Министерство образования и науки Украины
Национальная Металлургическая академия Украины
Кафедра инженерной экологии и охраны труда
Индивидуальное домашнее задание
по курсу: «Техноэкология»
на тему: «Производство топлива из автомобильных шин»
Выполнила ст. гр. ЭКМ-07-2 Удовенко Т.П.
Проверил: Доморацкий В.А.
Днепропетровск
2010
Содержание
Введение
1. Область применения
2. Процесс переработки
3. Оборудование для переработки
4. Утилизация отходов
5. Переработка автошин и пластмасс
6. Производственный комплекс по утилизации шин: описание оборудования
7. Помощь SCADA TRACE MODE в процессе переработки шин
Выводы
Список использованных источников
Введение
Необходимость постоянно утилизировать промышленные отходы, в частности изношенные автопокрышки, омрачает существование современного общества. В западных странах смогли частично организовать этот процесс и сделать его прибыльным. По разным данным, в Европе перерабатывается до 80% отработаных шин. Украина не дотягивает и до 10%.
На сегодняшний день ситуация с производством шин в Украине обстоит следующим образом: в 2004 г., отечественными предприятиями было произведено 7,9 млн. шт. шин, в 2005 г. — 7,5 млн. шт. Импорт в 2004 году составил 1,71 млн. шт., в 2005 г. увеличился до 2,83 млн.шт. В текущем году объемы импорта и производства останутся примерно на уровне 2005 года. Экспорт, последние два года существенно «отставал» от импорта, на несколько млн. шт./год. Внутренняя потребность рынка составляет около 3,5 млн.шин/г., и она полностью удовлетворяется. Но в будущем можно ожидать, что объемы производства и импорт будут только увеличиваться.
Учитывая, что «обувку» машинам меняют в среднем раз в 2-3 года, масштабы оседающих на свалках шин более чем существенны. Так, по данным Государственного автотранспортного научно – исследовательского и проектного института (г.Киев), в Украине ежегодный прирост изношенных покрышек составляет 200 тыс.т. Если не затрагивать вопросы экологии, то сама по себе сырьевая база предполагает большой потенциал. Экономическая целесообразность переработки этого вида сырья обусловлена содержанием в шинах в первую очередь, высококачественного каучука.
При сгорании шин образуется 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 относится к сильнейшим канцерогенам.
Не случайно Европейский Совет принял специальную Директиву «О свалках», по которой с 2003 г. вводится запрет на их сжигание.
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.
1.
Область применения
В настоящее время в мире производится более 130 млн. т синтетических полимеров и примерно такое же количество природных полимеров (целлюлоза и её производные, натуральный каучук и т. д.), итого - более 250-260 млн. т.
Проблема переработки и использования шин, вышедших из эксплуатации, имеет важное экономическое и экологическое значение. Тем не менее, она до сих пор не решена. Идёт непрерывное накопление изношенных шин, в основном с металлокордом, поскольку перерабатывается всего лишь около 20% от их числа.
Изношенные шины представляют собой самую крупнотоннажную продукцию полимеросодержащих отходов, практически не подверженных разложению. Поэтому переработка и вторичное использование вышедших из эксплуатации шин имеют важное экологическое и экономическое значение.
Шины представляют собой ценное полимерное сырье: в 1 т шин содержится около 700 кг резины, которая может быть повторно использована для производства резинотехнических изделий и материалов строительного назначения. В то же время при сжигании 1 т изношенных шин в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Самый высокий уровень переработки изношенных шин достигнут в Японии (99%) и Германии (88,4%). В странах СНГ переработка изношенных шин находится на довольно низком уровне вследствие отсутствия надежного оборудования для их переработки.
Наибольшая доля изношенных шин, не подлежащих восстановительному ремонту, используется в качестве топлива (сжигание), в то время как на переработку идёт лишь незначительная часть шин.
В последнее время отходы твердых органических материалов, в том числе изношенные покрышки, все больше привлекают внимание как потенциальный источник получения нефтяного сырья и топлива. В связи с этим процессу переработки твердых органических отходов в настоящее время уделяется большое внимание за рубежом, где работают полупромышленные и промышленные установки различной мощности.
2.
Процесс переработки
Производство состоит из участков:
- склад сырья (изношенные автопокрышки);
- участок дробления и просушки твёрдого остатка (углерода);
- участок помола и упаковки углерода технического;
- склады готовой продукции: склад жидкого топлива, склад технического углерода, участок складирования металлолома (металлокорд).
Исходное сырье собирается и свозится автотранспортом на склад сырья и затем, по мере необходимости, подается в приемный бункер реактора.
Сырье в реакторе подвергается разложению при температуре примерно 450°С, в процессе которого получаются полупродукты: газ, жидкотопливная фракция, углеродсодержащий остаток и металлокорд. Газ возвращается в топку реактора для поддержания процесса.. Углеродсодержащий остаток после охлаждения подвергается магнитной сепарации с целью отделения проволоки металлокорда.
Металлокорд направляется на склад для дальнейшей отгрузки; твёрдый остаток сушится, измельчается, упаковывается в мешки по 25 кг. и отправляется на склад готовой продукции. Жидкая фракция направляется на склад топлива.
Через загрузочный шлюз в реактор подаются автошины. Затем происходит нагрев реактора и начинается реакция пиролиза, при которой углеводородные фракции охлаждаются и конденсируются, превращаясь в жидкое пиролизное топливо. Те фракции, которые не конденсировались, в качестве газа направляются обратно в реактор для поддержания процесса. Через выходной шлюз мы получаем твёрдый остаток (углерод) и металлокорд.
3.
Оборудование для переработки
В комплекс по переработке изношенных автопокрышек входит: установка-реактор, классификатор и сушилка. Реально работающую установку Вы можете посмотреть приехав к нам. Установка работает ежедневно, т.к. мы сами занимаемся переработкой автомобильных покрышек и производством углерода технического.
Данная установка способна переработать исходного сырья (изношенные автопокрышки) - 7 тонн/сутки.
Производительность установки (в сутки) составляет:
- по жидкому топливу - 2, 9 тонн/сутки;
- по углеродосодержащему твердому остатку – 2, 1 тонн/сутки;
- по металлокорду - 0,7 тонны/сутки;
- по газу -1, 2 тонны/сутки;
Установка работает непрерывно, т.е. по мере добавления сырья.
Она работает на собственном газе, который вырабатывается в процессе переработки автопокрышек.
Габаритные размеры установки по переработке шин:
высота – 5,8 м
длина - 20 м;
ширина - 3 м.
Устанавливается на открытой площадке.
Потребляемая эл.энергия - 50 кВт/ч.
Обслуживают 3 человека в смену.
4.Утилизация отходов
Результат переработки автошин и отходов резины:
Мазут, по своим показателям соответствует ГОСТ 1058-99 (М-40) массовая доля содержания серы- 0.6%
Технический углерод, содержащий 92-99% чистого углерода, в технологическом процессе направляется на облагораживание, в результате чего получаются углерод-углеродные материалы для металлургии и/или электропроводный техуглерод. Диапазон потребления: углерод-углеродные материалы (УУМ) для металлургии, изготовление искусственных алмазов, канцтоваров, щёток для электродвигателей, химических источников тока, электропроводящих экранов шахтных кабелей, как наполнитель для изготовления резиносодержащих изделий и т.д.
Металлолом (м
Такое производство 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 на производстве потребителями: предприятия нефтепереработки и нефтехимии, металлургическая, электрокабельная промышленность и т.д. При этом на фоне тех материалов, которые применяются в производстве автомобильных шин и РТИ, а так же и других продуктов перечисленных раннее, безопасность нужно понимать как отсутствие новых дополнительных загрязняющих веществ.
Предлагаемый процесс гарантирует защиту окружающей среды от выделения летучих токсичных (как впрочем, и нетоксичных) соединений. Точно также решается проблема 100% использования всего отработанного материала.
5
.Переработка автошин и пластмас
с
в высококачественный топочный мазут для котельных.
Человечество уже давно задумалось над тем, как перерабатывать изношенные автомобильные покрышки, которых с каждым годом становится все больше. Но и сегодня из общего числа всех покрышек в мире перерабатывается лишь около 20%, хотя способы утилизации шин сегодня существуют. И на некоторых из них даже можно заработать, попутно улучшая экологическую обстановку.
Дело в том, что изношенные покрышки представляют собой довольно ценное полимерное сырье: в 1 тонне шин содержится около 700 килограммов резины, которая может быть повторно использована для производства топлива, резинотехнических изделий и материалов строительного назначения. В то же время, если сжечь 1 тонну изношенных шин, то в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Сделать переработку шин экономически выгодной в промышленных масштабах довольно сложно. Однако, как утверждают производители оборудования для утилизации отходов, собственный мини-завод по переработке покрышек — это вполне прибыльное производство.
6.Производственный комплекс
по утилизации шин: Описание оборудования
Производственный комплекс представляет собой сборную установку общей площадью 17,5 кв. м и высотой 10 метров, которая может перерабатывать до 5 тонн сырья в сутки. Кроме того, производственный участок включает в себя склад сырья (изношенные автопокрышки и пластмассы), участок подготовки сырья (разделка шин на куски), склады готовой продукции: склад жидкого топлива, склад технического углерода, участок складирования металлолома (металлокорд).
Процесс переработки
Отслужившие свое шины собираются и свозятся автотранспортом на склад сырья. Далее авторезина осматривается на предмет наличия в ней металлических дисков, колец и направляется на разделку. После разделки измельченное сырье подается в приемный бункер реактора.
Сырье в реакторе подвергается разложению при температуре примерно 450°С, в процессе которого получаются полупродукты: газ, жидкотопливная фракция, углеродсодержащий остаток и металлокорд. Газ частично возвращается в топку реактора для поддержания процесса. Оставшаяся часть газа выбрасывается через трубу (по внешнему виду и количеству газа на выходе сравнима с выхлопами грузовика). Углеродсодержащий остаток после гашения и охлаждения подвергается магнитной сепарации (или просеивается через сито) с целью отделения проволоки металлокорда. Жидкое топливо, металлокорд и углеродосодержащий остаток отправляются на склад для дальнейшей отгрузки потребителю.
Производительность установки (в сутки) составляет: по жидкому топливу — 2 тонны/сутки; по углеродосодержащему твердому остатку — 1,5 тонны/сутки; по металлокорду — 0,5 тонны/сутки; по газу — 1 тонна/сутки.
Потребление сырья — 5 тонн/сутки. Это значит, что выход жидкого топлива составляет 40% от массы загруженной резины.
Установка работает непрерывно, используя газ, который вырабатывается в процессе переработки автопокрышек. Устанавливается на открытой площадке.
Габаритные размеры: высота — 10 м; ширина — 3,5 м; длина — 5 м.
Потребление электроэнергии — 14,5 кВт/ч (установка — 7 кВт/ч и ножницы — 7,5 кВт/ч).
Обслуживают 2 человека.
7.Помощь
SCADA TRACE MODE
в процессе переработки шин
SCADA TRACE MODE (первая интегрированная информационная система для управления промышленным производством)) помогает перерабатывать старые шины в топливо
Ежегодно в Украине выбрасывается свыше 160 тыс. тонн отработанных автомобильных покрышек, основная их часть которых не подвергается переработке, а просто выбрасывается на свалки. При этом теряется ценное сырье и энергия, заключенная в резине, а также ухудшается экологическая обстановка в стране. Предприятие ООО "Экошина" (Донецк, Украина) в содружестве с украинскими учеными и рядом машиностроительных предприятий страны разработали новую технологию бескислородной переработки шин, отходов резины и пластмасс методом низкотемпературного пиролиза. На основе этой технологии предприятием выпускается мини-завод 2У2О, перерабатывающий шины любого диаметра в печное топливо (аналог мазута), пирокарбон, применяемый для производства топливных брикетов, резиновые чипсы и черный красящий пигмент, который используется в производстве строительных материалов и для приготовления типографской краски. Кроме того, завод извлекает металлолом из покрышек с металлокордом.
Один автоматизированный мини-завод ООО "Экошина" способен в месяц перерабатывать до 300 тонн автомобильных покрышек (эквивалент 50 тыс. шин радиуса R13-R15) и производить до 120 т. заменителя мазута, до 25 т. металлолома, до 70 т. пирокарбона и до 40 т. красящего пигмента. При этом завод обеспечивает пониженное загрязнение окружающей среды за счет 3-х кратной очистки отработанных газов.
Установка полностью автоматизирована с помощью приборов фирмы ОВЕН, контроллеров Simatic (Siemens) и управляется с операторского пульта, разработанного в SCADA TRACE MODE 6 (АдАстрА, Россия).
Система автоматизации мини-завода имеет двухуровневую структуру. На нижнем уровне контроллер Simatic и терморегуляторы ОВЕН ТРМ-10 осуществляют контроль 64 датчиков и автоматическое управление исполнительными механизмами по 36 дискретным и 8 аналоговым каналам.
На верхнем уровне системы автоматизации визуализация и операторское управление технологическим процессом переработки шин осуществляется при помощи SCADA-системы TRACE MODE 6, установленной на промышленном компьютере с 19-ти дюймовым сенсорным дисплеем. SCADA TRACE MODE 6 позволяет управлять работой завода в диалоговом режиме, осуществлять оперативное программирование установки и контроль. Все технологические ситуации, возникающие в работе установки, отображаются на дисплее.
В программе реализован режим самодиагностики и самоустранения.
Выводы
По данным Международной ассоциации переработчиков шин (офис в Париже), в мире каждый год накапливается не менее одного миллиарда отъездивших свое автопокрышек. Из этого количества с помощью существующих технологий перерабатывается ориентировочно 30—40 процентов — сжигается (хотя это и запрещено экологическими организациями), как-то утилизируется. Остальное попросту валяется на задворках предприятий или по обочинам дорог, загрязняя окружающую среду, насыщая воздух ядовитыми веществами. В Украине статистика о количестве отработанных автопокрышек и их дальнейшей участи попросту не ведется.
Как бы там ни было, избавляться от никому не нужных автопокрышек в Германии и Японии предпочитают самым распространенным, хотя и несовершенным методом — элементарным сжиганием в цементных печах. По мнению же экспертов, резина изношенных шин соответствует ценности сырой нефти.
Автомобильные покрышки (шины) — синтетическая нефть, миф или реальность.
Переработка и утилизация покрышек (шин), всегда привлекала многих инвесторов и «кулибиных« возможностью получения сверхприбыли в результате переработки. Мы долго изучали проблему утилизации автомобильных покрышек и выявили, что пиролиз — наиболее выгодный процесс, используемый для переработки изношенных шин. Предлагаемые на рынке варианты установок, использующие данный принцип, являются либо дорогостоящими, либо неработоспособными. Разработанная линия позволяет получать в результате переработки столь дорогостоящие и на сегодняшний день актуальные продукты, как: синтетическая нефть (печное топливо), металлолом и технический углерод. При этом возможна переработка жидко-топливной фракции в кондиционные фракции углеводородов.
Список использованных источников:
1. Василенко В.А.Экономика и экология: проблемы и поиски путей устойчивого развития.Новосиб., 2003г.
2. Кузнецов О. Л., Большаков Б. Е. Устойчивое развитие: Научные основы проектирования в системе природа—общество—человек: Учебник. Санкт-Петербург—Москва—Дубна, 2001. 616 с.
3. Лацко Р. Экономические проблемы окружающей среды.М, 2006г Стійкий екологічно безпечний розвиток і Україна: Навч. посібник /з ред. М.І. Дробнохода, - К.: МАУП, 2002. – 104 с.
4. Маркович Д.Ж.Социальная экология. М., 2004г.
5. Олейник Е.М. Гармонизация экономического и экологического развития. М., 2003г.
6. Родионова И.А.Глобальные проблемы окружающей среды. М, 2002г.
7. Тодаро М. Экономическое развитиие. М, 2007г.
.