авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Научные основы рециклинга в техноприродных кластерах обращения с отходами

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гладышев Николай Григорьевич Научные основы рециклинга в техноприродных кластерах обращения с отходами Специальность: 03.02.08 – «Экология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново - 2013 г.

2

Работа выполнена на кафедре химической технологии и промышленной экологии ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор, Быков Дмитрий Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Васильев Андрей Витальевич, доктор технических наук, профессор, директор Института химии и инженерной экологии ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет» Коротаев Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры охраны окружающей среды ФГБОУ ВПО «Пермский государственный технический университет» Невский Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры общей химической технологии ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет»

Ведущая организация:

ОАО «Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке» (ОАО СвНИИНП»), г. Новокуйбышевск.

Защита состоится « 17 » июня 2013 г. в 10 часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.063.02 при ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф. Энгельса, 7, ауд. Г-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного химико-технологического университета по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф.

Энгельса, 10.

Автореферат разослан «_» апреля 2013 г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф.

Энгельса, 7, совет по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.063.02;

e-mail: dissovet@isuct.ru, EPGrishina@yandex.ru, факс: (4932)32-54-33.

Ученый секретарь совета, д.т.н., доцент Е.П. Гришина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современный рециклинг – быстро развивающаяся, дина мичная область ресурсосбережения. Как элемент системы экологичного развития, ре циклинг становится одной из доминант прогресса XXI века. Движущей силой является нарастающий дефицит природных ресурсов при обострении экологических аспектов проблемы отходов. Традиционный подход к утилизации требует замены самой концеп ции для устранения нерециклабельных отходов на ранних стадиях разработки матери альных объектов. Специфика текущего периода заключается в необходимости реализа ции принципа «ноль отходов», получившего всемирное признание. Развитие рециклинга перераспределяет потоки материальных ресурсов, вовлекает в переработку накопленное техногенное сырье из разнородных объектов размещения отходов, изменяет технологи ческие формы интеграции. Вместе с тем, общая теоретическая база рециклинга практи чески отсутствует, а существующие региональные структуры движения отходов и вто ричных ресурсов представляют собой фрагментарные части, ограниченно взаимодей ствующие между собой или полностью изолированные друг от друга. Для совершен ствования систем рециклинга необходима разработка теоретических положений и прак тических методов, выходящих за традиционные рамки «обращения с отходами».

Цель работы: разработка научных основ рециклинга в системах обращения с от ходами производства и потребления. Для достижения цели решены следующие задачи:

• разработаны основы общей теории рециклинга отходов;

• установлены механизмы управления генезисом отходов для прогнозирования направ лений совершенствования технологий и проектирования циклов;

• разработаны принципы и общий алгоритм формирования сетей рециклинга (СР) в кла стере обращения с отходами производства и потребления;

• апробированы теоретические положения при разработке систем рециклинга на разных иерархических уровнях.

Научная новизна.

1. Впервые проведен анализ двух концептуальных подходов к решению проблемы отходов – отходоцентрического (ОЦП) и циклоцентрического (ЦЦП) – с эволюционным смещением приоритета от первого ко второму в устойчивом развитии.

2. Разработана система исследования рециклинга отходов и формирования технического базиса кластера рециклинга, развивающая теорию ресурсных циклов.

3. Предложены концепция и принципы ресинтеза как химико-технологической основы рециклинга отходов, разработана структура гибкого технологического комплекса на базе производства альфаметилстирола с возможностью переработки шести основных видов вторичных материальных ресурсов и использованием технологии ресинтеза мономера из полистиролсодержащих отходов.

4. Выполнено расчетное прогнозирование и экспериментальное подтверждение эффективности межступенчатого селективного окисления водорода в составе реакционной массы дегидрирования этилбензола для компенсации эндотермического эффекта основной реакции как обоснование предельной локализации цикла в рециклинге.

5. Разработаны структуры инженерных комплексов переработки нефтезагрязненных отходов/грунтов и шламов водоподготовки на основе адаптации ассимиляционных технологий в качестве замыкающих элементов сетей рециклинга.

Практическая значимость и реализация работы.

1. Разработаны и внедрены в практику работы ОАО «Самаранефтегаз» методики:

«Оценка стоимости нефтесодержащих отходов для постановки на баланс», «Методика оценки стоимости нефтепродукта, полученного после переработки нефтешламов», ос нованные на предложенной непрерывной функции ключевых показателей качества, что позволяет оптимизировать очередность ликвидации нефтешламонакопителей при вклю чении вторичных ресурсов в сети рециклинга.

2. Разработано и внедрено в практику Министерства охраны окружающей среды и лесного хозяйства Самарской области «Руководство по экологическому аудиту при банкротстве», позволяющее минимизировать экологические риски за счет контролиру емого управления экологически опасными процессами и отходами в условиях экономи ческой несостоятельности предприятий.

3. Разработаны принципиальные технические решения адаптации в кластер ре циклинга гибких технологических комплексов с использованием гибридных техноло гий. Модернизированы действующие и разработаны новые системы рециклинга в про изводствах арилолефинов на Куйбышевском заводе синтетического спирта, Шевченков ском заводе пластмасс (Казахстан), в системе переработки нефтезагрязненных отходов ОАО «Самаранефтегаз», в водооборотной системе ОАО «Трубоизоляция».

4. Теоретические и технические положения настоящей работы положены в основу 4-х стратегических региональных документов: 1) Целевой комплексной областной про граммы «Использование вторичных материальных ресурсов на предприятиях и в орга низациях Куйбышевской области на 1986-1990 годы» и на период до 2000 года (Про грамма-2000), 2) Проекта Концепции по обращению с отходами на территории Ямало Ненецкого автономного округа (2005-2010 г.г.), 3) Областной целевой программы «Со вершенствование системы обращения с отходами производства и потребления и форми рование кластера использования вторичных ресурсов на территории Самарской обла сти» на 2010-2012 годы и на период до 2020 года (Программа-2020), 4) Проекта Кон цепции экологического развития Самарской области до 2020 года.

5. Разработанный национальный стандарт РФ ГОСТ Р 54096-2010 «Ресурсосбере жение. Обращение с отходами. Взаимосвязь требований Федерального классификаци онного каталога отходов и Общероссийского классификатора продукции» обеспечивает совместимость информационных ресурсов двух действующих государственных класси фикационных систем (ОКП и ФККО) и развивает механизм регулирования процессов перевода отхода во вторичный материальный ресурс.

Положения, выносимые на защиту.

Теоретические положения и система исследований рециклинга отходов.

1.

Основы формирования и принципы построения технического базиса кластера ре 2.

циклинга отходов.

Результаты исследований влияния генезиса отходообразующих компонентов на 3.

реструктуризацию технологий и сетей рециклинга.

Результаты исследований и разработки систем рециклинга на разных уровнях ло 4.

кализации циклов.

Технические решения адаптации в кластер рециклинга гибких технологических 5.

комплексов с использованием ассимиляционных технологий.

Личное участие автора в получении научных результатов.

Вклад автора состоит в инициировании, проведении и руководстве разработками.

Представленные в диссертации новые принципы, методы и организационно технические решения разработаны и внедрены под руководством автора или при его непосредственном участии.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекоменда ций. Научные разработки основаны на экспериментальных исследованиях, выполнен ных в лабораторных и промышленных условиях. Основные научные положения работы внедрены в производственную практику промышленных предприятий и региональные целевые программы по совершенствованию обращения с отходами.

Апробация научных результатов. Основные результаты доложены на: Всесоюз ной научной конференции «Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химических производств», Харьков, 1985;

V Всесоюзной конференции по термодинамике органических соединений, Куйбышев, 1987;

Всесоюзной конференции «Химреактор-11», Харьков, 1992;

Всероссийской научной конференции «Теория и практика массообменных процессов химической технологии», Уфа, 1996;

Международ ной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в эколо гии», Липецк, 1997;

VII Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека», Са мара, 2001;

Всероссийской научной конференции «Нефтегазовые и химические техно логии», Самара, 2001;

II Всероссийской научно-практической конференции «Процессы, технологии и оборудование для переработки отходов и вторичного сырья. Полигоны по захоронению отходов», Самара, 2003;

Международной научно-технической конферен ции «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспорт ных машин», Самара, 2003;

62-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР за 2004 г., Самара, 2005;

VI Всероссийской конференции по анализу объек тов окружающей среды «Экоаналитика-2006», Самара, 2006;

1-м Международном науч но-практическом симпозиуме «Проблемы водных и других ресурсов и геоэкология», Пенза, 2006;

11-й Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления-2006», Москва, 2006;

Международной научно-практической кон ференции, Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промыш ленности (МНПК «ЛЭРЭП-2007»), Саратов, 2007;

XIII и XVI Международных научно практических конференциях «Системный анализ в проектировании и управлении», С Пб, 2009 и 2012;

Международной научно-практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами», Пермь, 2009;

XV Всероссийском Конгрессе «Экология и здоровье человека», 2010;

VI Международной научно-практической конфе ренции «Нефтегазовые технологии», Самара, 2009;

Всероссийской научной конферен ции «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения», Самара, 2009;

Международной научно-практической конференции «Инновации в теории и практике управления отходами», Пермь, 2009;

Парламентских слушаниях СФ Федерального Со брания РФ, Москва, 2006-2009;

Всероссийской конференции «Проблемы формирования отходоперерабатывающей индустрии в Российской Федерации», Москва, 2011.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 67 публикациях, в том числе 19 статьях по списку ВАК, разработан 1 национальный стандарт, получено авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 331 листе ма шинописного текста и состоит из введения, 7 глав, библиографического списка литера туры из 416 наименований, содержит 85 рисунков, 36 таблиц и приложение (5 табл.).

Основное содержание работы

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации, определены объекты и цели исследований, сформулированы задачи по их достижению. Показана научная но визна и практическая значимость полученных результатов.

В главе 1 представлен анализ существующих воззрений на рециклинг отходов.

Рассмотрены исторические аспекты рециклинга, развитие терминологии и современные подходы. Проблемам комплексных решений в области отходов посвящено большое ко личество работ зарубежных и отечественных авторов: Ситтига М., Бобовича Д.Д., Гуре вича А.К., Наркевича И.П. и Печковского В.В. (1984), Вайсмана Я.И., Коротаева В.Н., Матросова А.С., Быкова Д.Е. и др. В нефтепереработке «рисайкл» с целью переработки крекинг-остатков рассматривали Шухов В.Г. (1923), Саханов А.Н. и Тиличеев М.Д.

(1928), Нагиев М.Ф. (1939). Анализ систем с рециклами проводили Vela M.A. (1961), Lid dle C.J. (1968), Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов В.Л. (1979). Изучение ресурсных циклов в целях создания безотходных и малоотходных промышленных производств от ражают работы Ласкорина Б.Н., Громова Б.В., Цыганкова А.П., Зайцева В.А., Ягодина Г.А. (1978-1981). В современных исследованиях рециклинга доминирует экономический акцент: Hummel J. (1996), Dyckhoff H. (2003), Schmidt M. (2005), Чекалин В.С. и Любар ская М.А. (2005), Букринская Э. и Мясникова Л. (2006), Dahmus J.B. и Gutowski T.G.

(2007);

Nashiri F. и Huang G. (2008). С конца XX в. решение проблемы отходов за рубе жом связывается с оценкой жизненного цикла (ЖЦ): White P., Franke M., Hindle P. (1995);

Craighill A. (1996);

Kleineidam U. (2000), McDougall F.R. (2001), Murrey R. (2002);

Oh Y.H.

и Hwang H. (2005);

Gentil E.C. и соавт. (2010);

Stessel R.I. (2011);

Stahel W.R. (2011). Де тально рециклинг исследован в конкретных производствах по отдельным видам отходов:

отработанных кислот – Аксенов В.И., отработанных масел и смазочно-охлаждающих жидкостей – Бобович Б.Б. (2000), макулатуры – Zhang D. (1992);

буровых растворов – Verma P.R. и др. (2007);

нефтешламов – Расветалов В.А. и др. (2000), Курочкин А.К. и Пеганов В.Н. (2001), Аксанов Т.Ш. (2006), Боковикова Т.Н. и Шпербер Д.Р. (2010), Му хин И.И. и Исхакова Н.М. (2007);

отходов строительства и сноса – Lennon M. (2005);

до рожных покрытий – Martnez-Echevarra M.J. (2008);

эластомеров и пластмасс – Kettemann B. (1985), Харлампович Г.Д. (1978), Вольфсон А. (1995), Астанин В.К. (2004-2006), Аб дель-Бари Е.М. (2006), Loacutepez-Fonseca R. (2008), Sulkowski W.W. (2010);

холодильни ков – Lambert A.J.D. (2000);

автокомпонентов – Джабраилов Л.М. (2007);

электронных отходов – Picoacuten-Ruiz A. (2010);

сложных технических систем – Yaghi K.A. (2009).

Развиваются концепции: «ноль отходов» – Krohn L.A. (2008), «проектирование для раз борки» – Milani B. (2005), Горлицкий Б.А. (2007), Schock G. (2011). На современном этапе технологический скачок в развитии территориальных промышленных групп реализуется на основе кластерной модели Портера М. (1990): в строительстве – Ткаченко Е.А. (2008), автомобилестроении – Шукуров Э.Э. (2009), лесном хозяйстве – Бутко Г.П. (2010), про изводстве технического текстиля – Жефруа Ф. (2009). Однако кластерная форма интегра ции технического базиса для решения задач рециклинга практически не известна.

В главе 2 разработаны основные положения теории рециклинга отходов. В работе представлена аналогия между техногенным и биогенным циклами (рис. 1А), отмечена неразвитость индустриальных систем регенерации как технических аналогов редуцен тов экосистем. Показано, что системы регенерации являются циклообразующими со ставляющими рециклинга. Анализ эволюции техносферы обнаруживает тенденцию уве личения масштабов систем, содержащих циклы, и рост количества контуров. Сущность предлагаемого ЦЦП заключается в том, что рециклинг – сеть циклов, где материальный поток меняет свои параметры и статус в цепи состояний: сырье полупродукт про изведенная продукция (и отходы производства) отходы потребления вторичный ресурс сырье' (рис. 1Б). Циклообразующая стадия – трансформация отхода во вто ричный ресурс. При ЦЦП отход является одним из состояний материального объекта на одной из стадий его ЖЦ, объекты управления – процессы в элементах СР и сами сети.

На качество цикла влияют все стадии и иерархические уровни (рис. 2).

Отходы Техногенное производства S2 B месторождение S W ая Со Полигон D2 S нн л Полигон эне нечн ио я B ц ита рги рги ая рав эне я Продукция B W D Г I1 S Отходы потребления R7 I IR Консументы Редуценты Потребляющие R R Системы S1 S R системы регенерации R4 IR R Техногенное Полупродукт R Продуценты Вторичный сырье R Продукционные ресурс R системы А) Б) R Сырье Природное сырье Рис. 1. Биогенный и техногенный циклы А) Аналогия циклов;

Б) Смена статуса материального потока в рециклинге R– каналы СР;

B – захоронение;

D – депонирование с установленной возможностью утилизации;

S – рассеивание в окружающей среде;

I– сжигание без энергоутилизации;

IR – сжигание с энергоутилизацией б) Предотвращение Рис. 2.

Отходоцентрический Сниженние Проектирование СР Сети и циклоцентрический Разработка и реинжиниринг реци Разделение подходы:

продукционных систем, клинга Вторичное технологических модулей а) иерархия управления использование и комплексов обработки отходов, отходами: Директива Продукци- побочных и попутных продуктов Рециклинг 75/442/ЕЭС;

онные системы б) иерархия технических Обезврежи- Разработка техники, вание решений рециклинга на оптимизация конструктивных и технологических параметров стадиях генезиса и Захороне- Процессно а) ние трансформации аппаратурные единицы Катализ, ингибирование, отходов «зеленые» растворители, цифровые технологии Физико-химические фотоизображений и биохимические системы С технических позиций рециклинг является масштабным проявлением рецирку ляции. Идеальная модель рециклинга соответствует известной концепции «ноль отхо дов». Формирование СР становится главной целью при заданных ограничениях. Эле менты и связи этой сети являются средствами продвижения к цели. Под элементами по нимаются продукционные, потребительские и регенерационные единицы, под связями – непрерывные и дискретные потоки веществ, материалов, изделий.

Предлагаемый ЦЦП основан на трех положениях: 1) рециклинг – иерархическая сеть материальных потоков, в которой отходы являются одним из состояний;

2) объ ектами исследования, проектирования и управления являются процессы, технологии и сети рециклинга;

3) безопасный выход материального потока из техногенного в при родный цикл обеспечивается ассимиляционными технологиями. Обращение с отходами трансформируется в менеджмент цикла и сетей рециклинга.

Нами впервые распространено на рециклинг определение системы (Волкова В.Н.), преодолевающее условность обособления технического базиса, управления и факторов окружающей среды, раскрывающее объективную интеграцию составляющих:

Sdef Z, STR, TECH, COND (1) где Z – совокупность целей рециклинга;

STR – совокупность структур, реализующих це ли;

TECH – совокупность технологий (методы, средства, алгоритмы и т.п.), реализую щих рециклинг;

COND – условия существования рециклинга (внешние и внутренние), включая юридические, экономические, экологические, социальные аспекты. Данные со ставляющие определяют направления исследований и объективность их интеграции.

На основе системного анализа предложены три аксиомы рециклинга: 1) утилиза ция – звено цепи в сетях рециклинга;

2) эволюция сетей рециклинга – отклик на измене ния социотехноприродных (потребительских, продукционных и природных) систем;

3) жизненный цикл сети рециклинга проходит этапы возникновения, развития, стабилиза ции, упадка, ликвидации. Определена иерархия циклов материальных потоков и прио ритетность решений на возможно более низком уровне локализации (рис. 3).

Выделены 3 такта цикличе- Рециклинг ской динамики в отклике рецик- 9) глобальный техно-природный цикл Увеличение масштаба системы линга на технологические волны: 8) группа регионов Приоритетность решений 7) регион 1 – «инновационный скачок» при 6) промышленный узел возникновении принципиально Рециркуляция нового материального объекта сТекст ТекстТекст Текст ТекстТекст ТекстТекст Текст Текст Текст Текст Текст Текст Текст Текст Text 5) предприятие образованием новых ресурсных Ntttttttttttt 4) технологическая установка 3) процессно-аппаратурная единица потоков;

2 – «ликвидация старой 2) зона подпроцесса альтернативы» с вытеснением 1) атомно-молекулярный морально и физически устаревших Рис. 4. Масштабная иерархия циклов материальных потоков Рис. 3. Иерархия циклов материальных потоков объектов, сопровождаемая свер тыванием и устранением узкоориентированных элементов циклов и целых циклов, обострением потребности утилизации сооружений, конструкций, изделий, материалов и веществ, нагружающей и трансформирующей существующие СР, инициирующей новые циклы;

3 – «новое из старого», что обусловлено самосохранением технико экономических структур в границах старой альтернативы.

Следствием аксиом является необходимость синхронизации разработок продук ционных и регенерационных подсистем рециклинга. Центральным звеном служит поня тие собственно отходов, особенностью которого является его относительность: отход перестает быть таковым при появлении нового собственника, для которого потреби тельские свойства материального объекта не утрачены. Любой отход и вторичный ре сурс оцениваются множеством атрибутов y = y1, y2, …, yk, …, yl, реализуемых на мно жестве их возможных значений Y. Запись y Y соответствует характеристикам отхода – атрибуты качества, количества, географические координаты, условия поставок и другие.

Симметрично, требования потенциального потребителя отхода t = t1, t2, …, tk, …, tl реализуются на множестве их значений Т (технические условия на сырье, и т.д). Таким образом, запись t T будет соответствовать рассмотрению возможного значения требо ваний потенциального потребителя отхода. В реальных технико-экономических систе мах можно реализовать не каждую пару y, t. Пересечение множеств Y и Т создает под множество R' вторичных ресурсов, отвечающих требованиям потребителя R'YT. Со ответственно, логическое выражение R' YT представляет собой определение отхода.

Наряду с предотвращением и минимизацией образования отходов, ресурсосбережение при обращении с отходами отображается тремя схемами: 1) Y Т (упреждающее изме нение характеристик отхода на стадиях создания материального объекта, его генезиса и трансформации отхода), 2) Т Y (изменение требований потенциального потребителя на основе адаптации использующей технологии к характеристикам отхода) и 3) Y Т (двустороннее сближение характеристик отхода и требований потребителя).

Декомпозицией выделим 3 подсистемы (рис. 4): СР-1 – использование и перера ботка отходов производства в составе продукционных систем;

СР-2 – переработка отхо дов потребления;

СР-3 – развивающаяся индустрия рециклинга. Высший уровень – вся система, действующая на территории с очерченными границами в определенной гео экологической среде (сетевой технический базис кластера рециклинга). В систему из внешней среды, в том числе из других территорий, поступают первичные и вторичные ресурсы (R0 и R0' ), используемые любой из подсистем. При функционировании СР-1 и СР-2 между ними возможно движение вторичных ресурсов R'. Из продукционной и по требительской систем в СР-3 поступают отходы (W'i,j) c характеристиками Х, которые не могли быть переработаны в СР-1 и СР-2.

Продукцией СР- является множество Pk,l СР-3 Р (Y) k,l вторичного сырья и изде Уровень лий c характеристиками Структура Типовой пример иерархии Y, возвращаемых в виде Территориальная сеть рециклинга Производства вторичного сырья, изделий;

рецикла r для целевого … 3 технологические комплексы;

полигоны;

...

использования. Индексы Агрегаты, сортировочно-перегрузочные станции, … 2 технологические линии;

...

i, j, k, l относятся соответ Типовые процессно-аппаратурные единицы:

… 1 шнек, пресс, дробилка, центрифуга,...

ственно к источнику от W' (X) i, j ходов, виду отхода, ис СР-1 СР- R' R' R' точнику продукции с ис Продукционные Потребительские пользованием отходов и r системы системы виду продукции. Функ R R' E,W'' o o ционирование системы Рис. 4. Структура технического базиса рециклинга сопровождается эмиссия ми в окружающую среду E, передачей отходов и вторичных ресурсов во внешние си Рис. ц. Структура технического базиса рециклинга стемы W''. Представление СР имеет слоевую топологию (по видам отходов).

Предложено различать логическую и физическую структуризацию СР, что позво ляет выделять два этапа исследований и формирования СР – логической и физической структуризации. Логическая топология (без пространственно-временных координат) яв ляется упрощенной моделью СР. Физическая топология с пространственно-временными координатами относится к задачам логистики рециклинга. Примеры сетевых структур (рис. 5, 6) отражают развитие СР. Предложенная топология является базой исследова ний и решения практических задач от структурного синтеза и анализа до материальных балансов, проектирования СР, логистики и градостроительного планирования.

4) 1) 2) 3) 7) 5) 6) - предприятие рециклинга - полигон;

Продукция Поток отхода ВМР с использованием от источника - перегрузочная станция отходов Рис. 5. Эволюция типовых сетевых структур рециклинга 1 – однонаправленная звезда (полигон);

2 – двунаправленная звезда (полигон с сортировкой);

3 – полигон с производством вторичных ресурсов;

4 – магистраль;

5 – звездная пара (перегрузочная станция с полигоном);

6 – гибридная сеть (магистрали, сортировка, полигон, завод по переработке отходов с производством вторичного сырья и продукции на его основе;

7 – упрощенная иерархическая сеть рециклинга автомобильных масляных фильтров «КОЛАН» Материальный поток от звена 5 к звену 6: G5-6 7' 9 а) Т3- Т2- Т0- 10 1 6 3 4 1 2 3 2 4 7 4 Д1- Д0-1 Д2-3 14 б) 5 6 Продукция Отходы Вторичные ресурсы 3 Продукция с использованием вторичного сырья 8 13 Выталкивание Вытягивание Полигон Предприятие рециклинга Рис. 6. Принципиальная схема логистической цепи движения ПЭТБ Звенья ЛЦ: 1 – предприятие пищевой промышленности;

2 – оптовый склад;

3 – торговая точка;

4 – розничный потребитель;

5, 6 – домашний и внутридворовый контейнеры;

7 – кузов мусоровоза без пресса;

7' – пресс-кузов мусоровоза;

8 – полигон ТБО;

9 – ЗПБО;

10 – предприятие по переработке ПЭТБ;

11 – предприятие по производству строительных материалов (кирпич, пенобетон);

12 – пло щадки строительства (зданий);

13 – предприятие по производству полимерных изделий;

14 – площадки строительства систем водоснабжения-водоотведения;

15 – «зеленый остров»;

16 – площадки дорожно го строительства и ремонта. Материальные потоки ЛЦ: 1 – сырье для производства ПЭТБ;

2 – напи ток в ПЭТБ;

3 – использованные ПЭТБ;

4 – ПЭТБ в составе ТБО (навалом);

5 – ПЭТБ в составе ТБО (прессованные);

6 – ПЭТБ, собранные на полигоне и упакованные в биг-баги;

7 – ПЭТБ, извлеченные из ТБО (прессованные);

8 – флекс;

9 – продукция на основе флекса (упаковочная лента);

10 – упако ванные строительные материалы;

11 – продукция на основе флекса (крышки канализационных колод цев);

12 – использованная упаковочная лента;

13 – разрушенные крышки канализационных колодцев;

14 – вторичные отходы переработки ПЭТБ;

15 – флекс-сырец (полупродукт);

16 – передвижные знаки дорожного строительства;

17 – разрушенные знаки дорожного строительства. Требования потребителя J к поставщику I - ТJ-I;

сопроводительная документация поставщика I к потребителю J - ДI-J.

Большая размерность задачи требует декомпозиции системы. Общий вид техниче ской модели рециклинга TECH, включая составляющую условий существования (огра ничения), предлагается представлять следующими уравнениями:

Z = Z (x, u,, b, s, p, t) (2) M (x, u,, b, s, p, t) = 0 (3) N (x, u,, b, s, p, t) 0, (4) где Z – целевая функция;

M – модели элементов СР;

N – ограничения;

x – вектор пере менных состояния;

u – вектор управляющих переменных;

– вектор структурных пере менных;

b – вектор геометрических переменных (главные размеры элементов);

s – век тор геоэкологических переменных;

p – вектор параметров моделей (физико-химические, экономические и т.д.);

t – время (для критериев динамики, устойчивости и т.д.). Для оценки стационарных материальных потоков СР предлагается использовать матричный безытерационный метод по аналогии с расчетами потоковых технологических процес сов (Кафаров В.В., Мешалкин В.П.). Математическая модель трансформера, где Y и X – векторы параметров состояния выходных и входных потоков;

– вектор управлений. Уравнения связей между элементами СР, где i-я входная переменная k-го трансформера является j-й выходной переменной l-го трансформера.

Расчет СР, не требующий итерационного уточнения параметров потоков между транс формерами, с допущением линейной связи между входными и выходными переменны ми отдельного трансформера, осуществляется с помощью операционных матриц [ ] [ ] [ ], где [A] – матрица преобразования или операционная матрица, элементы которой соответствуют коэффициентам функциональной связи между элементами век тора входных (x1, x2, …, xm) и выходных (y1, y2, …, yn) переменных трансформера. Эле ментами матрицы [A] становятся коэффициенты извлечения отдельных фракций отхо дов или элементов технических систем, коэффициенты разделения, выходы рециклатов или их отдельных компонентов, а также коэффициенты уравнений линейной регрессии.

Математическая модель СР получается объединением матриц преобразования отдель ных трансформеров в соответствии с их типом [ ][ ], где – вектор-строка входных переменных в k-й трансформер;

– вектор-строка вы ходных переменных системы;

[ ] – эквивалентная матрица преобразования (матрица уравнений связи СР), элементы которой соответствуют элементам операционных мат риц отдельных трансформеров;

n – число трансформеров СР.

Предложена общая классификация рециклинга (рис. 7) с выделением 8 ключевых признаков, присущих реальным системам. Создание и развитие СР основано на комби нировании технологий рециклинга для организации циклов. Географически распреде лнная структура объединяет множество технологических процессов, выполняющих ис ходные функции совместно с адаптированными функциями рециклинга. Интеграция начинается межаппаратным циклом (простой контур), типичным для технологий с ре циркуляцией (непрореагировавших компонентов сырья, растворителей, катализатора в контуре «реактор-регенератор» и т.д.). Более высокий уровень имеют циклы, выходя щие за границы технологической установки (каскад контуров и т.д.). Качество рецикла та определяет иерархию приоритетов использования отходов. При выходе за допусти мые границы качества рециклат выводится из контура (открытый контур) в другую про дукционную систему. На рис. 8 показан типичный нисходящий каскад от первичного до четвертичного рециклинга.

В настоящей работе впервые предложена классификация технологий, ориентиро ванная на создание и развитие СР. Выделены 3 классификационных признака (рис. 9), сформулированы определения основных видов технологий рециклинга.

Базисные технологии рециклинга – функционирующие в широком диапазоне колебаний состава основного сырья и способные вовлекать в переработку или для ис пользования отходы извне.

По доле возврата в Контурный По информационному Временной признак цикл признак обеспечению 1 2 Полный рециклинг Вложенный контур Традиционное Непрерывный Парциальный рециклинг Кадастровое Полунепрерывный Сопряженный контур Дробный рециклинг Навигационно Периодический Параллельные контуры информационное (ГЛОНАСС) По форме организационной Каскад контуров интеграции Комбинированное Простой контур По логистическому Продукционный Потребительский признаку рециклинг Закрытый контур рециклинг Макрологистическая Технологический Открытый контур система рециклинга рециклинг (рециркуляция) По качеству Территориальный Микрологистичекая 7 рециклата признак система рециклинга Корпоративный рециклинг Первичный Специализированная Глобальный рециклинг логистическая система рециклинг Внутриотраслевой рециклинга рециклинг Вторичный Региональный рециклинг Интегрированная Межотраслевой рециклинг логистическая система рециклинг Третичный рециклинга Муниципальный рециклинг Внутрикластерный рециклинг С толкающей рециклинг Четвертичный логистической цепью рециклинг Межкластерный С тянущей логистической рециклинг цепью Рис. 7. Классификационные признаки и виды рециклинга Сателлитные технологии ре Первичное циклинга – дополняющие техноло химическое Б А сырье 1 гии-источники отходов (базисные Химические R1 технологии), переработка отходов ин Первичное продукты ЦХП сырье для 4 тегрируется в специфическую часть производства строительных производственного комплекса. Авто Б материалов А Снижение качества рециклата 1 номные технологии – создаваемые Строительные R2 Первичное исключительно для решения пробле ЦСМ материалы сырье для производства мы отходов без интеграции с базовы 4 материалов дорожного ми технологиями. Гибридные техно Б строительства А логии – для совместной переработки 1 Дорожные R3 промышленных и коммунальных от ЦДМ материалы Добавки для ходов. Существуют тенденции увели 4 производства рекультивационных чения числа гибридных технологий и материалов А Продукты трансформации базисных технологий ассимиляционных R в гибридные. Ассимиляционные технологий – ВМР рекультивационные технологии – обеспечивающие эко материалы Рис. 9. Нисходящий каскад открытых контуров рециклинга Рис. 8. Нисходящий каскад открытых контуров логически безопасный вывод матери 1 – основное производство;

– потребление;

1 обработка продукции по завершению2ЖЦ;

4 – производство ВМР. альных потоков из техногенных в 3 –– основное производство;

2 – потребление;

3 – обра ботка продукции по завершению ЖЦ;

4 – производство природные циклы с полезным эффек R1, R2, R3, R4 – первичный, вторичный, третичный, четвертичный рециклинг;

А – продукционный рециклинг, Б – потребительский ВМР. R1, R2, R3, R4 – первичный, вторичный, третич- том. При проектировании СР приори рециклинг ' Y T ный,Rчетвертичный 1 рециклинг;

А – продукционный ре циклинг, Б – потребительский рециклинг. Условие со- тетным критерием выбора технологий i i i является генетический признак, опре хранения вторичного ресурса в i-контуре:

деляющий форму адаптации техноло Ri' Yi Ti 4 гий в сетях рециклинга.

ТЕХНОЛОГИИ РЕЦИКЛИНГА Физико-механический Физико-химический Генетический признак признак признак 1 2 Технологии Регенеративные Базисные Конверсионные Технологии восстановления технологии технологии технологии дезинтеграции (формы, структуры, размеров, внешнего вида) На основе Сателлитные полной технологии На основе конверсии обратимости фазовых Автономные На основе конверсии переходов технологии полезной составляющей На основе Гибридые обратимости технологии На основе конверсии химических вредной/балластной реакций составляющей Ассимиляционные технологии Комбинированные технологии Рис. 9. Классификационные признаки и виды технологий рециклинга Предложены и обоснованы принципы построения СР в кластерах рециклинга:

• принцип сочетания внутрикластерного рециклинга и межкластерной интеграции;

• принцип иерархического единства локализации, дифференциации, сетевой инте грации циклов и технологий рециклинга;

• принцип масштабного приоритета решений проблем, существующих на «хвосте цепи», в узлах на начале цепи и низших уровнях иерархии циклов;

• принцип выделения критических компонентов и структурных элементов цикла;

• принцип минимизации негативного воздействия цикла на окружающую среду;

• принцип включения ассимиляционных технологий при выводе ресурсов из антро погенного в природный цикл;

• принцип переориентации с толкающей на тянущую логистику.

Возвращение в техногенез растущего динамичного ассортимента материальных объектов (от электронных компонентов до сооружений и целых предприятий) ставит но вые задачи перед химией и химической технологией. Предложена концепция ресинтеза в качестве химико-технологической составляющей ЦЦП. Целесообразно определять из вестным в биохимии термином «ресинтез» специфическую сферу его применения: химия ресинтеза – область химии, изучающая химические реакции обеспечения рециклинга.

Признаки ресинтеза: 1) получение из отходов известного вещества по иной технологии по сравнению с существующими;

2) получение из отходов вещества, не синтезируемого из первичного сырья;

3) получение веществ, израсходованных в одних реакциях химиче ской схемы производства, путем дополнения этой химической схемы другими реакциями, замыкающими цикл. Принципы ресинтеза: 1) прямой синтез рассматривается с учетом организации химических циклов возвращения веществ и материалов в техногенез;

2) приоритетное сырье синтезов – ВМР. Ресинтез связан с циклами и масштабируется ана логично рециклингу. Технологический рециклинг организуется в зависимости от химиче ской схемы производства. Ресинтез реализуется на различных уровнях организационной интеграции рециклинга. Технологические волны увеличивают долю технологий ресинте за в продукционных системах. Примеры исследований ресинтеза представлены в главе 6.

В главе 3 представлена система исследования рециклинга отходов. Цели, задачи, структура и методы исследований вытекают из определения рециклинга в терминах тео рии систем. Изменения в ЖЦ рециклинга являются откликом на изменения любой из со ставляющих выражения (1). Предложено выделять 2 области ЖЦ отхода (рис. 10) – ге незис и трансформация, разграниченные точками P (для продукции) и W (для отходов).

Отсюда следуют 3 стратегии, ориентированные на области: 1) генезиса (до точки W), 2) трансформации (после точки W) и 3) совместно генезиса и трансформации отхода. Воз можность переориентации отходообразующих процессов в целевые устанавливается ис следованиями генезиса отходообразующих компонентов. Обобщение опубликованных данных и авторские исследования показали наличие трех путей реализации данного под хода: 1) исключение или подавление отходообразующих процессов;

2) трансформация отходообразующих компонентов в полезную продукцию или е составную часть;

3) ин тенсификация отходообразующих процессов для перевода примесных (балластных) компонентов в полезные. Мониторинг логистической цепи (ЛЦ) задействует дополни тельные обратные связи для управления качеством отхода путем реинжиниринга про цессов генезиса на предшествующих стадиях ЖЦ.

Генезис потенциальной продукции Трансформация существующей продукции Химические Регистрация Act Plan и биохимические статуса Act процессы продукции P Потребляющие Act Plan Act системы Plan (продукции) Check Do Поставки Депонирование Продукционные материалов Отходы отходов на Продукция системы и изделий потребления полигонах из отходов Plan Act Check Do Act Check Do Потребляющие W системы Физические (отходов) процессы Регистрация статуса Do отходов Check Возвратные отходы Генезис потенциальных отходов Трансформация существующих отходов Рис. 10. Области управления рециклингом: генезис и трансформация отходов Исследование рециклинга дифференцировано по этапам расширенного ЖЦ отхо дов: генезис, появление, сбор, транспортировка, использование, переработка, размеще ние, ассимиляция/вторичный техногенез при разработке техногенных месторождений.

Критические факторы идентифицируются по всем составляющим формулы (1). Предло женная классификация СР и технологий рециклинга создает основу системного подхода к анализу и синтезу сетей материальных потоков. Иерархический подход в исследовани ях рециклинга позволяет найти эффективные решения на различных уровнях управления генезисом/трансформацией отходов. Общий алгоритм приведен на рис. 11. Началом от счета в организации СР являются объекты размещения отходов как геоэкологические ин дикаторы качества ресурсосбережения и конечные элементы логистической цепи.

Методология исследования СР основана на двух подходах – прямом и обратном:1) от следствия к причине и 2) от причины к следствию (отход на полигоне отход на предприятии технология-источник;

обратная цепь). По аналогии с наилучшими до ступными и наилучшими существующими технологиями (НДТ и НСТ) введены понятия – «наилучшие доступные» и «наилучшие существующие СР» (НДСР и НССР). Это со кращает продолжительность и повышает качество проектирования новых сетей с учетом Управление генезисом Исследование отходов рециклинга Сокращение количества полигонов, санация территорий, расширение Определение совокупности целей номенклатуры вторичных ресурсов, исследования СР:

реструктуризация СР,...

Z = {z} Экологических, технических, экономических, Определение условий социальных, организационных, функционирования СР:

юридических, информационных,...

COND = {ex, in } Оператор КР, предприятия, инновационные/ инвестиционные организации, логистические Определение совокупности структур, операторы, органы власти, экологические реализующих цели рециклинга:

организации и социальные группы, СМИ,...

STR = {STRпр, STRор,... } Определение совокупности технологий По классификационным (методы, средства, алгоритмы и т.п.), признакам и видам рециклинга реализующих рециклинг: и технологий рециклинга TECH = {meth, means, alg, …} (НДТ/НСТ) Проектирование/корректировка Представление СР в виде сетевой схемы движения топологических моделей с отходов/рециклатов в границах учетом (НДСР/НССР) системы, включая входы и выходы СР Математические Разработка и экспертная оценка Нет модели элементов СР вариантов СР существуют? на основе эвристик Математическое моделирование СР Блок синтеза и анализ результатов и анализа СР Нет Цели исследований достигнуты?

Реализация результатов КР – кластер рециклинга;

исследований СР – сеть рециклинга;

НДТ – наилучшие доступные технологии;

Эколого-логистический аудит НСТ – наилучшие существующие технологии;

НДСР – наилучшие доступные СР;

НССР – наилучшие существующие СР Нет Цели рециклинга достигнуты?

Да Завершение разработок Рис. 11. Общий алгоритм исследования рециклинга ЖЦ и воздействий на разных его стадиях. Исходя из положения о сетевом характере и иерархичности рециклинга, предложен метод эколого-логистического аудита (ЭЛА) как инструмента оценки СР, группировки экологических аспектов в понимании международ ного стандарта ISO 14001. Объектом диагностического ЭЛА являются цепи и СР, пред метом – диагностика аномалий структуры потоков отходов и вторичных ресурсов. Сфор мулированы основные принципы и особенности использования корпоративных инфор мационных систем на разных уровнях эколого-логистического аудита.

В главе 4 выдвинуто утверждение, что сетевая технологическая и логистическая сущность рециклинга служит основанием для сетевой формы интеграции – кластера ре циклинга (КР). Представлено теоретическое обоснование техноприродного кластера ре циклинга (ТКР), как системы, обеспечивающей формирование и развитие многоуровне вой СР с учетом геоэкологической составляющей.

Оценка ключевых признаков кластера с геоэкологических позиций, в силу при чинно-следственной связи между субъектами и объектами воздействия на окружающую среду, позволила впервые предложить определение ТКР: «Техноприродный кластер рециклинга – территориальная система, обеспечивающая согласованное взаимо действие организаций для реализации экономики циклов материальных потоков вне зависимости от наличия или отсутствия общих собственников при заданных геоэкологических условиях и ограничениях».

Учитывая возрастание нагрузки на геоэкологические системы со стороны населе ния при его ключевой роли в отношении коммунальных отходов, предложено расшире ние термина – «Социотехноприродные кластеры рециклинга (СКР)», включающее в партнерские отношения субъекты социальной среды. Это согласуется с влиянием соци альных потребностей на структуру и ЖЦ объектов потребления, принципом расшире ния границ цикла, возрастанием роли гибридных технологий рециклинга. Фундамен тальным свойством СКР является существование его инженерной инфраструктуры в конкретной двойственной (геоэкологической и социальной) среде.

На основе объективного сосуществования двойственной пары ДП(R,W)у – «вто ричное сырье – отход» предложена двухъядерная модель ТКР: 1) полигон (группа поли гонов) по захоронению неутилизируемых отходов (независимо от наличия собственной частичной переработки), 2) технологическая СР. Развитие этих ядер имеет противопо ложно направленную динамику «сообщающихся сосудов». Общий ресурс делится меж ду ядрами. Первое ядро свертывается по мере расширения второго. Достижение идеаль ного результата «ноль отходов» соответствует трансформации двухъядерного ТКР в од ноядерный (отсутствие захоронения).

Выделены два этапа формирования кластеров рециклинга: 1) возникновение про токластера (период преобладания индустриального рециклинга с целью переработки от ходов производства);

2) целенаправленное создание кластера рециклинга (экспансия промышленной переработки коммунальных отходов совместно с анализом рецикла бельности и реинжинирингом процессов ЖЦ материальных объектов). Эволюция си стемы обращения с отходами последних десятилетий подтверждает объективную зако номерность такого развития. При участии автора разработаны ключевые научные поло жения Программы-2000, явившиеся реальным шагом к созданию кластера.

В настоящей работе впервые сформулированы миссия, общая и специальные цели КР, обосновано развитие регионального кадастра отходов как информационной плат формы КР, включая идентификацию циклов и анализ технического базиса. Представле ны три направления кластерных решений: 1) использование НДТ/НСТ и лучшей прак тики;

2) развитие и продвижение НДСР и НССР;

3) обеспечение доступа участников кластера к финансовым, административным, информационным, образовательным ре сурсам. Кластерная модель ориентирует региональные программы на создание СР.

Принципиальным отличием КР является принадлежность предприятий, связанных с технологическим циклом отходов, к разным отраслям (рис. 12). Горизонтальный тип КР определяется интеграцией отходов и ВМР вертикальных кластеров. Движение ВМР между отраслями способствует межотраслевой интеграции знаний и инновациям, фор мируются подкластеры по видам и группам отходов. Горизонтальное планирование на учных, технико-экономических и Информационных технологий организационно-информационных процессов КР поддерживается Агроиндустриальный Нефтедобывающий общностью инженерной структу Автомобильный рекреационный Авиационно космический Химический Туристско ры, геоэкологической и социаль ной среды, унификацией норма тивно-правовых требований, ис пользованием ЭЛА.

Технологическое обоснова Предприятия ЖКХ Транспортно-логистический ние КР создает основу для даль Предприятия нейшего развития теоретических сферы потребления Предприятия, не положений в организационно Кластер рециклинга вошедшие экономическом и геоэкологиче в кластеры Вторичные ресурсы Отходы ском аспектах. Основные уравне ния оценки качества рециклинга:

Рис. 12. Межкластерная интеграция рециклинга W = U + (5);

U = R + IR + D (6);

= B + I + S (7);

W = (R + IR + D) + (B + I + S) (8).

Система относительных оценок (норм):

утилизации NU= U/W (9);

рециклинга NR= R/W (10);

энергоутилизации NIR = IR/W (11);

депонирования ND= D/W (12);

сжигания без теплоиспользования NI= I/W (13);

захоронения NB= B/W (14);

рассеивания NS= S/W (15).

Развернутые соотношения:

NU= U/W= ( R+ IR+D) / W=R / W + IR / W +D / W= NR + NIR + ND (16) N = /W=( B + I+ S) / W= B / W + I / W + S / W= N B +NI+ N S (17) где W – образовано;

U – утилизировано;

– не утилизировано;

R – возвращено в СР;

В – захоронено;

D – депонировано (с возможностью переработки);

IR – сожжено с утилиза цией теплоты;

I – сожжено без утилизации теплоты;

S – рассеяно в окружающей среде.

Предложено использовать 3 группы оценок КР: 1) универсальные экономические оценки кластеров;

2) отходоориентированные региональные оценки рейтинговых агентств;

3) специализированные оценки кластера рециклинга.

Унификацию оценки рециклинга в кластере по количеству видов отходов обеспе чивают следующие уравнения, производные от количественных оценок по их объемам:

АW = АU + А (18);

АU= АR + АIR + АD (19);

А = АB + АI + АS (20);

АW= (АR + АIR + АD) + (АB + АI + АS) (21).

Относительные индексы (безразмерные критерии рециклинга в кластере):

утилизации aU = АU /АW (22);

рециклинга aR = АR /АW (23);

энергоутилизации aIR =АIR / АW (24);

депонирования aD =АD /АW (25);

захоронения aB =АB /АW (26);

сжигания без теплоиспользования aI =АI /АW (27);

рассеивания aS=АS /АW (28).

Развернутые соотношения aU= AU /AW = ( AR+AIR+AD) / AW = AR/ AW +AIR / AW +AD / AW = aR+aIR+aD (29) a = A /AW = (AB +AI+AS) / AW = AB / AW + AI / AW + AS / AW = aB +aI+aS (30) где AW – образовано;

AU – утилизировано;

A – не утилизировано;

AR – возвращено в СР;

AВ – захоронено;

AD – депонировано (с возможностью дальнейшей переработки);

IR – сожжено с утилизацией теплоты;

AI – сожжено без утилизации теплоты;

AS – рассеяно в окружающей среде.

В главе 5 приведены результаты исследований влияния генезиса отходообразую щих компонентов на качество побочных продуктов, отходов и ВМР, реструктуризацию технологий и СР на примере производства стирола и альфаметилстирола (АМС) (рис. 13).

Полиалкилбензолы Товарный Диэтилбензол изопропилбензол Алкилат Смола AlCl C2H4, C3H6 Совместное алкилирование Ректификация бензола этиленом алкилата Бензол и пропиленом Рециклат бензола Толуол/ Этилбензол-изопропилбензольная фракция Бензолтолуольная фракция Совместное дегидрирование Углеводородный Стирол Ректификация конденсат этилбензола углеводородного -Метилстирол и изопропилбензола конденсата Рециклат этилбензола КОРМС-S Рециклат изопропилбензола Рис. 13. Технологический рециклинг в совместном производстве стирола и АМС Выбор модельного объекта обусловлен повышенной сложностью ресурсосбережения и экологически безопасного функционирования нефтехимических производств, относя щихся к большим системам с многокомпонентным Таблица 1. Диагностика составом материальных потоков и широким диапазо- микропримесей ном технологических параметров. Идентифицирова- Компоненты ПЛ1 Pасчет ны подпроцессы генезиса отходообразующих компо- Этилбензол 0, нентов (рис. 14). Впервые предложено компьютерное Изопропилбензол 0,82 0, Н-Пропилбензол моделирование системы ректификации в среде про- 0, Т-Бутилбензол 0, граммного комплекса ChemCAD для диагностики В-Бутилбензол 0, микропримесей кубовых остатков (табл. 1, пример). 1-Мет-3-ИПБ 0, Изучение отработанного железохромкалиевого Н-Бутилбензол 0, катализатора показало корреляцию между сохраняю- 1,2,3,4-ТетМетБз 6,50 6, щейся активностью центральных и нижних слоев кон- М-Ди-ИПБ 84,29 84, тактной массы в реакторе и отсутствием потерь калия 1,2-Дифенилэтан 8,39 8, в этих слоях, что согласуется с ролью калия как ингибитора коксообразования и актива ПЛ – производственная лаборатория тора газификации углерода. Экспериментально подтверждена возможность использова ния нижнего слоя в дальнейших циклах «дегидрирование – регенерация». Верхний слой выводится в сопряженный контур, где часть отходов катализатора перерабатывается2 в добавки при производстве свежих катализаторов (парциальный рециклинг), в пигменты для производства красок (межотраслевой рециклинг), микроэлементные добавки к удоб рениям (выведение в окружающую среду средствами ассимиляционной технологии). Для минимизации образования отработанного катализатора требования по ограничению хло рорганических примесей в этилбензоле, ответственных за вынос калия из катализатора, передаются по логистической цепи (ЛЦ) (рис. 15). Изучение генезиса КОРС создало ос нову для совершенствования технологии на основе создания различных циклов (глава 6).

1 Производство Производство Производство катализатора нефтехимического коксохимического дегидрирования бензола бензола Этилбензол Стирол Полистирол Бензол Производство катализатора алкилирования 3 Т4- Т3- 7 Т2- Алкилирование Газоразделение Пиролиз Разделение 8 Полиалкилбензолы 2 Т6- алкилата Т5-3 Т5- Дегидрирование АМС, БМС, ТКС Т3- 10 Ингибирование Ингибитор 5 Т5- Стирол, Разделение 11 На производство лака полимеры, дегидрогенизата Т6- сополимеры Катализатор Катализатор На рекуперацию компонентов отработанный КОРС W В топливо Стирол W1 P Отработанный...

P катализатор W W Рис. 14. Идентификация подпроцессов генезиса Рис. 15. Фрагмент СР.

отходов Передача требований по ЛЦ Входные потоки сырья от смежных продукционных Т6-3 и Т6-5 – требования потребителя систем;

W1(8, 9, 10, 11) – отходоинцидентные стадии для отработанного катализатора к качеству КОРС, катализатора как ВМР в адрес потребителя W2(1, 4, 9) – для отработанного катализатора;

(3) и производителя (5) свежего Информационная связь катализатора Специфические процессы генезиса протекают при длительном хранении нефтеза грязненных отходов в открытых накопителях. Важным фактором принятия решений по включению нефтешламов (НШ) в СР является оценка их стоимости, изменяющейся в ре зультате генезиса. Влияние генезиса на качество НШ показывает формула (31) из разра ботанной методики стоимостной оценки на основе непрерывной функции хнп,нш Снш = Цо · · [1 + Н · ( о – нп,нш ) + Нs · ( So – Sнп,нш )] (31) Это позволяет планировать очередность ликвидации накопителей. Формула учи тывает ключевые показатели качества – содержание общей серы и «дизельной фракции» (ДФ), коррелируемое с плотностью. Обозначения: Снш – стоимость НШ, руб/т;

Цо – сто имость маркерной нефти, подготовленной к транспортировке по магистральным нефте проводам, руб/т;

хнп,нш – доля потенциально рекуперируемых нефтепродуктов (НП) в НШ, % масс.;

H – коэффициент линейной зависимости ценности нефти от плотности, Работы ОАО НИИ «ЯРСИНТЕЗ».

показывающий относительное изменение ценности нефти (доля от цены нефти) при от носительном изменении плотности, равном 1;

o – плотность маркерной нефти, г/см3;

нп,нш– плотность НП, рекуперированного из НШ («ДФ»), г/см3;

Hs – коэффициент ли нейной зависимости изменения ценности нефти от содержания серы, который показы вает относительное изменение ценности нефти (доля от цены нефти) при абсолютном изменении содержания серы, равном 1 % масс;

So – массовая доля серы в маркерной нефти, % масс.;

Sнп,нш – массовая доля серы в НП, рекуперируемых из НШ, % масс.

Развитие исследований по взаимовлиянию качества отходов, структуры и функ ционирования рециклинга представлено далее на других примерах в последовательно сти увеличения масштаба рециклинга.

В главе 6 изложены результаты разработок по созданию систем рециклинга на разных уровнях локализации циклов. Масштабная иерархия является главным фактором проектирования СР. Уровень рециклинга определяется совокупностью целей и адекват ных структур по их достижению при заданных ограничениях. Практическая иллюстра ция развития ЦЦП в организации рециклинга излагается на основе авторских разрабо ток, выполненных при решении конкретных производственных проблем рационального использования отходов и вторичных ресурсов в различных отраслях промышленности.

Рециклинг водорода в химико-энергетической системе дегидрирования этилбензола (ХЭСДЭ) Предельная локализация цикла положена в основу двухстадийной утилизации во дородсодержащего газа (ВСГ) в производстве стирола (рис. 16). Компоненты ВСГ обра зуются в целевой и побочных реак МОМ 5 4 циях адиабатического процесса де V IV гидрирования этилбензола. Для ком пенсации эндотермического эффекта целевой реакции используется меж I VI ступенчатый окислительный модуль 1 III (МОМ), где водород конвертируется VII в водяной пар с выделением тепла.

II После удаления продуктов синтеза Рис. 16. Рециклинг ВСГ (V) из контура ВСГ используется для получения астехиометрического раз 1, 4 – смесители;

2 – реактор термокаталитического окисления;

3 – турбина;

5 – реакторный блок;

6 – кон- бавителя-теплоносителя (АРТ). Раз денсатор;

7, 9 – разделители;

8 – компрессор. работаны теоретические основы, ме I – топливо;

II – окислитель;

III – АРТ;

IV – этилбензол;

тодика и техника эксперимента, изу V – продукты синтеза;

VI – отдувка;

VII – ВСГ чены закономерности селективного окисления водорода в составе контактного газа дегидрирования этилбензола (модель ные смеси) на платиносодержащих катализаторах. Данная сателлитная технология ре циклинга по физико-химическому признаку основана на комбинировании регенерации (обратимость реакций) и конверсии в системе «углеводороды – водяной пар – водород – кислород – диоксид углерода».

Результаты переданы научно-исследовательскому институту мономеров для син тетического каучука (НИИМСК) для отработки на опытно-экспериментальном заводе и были включены в Программу-2000.

Рекуперативная технология рециклинга этилацетата (ЭА) в производстве липкой ленты ПВХ-Л Растворитель используется для снижения вязкости адгезива при его нанесении на поверхность ленты. На стадии сушки ленты ЭА испаряется и адсорбируется из воздуха активированным углем. Десорбция водяным паром с последующей конденсацией и де кантацией органической фазы возвращает ЭА в цикл. При диагностическом ЭЛА выяв лено содержание в сточных водах производства до 8% масс. ЭА (потери 10 кг/ч). Отхо доинцидентная стадия – разделение фаз. Разработка технических решений рециклинга основана на обратимости фазовых переходов. Выработка возвратного ЭА увеличена на 40 % по сравнению с существующим и составила 60 т/год при проектной производи тельности технологической линии по ПВХ-Л. Описанная схема технологического ре циклинга была реализована в АООТ "Трубоизоляция". Данная сателлитная технология основана на локализации цикла в границах основного производства (межаппаратный цикл) и включает два простых контура рециклинга – основной (возвращение ЭА-фазы после первичного отстойника) и дополнительный (возвращение ЭА-фазы, доизвлечен ной перегонкой водной фазы с последующей конденсацией и отстаиванием). Первый из них является вложенным по отношению ко второму и в совокупности имеет место со пряжение двух контуров. По доле возврата в цикл реализован парциальный рециклинг ввиду частичных потерь ЭА с вторичной водной фазой. Оценка по принципу расшире ния границ техногенного цикла показала, что на период проведения исследований в ре гионе отсутствовали специальные действующие технологии рекуперации ЭА. Суще ствует принципиальная возможность использования данной технологии для переработ ки ЭА-содержащих отходов других источников в случае совместимости требований по качеству рециклатов. Это позволяет сформировать региональный центр переработки ЭА-содержащих отходов на основе предприятия, выпускающего ленту ПВХ-Л.

Рекуперативная технология рециклинга ингибитора (серы) Сера как ингибитор полимеризации применялась в течение ряда лет в производ ствах арилолефинов (стиролов). Отработанный ингибитор выводился из системы в виде серосодержащего кубового остатка ректификации стирола (КОРС-S) или аналогичного продукта совместного производства мономеров (КОРМС-S) и сжигался в технологиче ской печи с теплоутилизацией. Многокомпонентный состав материальных потоков ба зисной технологии (свыше 50 компонентов с учетом микропримесей) формирует соот ветственно сложный состав кубовых остатков. Основываясь на принципе локализации цикла, предложено повторное использование ингибитора. Проведен комплекс физико химических исследований, подтверждены ингибирующие свойства возвратной серы, предложено новое устройство для выделения шлама серы, разработаны инженерные решения технологического рециклинга ингибитора (рис. 17).

В разделителе 1 часть углеводо L3 L3- L2 L7- родного конденсата L1-9 отводится для растворения рециркулирующей серы в L8- L7 смесителе 9. Систему ректификации УК L1-2 L2-3 L3-4 L4-5 L5-6 L6- (включая роторно-пленочный испари 3 4 5 L тель) представляет разделитель 3. В L6- L1- нем выделяются КОРС L3-4, толуол рециклат L3-8, количественно равный Рис. 17. Рециклинг ингибитора потоку толуола с осадком L6-9, осталь ные потоки, выходящие из системы ректификации L3. В смесителе 4 создается заданная степень разбавления КОРС толуолом (поток L8-4). Кристаллизация из раствора L4-5 осу ществляется в массообменном аппарате 5, откуда двухфазный поток L5-6 поступает в разделитель 6. Влажный осадок L6-9 возвращается в систему ректификации, осветлен ный раствор L6-7 подается в разделитель 7 для отгонки толуола L7-8. Остаточный КОРС L7 выводится из контура для дальнейшего использования. Рециклинг ингибитора повы шает также качество кубового остатка.

Регенеративная система рециклинга на основе обратимости химических реакций (полимеризационно-деполимеризационный цикл) Химическая регенерация мономеров из полимерсодержащих отходов – типичная область и отправная точка концепции ресинтеза, как химико-технологической составля ющей рециклинга. Термостабильность полимеров традиционно изучалась для определе ния экстремальных границ эксплуатации изделий. Обратимость полимеризации создает основу для обратного синтеза мономеров деструкцией полимерной части подобных отхо дов. Термодинамические расчеты (рис. 18) показали возможность полной деструкции в стирол олигомеров, как наиболее стабильных промежуточных продуктов распада поли мерной цепи. Экспериментальные исследования выполнены на реальном сырье (КОРС, КОРСМ) и на модельных смесях «полимер-растворитель». Разработанный процесс дис стирол = 50 а) б) = Равновесная конверсия, % =5 = Содержание, % • - димер = 20 = =0 =5 стирола - - - тример стирола = 700 800 600 650 700 750 Температура, К Температура, К Рис. 18. Влияние температурыразбавления разбавления (,Влияние температуры и степени Рис. 23. Влияние температуры и степени и степени Рис. 24. моль/моль тримера) разбавления на равновесный состав продуктов (моль/моль тримера) на равновесную конверсию на конверсию тримерастирола стирола (а) и равновесный состав продуктов реакций (б) конверсии тримера тримера персионной мономеризации полимеров протекает в потоке высокотемпературного тепло носителя (сплошная фаза) при распылении микрокапель раствора полимера (дисперсная фаза), что создает взрывной характер диспергирования и деструкции. Экспериментально установлена практически полная конверсия макромолекул полистирола (ПС). В реакци онной массе содержание стирола превышает 80 % масс.

Для выяснения термостабильности олигомеров из мономеризата выделен димер стирола 2,4-дифенил-1-бутен (2,4-ДФБ-1) с содержанием основного вещества 90,65 % масс. Эксперименты проведены на проточной установке с использованием 9 %-го рас твора 2,4-дифенил-1-бутена в толуоле. Показано, что в потоке водяного пара при экви массовом соотношении с раствором 2,4-ДФБ-1 при температуре выше 500 °С олигомер мономеризуется (рис. 19). Экспериментально доказано, что при ресинтезе стирола из КОРС выходы трудноотделимых примесей (о-ксилола, фенилацетилена) соответственно в 37 и 3,6 раза меньше по сравнению с базисной технологией дегидрирования этилбензо ла. Cтирол, регенерированный из мономеризата КОРС, отвечает высшему сорту.

50 2,4-ДФБ- 40 Содержание, % масс.

Температура, °С Конверсия, % 30 20 40 П – паровая фаза;

К – дисперсная фаза;

ЗФ – зона форсунки;

10 стирол 1, 4 – нач. рад. капель 0,5 мм;

2, 3 – 0,25 мм ЗФ 0 500 525 550 575 Температура, °С Высота реактора, м Рис. 19. Влияние температуры Рис. 20. Температурный профиль Рис. 22. Влияние температуры на термическую стабильность 2,4-дифенил-1-бутена на деструкцию2,4-ДФБ-1 реактора 1,2 ч-1 32 ч-1;

Выполнены расчеты реактора-мономеризатора (рис. 20) с использованием расши ренной модели тепло- массообмена капель, образуемых диспергированием сырья в по токе парофазного теплоносителя (Сполдинг Д.Б.). Экспериментальные исследования по использованию стирольной фракции мономеризата в синтезе нефтеполимерной смолы (НПС) подтвердили е соответствие требованиям качества. Установлена принципиаль ная возможность совместного получения олигомеров из ПС-содержащих отходов.

Адаптация технологии возможна в составе производства стирола из этилбензола (рис. 21) и гибкого технологи ческого комплекса (рис. 23).

Продукты Границы системы сгорания Данная разработка основана Топливо Получение перегретого на циклообразующей стадии Рециркулят ЭБ водяного пара мономеризации, реализует ЭБ Смешение прямого концепцию ресинтеза, иллю и возвратного ЭБ Стирол Рециркулят воды Система стрирует комплексное ис ВСГ ректификации Дегидрирование ЭБ пользование всей иерархии Отгонка стирола Конденсация/ (РПИ-1) из КОРС- технических решений на ста Сепарация/ Рециркуляты Отстаивание стирола-сырца диях генезиса и трансформа КОРС- Рециркулят толуола ции отходов, отображающей Отходы ПС сущность ЦЦП.

Получение Ректификация раствора (ПС + КОРС) Ассимиляционная ТКС технология рециклинга Противоточная Отгонка стирола Мономеризация конденсация (РПИ-2) нефтезагрязненных грунтов После извлечения боль Рис. 21. Комбинирование производства стирола шей части нефтепродуктов из дегидрированием этилбензола и ресинтезом нефтезагрязненного грунта из полистиролсодержащих отходов (НЗГ), он используется для производства рекультивационных материалов, применяемых при планировке террито рий, санитарной засыпке полигонов ТБО, экранировании нарушенных земель, восста новлении ландшафта. Удаление остаточных нефтепродуктов из НЗГ осуществляется биообработкой, основанной на внесении в грунт микроорганизмов-деструкторов угле водородов: агропромышленных отходов, отходов пищевых производств, избыточных активных илов (ИАИ) от станций аэрации сточных вод (САСВ) и др. В данной группе технологий реализуется каскад из трех циклов (интеграция циклов). Первый осу ществляется в продукционных системах предприятий топливно-химического комплек са, включая водооборотные подсистемы, второй – в системах совместной биологиче ской очистки промышленных и коммунальных сточных вод с рециркуляцией активно го ила, третий – естественный цикл кругооборота веществ в природной среде. Накоп ление органических отходов (шлам, ИАИ, НЗГ) требует их выведения из техногенных в природный цикл посредством ассимиляционных технологий рециклинга (АТР). Это сопряжено с требованиями к качеству отходов, выводимых из одного цикла и включа емых в другой. Качество ИАИ определяется генезисом его компонентов и обеспечива ется при управляемом функционировании сооружений биологической очистки нефте перерабатывающих заводов, активный компонент – нефтедеструктирующая микробная биомасса. Второй отход (НЗГ) также должен отвечать определенным критериям каче ства, так как оба потока являются входными для АТР. Совместимость качества этих потоков обеспечивается тем, что микроорганизмы ИАИ активны как в воде, так и в почве, а содержащиеся в нем биогенные элементы (азот, калий, фосфор, кальций и ряд других) дополнительно активируют жизнедеятельность микроорганизмов деструкторов. Общими критическими компонентами первого и второго циклов явля ются примеси, угнетающие микроорганизмы, которые могут содержаться как в ИАИ, так и в НЗГ. Исследованиями установлены условия и ограничения эффективной би одеструкции. Сеть рециклинга сформирована на основе действующих мощностей.

В главе 7 представлены теоретические положения и примеры создания техниче ского базиса кластера рециклинга на основе ЦЦП с использованием региональных ин женерных комплексов. Взаимодействие комплексов иллюстрирует схема (рис. 22). По следовательность разработки комплексов включает: 1) формирование ранжированного перечня объектов размещения отходов по критерию приоритетности ликвидации;

2) формирование структурированного перечня размещаемых отходов, ранжированного по критериям наличия: а) дей Промышленность, строительство, сельское хозяйство Селитебные и рекреационные территории ствующих утилизационных Промышленные отходы и вторсырье Продукция Муниципальные отходы Восстановленные мощностей;

б) резерва дей территории ствующих утилизационных Комплекс Комплекс размещения Комплекс промышленной отходов и производства мощностей;

в) строящихся санации переработки рекультивационных территории отходов материалов утилизационных мощно Рекультивационные Неутилизируемая стей;

г) бизнес-проектов и материалы часть отходов Хвосты на размещение д) инновационных разрабо Менеджмент рециклинга ток по созданию утилиза Комплекс информационно аналитического обеспечения ционных мощностей;

3) Рис. 22. Информационно-материальные потоки кластера формирование выборки НСТ на основе федеральной базы данных;

4) геоэкологическую привязку цен Информационно-материальные потоки при взаимодействии технических комплексов тров/комплексов переработки отходов. кластера рециклинга Реализация научных разработок и алгоритм формирования технического базиса кластера определены Программой-2020, предусматривающей создание СР на основе не скольких инженерных комплексов. Учтены структурные изменения за период после разработки предшествующей Программы-2000, в которой проанализированы и обобще ны исходные данные свыше 150 предприятий. Было предложено формирование терри ториально-ориентированного утилизационного производства путем создания и развития центров переработки отходов: 1) межрегионального комплекса переработки ПС содержащих отходов на базе производства арилолефинов с выпуском регенерированных мономеров, получением компонентов ароматического растворителя, высокотемпера турного органического теплоносителя, реактивного н-пропилбензола;

2) комплекса пе реработки отходов добычи сланца Кашпирского месторождения;

3) комплексов, ориен тированных на группы отходов, имеющих химическое сродство (отработанных раство рителей, масел;

кислотных, щелочных и солевых отходов;

полимеров и эластомеров). В качестве примера представлены данные о гибком технологическом комплексе (ГТК, рис. 23) с возможностью включения в СР шести видов ВМР (таблица 2).

Рис. 23. Структура ГТК на базе ВМР-ПС производства АМС КОРС 4 1 – дегидрирование алкилбензолов;

2 – ректифика КОРС-S ИПБ ция дегидрогенизата;

3 – рекуперация серы;

4 – под ЭИФ 1 готовка шихты мономеризации;

5 – мономеризация ЭБ БТФ полимерных отходов;

6 – фракционирование моно меризата;

7 – гидрирование -метилстирольной М фракции (БМСФ);

АМФ, БТФ, ЭИФ – ТКС КОРМС Сера ИПБ ЭБ метилстирольная, бензол-толуольная, этилбензол Д На получение изопропилбензольная фракции;

ВМР-ПС – отходы серной кислоты полистирола;

Д – дегидрогенизат;

ИПБ – изопро пилбензол;

КОРМ, КОРС, КОРМС – кубовые НПБ БМСФ АМСФ КОРМ Р остатки ректификации АМС, стирола, АМС и сти Стирол рола;

КОРС-S – сернистый КОРС;

М – мономери АМС зат;

НПБ – н-пропилбензол;

Р – растворитель;

ТКС Бензол – термоконтактная смола;

ЭБ – этилбензол.

Толуол Таблица 2. Состав сырьевых и вторичных ресурсов ГТК на базе производства АМС Наименование и углеводородный состав сырья, % масс.

Вторичные материальные ресурсы Компоненты ИПБ ЭБ ЭИФ ВМР * АМСФ КОРС КОРС-S КОРМС КОРМ ПС Парафины - - 0,11 - - - - - Бензол - 0,01-0,015 - - - - - - Толуол - 0,006-0,01 0,03 - - - - - Этилбензол 0,1-0,2 99,95-99,98 57,40 - - - - - Изопропилбензол 40,80 Остальное 99,65-99,7 - 0,1 0,01 0,14 - 0, 0, н-Пропилбензол - - 0,06 0,2 0,06 0,16 - 4, Этилтолуолы - - - - 0,7 0,07 0,30 - 1, о-Ксилол 0,1-0,2 - - - - - - - 0, Бутилбензолы - - - - - - - 0, Стирол - - 0,88 - 31,6 15,12 0,10 2, -Метилстирол - - 0,72 90 3,1 1,28 65,50 - 41, м-, п-Метилстиролы - - - - 0,5 0,01 - - 6, - Метилстиролы - - - - 0,6 0,38 - - 10, Смола - - - - 33,2 30,97 4,30 33, 33,7** Полимеры - - - - 30,0 29,50 99, * По техническим условиям;

** Остальное сера (18,4 % масс.).

Принципиальным отличием принятой Программы-2020 является ориентация на тянущую логистику с ведущей ролью производственных мощностей, потребляющих ВМР. Специфика кластера рециклинга заключается в том, что предприятия включаются в кластер как поставщики и потребители отходов/ВМР. Недостающие звенья циклов за мыкаются автономными, гибридными и ассимиляционными технологиями рециклинга.

Наличие ассимиляционной технологии, основанной на биодеструкции углеводо родсодержащих отходов с последующим выводом из цикла очищенных сточных вод, биотермическим компостированием осадков и производством на их основе рекультива ционных материалов, позволило разработать структуры ГТК ассимиляционной группы технологий рециклинга. В качестве технической основы таких комплексов предложено включение в СР действующих САСВ, выбор которых выполнен с использованием ре сурсных, технических и экологических критериев (рис. 24). Принцип минимизации со вокупного негативного Воздушный ХЗСВ Воздушный Границы Удаление выброс воздействия цикла на выброс системы Воздух Воздух плавающих загрязнений окружающую среду ХЗСВ внешних накопителей Первичное А Б обеспечивается ис отстаивание Рециркулят пользованием суще Вторичная Смешение АИ аэрация ХЗСВ и ХБСВ ствующих мощностей Очищенная вода Первичный осадок в хлораторную Третичное Первичная САСВ, относящихся к отстаивание аэрация ХБСВ группе сателлитных Вторичное Вывод ИАИ из отстаивание цикла технологий. Реализо Упрочняющие добавки ван внутрикластерный Смешение на основе ИАИ ИБП ИАИ и ИБП отходов Механическая рециклинг, обуслов очистка ХБСВ Техногенный В грунт ленный множеством Илоуплотнение Компаундирование Технический источников биоразла компост Хранение Биодеструкция гаемых компонентов Осадок ХБСВ отходов и множеством Донный шлам внешних накопителей САСВ, включаемых в Рис. 24. Территориальный ГТК ассимиляционной группы СР. По логистическо ХЗСВ – химзагрязненная сточная вода;

ХБСВ – хозбытовая сточная во му признаку – специа да;

ИБП, ИАИ – избыточные биопленка и активный ил лизированная ЛСР, как следствие стохастического характера образования, накопления и доставки биоразлагае мых отходов, а также специфики эксплуатации станций аэрации.

На рис. 25 представлена общая схема рециклинга нефтезагрязненных отходов, ос нованная на создании циклов ВМР и ассимиляционных технологиях. Дальнейшее раз витие такой сети будет осуществляться по трем направлениям: 1) вовлечение в рецик линг техногенного сырья при ликвидации открытых накопителей и объектов захороне ния отходов для реабилитации нарушенных территорий;

2) использование отходов строительства, сноса, демонтажа инженерных сооружений;

3) адаптация в СР новых видов веществ, материалов, изделий по завершении эксплуатационных стадий их ЖЦ.

Переориентация «системы обращения с отходами» с ОЦП на ЦЦП при использо вании теоретических положений рециклинга и кластерной формы взаимодействия поз волит упорядочить и ускорить решение проблемы отходов. При этом утилизация стано вится звеном СР, так как полученную при утилизации продукцию также необходимо утилизировать. Каскад утилизационных стадий замыкается ассимиляционными техно логиями, связывающими техногенный цикл с природными циклами. Использование предложенных в работе оценок эффективности кластера рециклинга позволит скоррек тировать механизмы диагностики и выстраивать рейтинг результативности объектов по экологической эффективности в части ресурсосбережения и управления отходами.

Выводы 1. Впервые предложен и обоснован переход от отходоцентрической к многоуровневой циклоцентрической модели в решении проблемы отходов, предложены три аксиомы рециклинга и оригинальная научная гипотеза о 9-уровневой иерархии циклов матери альных потоков, при которой рециклинг является масштабным проявлением рецирку ляции, что позволяет использовать методологические подходы и теорию рециркуля ции в исследованиях и проектировании структур рециклинга.

Нефтеперерабатывающий комплекс Нефтегазовый комплекс НС НПЗ НП УПСН РТН НЗВ Установка ВО на ТК РПНП РПН «Flottweg GmbH» НЗВ Магистральный нефтепровод СППД КОС-НПЗ НЗГ НШН-НПЗ Буферный Отработанный пруд КНПЗ Масла отработанные Ш-F ХЗСВ карьер Катализаторы отработанные ДНШ ЗНШ Очищенные ВСВ ПНШ стоки НВСВ-НХК ТК-СА&БР КОС НХК ЖНШ Компост (РМ) НЗГ НЗГ НШН-ТН В водом ИАИ ИАИ НШН-СНГ ИАИ грунт Нефтехимический и химический комплекс РН Восстановленный НЗВ ТК-БДНО Легкий газойль ТК-ФСОП НШ Потребители продукции нефтепереработки, нефтехимии, Кек Растворители отработанные органического и неорганического синтеза (металлургия, Полимерсодержащие отходы, РТИ машиностроение, стройиндустрия, коммунальное хозяйство) Кекохранилище Рис. 25. Схема рециклинга нефтезагрязненных отходов с открытым контуром ТК-ФСОП НШ – территориальный комплекс «фильтрование, стирка, обезвоживание, перегонка нефтешламов (НШ);

ТК-БДНО – территориальный комплекс «биодеструк ция нефтезагрязненных отходов»;

ТК-СА&БР – территориальный комплекс на основе системы аэрации с биореактором;

НС – нагнетательная скважина;

СППД – система поддержания пластового давления;

УПСН – установка подготовки сырой нефти;

РТН – резервуар товарной нефти;

РПН – резервуарный парк нефти;

РПНП – резервуарный парк нефтепродуктов (НП);

КОС – канализационные очистные сооружения;

ВО – возвратные отходы на термокрекинг (ТК);

ВСВ – высококонцентрированная сточная во да;

НВСВ – накопитель ВСВ;

ДНШ – донный НШ;

ЗНШ – загрязненный НШ;

ПНШ – плавающий НШ;

ЖНШ – жидкий НШ на установку «Андритц»;

НЗГ – нефтезагряз ненный грунт;

НЗВ – нефтезагрязненная вода;

РН – регенерированный нефтепродукт;

РМ – рекультивационный материал 2. Впервые предложена общая классификация объектов, технологий и сетей рециклинга, а также теоретическое обоснование формирования технического базиса кластера ре циклинга, ориентированные на развитие многоуровневого управления отходообразу ющими процессами и отходами на основе циклоцентрического подхода.



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.