Екологічно безпечні ресурсозберігаючі технологічні процеси та устаткування у виробництві поверхнево-активних речовин

9. Дослідно-промислові партії миючих засобів було одержано з використанням розроблених нами ПАР на основі суміші вищих спиртів та моноетаноламідів карбонових кислот зі зменшенням у 2,5 рази кількості фосфатів порівняно з тими, що виробляються на цей час. Нові миючі засоби можна віднести до екологічно безпечних продуктів, оскільки зменшено вміст фосфатів, які негативно впливають на поверхнево-водні об'єкти та здоров?я населення. Крім того, присутність сульфатів моноетаноламідів карбонових кислот у миючих засобах при ручних праннях дає можливість знизити їхній вплив на здоров'я населення, тому що відомо пом'якшуюча дія таких ПАР на шкірний покрив організму людини.

10. Випробування пінних систем у ВО “Юганськнафтогаз” (Російська Федерація) підтвердили їх високу ефективність при обробці призабійних зон нафтових свердловин, яка полягає у поліпшенні ресурсозберігаючих характеристик процесу видобутку нафти. Розроблені піноутворюючі сполуки за піноутворюючою здатністю та вогнегасною ефективністю мають на 20 % кращі показники, ніж ті, що застосовуються на цей час. Використання нових пінних систем дозволить у нафтовій промисловості та пожарогасінні виключити використання піноутворюючих сполук з низьким ступенем біорозкладення, які негативно впливають на навколишнє природне середовище.

11. Проведена оцінка рівня екологічної безпеки діючого і пропонованого виробництва ПАР. Показано, що основними факторами екологічної небезпеки даного виробництва є хімічні фактори та трансформації ландшафту. Дані розрахунків показали, що в пропонованому виробництві ПАР у приземному шарі атмосферного повітря досягається вміст двооксиду сірки на рівні гранично-допустимої концентрації, а вміст шкідливих викидів органічної сировини нижче орієнтовано безпечного рівня впливу.

12. На Волгодонському хімічному заводі (Російська Федерація) впроваджена установка плівкового сульфатування органічної сировини продуктивністю 15 тис. т/рік зі зменшенням при використанні ПАР вмісту шкідливих викидів органічної сировини у приземному шарі атмосферного повітря у 2,5 рази. Результати роботи використані ВАТ "УкрНДІхіммаш" (м. Харків) при проектуванні та виготуванні промислового трубчастого реактора сульфатування, ДНДІ МІНДІП (м. Суми) при розробці систем очищення газоповітряних потоків від двооксиду сірки та прийняті НІОХІМ (м. Харків) для використання при проектуванні нових екологічно безпечних виробництв ПАР.

Економічний ефект від упровадження результатів досліджень становить у перерахунку на гривні 1,16 млн. грн. Економічний ефект, що очікується від модернізації лише одного виробництва ПАР при його продуктивності 10 тис. т/рік за рахунок підвищення ресурсозберігаючих характеристик досягне 0,74 млн. грн./рік, за рахунок зменшення плати за шкідливі викиди в атмосферу 0,038 млн. грн./рік, попереджена шкода 1,46 млн. грн./рік.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Подустов М.А., Виниченко В.С., Правдин В.Г., Ефимов В.Т., Чернова Т.Е. Комбинированные анионные поверхностно-активные вещества // Журнал прикладной химии. - 1985. - №7. - С. 1627-1630. Здобувачеві належить ідея та здійснення процесу одержання нових екологічно безпечних ПАР.

2. Подустов М.А., Правдин В.Г., Литвиненко И.И., Петров В.Н., Клименко О.В. Принципы управления процессом получения алкилсульфатов // Вестник ХПИ: Химическая техника. - Харьков: ХПИ. - 1988. - №258, вып. 1. - С. 8-10.

3. Подустов М. А., Правдин В. Г., Моргунова Т. С., Петров В. Н. Сульфатирование смесей нефтехимических продуктов газообразным триоксидом серы // Химическая технология. - 1991. - № 1. - С. 37-39.

4. Подустов М. А. Сульфатирование смесей нефтехимических продуктов как одно из направлений процесса получения высококачественных ПАВ // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 28. - С. 16-18.

5. Подустов М. А., Тошинский В. И., Литвиненко И. И., Петров В. Н. Экологические аспекты производства поверхностно-активных веществ // Вестник Национального технического университета "ХПИ". - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2001. - № 3. - С. 150-153.

6. Подустов М. А., Тошинский В. И., Литвиненко И. И. Концепция создания ресурсосберегающего экологически ориентированного процесса получения сульфатирующего агента в производстве поверхностно-активных веществ // Інтегровані технології та енергозбереження. - 2001. - № 3. - С. 101-105.

7. Подустов М. А., Тошинский В. И., Литвиненко И. И., Дзевочко А. М., Наконечный О. Н. Математическое моделирование контактного узла производства поверхностно-активных веществ // Вестник Национального технического университета "ХПИ". - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - № 11, Т. 2. - С. 80-85.

8. Подустов М. А., Тошинский В. И., Литвиненко И. И., Дзевочко А. М., Наконечный О. Н. Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология получения сульфатирующего агента в производстве поверхностно-активных веществ // Інтегровані технології та енергозбереження. - 2003. - № 2. - С. 111-118.

9. Подустов М. А., Тошинский В. И., Петров В. Н. Новые подходы к очистке газовых выбросов в производстве поверхностно-активных веществ // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - № 15. - С. 26-31.

10. Подустов М. А., Тошинский В. И., Дзевочко А. М. Совершенствование процесса получения сульфатирующего агента с целью повышения экологической безопасности // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2003. - № 6 . - С. 59-61.

11. Подустов М. А. Замкнутая схема нейтрализации продуктов сульфатирования и очистки газовых выбросов в производстве ПАВ // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА. - 2004. - вип. 27. - С. 67-72.

12. Подустов М. А., Тошинский В. И., Дзевочко А. М. Изучение процесса получения сульфатирующего агента при повышенных давлениях // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2004. - № 15. - С. 41-48.

Подустов М. А. Повышение степени переработки органического сырья - одно из направлений снижения отходов в производстве поверхностно-активных веществ // Вестник науки и техники. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2004. - Вып. 2-3. - С. 49-55.

Подустов М. А. Анализ состояния и влияния промышленных отходов на окружающую среду // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПУ. - 2004. - № 4. - С. 172-174.

Подустов М. А., Тошинский В. И., Дзевочко А. М. Расчет контактного узла производства поверхностно-активных веществ // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2004. - № 5. - С. 182-185.

Подустов М. А., Петров В. Н. Математическое моделирование процесса сульфатирования органических продуктов в производстве поверхностно-активных веществ // Інтегровані технології та енергозбереження. - 2004. - № 4. - С. 38-48.

Подустов М. А., Петров В. Н. Разработка алгоритмов и программ расчета пленочного реактора сульфатирования // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2005. - № 26. - С. 145-149.

Подустов М. А., Тошинский В. И. Очистка газовоздушного потока от диоксида серы в производстве ПАВ // Інтегровані технології та енергозбереження. - 2006. - № 4. - С. 64-68.

Подустов М. А., Тошинский В. И. Экологически безопасные пенообразующие составы промышленного назначения // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА. - 2006. - Вип. 39. - С. 244-248.

Подустов М. А., Тошинский В. И. Оценка уровня экологической безопасности получения и применения поверхностно-активных веществ // Экология и промышленность. - 2006. - № 4. - С. 52-55.

Подустов М. А., Тошинский В. И. Экологически безопасное ресурсосберегающее производство поверхностно-активных веществ: его технико-экономические и экологические показатели // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2006. - № 12. - С. 22-26.

Способ получения поверхностно-активного вещества: А. с. 1051068 СССР, МКИ С 07С 143/155 / В. Г. Правдин, М. А. Подустов, В. С. Виниченко, В. Т. Ефимов, В. И. Заяц, А. А. Бордюг, Е. С. Карюкин, Д. И. Земенков, М. Д. Троян. (СССР). - № 3424582/23; Заяв. 15.04.82; Опубл. 30.10.83, Бюл. № 40. - 6 с.

Здобувач запропонував ідею та спосіб одержання, обґрунтував концентрацію органічного продукту і поступове зниження температури.

Способ получения поверхностно-активного вещества: А. с. 1214657 СССР, МКИ С 07С 143/155 / М. А. Подустов, В. Г. Правдин, В. С. Виниченко, Н. С. Гамаюнов, А. С. Басов, А. А. Бордюг, Т. Е. Чернова, В. Н. Петров, В. Н. Сорокин. (СССР). - № 3759864/23; Заяв. 26.06.84; Опубл. 23.03.87, Бюл. № 11. - 4 с.

24. Пенообразующий состав для удаления жидкости из нефтяных и газовых скважин: А. с. 1298356 СССР, МКИ Е 21В 43/25 / М. А. Подустов, В. Г. Правдин, Э. М. Тосунов, С. А. Рябоконь, И. И. Литвиненко, А. П. Мельник, Д. И. Земенков, С. М. Шаршков. (СССР). - № 3948723/22; Заяв. 12.07.85; Опубл. 23.03.87, Бюл. № 11. - 4 с.

25. Реагент-пенообразователь трехфазных пен: А. с. 1456393 СССР, МКИ С 09К 7/02 / М. А. Подустов, В. Г. Правдин, А. Н. Моргунов, С. М. Шаршков., Э. М. Тосунов, Л. П. Вахрушев, А. П. Мельник (СССР). - № 4189685/31; Заяв. 02.02.87; Опубл. 07.02.89, Бюл. № 5. - 5 с.

26. Пенообразующий состав для удаления жидкости из скважин: А. с. 1504332 СССР, МКИ Е 21В 43/00 / М. А. Подустов, В. Г. Правдин, Ю. Д. Панаев, И. Н. Жуков, Э. М. Тосунов, Д. И. Земенков, А. П. Рудой. (СССР). - № 4256696/23; Заяв. 04.06.87; Опубл. 30.08.89, Бюл. № 34. - 4 с.

27. Подустов М. А., Тошинский В. И. Решение вопросов экологической безопасности производства поверхностно-активных веществ // Проблеми охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки: Збірник наукових праць Українського науково-дослідного інституту екологічних проблем. - Харків: УкрНДІЕП. - 2004. - С. 158-163.

28. Подустов М. А., Тошинский В. И. Взаимосвязь выбросов в атмосферу с окружающей природной средой // Сборник научных статей ХII Международной научно-практической конференции “Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов”. - Харьков: Райдер. - 2004. - С. 182-185.

29. Подустов М. А. Технические аспекты повышения экологической безопасности производства поверхностно-активных веществ // Науковий збірник матеріалів ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Екологічна та техногенна безпека”. - Харків: ХІСП. - 2004. - Вип. 1 (6). - С. 77-82.

30. Подустов М. А., Тошинский В. И. Разработка экологически безопасных технологических процессов в производстве поверхностно-активных веществ // Збірник наукових праць І Міжнародної науково-практичної конференції “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення”: У 2 т. - Харків: Райдер. - 2005. - Т. 2. - С. 145-150.

31. Подустов М. А., Тошинский В. И. Производство поверхностно-активных веществ: пути повышения экологической безопасности // Збірник наукових статей ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення”: У 2 т. - Харків: Райдер. - 2006. - Т. 2. - С. 298-302.

АНОТАЦІЇ

Подустов М. О. Екологічно безпечні ресурсозберігаючі технологічні процеси та устаткування у виробництві поверхнево-активних речовин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 - екологічна безпека. - Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, Харків, 2007.

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ та технічних рішень створення екологічно безпечних ресурсозберігаючих технологічних процесів та устаткування у виробництві поверхнево-активних речовин шляхом виключення рідких відходів і мінімізації шкідливих викидів в атмосферне повітря.

Проведено системний аналіз стану екологічної безпеки виробництва ПАР.

Встановлено, що каталітичне окислення двооксиду сірки необхідно проводити під тиском (Р = 0,6 МПа) у політропічному режимі у діапазоні температур 713-863 К, що дозволяє досягти екологічно безпечних концентрацій SO2 у газоповітряному потоці після контактного апарата.

Встановлено основні закономірності процесу сульфатування органічної сировини в прямоточному трубчастому реакторі, що дало можливість зменшити шкідливі викиди при використанні ПАР у 7,3 рази.

Запропонована та експериментально обґрунтована замкнута система процесу нейтралізації та очищення газоподібних викидів, що дозволяє виключити скидання рідких відходів у навколишнє природне середовище.

Показано перспективне застосування блочної насадки, яка дозволяє підвищити ступінь очищення газоповітряного потока від SO2, що забезпечує у приземному шарі атмосферного повітря вміст SO2 на рівні ГДК.

Економічний ефект від упровадження результатів досліджень склав 1,16 млн. грн.

Ключові слова: поверхнево-активна речовина, ресурсозбереження, екологічна безпека, двооксид сірки, очищення, каталітичне окислення, економічний ефект.

Подустов М. А. Экологически безопасные ресурсосберегающие технологические процессы и оборудование в производстве поверхностно-активных веществ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 21.06.01 - экологическая безопасность. - Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и технических решений создания экологически безопасных ресурсосберегающих технологических процессов и оборудования в производстве поверхностно-активных веществ путём исключения жидких отходов и минимизации вредных выбросов в атмосферный воздух.

Проведен анализ состояния и влияния промышленных отходов и вредных выбросов на окружающую природную среду и здоровье населения и показано, что решение проблемы экологической безопасности страны невозможно без снижения промышленных отходов и вредных выбросов. Изучены закономерности образования отходов и вредных выбросов производства ПАВ и показано, что необходимым условием их развития в Украине является создание экологически безопасных производств.

Исследован процесс получения сульфатирующего агента путём каталитического окисления диоксида серы до триоксида серы при повышенных давлениях. Показано, что при атмосферном давлении можно достичь степени превращения SO2 на уровне 98 %. Для достижения более высокой степени превращения процесс следует проводить под давлением Р = 0,6 МПа в политропическом режиме в диапазоне температур 713-863 К. Изучены закономерности процесса окисления диоксида серы при различных степенях превращения, давлениях и температурах для условий производства ПАВ. Определены оптимальные параметры процесса. получены уравнения для расчёта. Получила дальнейшее развитие математическая модель процесса. результаты исследований позволили достичь экологически безопасных концентраций SO2 в газовоздушном потоке после контактного аппарата.

Установлены основные закономерности процесса сульфатирования органического сырья в прямоточном трубчатом реакторе.

Сформулирован и научно обоснован способ получения ПАВ сульфатированием смесей органического сырья, что дало возможность создать экологически безопасные моющие средства и пенообразующие составы с уменьшением их влияния на окружающую природную среду и здоровье населения.

Определены оптимальные технологические параметры: при сульфатировании смеси органического сырья мольное соотношение реагентов 1,07:1, концентрация триоксида серы 5 %, температура в реакторе 310 К, плотность орошения 0,810-2м3/м2с. При этом достигается содержание органического сырья в продуктах сульфатирования на уровне 2,5 % при цветности конечного продукта j = 1, что позволяет решить вопросы ресурсосбережения и достичь при использовании ПАВ содержания вредных газообразных выбросов органического сырья в приземном слое атмосферного воздуха ниже ориентировочно безопасного уровня воздействия.

С целью исключения жидких щелочных отходов производства предложена и экспериментально обоснована замкнутая система процесса нейтрализации и очистки газообразных выбросов путем использования щелочных отходов стадии очистки в качестве нейтрализующего агента на стадии нейтрализации.

Выполнено сравнительное исследование различных насадок, используемых на стадии очистки газообразных выбросов. Показано перспективное применение блочной насадки, которая позволяет повысить степень очистки газовоздушного потока от SO2, что обеспечивает в приземном слое атмосферного воздуха содержание SO2 на уровне ПДК и снизить в 5,5 раз гидравлическое сопротивление абсорбционной колонны.

Исследованы поверхностно-активные свойства полученных ПАВ и показана возможность их широкого применения.

Результаты исследований дали возможность разработать технологическую схему экологически безопасного ресурсосберегающего производства ПАВ, которая позволяет исключить сброс жидких щелочных отходов, выбросы SO2 с отходящими газами уменьшить в 2,5 раза, вредные выбросы органического сырья при использовании ПАВ уменьшить в 7,3 раза и, кроме того, улучшить удельные ресурсосберегающие показатели производства: по расходу серы - на 4,1 %, по расходу органического сырья - на 8,5 %, по расходу щелочи - на 27 %.

Проведена оценка уровня экологической безопасности действующего (АО “Время”, Харьковская область) и предлагаемого производства ПАВ.

В соответствии с новыми разработанными технологическими процессами были выпущены опытно-промышленные партии ПАВ, а на их основе экологически безопасные моющие средства и пенообразующие составы, которые прошли испытания у потребителей с положительными результатами.

Разработанные новые пенообразующие составы по пенообразующей способности и огнетушащей эффективности превосходят применяемые пенообразователи на 20 %, а использование составов для обработки нефтяных скважин позволит повысить их дебит.

Новизна разработок подтверждается 5 авторскими свидетельствами на изобретения.

На Волгодонском химическом заводе (Российская Федерация) внедрена установка плёночного сульфатирования органического сырья производительностью 15 тыс. т/год с уменьшением при использовании ПАВ содержания вредных выбросов органического сырья в приземном слое атмосферного воздуха в 2,5 раза.

Результаты работы использованы ОАО "УкрНИИхиммаш" (г. Харьков) при проектировании и изготовлении промышленного трубчатого реактора сульфатирования, ГосНИИ МИНДИП (г. Сумы) при разработке систем очистки газовоздушных потоков от SO2 и приняты НИОХИМ (г. Харьков) для использования при проектировании новых экологически безопасных производств ПАВ.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 1,16 млн. грн.

Ключевые слова: поверхностно-активное вещество, ресурсосбережение, экологическая безопасность, диоксид серы, очистка, каталитическое окисление, экономический эффект.

Podustov M. A. Ecologically safety resources - saving technological processes and the equipment in the production of surfactant. - Typescript.

Dissertation for the doctor of technical science degree in speciality 21.06.01 - Ecological Safety. - Ukrainian Scientific and Research Institute of Ecological Problems, Kharkiv, 2007.

The dissertation concerns the development of theoretical principles and technical solution, in order to elaborate ecologically safety resources - saving technological processes and the equipment in the production of surfactant by means of exclusion of liquid waste and of reduction of harmful emissions in atmospheric air.

The system analysis of state of ecological safety of produsing surfactant has been carried out.

The catalysis oxidation of dioxide sulfur is to be carried out under pressure (P = 0,6 megapascal) in polytropic conditions in the temperature scope of 713-863 K, which permit to attain ecological safety concentration of SO2 in gas-air flow after contact reactor, is determined.

The principal regularities of organic raw material sulphation in uniflow pipe reactor have been determined, which gave the possibility to reduce harmful emission during the use of surfactant species in 7,3 times.

The close system of neutralization and gas emission cleaning has been proposed and substantiated by experiment, which permits to exclude the discharge of liquid waste into the environment.

The perspective application of block nozzle permitting to raise the gas cleaning gas-air flow from SO2 degree has been shown, which assures the content of SO2 in the ground layer of the atmospheric air at the level of maximum permissible concentration (MPC).

The economical effect from the research results implementation was UAH 1,16 mln.

Key words: surfactant, resource - saving, ecological safety, dioxide sulfur, cleaning, catalysis oxidation, economical effect.

Размещено на Allbest.ru