Войти используя аккаунт
Войти используя аккаунт:
Логин Пароль Забыли свой пароль?

Блоги

Вернуться к списку статей
Артем Тарасенко
руководитель Департамента новых технологий "Хальдор Топсе"
Все статьи автора
13.11.2019 / 13:21

Экология "без кнута, но с пряниками"

Ужесточение экологических норм – общемировая тенденция, которая влияет сейчас и будет влиять в будущем на развитие промышленности. Программы по сокращению выбросов загрязняющих веществ реализуют подавляющее большинство стран. Масштабное закрытие неэкологичных предприятий в Китае - это только один из примеров глобальной "экологизации".

Россия роль наблюдателя также примерять не стала. Правительство уже разработало ряд мер, которые, во-первых, направлены на снижение экологической нагрузки от существующих предприятий и на усиление контроля за выбросами, во-вторых, на стимулирование строительства новых производств с использование наилучших доступных технологий (НДТ).

Так, национальный проект "Экология", который стартовал в 2019 году, нацелен на снижение уровня совокупного объема выбросов загрязняющих веществ не менее чем на 20% в наиболее загрязненных городах в период до 2024 года: Чита, Братск, Красноярск, Норильск, Магнитогорск, Норильск, Липецк, Новокузнецк, Омск, Нижний Тагил, Челябинск, Медногорск, Череповец. При этом выполнение этой цели должно быть реализовано с применением НДТ и снижением импорта технологий с 50 до 34%.

Что из себя представляет нацпроект "Экология"? Базово это три направления: правовое, социально-экологическое, эколого-экономическое. Правовое - охватывает разработку нормативной базы в области охраны окружающей среды, образование и иерархию структур управления и исполнения. Социально-экологическое направление нацелено на защиту отдельных социальных групп от негативного воздействия неблагоприятных экологических условий, охрану здоровья населения.

Наконец эколого-экономическое направление заключается в поиске и анализе возможных экономических и политических компромиссов при использовании природных ресурсов. Иными словами, это как раз о том, как можно извлекать прибыль при выполнении экологических проектов.

Любое увеличение штрафов и усиление контроля за выбросами стимулируют выполнение экологических проектов по принципу "кнута и пряника". Поэтому предприятия, внедрившие НДТ, получают снижение выплат за негативное воздействие и льготы от региональных правительств. Согласитесь, уже немало.

Однако в промсекторе остается борьба за энергоэффективность. Стимулом к ней в зависимости от региона могут быть как регуляторные ограничения/бонусы, так и естественное стремление собственников бизнеса сократить издержки на энергоносители или электроэнергию. И в этом случае замена старой технологии очистки на современную позволяет достигать существенной экономии на операционных затратах и в конечном итоге - окупаемости проекта в течение нескольких лет.

Добавлю, что еще одним существенным, хотя и не столь очевидным пока, риском в сфере экологии промпроизводств является использование углеродных санкций и тарифов. Руководство Еврокомиссии в рамках инициативы Border Carbon Adjustment уже обсуждает возможность введения дополнительных сборов при импорте из стран, не ведущих регулирование выбросов парниковых газов, к которым относится в том числе CO2. Параллельно идет активная работа по формированию международного рынка углеродных единиц, на котором будет происходить "торговля выбросами". Более того, иностранные инвесторы уделяют все больше внимания на экологическую программу компаний.

Эти тенденции имеют прямое отношение к промышленной экологии предприятий и актуализируют задачу по поиску, с одной стороны, более экологичных, а с другой, – более энергоэффективных решений по снижению выбросов.

А теперь от теории – непосредственно к практике. Одним из традиционных решений для "очистки" выбросов является термический дожиг. Он происходит в пламени при температурах 800-1200 °С, что в свою очередь создает ряд сложностей. Прежде всего, для поддержания высокой температуры требуется значительное количество топлива, а это - дополнительные финансовые расходы, существенные объемы углекислого газа и так называемые вторичные загрязнители СО и NOx. Получается, что процессы по очистке газа от одних загрязнителей "порождают" другие. Оборудование для термического сжигания является довольно громоздким. Кроме того, оно имеет ряд ограничений по применяемым материалам и срокам эксплуатации из-за воздействия высоких температур.

Но рациональное решение все-таки было найдено, хоть и не сразу. Компания Haldor Topsoe A/S разработала энергоэффективную и экономичную технологию по очистке выбросов от летучих химических веществ - CATOX, основанную на низкотемпературном каталитическом окислении отходящих газов. Данная технология входит в список наилучших доступных технологий в Евросоюзе и получила широкое распространение по всему миру за последние десятилетия.

В отличие от термодожига, каталитический процесс окисления протекает при температурах от 150 до 400 °С в беслпаменном режиме и до 10 раз быстрее. Это позволяет предлагать более компактные и безопасные в работе установки, поставляемые в предсобранном состоянии. Так, установка производительностью до 16 тыс. нм3/ч, по сути, имеет размеры 20 футового контейнера – 2,5м х 2,5м х 6,0 м. Из-за относительно невысоких температур эксплуатации установка может быть выполнена из обычной стали. Более того, низкая температура окисления позволяет проводить очистку отходящих газов до 99,99% и исключает образование вторичных загрязнителей, таких как СО, NOx. Особенностью процесса является возможность рекуперации тепла от реакции окисления горючих газов. Это позволяет поддерживать требуемую температуру для работы катализатора и экономить на использовании топливного газа для подогрева. Для случаев, когда образующегося тепла очень много, предусматривается котел-утилизатор, что делает процесс еще более экономичным.

Экономическая выгода от использования каталитического окисления взамен термодожигу представлена в Таблице 1 на производительность 50000 нм3/ч при непрерывной эксплуатации.

Статья расхода

Термодожиг

Каталитический дожиг

Экономия от каталитического дожига

Природный газ

5 МВт горелка, 500 м3/час

Близко к 0

+ 26,3 млн. р/год

Электроэнергия

350 кВт

110 кВт

+ 6,3 млн.р/год

Обслуживающий персонал

1 человек

0 человек

+ 0,6 млн.р/год

Штрафы

Больше СO2, NOx, CO

Меньше СО2, отсутствие NOx, CO

+ Экономия на штрафах

Температура газов на выходе из трубы

До 500С (обычно 300)

До 150С

+ Теплосъем

Катализатор

0

+

- 1,0 млн.р/год

Общая экономия

 

 

+ 32,2 млн.р/год


Таким образом, при использовании каталитического окисления можно получать существенную экономию на природном газе и электроэнергии и окупить проект за 3-4 года.

Технология CATOX успешно внедрена более чем на 450 предприятиях по всему миру, в том числе и в России, на металлургических, а также химических производствах: на площадках по выпуску акрилонитрила, фталевого и малеинового альдегидов, ТФК, олефинов, каучуков, формальдегида, полимеров, при очистке выбросов резервуаров хранения нефтепродуктов и масел (Таблица 2). Более того, технология успешно работает в составе мусоросжигательных производств для очистки газов от СО, NOx, NH3, H2S.

Таблица 2. Примеры практического применения технологии CATOX в России

Производство

Состав отходящих газов

Расход газа, тыс. кубометров в час

Концентрация примесей

Температура, °C

Работа катализатора

Конверсия
%

Срок службы, лет

Установка твердофазной поликонденсации производства ПЭТФ

Ацетальдегид
этиленгликоль
диэтиленгликоль
уксусная кислота
СО

6

0,15-0,2%

370

> 99,5

Пуск с 2014 года, >5

Цех прямого восстановления железа

CO
водород
сероводород

17

1,5 г/нм3

200

> 99,9

 Пуск с 2000 г. >10

Цех производства карбамида

Водород

28

0,8%

190

> 99

Пуск в 2017 г.
>2

Производство медной катанки

СО

33

3,2 г/нм3

150

>99,9

C 1991 года, >10 лет

В заключении хочется отметить, что технология довольно универсальна и позволяет работать с различными газовыми составами. Катализатор при этом работает стабильно на длительных временных промежутках.

Если у вас остались вопросы, или появился интерес к деталям процесса, описанного выше, вы можете оставить свои комментарии под этим постом.





Партнерский материал

Вернуться в раздел