные продукты направляются через холодильник- конденсатор и собираются в мерную емкость.

2.4. По завершении выдержки оставшийся в автоклаве жидкий продукт (фр. 300-КК) сливается в мерную емкость,  давление сбрасывается до атмосферного.  Автоклав охлаждается, и из него  вынимается  “стакан” с  твердыми остатками.

3. Описание продуктов реакции.

3.1. Конденсат, образующийся при выдержке смеси, представляет собой темную жидкую фракцию (НК-300⁰С), подлежащую в дальнейшем разгонке. Наличия в жидкости нерастворенных частиц органических составляющих покрышек или каких-либо неоднородностей окатышей не наблюдалось.

3.2. После слива фракции 300-КК в “стакане” остаются  легко разминаемые комки и порошок темного цвета с  фрагментами металлического корда.  Из которой извлекаем и взвешиваем металлический корд и определяем вес составляющих.

3.3. Жидкая фракция (НК-300⁰С) и жидкий  продукт (фр. 300-КК)  взвешиваются,  и затем проводится отбор «синтетической нефти» (50% от загруженной массы фрагментов покрышек).

4. Материальный баланс процесса деструкции.

4.1 Для каждого опыта было загружено:

Фрагменты покрышек                                   4,00  кг

Растворитель                                                 5,44  кг  (8  литров)

5.  Материальный баланс разделения продуктов реакции, без учета растворителя.

 

Получено:	Эксперимент 1		Эксперимент 2		Эксперимент  3
	г	% вес.	г	% вес.	г	% вес
Взято: Фрагменты покрышек Всего:	4000 4000	100 100	4000 4000	100 100	4000 4000	100 100
Получено:
Синтетическая  нефть	1969	49,22	1988	49,70	1926	48,15
Тех. углерод.	1163	29,08	1152	28,8	1188	29,70
Металлолом	782	19,55	796	19,90	812	20,30
Потери	86	2,15	64	1,6	74	1,85
Всего	4000	100	4000	100	4000	100

6. Анализ продуктов  полученных в процессе термодеструкции.

Синтетическая нефть (жидкая фракция, состоящая из углеводородов)  подвергалась  разгонке на аппарате АРН-2, с выделением бензиновой и остаточной фракции (мазут).

Материальный  баланс  разгонки на аппарате АРН-2

	Эксперимент 1	Эксперимент 2	Эксперимент 3
	% вес.	% вес.	% вес.
Взято: Синтетическая нефть Всего:	100 100	100 100	100 100
Получено:
Бензиновая фракция (НК-200°С)	63,85	64,40	64,67
Остаточная фракция  (мазут)	34,65	33,80	34,19
Потери	1,50	1,80	1,14
Всего	100	100	100

Характеристика  выделенной  бензиновой  фракции

Характеристика  остаточной фракции (мазут)

Остаточная фракция по своему составу не  соответствует ГОСТ 10585-79 мазуту М-40 только по показанию  зольности. Кроме вышеуказанных пробегов пилотной установки были проведены специальные пробеги  получения тех. углерода  (твердый порошкообразный остаток) в количестве необходимом для его исследования и разработки рекомендаций по его применению.

I. Исследования, проведенные в ООО «НТО Термоуголь».

ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО» предоставило порошкообразный продукт, который был исследован.

       Этот продукт может найти широкое применение в различных отраслях промышленности. Если включить в состав производства рециклинга установку по его облагораживанию, то эта установка хорошо впишется в производственный процесс материального рециклинга не представляя затруднений ни в технической, ни финансовой части.

       Суть вышеизложенного заключается в следующем:

 1.   По результатам физико-химических исследований установлено, что эти твердые отходы представляют собой смесь нескольких марок технического углерода, используемых при производстве отечественных и импортных шин. При этом дисперсность технического углерода из отечественных шин составила 65 м2/г, а из импортных покрышек – 84 м2/г. ( Паспорта на физико-химические показатели прилагаются ).

        В техническом углероде от переработки автопокрышек значительно более высокое содержание серы 1,7 – 2,7 % масс,  в то время как у серийного углерода этот показатель составляет 0,3 – 0,7 % масс.  Кроме того, по активности поверхности и усиливающим свойствам в резине тех. углерод от переработки шин несколько уступает серийному техническому углероду.  Поэтому его можно будет использовать в производстве неответственных изделий РТИ, например, в резиновых смесях из регенерата резин или в качестве небольших добавок 5 – 10% от используемого в изделиях РТИ технического углерода.

2.   Для улучшения характеристик с учетом требований международных стандартов и повышения конкурентоспособности на отечественном и международном рынках сбыта,  предлагается использовать тех. углерод,  от переработки шин,  в качестве сырья для производства электропроводного тех. углерода и сырья для производства углерод - углеродных материалов для металлургической промышленности.

        Высокая электропроводность тех. углерода достигается за счет его термообработки при 1300⁰С в инертной среде в течение 3 – 5 минут (установка представлена на рис.2,3). При этом электропроводность термообработанного тех. углерода соответствует отечественному аналогу П 267-Э и зарубежному аналогу N472, реализуемых по цене 2-3 доллара США за килограмм. Электропроводный тех. углерод используется в кабельной промышленности на заводах: городах Томск, Хабаровск, Пермь, Донецк. На заводах РТИ: в городах Курск, Москва, Екатеринбург, Балаково, Уфа.

      Углерод - углеродные материалы для металлургии пользуются большим спросом (до 100 000 тонн в год) на металлургических заводах в городах: Липецк, Челябинск, Новокузнецк, Магнитогорск, завод «Серп и Молот» Москва, Электросталь, Кировочепецк, Жлобин и другие. Реальная цена УУМ составляет от 1 до 4 долларов  США за килограмм.

        Производство электропроводного техуглерода и УУМ для металлургии из твердых продуктов, получаемых после процесса материального рециклинга шин, не сопровождаются вредными выбросами в атмосферу и сточные воды и относятся к экологически чистыми и безопасными производствами.

         Технологические схемы по производству вышеуказанных материалов прилагаются.

Выводы. 1.  Проведенный   процесс  полного растворения  резины автопокрышек (фрагменты) в растворителе ( ноу-хау)  предоставлен  ООО «Н.Т.Д.  Таманно»

2.  Получены  продукты полностью утилизируемые:

            - синтетическая нефть                                              » 50 %

            -  технический углерод                                             » 30 %

            -  металлолом                                                                    » 20 %

3. Синтетическая нефть (состав) : 

-   высокооктановая бензиновая фракция               »  65 %,

-   мазут товарный                                                     » 35 %

4. Жидкие продукты, образующиеся при растворении автопокрышек.

В процессе переработки автопокрышек  образуется  значительное количество жидких углеводородных продуктов с температурой кипения фракции НК-200⁰С, которые разделяются методом ректификации на:

- бензиновую фракцию;

- толуол (рецикл растворителя);

- тяжелую фракцию (мазут)

Бензиновая фракция представляет собой высокооктановую компоненту автобензинов и после очистки (облагораживания) используется при компаундировании с фракциями перегонки нефти и другими продуктами нефтепереработки, для производства товарного автобензина.

Растворитель возвращается в процесс растворения шин. Некоторые потери (10¸12 %) возмещаются свежей порцией растворителя, которая является расходным показателем работы установки.

Мазутная фракция после доочистки от твердых включений (техуглерод) методами фильтрации, центрифугирования или электроосаждения представляет собой малосернистый мазут марок  М 100 или М 40, полученный мазут может быть окислен и доведен до кондиции высокосортного связующего для асфальтобетонов и строительного битума. 

 Таким образом все жидкие продукты реализуются на 100 %.

5. Фракция технического углерода рекомендована Омским конструкторско-технологическим институтом технического углерода (КТИИТУ) СО РАН и НТО «Термоуголь» для дальнейшего использования в электронной, металлургической и т.д.  промышленности

6. «НТО Термоуголь» имеет опыт разработки и производства электропроводного техуглерода и УУМ и предлагает заключить договор на 2002 год по разработке и рабочему проектированию опытно- промышленных установок по производству электропроводного техуглерода и УУМ для металлургии из твердых продуктов, получаемых в процессе материального рециклинга шин.

7. Металлолом идет на переплавку.

                                             Заключение.

- ООО «Н.Т.Д ТАМАННО» предлагает реализовать проект по созданию опытно-промышленного производства по  утилизации резиносодержащих и полимерных отходов .

          Предлагаемый проект имеет целью решение одной из острейших проблем, стоящих перед Человечеством, - утилизация использованных автопокрышек, пластиковой тары, полиэтиленовых  пакетов и других резиносодержащих и полимерных отходов.

          По прогнозам Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), объём твёрдых отходов к 2025г. вырастет в 4 - 5 раз. Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 25 млн. т. при ежегодном приросте не менее 7 млн.т. На европейские страны приходится 3 млрд. шт. "накоплений" изношенных автошин (около 2 млн. т.) Ежегодно в США накапливается более 280млн. использованных автопокрышек, а их общий сток на тот  год уже превысил два миллиарда штук.

          Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные 77 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации.

          В России и СНГ ежегодный объём выбрасываемых автошин оценивается цифрой более 1 млн. т., при этом в Москве накапливается 70 - 90 тыс. т.,  в Санкт-Петербурге и Ленинградской области около 60 тыс. т.

          При сгорании шин образуются такие химические соединения, которые, попадая в атмосферный воздух, становятся источником повышенной опасности для человека: это бифенил, антрацен, флуорентан, пирен, бенз(а)пирен. Два соединения из перечисленных - бифенил и бенз(а)пирен относятся к сильнейшим канцерогенам.

       Выброшенные на свалки либо закопанные шины разлагаются в естественных условиях не менее 100 лет. Контакт шин с дождевыми осадками и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: дифениламина, дибутилфталата, фенантрена и т.д. Все эти соединения попадают в почву. А резина, являющаяся высокомолекулярным материалом, относится к термореактивным полимерам, которые в отличие от термопластичных не могут перерабатываться при высокой температуре, что создает серьезные проблемы при вторичном использовании резиновых отходов.

       Имеющийся мировой и отечественный опыт свидетельствует, что наиболее распространенными методами утилизации автошин являются сжигание с получением энергии (наиболее популярно сжигание их в цементных печах), пиролиз в условиях относительно низких температур с получением легкого дистиллята, твердого топлива, близкого по свойствам к древесному углю, и металла, а также получение резиновой крошки и порошка, используемых для замены натурального и синтетического каучука при изготовлении полимерных смесей и строительных материалов (именно этот способ реализован на Чеховском регенератном заводе). К сожалению, все перечисленные методы экономически и экологически не являются привлекательными, в связи с чем масштабного развития не получили.

       Нельзя не отметить, что амортизированная шина представляет собой ценное вторичное сырье, содержащее 45-55% резины (каучук), 25-35% технического углерода, 10-15% высококачественного металла. Экономически эффективная переработка автошин позволит не только решить экологические проблемы, но и обеспечить высокую рентабельность перерабатывающих производств. Причем, наиболее привлекательным является способ материального рециклинга.

В результате утилизации (рециклинга) автопокрышек получается:

1. -Бензиновая  фракция с октановым числом – 100, т-ра кипения    180 С, не содержащая свинец и серу ( Pb, S). Используется в производстве высокооктанового экологически чистого бензина. При смешивании 50% х 50% бензиновой фракции и бензина      А-76, получается А-93 – АИ-98 не содержащий Pb, S, что имеет огромный спрос во всех развитых странах.

2. -Мазут, по своим показателям соответствует ГОСТ 1058-99      (М-40) массовая доля содержания серы- 0.6%

3. -Технический углерод, содержащий 92-99% чистого углерода. Диапазон потребления: изготовление искусственных алмазов, канцтоваров, щёток для электродвигателей, как наполнитель для изготовления резиносодержащих изделий и т.д.

4. -Металлолом (металлокорд очищенный) - высоколегированная сталь.

          Такое производство по своей глубине переработки отходов не имеет аналогов в мировой практике. Является экологически чистым предприятием, обладающим безотходной технологией.

Производительность опытно-промышленного производства, материального рециклинга автопокрышек, путём растворения в органическом растворителе, соответствует следующим показателям, из расчёта 21 рабочий день в месяц:

А -  суточная мощность переработки автопокрышек – 144 тонны

Б -  потребляемая электроэнергия – 2160 кВт в сутки

В -  расход воды – 81 куб.м. в сутки

Г -  количество рабочих мест – 83 человека

Производственные объёмы суточной выработки составляют:

- синтетическая нефть – 72 тонны

- бензиновая фракция – 46,8 тонн

- мазут                          - 25,2 тонн

- технический углерод – 43,2 тонны

- металлолом                - 28,8 тонн

Гарантированный срок службы установки материального рециклинга автопокрышек путём растворения в органическом растворителе не менее 6 лет (каждые 6 лет установка должна проходить сертификацию органов Госгортехнадзора).

Среда в которой происходит непосредственно процесс растворения не является агрессивной.

Такое производство по своей глубине переработки отходов не имеет аналогов в мировой практике. Является экологически чистым предприятием, обладающим безотходной технологией. В условиях проведения процесса рециклинга шин, диоксины не образуются и не могут образоваться в силу очень мягких условий проведения реакции и специальных мер безопасности. Проведённые исследования показали возможность безопасного использования вторичного материала после утилизации автомобильных шин. Предлагаемый процесс гарантирует защиту окружающей среды от выделения летучих токсичных (как впрочем, и нетоксичных) соединений. Точно также решается проблема 100% использования всего отработанного материала. 

     Фракция технического углерода рекомендована Омским конструкторско-технологическим институтом технического углерода (КТИИТУ) СО РАН и НТО «Термоуголь» для дальнейшего использования в электронной, металлургической и т.д.  промышленности

Электропроводный тех. углерод используется в кабельной промышленности на заводах: городах Томск, Хабаровск, Пермь, Донецк. На заводах РТИ: в городах Курск, Москва, Екатеринбург, Балаково, Уфа.

      Углерод - углеродные материалы для металлургии пользуются большим спросом

(до 100 000 тонн в год) на металлургических заводах в городах: Липецк, Челябинск, Новокузнецк, Магнитогорск, завод «Серп и Молот» Москва, Электросталь, Кировочепецк, Жлобин и другие. Реальная цена УУМ составляет от 1 до 4 долларов  США за килограмм.

Металлолом (металлокорд), потребители - завод «Серп и Молот» г.Москва; металлургический комбинат г.Электросталь Московской области и др.

Бензиновая фракция, потребители – предприятия нефтехимической отрасли

Мазут, потребители – дорожные строители, администрация районов и т.д.

На основании проведённых исследований можно сделать вывод о возможности разработки проектно-конструкторской документации и создания опытно-промышленного производства материального рециклинга автопокрышек, путём растворения в органическом растворителе, с объёмом переработки 36000 тонн автопокрышек в год.

Генеральный директор ООО «Н.Т.Д. ТАМАННО»                                  С.В. Старков.

index
в раздел "Библиотека"




Copyright © В.В.Паньков, 2002-2006