ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Вызовы цифровизации энергетики: Росатом выступает за выработку цифровой этики

В ее преддверии директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева, выступая на глобальной сессии «Рост машин и цифровой потребитель» WEW-2021 (Всемирной энергетической недели), назвала четыре основных вызова, которые стоят перед цифровизацией энергетики. В их числе указаны гармонизация использования различных источников энергии, выработка новых бизнес-моделей для изменений в стр...

Ветропарки Росатома выработали 1 млн мегаватт-часов «зеленой» энергии

В Ставропольском крае открыта третья ветроэлектростация – Бондаревская ВЭС установленной мощностью 120 МВт. На сегодняшний день на юге России действуют уже пять ветроэнергетических станций Росатома, общая установленная мощность которых составляет 660 МВт. Строительство еще одного ветропарка – Медвеженской ВЭС в Ставропольском крае мощностью 60 МВт будет завершено до конца этого года. Ф...

Ростех завершил испытания второго газогенератора российского двигателя для «Суперджета»

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха успешно завершила испытания второго опытного газогенератора – «сердца» двигателя ПД-8, предназначенного для самолета SSJ-NEW. В рамках испытаний была подтверждена корректная работа узлов, требуемые параметры температуры и давления, соответствие экологическим нормам. Следующим этапом проекта станут стендовые испытания первого опытного обра...

Власть и бизнес обсудят актуальные вопросы промышленности на XVI Национальном конгрессе «Модернизация промышленности России: приоритеты развития»

5 и 6 октября 2021 года в Центре цифрового лидерства состоится XVI Национальный конгресс «Модернизация промышленности России: приоритеты развития». Национальный конгресс входит в перечень основных мероприятий Года науки и технологий, утвержденных Правительством Российской Федерации. Ключевая тема мероприятия в 2021 году – «Комплексная модернизация отраслей промышленности». В программе Нац...

В Якутске к 2025 году построят Парк будущих поколений стоимостью 1,5 млрд рублей за счет инвестора

В Якутске до 2025 года появится Парк будущих поколений для создания городской экосистемы полезного досуга, творческого, интеллектуального, духовного и физического развития детей и молодежи. Комплекс будет построен на территории 2,4 га. Планируемый объем вложений в проект составит около 1,5 млрд рублей. Соответствующее соглашение подписали инвестиционно-строительная фирма «Дирекция по строительс...

На Байконуре идет активная подготовка нескольких транспортных кораблей

В монтажно-испытательном корпусе площадки № 254 космодрома Байконур начался заключительный этап испытаний транспортного грузового корабля «Прогресс МС-18», который оставался в режиме хранения на техническом комплексе с августа 2020 года. Он стал третьим космическим кораблем разработки и производства Ракетно-космической корпорации «Энергия», проходящим предстартовую подготовку вместе с пилотируемым...

15 Марта 2010

Чистая планета

Чистая планета

Мазалoв Ю.А., Шoшмин А.Г., Григoрьев В.С.


Прoблемы экoлoгии вcе ocтрее вcтают перед челoвечеcтвoм. Онo cлишкoм пoзднo пoнялo, чтo нужнo не тoлькo прoизводить и cорить, но и убирать, а это не так проcто. Оcобую опаcноcть предcтавляют токcичные отходы, cпоcобные в любой момент вызвать экологичеcкую катаcтрофу и нанеcти cмертельный удар по человеку и природе. Чтобы этого не произошло, ученые поcтоянно разрабатывают различные методы детокcикации вредных веществ. Так, Всероссийский научно-исследовательский технологический институт (ГОСНИТИ) предложил промышленности свой метод. Это сверхкритическое водное окисление для обезвреживания высокотоксичных веществ, стойких органических загрязнителей и сельскохозяйственных сточных вод.


Предлагается высокоэффективная, экологически безопасная технология уничтожения высокотоксичных веществ (ВТВ), реализуемая в разработанных установках сверхкритического водного окисления (СКВО). Метод основан на использовании уникальных свойств воды при сверхкритических параметрах температуры и давления.


Применение СКВО позволяет существенно повысить эффективность процесса обезвреживания химически опасных веществ и отходов. По сравнению с традиционными методами (термическими, реагентной обработкой, микробиологическими, воздействия УФ-облучения, ультразвука, токов высокой частоты и др.) значительно сокращается время детоксикации, увеличивается полнота обезвреживания с образованием нетоксичных продуктов и исключается выброс вредных веществ в окружающую среду.


Потребность в использовании установок СКВО испытывают многочисленные организации и предприятия России. В настоящее время на промышленных предприятиях, арсеналах, базах и складах по ряду причин длительное время находится значительное количество ВТВ, не подлежащих применению по прямому назначению и представляющих экологическую опасность. Широкий класс высокотоксичных веществ, их сложный элементный и химический состав, высокая химическая и физическая стабильность предопределяют приоритетность использования технологии СКВО.


Сущность метода СКВО


При температуре выше 374,2ºС и давлении более 217,6 атм вода переходит в сверхкритическое состояние, которое называется флюидом. Приобретая в таких условиях особые свойства, отличные от свойств жидкой и газообразной фаз, из полярной жидкости она превращается в неполярную среду и становится способна растворять гидрофобные химические соединения, но при этом не растворяет многие неорганические соли. Сверхкритическая вода обладает неограниченной термодинамической совместимостью с органическими соединениями и кислородом, скорость диффузии возрастает, а ее окисляющая способность резко увеличивается.


Согласно имеющимся в литературе оценкам и проведенным патентным исследованиям, метод СКВО претендует на наиболее высокую экологическую и экономическую эффективность. При обработке водных смесей орга¬нических и неорганических соединений, содержащих вредные вещества, сверхкритической водой при избытке воздуха (или кислорода), температурах 400–650°С и давлении 220–250 атм (т.е. выше критической точки воды) не менее 99,99% органических соединений в исходной смеси превращаются в экологически безопасные воду и углекислый газ. Азотсодержащие органические соединения и аммонийные вещества разлагаются с выделением газообразного азота. Хлор, фтор, фосфор и сера из органических веществ образуют кислотные остатки и при добавлении в раствор соответствующих катионов легко выде¬ляются в виде неорганических кислот или солей. Металлы выделяются в виде неорганических солей или окислов. Большинство устойчивых в этих условиях неорганических соединений плохо растворимы в сверхкритической воде и выпадают в осадок или выделяются в виде газа при охлаждении и сбросе давления.

При сверхкритических параметрах водной среды скорость реакций соизмерима со скоростью аналогичных реакций, происходящих при горении топлив на воздухе с температурой во фронте горения 2300–2800? по Кельвину. При высокотемпературном сжигании образуется большое количество оксидов азота, требующих нейтрализации, в то время как при СКВО оксиды азота практически не образуются.


Полнота химических превращений и их высокие скорости в процессах СКВО связаны как с уникальными свойствами сверхкритической воды, так и с тем, что реакции протекают в условиях молекулярной дисперсности реагентов, находящихся в гомогенном высокотемпературном флюиде невысокой плотности. Реакции окисления органики экзотермичны, что позволяет эффективно использовать тепло самих реакций как для поддержания температурного режима процесса, так и для компенсации энергозатрат на разогрев реагентов.


В Российской Федерации технологии СКВО практически не разрабатывались. Согласно результатам сравнения различных технологий уничтожения токсичных веществ, метод СКВО:
•  обеспечивает полную деструкцию органической составляющей до оксида углерода, воды и молекулярного азота;
•  применим к широкому спектру органических соединений, в т.ч. трудноокисляемых, а также металла и элементорганических соединений;
•  наименее капиталоемок и дешев в эксплуатации;
•  способен утилизировать тепловую энергию, позволяя в ряде случаев добиваться не только полного самоэнергосбережения, но и выработки дополнительной энергии;
•  переводит присутствующие неорганические элементы в оксиды и соли, которые могут быть утилизированы.


Наиболее распространенными и широко используемыми классами пестицидов остаются хлор- и фосфорорганические соединения. Основные недостатки существующих методов уничтожения галогенсодержащих пестицидов (химические, плазмохимические, с применением ультразвука и энергии СВЧ-поля, электрохимические и др.) – многостадийностъ, необходимость дополнительной очистки образующихся газовых смесей и шламов, а также большая вероятность образования энергетически наиболее выгодных диоксинов и бензофуранов, являющихся суперэкотоксикантами. С помощью многочисленных исследований удалось подтвердить, что в настоящее время этих недостатков лишен лишь метод сверхкритического водного окисления высокотоксичных веществ.


Однако в России исследования процессов разложения опасных химических веществ и отходов часто носят фундаментальный и фрагментарный характеры. Разработанные технологии уничтожения высокотоксичных веществ в сверхкритических средах отсутствуют. За последние 5 лет на установках лабораторного типа проведены экспериментальные исследования, с помощью которых выявлены основные факторы и технологические особенности, позволяющие реализовать автоматизированный технологический процесс СКВО на отечественном оборудовании.


Планируется, что в 2011 г. на рынке появится новая продукция – установка СКВО для уничтожения высокотоксичных веществ и отходов, которая будет иметь следующие основные технические параметры и характеристики:
Рабочее давление в реакторе – более 250 атм.
Рабочая температура в реакторе – свыше 500 ?С.
Обезвреживаемые ВТВ – широкая номенклатура ВТВ и отходов в виде раствора, суспензии, эмульсии.
Габариты установки СКВО – не более 2×2,5?2,5 м.
Вес установки СКВО – не более 4000 кг.
Производительность установки – до 5 м3/сутки (1 т/сутки для двух реакторов по 25 л).
Варианты исполнения установки – стационарная и мобильная (на прицепе автомобиля).


Управление технологическим процессом на установке СКВО осуществляется автоматизированной системой контроля и управления (АСКУ). При необходимости предусмотрено ручное управление установкой СКВО.


При сравнении с существующими способами уничтожения ВТВ рынок сбыта разрабатываемой продукции в Российской Федерации определяется преимуществами метода СКВО:
– способностью одностадийного экологически безопасного процесса уничтожения ВТВ;
–  сравнительно меньшими экономическими затратами на реализацию задач по уничтожению ВТВ;
–  возможностью исполнения установки СКВО в мобильном варианте, что позволяет уничтожать ВТВ на местах их сбора и хранения с исключением необходимости транспортировки опасных грузов по территории населенных мест.


В зависимости от производительности реактора (его объема) и конкретного типа перерабатываемых токсичных веществ стоимость их утилизации в сверхкритической водной среде примерно в 5 раз дешевле, чем при переработке с помощью традиционных технологий сжигания (стоимость термического уничтожения ВТВ составляет 100 руб./кг; сжигание в сверхкритической водной среде – 20–30 руб./кг).


Срок окупаемости – 1,5–2 года.

В настоящее время установки СКВО на отечественном рынке  отсутствуют.

Кол-во просмотров: 10098
Другие статьи по теме
На правах рекламы