Производство топлива из автомобильных шин

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 (металлокорд очищенный) - высоколегированная сталь. по своим показателям соответствует  ГОСТ 1058-99 (М-40) массовая доля содержания серы- 0.6%  

      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  пластмасс 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.  
 

      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.

.