Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии экологически чистой утилизации полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза с получением горючих газов, жидких топливных фракций и композиционных материалов для различных применений

Докладчик: Косивцов Юрий Юрьевич

Должность: Зав.лабораторией переработки биомассы, профессор

Цель проекта:
В условиях рыночной экономики перед исследователями и промышленниками, а также перед муниципальными властями выдвигается необходимость обеспечить максимально возможную безвредность технологических процессов и полное использование всех отходов производства, то есть приблизиться к созданию безотходных технологий. Кроме того, в связи с грядущим постепенным истощением природных источников сырья (нефти, каменного угля, руд для цветных и черных металлов) для всех отраслей народного хозяйства приобретает особую значимость полное использование всех видов промышленных и бытовых отходов. В данном проекте предлагается разработка новой комплексной технологии утилизации техногенных полимерсодержащих отходов с получением горючих газов, жидких топливных фракций и твердых композиционных материалов. Разработка комплексной технологии утилизации отходов будет обеспечена современными конструктивными решениями и достоверными технико-экономическими расчетами. Целью проекта является создание эффективной технологии низкотемпературного каталитического пиролиза для переработки и утилизации полимерных отходов (со степенью конверсии отходов не менее 90%), а также для одновременного получения горючих газов, жидких топливных фракций и композиционных материалов, обеспечивающего сокращение себестоимости дополнительно полученной тепловой (на 25-30%) и электрической (на 10-15%) энергии.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными ожидаемыми результатами проекта являются:
1. Лабораторный технологический регламент процесса экологически чистой утилизации полимерных отходов методом низкотемпературного каталитического пиролиза с получением горючих газов, жидких топлив и композиционных материалов для различных применений, в том числе для использования в энергетических установках.
2. Аналитический комплекс для контроля и управления технологическими параметрами процесса пиролиза.
3. Программа и методики исследовательских испытаний макета установки низкотемпературного каталитического пиролиза.
4. Макет установки низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных отходов.
5. Проект ТЗ на проведение ОКР по теме: "Разработка промышленной технологии и оборудования для комплексной утилизации полимерных отходов с получением энергии и композиционных материалов заданного состава".
6. Отчет о проведении маркетинговых исследований.
7. Бизнес-план коммерциализации результатов ПНИ.
Научно-техническая продукция, созданная в рамках работы, позволит улучшить качество жизни населения и будет способствовать совершенствованию технологических процессов, повышению уровня производственной безопасности и снижению издержек производства, снижению уровня загрязненности окружающей среды токсичными органическими соединениями. Кроме того, она позволит повысить комплексность производства и полноту использования сырья, материалов и отходов производства.
Разработанная технология может быть применена в промышленности для получения горючих газов, жидких углеводородов, являющихся основными компонентами жидких топлив, и композиционных материалов для различных применений, а также на промышленных и городских предприятиях по переработке отходов для эффективной утилизации последних.
Планируется, что результаты проекта будут содержать патентоспособные решения как на создаваемый процесс низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных отходов, так и на разрабатываемые каталитические системы для проведения указанного процесса, поскольку и катализаторы, и способ утилизации отходов являются достаточно новыми и перспективными объектами исследований, имеющими небольшое число аналогов на мировом рынке.
Для достижения необходимого социально-экономического эффекта от проведенных исследований необходимо внедрение разрабатываемой технологии в промышленных масштабах. На основе полученных в процессе работы над проектом результатов возможно проведение прикладных исследований по применению научно-технической продукции в других процессах и отраслях производства.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
На основе полученных в процессе работы результатов возможно проведение прикладных исследований по применению научно-технической продукции в различных процессах и отраслях производства (энергетика, химическая промышленность, машиностроение, коммунальное хозяйство). Разработанная технология может быть применена в промышленности для получения горючих газов, жидких углеводородов, являющихся основными компонентами жидких топлив (бензин, дизельное топливо), и композиционных материалов для различных применений, а также на промышленных и городских предприятиях по переработке отходов для эффективной утилизации последних.
Коммерциализация данных разработок возможна на предприятиях целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, нефтехимической и металлургической промышленности, возможен также экспорт разработанных каталитических систем за рубеж. Научно-техническая продукция, созданная в рамках работы, будет способствовать совершенствованию технологических процессов, повышению уровня производственной безопасности и снижению издержек производства, сокращению на 10-15% себестоимости дополнительно полученной энергии, снижению уровня загрязненности окружающей среды токсичными органическими соединениями (диоксинами, органическими соединениями серы, полимерными отходами, угарным и углекислым газами).
Результаты первого этапа работы будут использованы в качестве первичного экспериментального материала при разработке структурной технологической схемы и проектирования пилотной автономной энергоустановки для каталитического пиролиза полимерных отходов с получением тепловой энергии. При промышленной эксплуатации данной установки ожидается сокращение себестоимости тепловой энергии на 25-30% по сравнению с применяемым в настоящее время теплофикационным оборудованием.
Сочетание таких преимуществ как использование дешевого, доступного и конкурентоспособного топлива, а также интенсивных каталитических методов его переработки обусловливает высокую экономическую эффективность внедрения процессов пиролиза за счет снижения затрат на производство тепловой энергии и сокращения сроков окупаемости капитальных вложений.

Текущие результаты проекта:
По итогам выполнения первого этапа проекта достигнуты следующие научные и научно-технические результаты: подготовлен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему в области экологически чистой низкотемпературной переработки полимерных отходов, а также обоснована актуальность проводимых исследований; подготовлен отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ 15.011-96, подтверждена охраноспособность и патентная чистота ожидаемых научно-технических результатов; получены предварительные результаты аналитических исследований методов низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных материалов для изучения механизмов получения энергии, горючих газов, жидких топлив, композиционных материалов и для поиска путей технологической интенсификации, показана перспективность разрабатываемого низкотемпературного каталитического метода по сравнению с другими известными способами переработки полимерных отходов; получены результаты прикладных разработок методов низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных материалов, обеспечивающих энерго-, ресурсоэффективность и экологическую безопасность; выполнена разработка эскизной конструкторской документации на макет установки низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных отходов; определены основные направления технологической интенсификации процессов низкотемпературного каталитического пиролиза полимерных материалов.