Диссертация (1172970), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Остановкаотечественных производств синтетических жирных кислот окислением парафинови непредельных кислот из растительного сырья, т.е. базовых компонентовформирования эмульсионных систем, осложнили проблемы приготовленияэффективных растворов на углеводородной основе.Современные буровые растворы содержат большое число компонентов,каждый из которых несет ответственность за определенный показатель, чтоосложняет работу, а отсутствие одного из них может затруднить реализациюпроцесса бурения. Достаточно часто используются зарубежные аналоги.Поэтому создание новых полифункциональных реагентов, регулирующиходновременнонесколькотехнологическихпоказателей,представляетпрактический интерес. Решение такой проблемы необходимо осуществлять сучетом затрат, эффективности технологии и экологической безопасности.1.2 Анализ ресурсной базы для производства компонентов буровыхрастворов на водной и углеводородной основе1.2.1 Состояние производства компонентов буровых растворов наводной и углеводородной основеКомпоненты буровых растворов по химической природе являются, какправило, комплексными органическими соединениями [94].
Для производстваполимерных реагентов используют, например, отходы производства целлюлозы,23акриламида,акрилонитрила[26,предпочтительными являютсяС86].экологическойточкизренияреагенты, полученные путем модификацииприродных полимеров или синтеза на основе природного сырья [123, 132]. Длястабилизации свойств минерализованных буровых растворов используютсякрахмальные реагенты, относящиеся к естественным полисахаридам.
Ониэффективно снижают фильтрацию минерализованных буровых растворов, однакоимеют и отрицательные свойства: низкую термо- и биостойкость [99]. Притемпературе более 120°С минерализованные буровые растворы, обработанныекрахмальными реагентами, не поддаются стабилизации, а в утяжеленныхминерализованных буровых растворах происходит рост условной вязкости истатического напряжения сдвига. Подверженность крахмальных реагентовферментативной деструкции вызывает необходимость применения специальныхспособов их защиты (увеличение рН раствора до 11,5-12,0, поддержаниеминерализации не менее 20 %, обработка бурового раствора антиферментатором).Широкое распространение в бурении получили реагенты на основелигносульфонатов [26, 186]. Модификаторами в этом случае зачастую служаткатионы поливалентных металлов (железа, хрома, марганца, серы), образующиерастворимые комплексные соединения [26, 186]. При этом применение многиегодыиспользовавшихсяхромсодержащихферрохромлигносульфоната (ФХЛС) являетсяИсследованиявэтомнаправленииреагентов,например,экологически небезопасным.показаливозможностьприменениясеросодержащих отходов нефтехимического производства: сульфитно-щелочныхстоков и серы элементарной [199].
В составе модифицированных сернистымисоединениями буровых реагентов содержание токсичных соединений анионногохрома снижено с 4 до 1,3 масс. ч, степень восстановления анионного хрома докатиона хрома III достигает 89%.Побочные продукты производства глицерина, представляющие смесьглицерина,полиглицерина,диглицеринаиингибирующую добавку к буровым растворам [2].24примесей,используюткакПредставляетинтересиспользованиеасфальтитовотечественныхместорождений в качестве компонентов буровых растворов [65, 66, 76].В химической промышленности нашей страны, с 90-х годов прошлогостолетия, значительно уменьшился ассортиментвыпускаемой продукции,например, синтетических жирных кислот.
На данный момент почти все установкипо синтезу синтетических жирных кислот не работают и, как следствие,образовался дефицит данных продуктов на рынке, восполняемый за счетпродукции других стран. В этом отношении перспективным является применениедля синтеза реагентов отходов и побочных продуктов лесохимической отрасли.1.2.2 Сырьевая база лесохимической отраслиВ лесохимической отрасли образуется огромное количество отходов ипобочных продуктов, таких как талловый пек, большая часть которогоуничтожается (сжигается) или вывозится в отвалы. На утилизацию такого видаотходов приходится более 8-10% стоимости основной продукции. В утилизацииотходов заинтересованы как отрасли, где они образуются, так и отрасли, где онимогут быть использованы.
С одной стороны, это освобождает предприятие отобременительных отходов производства, хранение которых, как правило, связано ссущественными затратами и загрязнением окружающей среды. С другой, смягчаетнапряженностьврасширенииассортиментахимическихреагентовдляиспользования их по другому функциональному назначению, в частности,материалов для бурения скважин, расширяет сырьевую базу, улучшает размещениепроизводства, высвобождает земли, используемые для утилизации (захоронения).Ежегодно[217,218],напредприятияхцеллюлозно-бумажнойпромышленности образуется 149,1 тыс.
т таллового пека. К примеру на СегежскомЦБК в 2013 году выработано 11 981 т таллового пека и лишь 4 792 т товарногопродукта, т.е. 40 % продукции было продано, остальное утилизировано или сожено.На остальных предприятиях лесоперерабатывающей промышленности данныйпоказатель меньше. Применение таллового пека в качестве топлива экономическинецелесообразно так, как выроботка пара в котлах утилизации при сжигании мазутасоставляет 11,6 т пара на 1 т мазута, при сжигании таллового пека данный25показатель составляет 10,0 т пара, согласно проектной документации группыкомпаний «Илим». Соответсвенно по энергоемкости мазут превосходит талловыйпек на 11,6 %, при этом необходимо отметить, что стоимость товарных продуктов:1 т таллового пека –16 500 рублей; 1 т мазута – 10 870 рублей.Коэффициент загрязнения окружающей среды выбросами отходов горениямазута равен 3,103 т СО2 ЭКВ/ 1 т.
продукта, данные основываются на «Руководящихпринципах национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК», 2006, том2, глава 2, таблица 2.2 (2006 IPCC Guidelines for National Green). Посколькуталловый пек сжигается в смеси с мазутом, имеет переменный состав и продуктыего горения сильно зависят от условий сжигания, то точно оценить роль отходовгорения каждого из компонентов не представляется возможным, поэтомукоэффициент загрязнения окружающей среды для отходов горения таллового пекапринимается равным 3,103 т СО2 экв/1 т продукта.
При этом, теплоемкость смеси«мазут-талловый пек» ниже чем чистого мазута.Стехиометриюреакцииполногоокисленияталловогопекаможнопредставить в общем виде. Основная часть содопродуктов и серы на этой стадиипревращаются в карбонат и сульфат натрия. Общая схема реакций, протекающих впроцессе горения, может быть представлена упрощенной брутто-схемой:О2 + (Орг., Na2S) → СО2+ С+CO+SO2+ Na2CO3+ Na2SO4.Во второй фазе реакций образовавшийся сульфат восстанавливаетсяуглеродом до сульфида натрия:Na2SO4 + 2С→Na2S + CO2.Остальная часть углерода, образовавшегося при пиролизе, сгорает, окисляясьдо СО2. В результате этих процессов в топке котлоагрегата образуется горячаягазовая смесь (дымовые газы) и зольный остаток (минеральный или содовыйсплав).
Основными компонентами дымовых газов являются: диоксид углерода,образовавшийся как при горении органических веществ пека, так и привосстановлении сульфата; азот и остатки кислорода, поступившие в топку своздухом. Дымовые газы уносят из топки основное количество выделившегося при26горении тепла. Зольный остаток в топке представляет собой смесь, главнымобразом, карбоната и сульфида натрия (Na2CO3 и Na2S).Основным выбросом в атмосферу при сжигании таллового пека являетсядиоксид углерода. При горении также выделяются: оксид углерода, оксид идиоксид азота, спирты, смолистые вещества, летучие несгоревшие углеводороды,органические кислоты, альдегидные соединения.Пыль и газы отрицательно влияют не только на здоровье людей, но и намногие растения и деревья.
Поражающий эффект при воздействии загрязнениявоздуха может быть самым различным – от незначительного повреждения догибели. Одними из наиболее опасных ядов для человека являются альдегидныесоединения, смолистые вещества и органические кислоты, которые вызываютраздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, легкуютошноту, возможны функциональные изменения нервной системы.Основную долю лесохимической продукции производят 8 предприятий. Долякаждого предприятия приведена на рисунке 1.1.Прочие15 %Илим Палп(Котласский ЦБК 16 %, ЦКК - 13 %,Усть-ИльимскийЛПК - 11%)40 %АрхангельскийЦБК13 %Монди БизнесПейпа СыктывкарскийЛПК9%Светогорск6%СоломбальскийЦБК4%Братский ЛПК7%Кондопога2%Сегежский ЦБК4%Рисунок 1.1 – Производство продукции лесохимическими предприятиями РФ в2010-2017 ггЕжегодно,напредприятияхцеллюлозно-бумажнойпромышленностиобразуется побочных продуктов в виде неомыленного таллового пека 106,2 тыс.
т27и 42,9 тыс. т омыленного таллового пека. В качестве сырьевого компонента длядальнейшей переработки используется (ориентировочно):– неомыленного таллового пека – 6 200 т;– омыленного таллового пека – 3 400 т.Приведенные данные являются спрогнозированными на 2019 год, с учетомсохранения объемов бурения (в сравнении с предыдущими годами). При внедрениив производство новых продуктов, использование таллового пека за 5 лет можетвозрасти в 2,1-2,4 раза.Динамика изменения цен на исходное сырье – сырое талловое масло,побочный продукт лесоперабатывающих предприятий – талловый пек длядорожного строительства (неомыленный талловый пек (ТП)) и омыленныйталловый пек (ОТП), отображенна на рисунке 1.2.т.р./тонн80706050403020100год200520062007200820092010Талловый пек для дорожного строительстваСырое талловое маслоОмыленный талловый пекОлеиновая кислотаРисунок 1.2 – Динамика изменения цен на сырое талловое масло, талловый пекдля дорожного строительства, омыленный талловый пек и олеиновую кислотуПо данным о динамике изменения цен на на талловой пек и талловое масло,можно сделать заключение, что цена практически не изменна.
В качестве28сравнительного продукта была выбранна олеиновая кислота (содержание которойв талловом пеке может достигать 6 масс. %), цена на которую в 4 раза выше ценына талловое масло и талловый пек, при этом увеличение цены на олеиновуюкислоту за указанный период составило 35 %.1.3 Талловый пек как сырье для производства компонентов буровыхрастворов на водной и углеводородной основеФункционирование лесохимической промышленности связано с большимобъемом отходов, оказывающих существенное негативное воздействие наокружающуюсреду.Талловыйпек,составляющийоколо20%сульфатцеллюлозного производства, относится к отходам производства.
Внастоящее время только часть его используется для изготовления дорожногоасфальта. Несмотря на многочисленные предлагаемые варианты его переработки,большая часть пека сжигается как топливо в смеси с мазутом или вывозится вотвал, что сопровождается выбросом в атмосферу вредных веществ, таких как монои диоксид углерода, диоксид серы, дым и др. К образованию токсичных приводиттакже фотолиз пека в отвалах под действием солнечных лучей. На утилизациюотходов приходится более 8-10% стоимости основной продукции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
