Пиролиз как метод обезвреживания отходов фармацевтической промышленносит: экологические и экономические аспекты

Введение

Процессы пиролиза в современной химической перерабатывающей промышленности нефти и газа занимают доминирующее положение как по масштабам перерабатываемого сырья, так и по объему получаемой продукции, а также по значимости для общего развития нефтехимической промышленности. Пиролиз углеводородов нефти и газа в настоящее время является основным источником не только получения олефинов более нескольких тонн-этилена и пропилена, но и бутадиена, бутилена, ароматических углеводородов низкой молекулярной массы, ацетилена, Аллена, метилацетилена, циклопентадиена и других химически активных углеводородов, представляющих исключительный интерес для промышленности синтеза нефтехимических и органических веществ.
Несмотря на более чем вековую историю развития процессов пиролиза, интерес к изучению разнообразных и широких областей применения пиролиза во всех экономически развитых странах не ослабевает. Прошли технологические задания, проекты строительства и специалисты по созданию универсальных процессов пиролиза, пиролизных печей новых конструкций, методов, принципиально новых приборов и устройств пиролиза, которые позволяют эффективно перерабатывать виды традиционно легкого, а также перспективного тяжелого сырья.
Ежегодно в научной литературе, технической, патентной, а также публикуются результаты большого количества теоретических и экспериментальных исследований процессов пиролиза, приводятся данные об экономике производства продуктов пиролиза, разработке усовершенствованных и новых конструкций печей пиролиза, новых оригинальных форм, реакторов, процессов и технологических схем пиролиза различных видов углеводородного сырья, определяющих наиболее удобные пути дальнейшего развития и тенденции практической реализации процессов пиролиза.
Поэтому актуальность данной работы заключается в том, что поиск путей совершенствования процессов пиролиза занимает важное место в современной науке.
Целью данной работы является оценка перспектив развития процессов пиролиза.
В рамках поставленной цели могут быть выполнены следующие задачи:::
1) изучить общие принципы пиролиза в промышленности;
2) рассмотрим химический процесс пиролиза сырья углеводородов;
3) на основе последних исследований представлены возможные пути развития процессов пиролиза.


1. Основные методы утилизации и обезвреживания твердых бытовых отходов и перспективы использования геотехнических методов
Одной из важнейших экологических проблем в городах, где проживает около 70% населения СНГ, является проблема утилизации всех видов коммунальных и промышленных отходов. Отходы представляют собой эпидемическую опасность, нарушая эстетический аспект окружающих городов и территорий. В то же время отходы содержат ценные компоненты, которые могут быть использованы в качестве вторичного сырья. Городские отходы разнообразны по составу. Источником образования отходов являются жилые, общественные, административные и другие учреждения, промышленные предприятия, территории общего пользования. Классификация городских отходов приведена в таблице. 1 .
Основную массу твердых отходов составляют обычные отходы, морфологический состав которых представлен в таблице. 2. На технологию сбора и утилизации отходов влияет фракционный состав твердых бытовых отходов (ТБО), который включает содержание частей различного размера, выраженное в % к общей массе. До 70% массы остатков имеют размер менее 100 мм. Средняя плотность ТБО зависит в основном от степени благоустройства домов и в разных городах составляет 0,19...0,23 Т / М3. Влажность ТБО зависит от соотношения основных компонентов бумажных и пищевых отходов и источника их влаги, а также от условий кратковременного хранения в месте сбора.
Влажность бытовых отходов колеблется от 30...58%, достигнув пика осенью. Идеальная теплоемкость ТБО напрямую связана и с его влажностью. Основные компоненты ТБО имеют удельную теплоемкость от 2000 до 2500 Дж / (кг 0С).
Отходы привычки учреждений назначения административно-хозяйственного-общественные, бумажные, стеклянные, тканевые, древесные, сметные, люминесцентные лампы и т. д
Отходы предприятий общественного питания, рынков, пищевые отходы, кости, бумага, стекло, сметана, древесина и т. д
Отходы из мест общественного пользования, сметана, брошенные предметы, бумага, стекло, дерево, опавшие листья и др.
Отходы медицинских и санитарно-эпидемиологических учреждений из тканей, бумаги, стекла, пластика и др.
Промышленные отходы металл, пластик, растительные масла, дерево и т. д
ТБО обладают рядом специфических свойств. Это должно включать в себя прослеживаемость, т. е. способность компактировать и фильтровать фильтрацию без дополнительного внешнего воздействия только на длительную неподвижность. Длительный контакт ТБО с металлами вызывает коррозию, обусловленную высокой влажностью ОБТ и наличием в фильтрате растворов различных солей.
Ресурсы ТБО практически неисчерпаемы. Годовой объем ТБО на одного жителя составляет: в США 520-690 кг; Канаде 380 кг; Германии 350-400 кг; Японии 350-400 кг; Франции 290-360 кг; Великобритании 250-360 кг.в среднем, годовой объем бытовых отходов, который поступает от европейского жителя в городах, принимается 400, а в сельской местности 170 кг. Среднегодовые дифференцированные темпы накопления ТБО на одного человека в бывшем СССР составляли 160 195 кг в зависимости от численности населения города.
Промышленные отходы можно разделить на отходы производства и бытовые отходы. Отходы производства следует рассматривать как остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, которые образовались при изготовлении изделий, полностью или частично утративших свои потребительские свойства, а также продуктов физико-химической или механической переработки сырья, не являющихся целью производственного процесса. Во время производства образуются сточные воды и их осадок, дымовые газы и т. д
Отходами промышленного потребления считаются различные виды продукции, детали, которые закругляются и материалы, которые по тем или иным причинам недоступны для дальнейшего использования (металлолом, вышедший из машин, изделия из целевого технического каучука, пластмассы, стекла и т.д.). Классификация основана на систематизации по отраслям промышленности, возможностям обработки, состоянию добавляемого вещества, токсичности и др.. каждая отрасль промышленности представляет собой классификацию самих отходов.
По ГОСТ 12.1.007-76 " вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности " все программы делятся на четыре вида опасности: первый-крайне опасный, второй-крайне опасный, третий-умеренно опасный и четвертый-неопасный. В настоящее время, как в СНГ, так и за рубежом, не существует единой классификации отходов крупного города или промышленного региона, в которой в полной мере учитывались бы количественный и качественный состав отходов, применяемые и планируемые методы их обработки, санитарно-гигиенические и урбанистические аспекты.
Определенный интерес представляет классификация программного обеспечения, предложенная Институтом Генплана Москвы. По этой классификации по капиталу по формам и ставкам делятся на 12 групп:
Я остатки гальванических и осадки, отходы реагентов и химических веществ, содержащих СГ, Н1, си, со, 7п, относительной влажности, кислотных и щелочных остатков химических веществ, неорганических веществ;
II осадки сточных вод, включая промышленные сточные воды, водные и нефтяные осадки, образующиеся на местных и канализационных очистных сооружениях в производственных зонах;
III нефтепроводы и нефтешламы, горючие жидкости, смазочные материалы хладагента, кубические остатки, остатки лакокрасочной промышленности;
IV остатки пластмасс, полимеров, синтетических волокон, нетканых материалов и составы на их основе;
V остатки резиновых изделий, вулканизаторов и др.;
Я видел древесные отходы;
VII макулатура;
VIII остатки черных и цветных металлов, легированных сплавов, шлака, золы, порошка (за исключением металла);
X остатки пищевой, мясомолочной и других отраслей промышленности;
XI отходы легкой промышленности;
XII отходы строительной отрасли.
По данным Экотехпрома, в 1992 году в Москве образовалось 5,6 млн тонн отходов, из них 2,5 млн тонн-3,1 млн тонн. рост производства будет увеличиваться пропорционально развитию производства. Заключительный этап удаления большинства городских программ непригоден для использования, за исключением строительных отходов, особенно токсичных и инертных, и т.д. В настоящее время происходит сжигание на факелах, о чем свидетельствует опыт Дании, Финляндии, Германии, Швеции и других стран. Удаление и утилизация отходов-это сложная медико-техническая и экологическая проблема. В зависимости от способа использования отходов методы утилизации делятся на утилизацию и технологии утилизации. Методы утилизации позволяют решать проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов, которые ликвидируются и направляются в основном на удовлетворение санитарно-гигиенических требований.
Классификация методов нейтрализации по технологическому принципу позволяет выделить биотермические, механические, комбинированные, термические и химические методы. Чаще всего в городах применяются методы утилизации: механический путем захоронения отходов на полигонах и тепловой, при котором отходы сжигаются. Существует также биологический способ переработки компостных отходов. 75,80% всех твердых отходов хранится на полигонах и свалках. Хранение отходов в виде холмистых холмов или карьеров и оврагов приводит к загрязнению подземных вод фильтрацией, а на территории-легкими фракциями отходов.
Усовершенствованные полигоны (свалки) должны обеспечивать полную санитарно-эпидемиологическую безопасность населения, защиту от загрязнения почвы, грунтовых вод и атмосферного воздуха

. Ранее считалось, что на полигонах и свалках происходит разложение отходов в почве. Однако в почве разлагаются только органические вещества, в то время как в составе отходов все большее место занимают стекло, пластик и другие компоненты. Поступление отходов в Землю превышает допустимые пределы: на современных полигонах: в слое отходов в 1,5 раза...2,0 м представляет собой слой почвы 20,25 см, который иногда заменяется другими изоляционными материалами. В этом смысле следует говорить не о захоронении отходов в почве, а о хранении почвы с расчетом последующей минерализации.
На полигонах и свалках идет длительный процесс разложения отходов. В верхнем слое она заканчивается на глубине до 3 м через 15-20 лет, в более глубоких слоях через 50-100 лет. Разложение отходов сопровождается выделением газов, фильтрацией и небольшим количеством тепла. Температура хранимой массы при влажности 40,50% не превышает 30,40 ° С. выброс метана, водорода, сероводорода и других газов происходит в течение 5,10 лет и более с момента запуска полигона. Сокращение объема отходов на 30,50% и выброс ядовитых газов и взрывчатых веществ не позволяют осуществлять капитальное строительство на территориях бывших полигонов и свалок. Даже в высокогорных полигонах требуются очень важные участки, что затрудняет перевод территорий на новые полигоны.
Отходы складируют на водонепроницаемом базовом слое до высоты рабочего слоя 2 м. складируют отходы бульдозерами методами опережения или столкновения. Отходы, которые систематически складируются ровными слоями толщиной до 0,5 м и уплотняются два, четыре раза в коридорах разравнивателя или уплотнителя-дорожки. В каждом герметичном слое бульдозер (ролик) перемещает следующий слой и повторно герметизирует. Операции продолжаются до достижения общей высоты рабочего слоя 2 м. каждый отработанный рабочий слой покрывает промежуточный слой высотой 0,25 м. В качестве теплоизоляционного материала используются супересканые и грунтовые суглиносы,строительный мусор, зола, шлак, программное обеспечение нетоксичное и др., Капитальные затраты (без дороги) на 1 га участка до естественной основы (цены 1991 г.) 20,30 тыс. руб. до искусственных 40,70 тыс. руб.; индивидуальные затраты на 1 тонну отходов. .0,2 руб. / т.
Биологические процессы разложения органических отходов, которые образуются в аэробных условиях в результате деятельности микроорганизмов 1 = 40,70 °С при тепловыделении в среднем 1300 кДж / кг отходов, являются основой методов утилизации биотермикоса ТБО. В результате биотермической обработки получается компост, используемый в качестве органического удобрения и биотоплива. Биотермические методы делятся на полевое компостирование на открытых площадках без предварительной подготовки и подготовки, утилизацию в специальных помещениях без предварительной подготовки отходов (биотермические камеры, теплицы, теплицы) и утилизацию и переработку промышленных биотермических отходов.
Для уменьшения количества бытовых отходов, которые необходимо обеззараживать и извлекать из них, на специальных мусороуборочных заводах применяется механизированная классификация ТБО. Как правило, из ОБТ извлекаются черные и цветные металлы, стекло, бумага, пластмассы, органические вещества, которые впоследствии используются в производстве ряда ценных продуктов. Специфическая технология классификации и обработки ТБО позволяет получать высококачественные топливные отходы в виде грунта и брикетов.
Методы классификации и утилизации отходов подразделяются по способу подготовки отходов (с дроблением или без него), а также по характеру разделения (механическое разделение, воздушное, гидравлическое, магнитное). Наиболее распространены магнитная и воздушная сепарация. Примеры включают установку Флект (Швеция) с предварительной подготовкой сырья и многоступенчатой воздушной сепарацией, которая позволяет выделять до 60% вторичных материалов без учета цветных металлов и стекла.
Основными термическими методами удаления ТБО являются его сжигание и пиролиз. Преимущества тепловых методов:
полная дезактивация отходов в кратчайшие сроки; возможность использования тепла, выделяемого при сжигании отходов, для производства тепла или электроэнергии;
получение жидкого топлива и горючих газов (в случае пиролиза));
минимальный размер дренажа почвы по сравнению со всеми другими способами удаления отходов;
возможность строительства объектов в черте города.
Условия использования мусоросжигательных заводов (установок):
содержание ТБО составляет менее 30% органического вещества и высокая теплота его сгорания;
отсутствуют гарантированные потребители компоста и биотоплива; повышены санитарные требования к удалению отходов из туристических центров, больниц и т.д.;
необходимо ликвидировать неизрасходованные остатки. Мусоросжигательные установки (МСЭ) производительностью (в кг сжигаемых отходов в час) делятся на четыре группы: 1-30 (меньшие); 2-30-500 (меньшие); 3-800-3000 (средние); 4-более 3000 (большие). Группы 1 и 2 объектов без утилизации тепла рекомендуются для уничтожения специфических отходов медицинских учреждений, туш животных.
Недавно был расширен новый метод термической обработки отходов пиролиза. Сущность способа заключается в том, что в результате нагрева в бескислородной или бедной кислородом среде происходит химическое разложение органического вещества, содержащегося в ТБО, с образованием пара, жидкой фракции (слоя масел) и газа с выделением твердых остатков(углерода). Пиролиз производит сушку, сухую перегонку (сам пиролиз), газификацию и сжигание коксового остатка, взаимодействие образующихся газообразных продуктов.
Выбор способа ликвидации ОБТ зависит от местных условий и определяется технико-экономическими показателями, учитывающими санитарно-эпидемиологическую обстановку, климатические условия, численность населения города, возможность изъятия земель. Что касается ПО, то до середины 1970-х годов в СССР из-за отсутствия эффективных средств переработки и утилизации большого количества ПО были широко распространены методы хранения на полигонах, городских, наряду с ТБО, или на полигонах примитивных специализированных по. Этот способ хранения в настоящее время запрещен. При определении приемлемых способов хранения и обезвреживания большое значение имеет их состав.
При хранении по наряду с ТБО в полигонах нормализуется ограничение на количество токсичного по. Основным условием поступления программного обеспечения на полигоны, ТБО является соблюдение требований санитарно-гигиенической охраны атмосферного воздуха, почвы, подземных и поверхностных вод.


2. Пиролиз как метод обезвреживания отходов фармацевтической промышленности: экологические и экономические аспекты

Пиролиз - это разложение соединений органического и искусственного происхождения под воздействием высоких температур. Это распространено в промышленности. Сфера его применения-утилизация твердых бытовых отходов (ТБО).
Утилизация органических веществ таким способом заключается в превращении тяжелых отходов в более легкие отходы. Там нет доступа к кислороду, идет анаэробная реакция. Процесс пиролиза сопровождается повышением температуры до 200-400°С. Давление соответствует атмосферному. Механизмы трансформации веществ при анаэробном нагревании еще недостаточно изучены. Условно все реакции пиролиза делятся на первичные и вторичные. Первый тип превращений заключается в снижении молекулярной массы соединений. Именно так делятся тяжелые вещества.

Процесс сопровождается большим количеством газов. Вторичная реакция заключается в превращении низкомолекулярных соединений в тяжелые. Этот химический процесс характерен для поздних стадий пиролиза. Выделение газов уменьшается. Два типа реакций происходят одновременно, поэтому классификация условна. В теории происходит пиролиз воды. В результате образуются водород и кислород. Но на практике эта задача невыполнима, так как необходимая температура нагрева составляет тысячи градусов. Это технически трудоемко и дорого. Химические вещества также позволяют осуществлять пиролиз газа. Сначала разрушаются менее устойчивые связи атомов углерода, затем разрушаются мостики между этим микроэлементом и водородом. По формуле пиролиза, последний разлагается на метан.
Применение метода на территории Российской Федерации и в мире первые пиролитические предприятия в России были открыты в последние десятилетия 19 века. Там перерабатывали керосин. Из полученных продуктов он сделал газ для освещения. Первый патент на этот метод получил петербургский ученый. Во время Первой мировой войны толуол был создан пиролитическим, сырьем для тротиловых взрывчатых веществ. Заводы по переработке пиролизных отходов находятся по всему миру. Газ, как один из продуктов переработки, является источником энергии для нагрева воды, отопления. С помощью высокотемпературной обработки они извлекают этилен, пропилен. Лидер в создании продукта для производства этилового спирта на данном этапе-ээ.УУ .. Они добывают более 27 000 тонн этого вещества в течение 1 года. В России получают 3 000 тонн. Пиролиз в мире более популярен, чем в странах СНГ. Это связано с высокой стоимостью монтажа, техническими трудностями эксплуатации. Новые предприятия не строятся, старые перестраиваются, сохраняются со времен Советского Союза. Пиролизное оборудование для переработки отходов можно без проблем приобрести в интернете.
Цена установки начинается от 10 миллионов рублей