Создание экологически безопасного технологического процесса и оборудования для переработки бытовых органических отходов методом многоконтурного циркуляционного пиролиза (стр. 1 )

Для заказа доставки данной работы воспользуйтесь поиском на сайте по ссылке: http://www. /search. html

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ

имени адмИРАЛА МАКАРОВА

На правах рукописи

УДК 504:696.139(005)

МАРКИНА

Людмила Николаевна

Создание экологически безопаснОГО технологическОГО процессА и оборудования для ПЕРЕРАБОТКИ бытовых органических отходов методом многоконтурного циркуляционного пиролиза

Специальность 21.06.01 – Экологическая безопасность

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

РЫЖКОВ Сергей Сергеевич

Николаев - 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………..5

РАЗДЕЛ 1

Анализ современного состояния вопроса ПЕРЕРАБОТКИ органических отходов. постановка цели и задач исследования………..............…………………………………………………..…13

1.1.  Проблема накопления бытовых отходов, анализ морфологического

состава органических отходов……….............................................………….13

1.2.  Современное состояние проблемы переработки бытовых отходов……......17

1.3.  Существующие схемы переработки отходов на основе метода

пиролиза…...........................................................................................................20

1.4.  Постановка цели и задач исследования………….......................……............33

Выводы по разделу 1……………………………………………………….…..…34

Раздел 2

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЧЕКОГО ПРОЦЕССА пЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ многоконтурного циркуляционного пиролиза ………...............................…………………… 35

2.1. Анализ физических процессов переработки органических отходов

на основе циркуляционного пиролиза ........................................................... 36

2.2. Физическая сущность стадий технологии переработки органических

отходов на основе многоконтурного циркуляционного пиролиза …....…..39

2.3. Разработка математической модели рециркуляционного процесса…..…....43

2.3.1. Моделирование механизма рециркуляционного процесса

на i-том контуре……………………………………………………………43

2.3.2. Моделирование рециркуляционного процесса в

многоконтурной циркуляционной системе ……………………..……….46

2.4. Определение максимального выхода целевого продукта…………………..49

2.5. Определение минимального реакционного объема…………………………52

выводы по разделу 2 ………………………...………………………..........…..64

Раздел 3

Экспериментальные исследованиЯ технологическОГО процессА ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ многоконтурного циркуляционного пиролиза ……….65

3.1. Обоснование и выбор модельной смеси многокомпонентных

высокомолекулярных бытовых отходов ………….........................................65

3.2. Разработка экспериментальной установки по исследованию экологически

безопасного технологического процесса переработки бытовых отходов

методом многоконтурного циркуляционного пиролиза…….......…………..68

3.3.  Разработка программы и методики проведения экспериментальных

исследований. Оценка погрешностей измерений ….....………………….....73

3.4.  Результаты экспериментальных исследований методов управления

глубиной деструкции огранических отходов................................................. 79

3.4.1.  Экспериментальные исследования изменения молекулярной

массы жидкого продукта при работе многоконтурной циркуляционной

системы …......................…………..............................................................79

3.4.2.  Исследование циркуляционной системы технологического

процесса ……………………………..........…………..……………….......84

выводы по разделу 3…………………………………..........................................90

Раздел 4

Отработка технологическОГО процессА ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ многоконтурного циркуляционного пиролиза. ……..….............................................................91

4.1. Отработка рациональной технологической последовательности рабочих

процессов пеработки отходов……......…..……..............................................91

4.2. Расчет минимальных объемов потоков с контуров по рациональной

технологической последовательности переработки отходов на основе

многоконтурного циркуляционного пиролиза. ……......................................94

4.3. Отработка рациональных режимов технологической последовательности

при деструкции модельных смесей………....................................................111

4.4. Особенности работы реактора по переработке отходов на основе

многоконтурного циркуляционного …....................................................... 125

4.5. Расчет материального баланса технологического процесса переработки

отходов на основе многоконтурного циркуляционного пиролиза........….127

выводы по разделу 4…………………….……………………………...............135

Раздел 5

Разработка промышленной установки по переработке бытовых органических отходов на основе многоконтурного циркуляционного пиролиза. внедрение результатов работы...137

5.1.Разработка промышленной установки по переботке отходов .....................137

5.2.Получение целевого продукта с заданными характеристиками ..................141

5.3.Обеспечение экологической безопасности технологического процесса

переработки бытовых органических отходов методом многоконтурного

циркуляционного пиролиза ……......................................................................153

5.3.1.Обеспечение экологической безопасности технологического

процесса .....................................................................................................153

5.3.2.Обеспечение экологической чистоты получаемых продуктов......156

5.4.  Основные направления внедрения результатов работы..............................158

5.4.1.  Переработка отходов медицины…..................................................158

5.4.2.  Переработка бытовых и промышленных органических отходов.164

5.4.3.  Утилизация нефтешламов и некондиционных нефтепродуктов..170

5.4.4. Разработка способа рециркуляционной переработки отходов...174

5.5. Оценка эколого – экономической эффективности технологического

процесса переработки органических отходов на основе

многоконтурного циркуляционного пиролиза ……....................…………177

выводы по разделу 5…………………………………………..………...............184

Основные результаты и Выводы по работе …………………………...186

Список литературы…………….………………………………………..............190

Приложение А……………………………………………………………...............203

Приложение Б……………………………………………………………................220

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Глобализация мировой экономики, развитие и создание новых производств и рабочих мест на Украине развивают сферу потребления и, как следствие, увеличивают количество бытовых и промышленных отходов. На Украине общее количество отходов ежегодно увеличиваются на 40 млн. м3 (10-12 млн. тон). Отходы представляют реальную эпидемиологическую опасность для населения, а в больших количествах отрицательно влияют на атмосферу, верхние пласты литосферы и подземную гидросферу, создают проблемы в сфере охраны окружающей среды и здоровье населения.

Большое количество и разнообразие твердых отходов обостряют вопрос их переработки. Существующие технологии размещения органических отходов на полигонах, мусорниках, шламонакопителях занимают и нуждаются в больших площадях земель при условиях их острого дефицита. При этом происходит загрязнение водоносных горизонтов, невольное загорание отходов с образованием токсичных компонентов, газовыделение и др. Биологическим методам переработки подлежит лишь часть органических отходов, компостная масса содержит неорганические включения, а также ряд солей тяжелых металлов, имеет неприятный запах. Метод сжигания отходов характеризуется наличием дымовых газов, которые выделяются в окружающую среду, и в которых содержится ряд токсичных веществ, особенно при горении полимерных материалов и резины. Системы очистки дымовых газов сложные, дорогие и не обеспечивают достаточную нейтрализацию високотоксичних компонентов. Сортировка и измельчение отходов не решает полностью проблемы их переработки и утилизации в одном технологическом процессе.

С точки зрения экологической безопасности наиболее перспективными для переработки органических отходов можно считать технологии, основанные на процессе пиролиза - термической переработке отходов в герметичном реакторе без или с ограниченной подачей кислорода воздуха. Недостатком стандартных технологических схем на основе метода пиролиза - невозможность отбора необходимых технологических режимов процесса для переработки смеси разных отходов при утилизации их в едином потоке. В связи с этим невозможно обеспечить необходимую глубину деструкции всей смеси высокомолекулярных органических отходов.

Это обусловило необходимость решения научно - прикладной задачи создания экологически безопасного технологического процесса переработки разных смесей органических отходов в едином потоке на основе многоконтурного процесса с высокой глубиной деструкции.

Связь работы с научными программами, планами и темами – тема диссертационной работы отвечает программам и планам выполнение фундаментальных научно – исследовательских работ Министерства образования и науки Украины (приказ г.) и Национального университета кораблестроения на период 1999 – 2010г.: „Экологично чистая энергетика и ресурсосберегающие технологии”, „Новые и ресурсосберигающие технологии в энергетике, промышленности и агропромышленном комплексе”, «Создание экотехнологий и ресурсосберигающих установок по очистке от загрязнений окружающей среды» № 000U003105.

Цель и задачи исследования. Целью работы являются создание экологически безопасного технологического процесса и оборудования для переработки бытовых органических отходов методом многоконтурного циркуляционного пиролиза.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1.  Разработка технологического процесса переработки органических отходов методом многоконтурного циркуляционного пиролиза.