Совершенствование установки получения бутадиенальфаметилстирольных каучуков на примере предприятия ООО «СИБУР Тольятти»
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО БУТАДИЕНАЛЬФАМЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО «СИБУР-ТОЛЬЯТТИ» 12
1.1 Общая характеристика производства 12
1.2 Выпуск каучука марки СКМС-30АРКМ-15 солевым методом 13
1.2.1 Прием и усреднение латекса в емкостях № 1/1-9 13
1.2.2 Коагуляция латекса для агрегатов № 1,2 14
1.2.3 Формирование, промывка и транспортировка ленты каучука в многоходовую сушилку № 15/1,2 16
1.2.4 Сушка ленты каучука 18
1.2.5 Брикетирование и упаковка каучука 20
1.3. Выпуск синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука бессолевым методом 24
1.3.1 Описание технологической схемы бессолевой коагуляции латекса 24
1.3.2 Коагуляция латекса, промывка и обезвоживание каучука для агрегатов № 5, 6 25
1.3.3 Сушка каучука в сушилке С-1/5,6 28
1.3.4 Брикетирование каучука на агрегатах № 5,6 30
1.3.5. Упаковка каучука 30
1.4. Выпуск каучука марки БСК-1502 32
1.4.1 Прием и усреднение латекса в емкостях № 101/1-6 32
1.4.2 Выделение, сушка, брикетирование и упаковка каучука марки БСК-1502 на агрегатах № 1,2 и № 5,6 33
1.5 Переработка каучука 33
1.6 Материальный баланс производства синтетических бутадиенальфаметилстирольных каучуков 36
1.6.1 Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов 36
1.6.2 Материальный баланс получения 1 тонны каучука СКМС-30АРКМ-15 39
1.6.3 Материальный баланс получения 1 тонны каучука БСК-1502 43
1.7 Производственные сточные воды, поступающие на очистные сооружения 47
1.7.1 Количества образующихся стоков на установке производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука 47
1.7.2 Количество отходов образующихся в результате очистки стока в цехе водоочистке 50
1.8 Существующие способы улавливания полимеров в сточных водах 54
1.8.1 Общие данные об объекте исследования 54
1.8.2 Патентный поиск 55
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТАНОВКИ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО БУТАДИЕНАЛЬФАМЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА 57
2.1 Анализ существующих проблем при производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука 57
2.2. Предлагаемое техническое решение для снижения количества полимеров в сточных водах 58
2.3 Расчет параметров узлов предложенной схемы 61
2.3.1 Расчет барабанных фильтров 61
2.3.2 Расчет флотатора 63
2.3.3 Методика проведения опыта 63
2.3.4 Результаты исследования 66
2.3.5 Расчет объема флотатора 74
2.4 Опытно промышленные испытания узла механической очистки сточных вод 75
2.4.1 Описание проведения работ 76
2.4.2 Опытно промышленные испытания узла физико-химической очистки сточных вод 78
2.4.2.1 Описание опытно промышленной установки 78
2.4.2.2. Описание проведенных работ 81
2.4.2.3 Проведения испытаний блока физико-химической очистки 82
2.4.3 Опытно промышленные испытания узла обезвоживания флотошлама 84
2.4.3.1 Описание опытно-промышленной установки 84
2.4.3.2 Описание проведенных работ 85
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУЧАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И СЫРЬЯ 91
3.1 Характеристика получаемой продукции 91
3.2 Характеристика очищенного стока 97
3.3 Эффект от реализации технологического решения 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 104
Приложение 1 - Патентный поиск 111
Приложение 2 - Схема шнекового обезвоживателя 116
Приложение 3 - Схема усреднения латекса в цехе Е-2 117
Приложение 4 - Схема солевой коагуляции латекса 118
Приложение 5 - Схема упаковки латекса 119
Приложение 6 -Спецификация упаковки латекса 120
Приложение 7 - Схема бессолевой коагуляции латекса 121
Приложение 8 - Схема усреднения латекса в цехе Е-12 122
Приложение 9 - Схема гидравлической установки 123
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО БУТАДИЕНАЛЬФАМЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО «СИБУР-ТОЛЬЯТТИ» 12
1.1 Общая характеристика производства 12
1.2 Выпуск каучука марки СКМС-30АРКМ-15 солевым методом 13
1.2.1 Прием и усреднение латекса в емкостях № 1/1-9 13
1.2.2 Коагуляция латекса для агрегатов № 1,2 14
1.2.3 Формирование, промывка и транспортировка ленты каучука в многоходовую сушилку № 15/1,2 16
1.2.4 Сушка ленты каучука 18
1.2.5 Брикетирование и упаковка каучука 20
1.3. Выпуск синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука бессолевым методом 24
1.3.1 Описание технологической схемы бессолевой коагуляции латекса 24
1.3.2 Коагуляция латекса, промывка и обезвоживание каучука для агрегатов № 5, 6 25
1.3.3 Сушка каучука в сушилке С-1/5,6 28
1.3.4 Брикетирование каучука на агрегатах № 5,6 30
1.3.5. Упаковка каучука 30
1.4. Выпуск каучука марки БСК-1502 32
1.4.1 Прием и усреднение латекса в емкостях № 101/1-6 32
1.4.2 Выделение, сушка, брикетирование и упаковка каучука марки БСК-1502 на агрегатах № 1,2 и № 5,6 33
1.5 Переработка каучука 33
1.6 Материальный баланс производства синтетических бутадиенальфаметилстирольных каучуков 36
1.6.1 Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов 36
1.6.2 Материальный баланс получения 1 тонны каучука СКМС-30АРКМ-15 39
1.6.3 Материальный баланс получения 1 тонны каучука БСК-1502 43
1.7 Производственные сточные воды, поступающие на очистные сооружения 47
1.7.1 Количества образующихся стоков на установке производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука 47
1.7.2 Количество отходов образующихся в результате очистки стока в цехе водоочистке 50
1.8 Существующие способы улавливания полимеров в сточных водах 54
1.8.1 Общие данные об объекте исследования 54
1.8.2 Патентный поиск 55
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТАНОВКИ ВЫДЕЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО БУТАДИЕНАЛЬФАМЕТИЛСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА 57
2.1 Анализ существующих проблем при производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука 57
2.2. Предлагаемое техническое решение для снижения количества полимеров в сточных водах 58
2.3 Расчет параметров узлов предложенной схемы 61
2.3.1 Расчет барабанных фильтров 61
2.3.2 Расчет флотатора 63
2.3.3 Методика проведения опыта 63
2.3.4 Результаты исследования 66
2.3.5 Расчет объема флотатора 74
2.4 Опытно промышленные испытания узла механической очистки сточных вод 75
2.4.1 Описание проведения работ 76
2.4.2 Опытно промышленные испытания узла физико-химической очистки сточных вод 78
2.4.2.1 Описание опытно промышленной установки 78
2.4.2.2. Описание проведенных работ 81
2.4.2.3 Проведения испытаний блока физико-химической очистки 82
2.4.3 Опытно промышленные испытания узла обезвоживания флотошлама 84
2.4.3.1 Описание опытно-промышленной установки 84
2.4.3.2 Описание проведенных работ 85
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУЧАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И СЫРЬЯ 91
3.1 Характеристика получаемой продукции 91
3.2 Характеристика очищенного стока 97
3.3 Эффект от реализации технологического решения 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 104
Приложение 1 - Патентный поиск 111
Приложение 2 - Схема шнекового обезвоживателя 116
Приложение 3 - Схема усреднения латекса в цехе Е-2 117
Приложение 4 - Схема солевой коагуляции латекса 118
Приложение 5 - Схема упаковки латекса 119
Приложение 6 -Спецификация упаковки латекса 120
Приложение 7 - Схема бессолевой коагуляции латекса 121
Приложение 8 - Схема усреднения латекса в цехе Е-12 122
Приложение 9 - Схема гидравлической установки 123
В настоящее время в России одной из актуальных проблем загрязнения окружающей среды является увеличение количества отходов полимера, в результате наращивания мощностей нефтехимических предприятий. На производствах полимеров методом коагуляции и полимеризации, в результате промывки продукции отделения ее от воды, отжиму и сушке, происходит потеря части продукции вместе со сточными водами, образующимися в результате технологического процесса. Далее сточные воды загрязненные полимерами попадают на очистные сооружения, тем самым значительно увеличивая на них нагрузку. Производство бутадиенальфаметилстирольных каучуков эмульсионной полимеризации - крупнейшее в мировой структуре синтетических каучуков, их годовой объем выпуска более 4 млн. тонн в год, что составляет 32% мирового производства синтетических каучуков. В России бутадиен-стирольные (бутадиен- метилстирольные) каучуки эмульсионной полимеризации производят четыре промышленных предприятия и, в небольшом объеме, опытный завод ФГУП «НИИСК»: ОАО «Воронежсинтезкаучук» - 59,7 тыс. тонн в год, ООО «СИБУР-Тольятти» - 65,0 тыс. тонн в год, Стерлитамак - 59,5 тыс. тонн в год, ОАО «Омский каучук» - 81,8 тыс. тонн в год, ФГУП «НИИСК» - 0,02 тыс. тонн; это в основном каучук марки СКМС-10 РКП, периодически также марки СКС-30 АРПД и СКС-30 АКО, а так же на 9 основных предприятий производителей каучука по технологии полимеризации, так же на этих предприятиях широко развито производство латексов по подобной технологии, и за последние 10 лет их производство только наращивалось, а пуск основных производств синтетических каучуков приходился на 1970 года, что привело к накоплению большого количества трудноразлагаемых отходов, которые загрязняют окружающую среду токсичными составляющими отходов, попадающими в почвы и грунтовые воды в результате образования фильтрата, обладающего токсичными свойствами, а так же вредными веществами, выделяющимися в результате пожаров на полигонах.
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена следующими факторами:
1. Динамикой роста отходов полимера на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти»: по данным проекта нормативного образования отходов и лимитов на их размещения (ПНООиЛР) и фактическим данным на очистных сооружениях образуется до 450 тонн отходов полимера в год, а с учетом наращивания мощностей и увеличением износа оборудования, количество отходов полимера только возрастает, к тому же в результате присутствия полимеров в стоках на стадии биологической очистки дополнительно образуется до 5 тыс. тонн ила в год. В результате дорогостоящий продукт начинает приносить убытки за счет снижения качества очистки стоков (платы за негативное воздействия на окружающую среду, за хранение и размещение отходов на полигонах). Иловые карты практически полностью исчерпали свой ресурс, так же отсутствую территории для создания новых полигонов. По данным технологического регламента по производству бутадиенальфаметилстирольного каучука потери каучука при производстве составляют 0,05% от всей выпускаемой продукции, но по фактическим данным за 2015 год на очистных сооружениях образовалось 400 тонн отходов полимера. Достигнутая мощность на 2014 год 65000, следовательно, в связи с износом оборудования вынос полимера сточными водами составляет ~ 0,5%, что фактически превышает проектные показатели в 10 раз.
2. Необходимостью сокращения объемов захоронения на полигонах по целому ряду причин: отсутствие земель под строительство новых полигонов возникновения экологических рисков в сфере утилизации отходов производства, потеря ценных компонентов.
3. Увеличением антропогенной нагрузки на окружающую среду за счет миграции загрязняющих веществ из отходов полимера.
4. Кумулятивным действием отходов полимера, что является непрогнозируемой угрозой будущему поколению.
5. Снижением качества очистки сточных вод, за счет присутствия в них полимеров. В настоящее время используется устаревшая технология очистки стоков на очистных сооружениях: для улавливания полимеров применяются полимер ловушки, после прохождения которых, в стоках остается достаточно большое содержание полимеров. После механической очистки стоки поступают на стадию биологической очистки. Полимеры, устойчивые к биохимическому окислению, и оказывают вредное действие на работу биологических окислителей. При наличии полимеров в сточных водах эффективность биологической очистки резко снижается, падает производительность биологических окислителей (аэротенков), растет остаточное количество органических веществ в сточных водах, прошедших очистку из вторичных отстойников, выносится большое количество активного ила. Объясняется это тем, что полимеры сорбируются на развитой поверхности активного ила. В результате их накопления затрудняется осаждение активного ила, что приводит к большим его потерям со сточными водами. Вследствие этого, в аэротенках не удается поддерживать необходимую концентрацию активного ила, что резко снижает их окислительную мощность. В результате резко снижается качество очистки сточных вод на очистных сооружениях, и значительно увеличивается количество отходов образующихся в результате очистки сточных вод, такие как полимеры и активный ил.
6. Увеличением количества отходов образовавшихся в результате очистки сточных вод от полимеров, таких как активный ил.
7. Необходимостью снижения количества сырьевых ресурсов затрачиваемых на единицу выпускаемой продукции. На производство полимерной продукции затрачивается огромное количество энергетических и сырьевых ресурсов, например на производство 1 тонны каучука СКМС-30АРКМ-15 затрачивается 15 м3 воды, а на производство 1 тонны каучука БСК-1502 до 10 м3, только на этапе получения каучуков без учета приготовления сырья для их производства. Так для подготовки воды для технологического процесса, на водозабор и водоотведения тратиться значительное количества энергоресурсов, вследствие чего, при создании замкнутого водооборотного цикла можно существенно снизить расходы на производство, а так же вредное воздействие на окружающую среду.
8. Потребностью использования наилучших доступных технологий, способствующих снижению накопления отходов. В настоящее время Правительство Российской Федерации определило приоритетное направление стратегического развития России: необходимость использования наилучших доступных технологий, способствующих снижению накопления отходов, являющимся с 2018 года обязательным для всех предприятий.
Проблема исследования заключается в увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду в результате стабильной динамики роста образования отходов полимера при производстве синтетического бутадиенальфаметил стирольного каучука и отсутствием эффективной технологии их снижения.
Цель исследования: повышение уровня рационального использования таких ресурсов как техническая вода и отходов полимера в процессе производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука для снижения нагрузок на очистные сооружения и получения вторичных ресурсов.
Объект исследования: существующая установка производства синтетических бутадиенальфаметилстирольных каучуков на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти».
Предмет исследования: отходы полимера образованные в результате производства бутадиенальфаметилстирольных каучуков и их негативное влияние на процесс биологической очистки сточных вод и на окружающую среду в результате их захоронения.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Провести анализ работы существующего производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти», с целью определения уровня рационального использования водного ресурса (технологической воды) и отходов полимера.
2. Разработать технологическое решение для снижения количества образования отходов полимера, и возврата части стока в оборотную систему предприятия ООО «СИБУР Тольятти».
Теоретико-методологическую основу исследования составили технологический регламент производства синтетических бутадиенальфаметилметилстинорольных каучуков в установке Е-2; проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещения ООО «СИБУР Тольятти» и результаты работы специалистов практиков в области обращения с отходами.
В магистерской диссертации используются следующие методы исследования:
1) аналитический (анализ литературы по теме исследования, проведение патентного поиска);
2) наблюдение и обобщение эмпирического материала (изучение методов утилизации отходов производства полимеров, мониторинг и статистические исследования количества и качества образования, проведения эксперимента).
Научная новизна исследования заключается в предложение повышения эффективности использования водных ресурсов и отходов полимера в процессе производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука за счет внедрения технологического решения, которое включает на этапе механической очистки использования барабанных решеток для улавливания крошки каучука размером до 0,2 мм и на этапе физико-химической очистки использования реагентов для удаления суспензии в виде несоагулированного латекса.
Теоретическая значимость исследования состоит в детализированном анализе образцов отходов полимера на производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти», который включает расчеты количества образования отходов полимера и количество образующихся стоков с последующим их рациональным использованием.
Практическая значимость исследования заключается в проведении опытно-промышленных испытаний узлов механической очистки, физико-химической очистки, обезвоживания флотошлама, которые подтверждают эффективность внедрения технологического решения на производство синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятие ООО «СИБУР Тольятти».
Апробация работы проводилась путем создания опытной модели на предприятии ООО «СИБУР Тольятти». В результате опытно-промышленных испытаний была продемонстрирована стабильная работа барабанной решетки. В период проведения опытно-промышленных испытаний оборудование работало штатно и не требовало дополнительного обслуживания. Результаты исследования были представлены на конференциях и конкурсах разного уровня, в том числе: в конкурсе «Умник 2015», который проводит Фонд содействия инновациям с проектом «Разработка локальной системы очистки сточных вод от полимера в виде нескоагулированного латекса» (грант), успешно защитился при переходе на второй этап. На международном форуме молодых ученых «YOUNG ELPIT-2015» с проектом «Совершенствование системы очистки сточных вод на примере предприятия АО «Тольяттисинтез» (диплом второй степени).
На защиту выносится: Технологическое решение, направленное на оптимизацию производства полимерных материалов.
Структура магистерской диссертации: обусловлена логикой и последовательностью изложения результатов решения задач исследования. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 78 наименований. Объем работы составляет 120 страниц машинописного текста, содержит 52 рисунков, 23 таблиц.
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена следующими факторами:
1. Динамикой роста отходов полимера на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти»: по данным проекта нормативного образования отходов и лимитов на их размещения (ПНООиЛР) и фактическим данным на очистных сооружениях образуется до 450 тонн отходов полимера в год, а с учетом наращивания мощностей и увеличением износа оборудования, количество отходов полимера только возрастает, к тому же в результате присутствия полимеров в стоках на стадии биологической очистки дополнительно образуется до 5 тыс. тонн ила в год. В результате дорогостоящий продукт начинает приносить убытки за счет снижения качества очистки стоков (платы за негативное воздействия на окружающую среду, за хранение и размещение отходов на полигонах). Иловые карты практически полностью исчерпали свой ресурс, так же отсутствую территории для создания новых полигонов. По данным технологического регламента по производству бутадиенальфаметилстирольного каучука потери каучука при производстве составляют 0,05% от всей выпускаемой продукции, но по фактическим данным за 2015 год на очистных сооружениях образовалось 400 тонн отходов полимера. Достигнутая мощность на 2014 год 65000, следовательно, в связи с износом оборудования вынос полимера сточными водами составляет ~ 0,5%, что фактически превышает проектные показатели в 10 раз.
2. Необходимостью сокращения объемов захоронения на полигонах по целому ряду причин: отсутствие земель под строительство новых полигонов возникновения экологических рисков в сфере утилизации отходов производства, потеря ценных компонентов.
3. Увеличением антропогенной нагрузки на окружающую среду за счет миграции загрязняющих веществ из отходов полимера.
4. Кумулятивным действием отходов полимера, что является непрогнозируемой угрозой будущему поколению.
5. Снижением качества очистки сточных вод, за счет присутствия в них полимеров. В настоящее время используется устаревшая технология очистки стоков на очистных сооружениях: для улавливания полимеров применяются полимер ловушки, после прохождения которых, в стоках остается достаточно большое содержание полимеров. После механической очистки стоки поступают на стадию биологической очистки. Полимеры, устойчивые к биохимическому окислению, и оказывают вредное действие на работу биологических окислителей. При наличии полимеров в сточных водах эффективность биологической очистки резко снижается, падает производительность биологических окислителей (аэротенков), растет остаточное количество органических веществ в сточных водах, прошедших очистку из вторичных отстойников, выносится большое количество активного ила. Объясняется это тем, что полимеры сорбируются на развитой поверхности активного ила. В результате их накопления затрудняется осаждение активного ила, что приводит к большим его потерям со сточными водами. Вследствие этого, в аэротенках не удается поддерживать необходимую концентрацию активного ила, что резко снижает их окислительную мощность. В результате резко снижается качество очистки сточных вод на очистных сооружениях, и значительно увеличивается количество отходов образующихся в результате очистки сточных вод, такие как полимеры и активный ил.
6. Увеличением количества отходов образовавшихся в результате очистки сточных вод от полимеров, таких как активный ил.
7. Необходимостью снижения количества сырьевых ресурсов затрачиваемых на единицу выпускаемой продукции. На производство полимерной продукции затрачивается огромное количество энергетических и сырьевых ресурсов, например на производство 1 тонны каучука СКМС-30АРКМ-15 затрачивается 15 м3 воды, а на производство 1 тонны каучука БСК-1502 до 10 м3, только на этапе получения каучуков без учета приготовления сырья для их производства. Так для подготовки воды для технологического процесса, на водозабор и водоотведения тратиться значительное количества энергоресурсов, вследствие чего, при создании замкнутого водооборотного цикла можно существенно снизить расходы на производство, а так же вредное воздействие на окружающую среду.
8. Потребностью использования наилучших доступных технологий, способствующих снижению накопления отходов. В настоящее время Правительство Российской Федерации определило приоритетное направление стратегического развития России: необходимость использования наилучших доступных технологий, способствующих снижению накопления отходов, являющимся с 2018 года обязательным для всех предприятий.
Проблема исследования заключается в увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду в результате стабильной динамики роста образования отходов полимера при производстве синтетического бутадиенальфаметил стирольного каучука и отсутствием эффективной технологии их снижения.
Цель исследования: повышение уровня рационального использования таких ресурсов как техническая вода и отходов полимера в процессе производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука для снижения нагрузок на очистные сооружения и получения вторичных ресурсов.
Объект исследования: существующая установка производства синтетических бутадиенальфаметилстирольных каучуков на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти».
Предмет исследования: отходы полимера образованные в результате производства бутадиенальфаметилстирольных каучуков и их негативное влияние на процесс биологической очистки сточных вод и на окружающую среду в результате их захоронения.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Провести анализ работы существующего производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятии ООО «СИБУР-Тольятти», с целью определения уровня рационального использования водного ресурса (технологической воды) и отходов полимера.
2. Разработать технологическое решение для снижения количества образования отходов полимера, и возврата части стока в оборотную систему предприятия ООО «СИБУР Тольятти».
Теоретико-методологическую основу исследования составили технологический регламент производства синтетических бутадиенальфаметилметилстинорольных каучуков в установке Е-2; проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещения ООО «СИБУР Тольятти» и результаты работы специалистов практиков в области обращения с отходами.
В магистерской диссертации используются следующие методы исследования:
1) аналитический (анализ литературы по теме исследования, проведение патентного поиска);
2) наблюдение и обобщение эмпирического материала (изучение методов утилизации отходов производства полимеров, мониторинг и статистические исследования количества и качества образования, проведения эксперимента).
Научная новизна исследования заключается в предложение повышения эффективности использования водных ресурсов и отходов полимера в процессе производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука за счет внедрения технологического решения, которое включает на этапе механической очистки использования барабанных решеток для улавливания крошки каучука размером до 0,2 мм и на этапе физико-химической очистки использования реагентов для удаления суспензии в виде несоагулированного латекса.
Теоретическая значимость исследования состоит в детализированном анализе образцов отходов полимера на производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти», который включает расчеты количества образования отходов полимера и количество образующихся стоков с последующим их рациональным использованием.
Практическая значимость исследования заключается в проведении опытно-промышленных испытаний узлов механической очистки, физико-химической очистки, обезвоживания флотошлама, которые подтверждают эффективность внедрения технологического решения на производство синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятие ООО «СИБУР Тольятти».
Апробация работы проводилась путем создания опытной модели на предприятии ООО «СИБУР Тольятти». В результате опытно-промышленных испытаний была продемонстрирована стабильная работа барабанной решетки. В период проведения опытно-промышленных испытаний оборудование работало штатно и не требовало дополнительного обслуживания. Результаты исследования были представлены на конференциях и конкурсах разного уровня, в том числе: в конкурсе «Умник 2015», который проводит Фонд содействия инновациям с проектом «Разработка локальной системы очистки сточных вод от полимера в виде нескоагулированного латекса» (грант), успешно защитился при переходе на второй этап. На международном форуме молодых ученых «YOUNG ELPIT-2015» с проектом «Совершенствование системы очистки сточных вод на примере предприятия АО «Тольяттисинтез» (диплом второй степени).
На защиту выносится: Технологическое решение, направленное на оптимизацию производства полимерных материалов.
Структура магистерской диссертации: обусловлена логикой и последовательностью изложения результатов решения задач исследования. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 78 наименований. Объем работы составляет 120 страниц машинописного текста, содержит 52 рисунков, 23 таблиц.
В результате исследования получены следующие результаты:
1) Анализ существующего производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятии ООО «СИБУР Тольятти» показал, что из-за износа оборудования и наращивания мощностей, фактическое содержание отходов полимера в сточных водах в период с 2010 по 2016 года на предприятие ООО «СИБУР Тольятти» от 0,5% до 0,7% от общего количества выпускаемой продукции, что более чем в 10 раз превышает данные производственного регламента, за 2016 год фактическое образования отходов полимера в цехе водоочистки и водоотведения предприятия ООО «СИБУР Тольятти» составило 450 тонн/год. При наличии полимеров в сточных водах эффективность биологической очистки резко снижается, падает производительность биологических окислителей (аэротенков) растет остаточное количество органических веществ в сточных водах, прошедших очистку из вторичных отстойников выносится большое количество активного ила. В результате значительно увеличивается количество отходов образующихся в результате очистки сточных вод, такие как полимеры и активный ил, что увеличивает антропогенную нагрузку на окружающую среду, вследствие сброса стоков с низким качеством очистки, и большому количеству отходов требующих захоронения на специализированных полигонах.
2) Существующие способы улавливания полимеров не соответствуют поставленным целям, т.к. в большинстве случаев полимеры так же остаются отходами, либо не соответствуют по содержанию различных компонентов в конечном продукте. К тому же предложенные методы достаточно дорогостоящие, и мало эффективны, так как антропогенная нагрузка на окружающую среду вследствие улавливания полимеров в сточных водах существующими способами не снижается, а количество отходов только увеличивается
3) Разработано технологическое решение для улавливания и переработки полимеров из сточных вод непосредственно на стадии производства, в виде комплексного применение установок локальной системы очистки, с блоками механической очистки, представленным барабанной решеткой позволяющим изъять из сточных вод крошку полимера размером до 0,2мм и физико-химической очистки в виде установки напорной флотации позволяющей изъять из сточных вод полимер в виде суспензии нескоагулированного латекса.
4) В результате опытно-промышленных испытаний была продемонстрирована стабильная работа барабанной решетки. В период проведения опытно-промышленных испытаний оборудование работало штатно и не требовало дополнительного обслуживания. Опытно-промышленные испытания блока механической очистки подтвердили работоспособность барабанной решетки с прозором 0,2 мм для извлечения каучуковой крошки из сточной воды. Для технико-экономических расчетов и проектирования нагрузку по каучуковой крошке рекомендуется принимать в количестве 100 г/м3 обработанного стока.
5) В результате лабораторных испытаний были подобраны наиболее эффективные пары реагентов для обработки сточных вод физико-химической очистки. Так для обработки воды наилучшие результаты были получены при применении пары коагулянт - флокулянт Superfloc C 595 - NALCO № 68528 с дозировкой 75 мг/л и до 2 мг/л соответственно, реагенты показали эффективность очистки 70% по взвешенным веществам и 80% по ХПК.
6) Результаты опытно-промышленных испытаний подтвердили правильность принятой технологической схемы очистки сточных вод и могут быть использованы для разработки проекта локальных очистных сооружений сточных вод. Фильтрат полученный в результате опытно-промышленных испытаний локальной системы очистки сточных вод производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти» соответствует качеству технологической воды водооборотной системы предприятия, в результате чего до 80% объемов сточных вод могут быть возвращены в замкнутую водооборотную систему предприятия и использоваться в технологических нуждах. Полимер извлеченный из сточных вод производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука в рамках опытно-промышленных испытаний соответствует стандартам нормативной документации и может быть полностью переработан, в результате чего производительность установки вырастит на 450-550 тн./год.
7) В результате внедрения предложенного технологического решения, а именно установки локальной системы очистки на производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти», снижается себестоимость продукции за счет: снижения нагрузок на очистные сооружения а так же водозабор предприятия на 2,5 млн. м3 в год, к тому же увеличивается выпуск готовой продукции на 450-500 тн./год. Учитывая это прибыль предприятия за первый год эксплуатации локальной системы очистки составит 46,7 млн. рублей.
1) Анализ существующего производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука на предприятии ООО «СИБУР Тольятти» показал, что из-за износа оборудования и наращивания мощностей, фактическое содержание отходов полимера в сточных водах в период с 2010 по 2016 года на предприятие ООО «СИБУР Тольятти» от 0,5% до 0,7% от общего количества выпускаемой продукции, что более чем в 10 раз превышает данные производственного регламента, за 2016 год фактическое образования отходов полимера в цехе водоочистки и водоотведения предприятия ООО «СИБУР Тольятти» составило 450 тонн/год. При наличии полимеров в сточных водах эффективность биологической очистки резко снижается, падает производительность биологических окислителей (аэротенков) растет остаточное количество органических веществ в сточных водах, прошедших очистку из вторичных отстойников выносится большое количество активного ила. В результате значительно увеличивается количество отходов образующихся в результате очистки сточных вод, такие как полимеры и активный ил, что увеличивает антропогенную нагрузку на окружающую среду, вследствие сброса стоков с низким качеством очистки, и большому количеству отходов требующих захоронения на специализированных полигонах.
2) Существующие способы улавливания полимеров не соответствуют поставленным целям, т.к. в большинстве случаев полимеры так же остаются отходами, либо не соответствуют по содержанию различных компонентов в конечном продукте. К тому же предложенные методы достаточно дорогостоящие, и мало эффективны, так как антропогенная нагрузка на окружающую среду вследствие улавливания полимеров в сточных водах существующими способами не снижается, а количество отходов только увеличивается
3) Разработано технологическое решение для улавливания и переработки полимеров из сточных вод непосредственно на стадии производства, в виде комплексного применение установок локальной системы очистки, с блоками механической очистки, представленным барабанной решеткой позволяющим изъять из сточных вод крошку полимера размером до 0,2мм и физико-химической очистки в виде установки напорной флотации позволяющей изъять из сточных вод полимер в виде суспензии нескоагулированного латекса.
4) В результате опытно-промышленных испытаний была продемонстрирована стабильная работа барабанной решетки. В период проведения опытно-промышленных испытаний оборудование работало штатно и не требовало дополнительного обслуживания. Опытно-промышленные испытания блока механической очистки подтвердили работоспособность барабанной решетки с прозором 0,2 мм для извлечения каучуковой крошки из сточной воды. Для технико-экономических расчетов и проектирования нагрузку по каучуковой крошке рекомендуется принимать в количестве 100 г/м3 обработанного стока.
5) В результате лабораторных испытаний были подобраны наиболее эффективные пары реагентов для обработки сточных вод физико-химической очистки. Так для обработки воды наилучшие результаты были получены при применении пары коагулянт - флокулянт Superfloc C 595 - NALCO № 68528 с дозировкой 75 мг/л и до 2 мг/л соответственно, реагенты показали эффективность очистки 70% по взвешенным веществам и 80% по ХПК.
6) Результаты опытно-промышленных испытаний подтвердили правильность принятой технологической схемы очистки сточных вод и могут быть использованы для разработки проекта локальных очистных сооружений сточных вод. Фильтрат полученный в результате опытно-промышленных испытаний локальной системы очистки сточных вод производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти» соответствует качеству технологической воды водооборотной системы предприятия, в результате чего до 80% объемов сточных вод могут быть возвращены в замкнутую водооборотную систему предприятия и использоваться в технологических нуждах. Полимер извлеченный из сточных вод производства синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука в рамках опытно-промышленных испытаний соответствует стандартам нормативной документации и может быть полностью переработан, в результате чего производительность установки вырастит на 450-550 тн./год.
7) В результате внедрения предложенного технологического решения, а именно установки локальной системы очистки на производстве синтетического бутадиенальфаметилстирольного каучука предприятия ООО «СИБУР Тольятти», снижается себестоимость продукции за счет: снижения нагрузок на очистные сооружения а так же водозабор предприятия на 2,5 млн. м3 в год, к тому же увеличивается выпуск готовой продукции на 450-500 тн./год. Учитывая это прибыль предприятия за первый год эксплуатации локальной системы очистки составит 46,7 млн. рублей.
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
Каталог работ (149820)
- Бакалаврская работа (38421)
- Диссертация (978)
- Магистерская диссертация (22152)
- Дипломные работы, ВКР (60504)
- Главы к дипломным работам (2138)
- Курсовые работы (10523)
- Контрольные работы (6265)
- Отчеты по практике (1357)
- Рефераты (1481)
- Задачи, тесты, ПТК (631)
- Ответы на вопросы (155)
- Статьи, Эссе, Сочинения (942)
- Бизнес-планы (51)
- Презентации (106)
- РГР (84)
- Авторефераты (РГБ) (1692)
- Диссертации (РГБ) (1882)
- Прочее (458)
Новости
06.01.2018
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
Помощь в выполнении учебных и научных работ на заказ ОФОРМИТЬ ЗАКАЗ
дальше»» Все новости
Статьи
- Где лучше заказывать диссертации и дипломные?
- Выполнение научных статей
- Подготовка диссертаций
- Подводные камни при написании магистерской работы
- Помощь в выполнении дипломных работ
»» Все статьи
Заказать работу
Заявка на оценку стоимости
Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы
