доц. кафедры «Технология переработки нефти», Бухарский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Бухара
Техническая классификация отходов в газовых химических комплексах
АННОТАЦИЯ
В статье приведена классификация отходов, образующихся в технологических процессах газохимических комплексов: активированный уголь, используемый для фильтрования раствора диэтаноламина от нежелательных примесей, цеолиты для осушки газов, желтое масло, образовавшееся при очистке пирогаза щелочью, катализатор CRS-31, использованный для превращения сероводорода в серу, оксид алюминия, используемый для очистки полимерного раствора от остатков катализатора Циглера – Натта и отходы силикагеля, используемые при абсорбции кетонов, образующихся в зоне полимеризации, а также приведены полученные сведения по их составу.
ABSTRACT
The article is about a waste of technological processes in gas chemical complexes: activated charcoal used for filtration of diethanolamine solution from various iodine substances, zeolites used in gaseous drying, yellow oil produced by alkaline purification, catalyst CRS-31 for sulfur conversion. The aluminum oxide used for the purification of Sigler – Natta catalyst residues from the polymer solution and the silica gel extracts used to adsorb the ketones formed in the polymerization zone are presented.
Ключевые слова: активированный уголь, цеолит, адсорбент, желтое масло, оксид алюминия, катализатор Циглера –Натта, силикагель.
Keywords: activated charcoal, zeolite, adsorbent, yellow oil, aluminum oxide, Sigler – Natta catalyst, silica gel.
Во всем мире проблема отходов становится одной из наиболее актуальных экологических проблем. Согласно анализу, увеличение бытовых и промышленных отходов в последние годы негативно сказывается на экологической устойчивости планеты. На сегодняшний день зарегистрировано около 900 видов отходов. Мировые отходы растут на 3 % каждый год [4].
Защита окружающей среды от отходов производства и потребления неразрывно связана с проблемами рационального использования природных ресурсов и внедрения экологически чистых технологий. Веками неправильное управление отходами приводило к изменениям в природных ресурсах и стихийным бедствиям. 80 % этих отходов являются органическими веществами, и их переработка может производить большое количество энергии и энергоносителей. Опыт развитых стран показывает, что 85 % из них могут быть переработаны.
Сегодня наша страна проводит последовательную экологическую политику, направленную на защиту окружающей среды, охрану здоровья населения, рациональное использование природных ресурсов и обеспечение экологической безопасности. Важные правовые, организационные и социально-экономические меры принимаются для обеспечения экологической безопасности.
Принято более 15 законов, прямо регулирующих отношения в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, механизмы и условия использования отдельных видов природных ресурсов, а также государственную экологическую экспертизу, организацию различных категорий охраняемых территорий и их отдельных режимов, а также более 30 нормативно-правовых документов, определяющих порядок монтажа и другие вопросы.
Указ Президента Республики Узбекистан Шавката Мирзиеева от 21 апреля 2017 года «О совершенствовании системы государственного управления в области экологии и охраны окружающей среды» и Постановление «О мерах по коренному совершенствованию и развитию системы реализации работ по бытовым отходам в 2017–2021 годах» служат дальнейшему расширению масштабов работ в этой области [3].
В данной статье представлены виды отходов, образующихся в результате технологических процессов на Шуртанском газохимическом комплексе, которые мало изучены узбекскими учеными и в настоящее время не предназначены для конкретного производства. Шуртанский газохимический комплекс производит отходы наряду с производством продукции в технологических процессах.
К ним относятся: активированный уголь, использованные цеолиты, желтое масло, использованный катализатор CRS-31, использованный оксид алюминия и использованный силикагель [5, 1].
Отходы активированного угля. Активированный уголь используется для очистки раствора диэтаноламина от продуктов разложения амина, термостойких солей, продуктов коррозии и механических примесей (ржавчины, сульфида железа и мелкой фракции активированного угля) в устройстве очистки амина природного газа. Этот компонент заменяется каждые 4 месяца. Каждая биржа производит 17 т использованного активированного угля. Исходя из этого, в год образуется 51 т отходов активированного угля (рис. 1). Используются две разные марки активированного угля, состав которых приведен в табл. 1.
Отходы цеолитов. Синтетические цеолиты (силикатные соединения), известные как молекулярные связующие, используются в качестве адсорбентов в сушилках. Формула имеет вид Na2O∙Al2O3∙2SiO2∙XH2O или Nax[(AlO2)x∙(SiO2)y]∙ZH2O. Для сушки газов используется цеолит с размером пор 4 Å и высоким водопоглощением. Заполнение пор адсорбента поглощенными молекулами приводит к насыщению цеолита и необходимости его периодической регенерации. Цеолит меняют каждые три года, чтобы произвести 80–100 т отходов (рис. 2). Газовая адсорбционная сушилка имеет три слоя адсорбентов, техническая классификация которых приведена в табл. 2.
Таблица 1.
Техническая классификация активированного угля
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
XN-30 гранулированный активированный уголь |
||
1 |
Удельная поверхность по БЭТ, м2/г |
> –885 |
2 |
Йодное число, мг/г |
> –950 |
3 |
Кажущаяся плотность, г/дм3 |
> –520 |
4 |
Массовая доля воды, % масс. |
> –5 |
5 |
Массовая доля золы, % масс. |
> –5 |
6 |
Водородный показатель |
6–8 |
7 |
Прочность при истирании, % |
> –96,6 |
8 |
Заливка, % |
> –85 |
9 |
В диаметре, мм |
3,0 + –0,02 |
10 |
Тип |
гранулы |
Активированный уголь SGL 8 × 30 |
||
1 |
Тип |
гранулы |
2 |
Массовая доля золы, % масс. |
10 |
3 |
Массовая доля воды, % масс. |
2 |
4 |
Йодное число, мг/г |
900 |
5 |
Количество распадов |
75 |
6 |
Насыпная плотность, г/см3 |
0,510 |
7 |
В диаметре, мм |
1,5–1,7 |
8 |
Пористость, см3/кг |
0,85 |
9 |
Относительная поверхность, м2/г |
950–1050 |
10 |
Удельная теплоемкость, ккал/кг×°С |
0,25 |
![]() |
![]() |
Рисунок 1. Отходы активированного угля |
Рисунок 2. Отходы цеолита |
Таблица 2.
Техническая классификация синтетического цеолита
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
ZEOCHEM Z4-01 синтетический цеолит |
||
1 |
Компонентный состав |
Na2O/AI2O3/SiO2/Н2О |
2 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
680 |
3 |
Размер пор, Å |
4 |
4 |
Точка плавления, °С |
1600 |
Синтетический цеолит UOP типа 4 Å 1/8 сито Molsiv Adsorbents |
||
1 |
Прочность, кг |
9,921 |
2 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
697,16 |
3 |
Водный баланс, 17,5 мм рт. ст. и 25 °С, % масс. |
23,376 |
4 |
Потеря тепла, % масс. |
0,202 |
Синтетический цеолит UOP типа 4 Å 1/16 DG Molsiv Adsorbents |
||
1 |
Прочность, кг |
3,45 |
2 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
690,49 |
3 |
Водный баланс, 17,5 мм рт. ст. и 25 °С, % масс. |
23 |
4 |
Потеря тепла, % масс. |
0,27 |
Отходы «желтое масло». При щелочной обработке пирогаза образуется желтое масло с содержанием полимера в колонне DA-1201. Загрязнение системы желтым маслом – загрязнение внутреннего оборудования колонны, что приводит к снижению ее эффективности при очистке пиролизного газа от кислых газов, увеличению количества рециркулируемых стоков, увеличению количества используемой щелочи, загрязнению полимера и чистой щелочи, приводит к увеличению потребности в окислении и загрязнении использованного щелочного устройства окисления и нейтрализации. Полученное желтое масло периодически удаляется из нижней части щелочной моющей колонны в специальные емкости вне устройства. Около 100 т отходов образуется в год (рис. 3) [2]. Техническая классификация этих отходов приведена в табл. 3.
Таблица 3.
Техническая классификация отходов «желтое масло»
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
1 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
800–900 |
2 |
Водородный показатель |
9,5 |
3 |
Биологическая потребность в кислороде, мг/л |
5 |
4 |
Химическая потребность в кислороде, мг/л |
15 |
5 |
Общее количество расплавленной твердой фазы, мг/л |
50 |
6 |
Общее количество твердой фазы во взвешенном состоянии, мг/л |
20 |
![]() |
![]() |
Рисунок 3. Отходы «желтое масло» |
Рисунок 4. Используемый катализатор CRS-31 |
Катализатор CRS-31. Катализатор CRS-31 используется в реакторе для преобразования сероводорода в серу в установке для извлечения серы. Химический состав катализатора CRS-31 составляет: 85 % TiO2 и 15 % CaSO4. Этот катализатор заменяется каждые 2 года. Вес – 7,5 т (рис. 4). Техническая классификация катализатора CRS-31 приведена в табл. 4.
Таблица 4.
Техническая классификация катализатора CRS-31
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
1 |
Компонентный состав, % масс., TiO2 : CaSO4 |
85 : 15 |
2 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
780 |
Оксид алюминия. Адсорбент оксида алюминия используется для очистки (адсорбции) остатков катализаторов Циглера – Натта, участвующих в реакции полимеризации в цехе по производству полиэтилена. Средний расход на производство 1 т полиэтилена составляет 6,170 кг оксида алюминия адсорбента. Оксида алюминия образует около 600–800 т отходов в год (рис. 5). Техническая классификация оксида алюминия приведена в табл. 5.
Таблица 5.
Техническая классификация оксида алюминия
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
1 |
Состав |
Оксид алюминия |
2 |
Форма |
сферическая |
3 |
Цвет |
белый |
4 |
Размер, мм (Æ) |
2–5 |
5 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
880 |
Силикагель. Силикагель используется при производстве полиэтилена при адсорбции кетонов, образующихся в зоне полимеризации. Силикагель с истекшим сроком годности заменяется новым, не использованным повторно. Количество образующихся отходов силикагеля составляет 50 т в год (рис. 6). Техническая классификация силикагеля приведена в табл. 6.
![]() |
![]() |
Рисунок 5. Оксид алюминия |
Рисунок 6. Силикагель |
Таблица 6.
Техническая классификация силикагелей
№ |
Наименование показателя качества |
Значение показателя |
1 |
Форма |
сферическая |
2 |
Массовая доля зерен, % масс. |
94 |
3 |
Размер, мм (Æ) |
2–5 |
4 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
400 |
5 |
Механическая прочность, % масс. |
86 |
6 |
Массовая доля потерь при сушке, % масс. |
5 |
В заключение можно сказать, что с помощью приведенной выше технической классификации эти отходы могут использоваться в качестве ключевых показателей при проектировании оборудования и устройств, используемых для переработки и производства вторичных продуктов из них.
Список литературы:
1. Тиллоев Л.И., Дўстов Ҳ.Б., Хамидов Д.Ғ. Газ киме мажмуалари чиқиндилари уларнинг таркибий таҳлили // Фан ва технологиялар тараққиети: Киме ва кимевий технологиялар: Илмий-техникавий журнал. – 2019. – № 5. – 74–79 бетлар.
2. Тиллоев Л.И., Косимов Э.К., Муродов М.Н. Разделение желтого масла и определение физических показателей масляной части, полученной из него // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. – 2020. – № 1 (70).
3. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://uza.uz/uz/business/chiqindi-qimmatli-xomashyo-06-07-2017.
4. Musayev M.N. Sanoat chiqindilarini tozalah texnologiyasi asoslari: Oliy o‘quv yurtlarining 5850100 – Atrof-muhit muhofazasi yo'nalishi talabalari uchun darslik. – Т. : O’zbekiston faylasuflari milliy jamiyati nashriyoti, 2011. – 500 b.
5. Tilloyev L.I., Xamidov D.G’., Axmedov A.Z. Sho'rtan gaz kimyo majmuasi texnologik jarayonlarida hosil bo’ladigan chiqindilar. O'zbekiston Respublikasi oliy va o'rta maxsus ta'lim vazirligi Buxoro muhandislik-texnologiya instituti “Zamonaviy ishlab chiqarishning muhandislik va texnologik muammolarini innovatsion yechimlari” xalqaro ilmiy anjuman materiallari. – Т. 2. – 14-16 noyabr 2019 y.