Повышение эффективности системы управления отходами на примере ОАО «Каустик»

Эксплуатация производства становится дороже, так как потребляется больше электроэнергии и пара, который также нужно производить. Кроме того, мембранный электролитический хлор может подаваться на производство винилхлорида напрямую, минуя стадию сжижения, что исключает проблему утилизации абгазов от сжижения хлора и, как следствие, позволит исключить выбросы абгазов в атмосферу от установки получения дихлорэтана.

 

Таблица 6

Расходные нормы основных видов сырья, энергоресурсов

(на 1 т 100% NaOH) [38, стр. 33]

 

Показатель	Ед. измерения	Метод производства
		Диафрагменный	Мембранный	Ртутный
Соль поваренная в перерасчете на 100 % NaCl	кг	1600	1470	1600
Серная кислота 100% H2SO4	кг	25–30	1–5	25–30
Электроэнергия постоянного тока	Вт/ч	2640	2200	3500
Пар	т	3,0	0,6	2,5

 

Немаловажную роль здесь играет и экономический аспект проблемы. Наиболее выгодным в финансовом отношении также является внедрение мембранного метода.

Мембранные электролизеры могут закупаться по импорту. Размещение оборудования планируется в существующем зале ртутного электролиза, строительные конструкции и оборудование которого предполагается подвергнуть демеркуризации. Неиспользованную ртуть из электролизеров целесообразно сливать в герметичную спецтару, складировать на специально для этого оборудованной площадке с целью ее дальнейшей реализации.

В плане надежности и долговечности также выигрывает мембранный способ получения хлора и каустической соды, так как срок службы электролизеров у данного метода неограничен (табл. 7).

 

Таблица 7

Срок службы основных элементов электролизеров [37, стр. 8]

Наименование элемента	Срок службы лет
	Диафрагменный	Мембранный	Ртутный
Анод	4	8	1
Катод	5	8	4
Мембрана (диафрагма)	1	4	–
Ячейки, электролизер	10	не органичен	10

 

При работе ртутного производства хлора и соды каустической ОАО «Каустик» вынуждено ежегодно платить за выбросы ртути 66046,62 руб.

Капитальные затраты на переход с ртутного метода производства хлора и каустической соды на мембранную технологию составляют 2 122 390 тыс. руб. Прибыль предприятия в 2009 г. составила 1 032 355 тыс. руб. Однако  ОАО «Каустик» могут быть привлечены заемные средства, в том числе средства управляющей компании «НИКОХИМ», включающей также такие крупные предприятия как ОАО «Пласткард», ОАО «ПЛАСТКАБ», ЗАО «НИКОМАГ», ООО «ЕХК». ОАО «Каустик» является основополагающим предприятием, выпускающим продукцию, которая служит сырьем для перечисленных организаций. Таким образом, модернизация ОАО «Каустик» может служить основой для развития  и совершенствования всей названной группы компаний. Данное положение особенно актуально в условиях продекларированных «НИКОХИМ» целей на создание химического технопарка [1]. Период окупаемости конверсии производства хлора и каустика с ртутного на мембранный метод составит 5–7 лет.

Российские правила ПБ 09-594-03 «Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора» предписывают, что все вновь проектируемые и реконструируемые производства хлора должны оснащаться мембранными или диафрагменными электролизерами, исключающими использование ртути [46].

Можно сделать вывод о том, что в дальнейшем неприемлем метод ртутного электролиза, а из оставшихся двух приоритеты нужно отдать мембранному методу, так как производственные отходы при реализации этого метода по своему объему меньше, чем при диафрагменном, и менее опасны.

Таким образом, объективной необходимостью является техническое перевооружение предприятия и переход на новый способ производства хлора и каустика.

Следует отметить, что объем затрат на техническое и технологическое перевооружение значительный, поэтому предполагается перевод на мембранный способ последовательно ртутного, а затем диафрагменного производства. Оборудование предполагается взять в лизинг, данный вариант решения проблемы перевооружения является наиболее эффективным.

В качестве поставщика электролизеров может быть выбрана компания «ASAHI Kasei»(Япония). Это единственная в мире компания, производящая все детали электролизеров, а также мембраны. Другие компании используют мембраны фирм DU PONT (США) и «ASAHI Kasei». Кроме того, электролизер компании «ASAHI Kasei» единственный в мире снабжен гидравлической системой для обеспечения герметизации ячеек, что позволяет включать электролизер после ремонта сразу на высокие плотности тока.

Технические характеристики электролизера МL-32NC:

количество ячеек – 136; площадь мембраны – 2,7 кв.м; плотность тока максимальная – 6 кА; производительность электролизера по хлору – 345тонн в сутки; производительность электролизера по каустику – 390 тонн в сутки; усилие сжатия ячеек (гидравлическое) – 140 кгс/кв. см [37].

Конверсия ртутного производства может также предусматривать поставку дополнительного оборудования, включвющего: установку ионообменной очистки рассола (фирма KB-tec, Германия); установку выпаривания раствора едкого натра (фирма Bertrams, Швецария).; установку синтеза соляной кислоты(фирма SGL Carbon Германия).

ОАО «Каустик» может собственными силами с помощью разработок научно-производственного и проектно-технического отделов организовать и реконструировать следующие объекты: установка содово–каустической очистки рассола и механической фильтрации осветленного рассола; установка охлаждения и осушки хлора; установка рассолодобычи; установка обесхлоривания анолита и стадия аварийной абсорбции хлора; установка компримирования хлора.

Исходные данные для внедрения мембранного метода:

• Мощность по хлору –150 тыс. тонн в год.

• Мощность по соде каустической–169 тыс. тонн в год.

• Диапазон изменения мощности +70–105%.

• Количество электролизеров МL32NC– 8 штук.

• Сырье – анолит, насыщенный NaCL до концентрации 305±5 г/л.

• Электролитический хлор концентрацией 98,5% на производство винилхлорида (ВХ).

• Водород: часть осушается, компримируется и подается на производство ВХ; остальной водород подается на утилизацию (парогенератор).

• Сода каустическая 32% (католит): часть подается на внутризаводское потребление; остальное подается на выпаривание до 50% конц. и отгружается как товар.

• Анолит конц. 160 г/л после обесхлоривания подается на донасыщение в скважины солерудника [72].

Фактически производство должно быть полностью перестроено так, чтобы увеличить эффективность производства и энергосбережения. Блок-схема мембранного производства каустика и хлора показана на рис. 16.

 

Рис. 16. Блок-схема мембранного производства каустика и хлора [72]

 

Основная задача ОАО «Каустик» в случае конверсии производства состоит в обеспечении подготовки всех стадий мембранного процесса, переводе  в краткие сроки остановленного ртутного производства на мембранную технологию. Предложения в области организации конверсии ртутного производства собственными силами:

• в качестве растворителя на стадии рассолопромысла возможно использование обедненного анолита мембранного производства, обеспечив его донасыщение в скважинах;
• в качестве основных аппаратов содово-каустической очистки рассола возможно применение осветлителей рассола КС 300. Данные устройства при небольших габаритных размерах обеспечивают высокую производительность очистки рассола;
• в рамках проекта возможно максимальное использование сточных вод с возвратом их в производство. Сточные воды могут доводиться до регламентного значения, нейтрализоваться и отправляться с анолитом на донасыщение в скважины рассолопромысла;
• при учете работы мембранных электролизеров под давлением возможна схема подачи водорода  на производство пара и на синтез соляной кислоты  без компрессоров;
• основная задача на стадии охлаждения, сушки и компримирования хлора состоит в обеспечении надежности работы и адаптации их в систему управления. Перевод хлорных копрессоров на автоматическое управление, а также использование принципа работы электролизеров под давлением позволит повысить эффективность системы сушки хлора и обеспечить устойчивость работы хлорных компрессоров;
• работа отделения химического и вакуумного обесхлоривания анолитаможет быть существенно улучшена путем внедрения автоматической системы управления технологическим процессом (АСУТП);
• установка система аварийного поглощения хлора может быть адаптирована в АСУТП  для формирования аварийной и предупредительной сигнализации по состоянию оборудования и технологических параметров;
• для проведения демеркуризационных работ целесообразно обратиться  к СП «Еврохим» г. Киев. Данное предприятие, единственное в СНГ, занимающееся ликвидацией ртутных загрязнений и имеющее опыт выполнения проектов по демеркуризации очагов ртутных загрязнений [3].

Этапы демеркуризации очагов загрязнения:

1. демеркуризация корпусов, в которых будут размещаться установки по осуществлению мембранного электролиза;
2. остановка ртутного производства, демонтаж оборудования с демеркуризацией строительных конструкций;
3. экранирование площадей, а также полигона захоронения ртутьсодержащих отходов.

Все мероприятия должны сопровождаться созданием сети мониторинга, осуществляемого на базе ЭЦАК.

Таким образом, из вышеизложенного видно, что реализация проекта конверсии ртутного метода производства хлора и каустической соды на мембранную технологию эффективна с эколого-экономической точки зрения. Переход ОАО «Каустик» на мембранную технологию снизит водопотребление и энергопотребление производства, улучшит экологическую обстановку на территории предприятия и в его ближайшем окружении посредством полного исключения поступления ртути в окружающую среду, ликвидации существующего загрязнения ртутью посредством демеркуризационных мероприятий, исключения выбросов ртути в атмосферный воздух.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В настоящей работе была подробно рассмотрена действующая природоохранная служба ОАО «Каустик», проведен анализ существующей системы управления отходами предприятия основанный на применении методов оценки материально-сырьевого баланса и матрицы экспресс-оценки. Результатом анализа явилась разработка рекомендации по организации системы управления отходами на предприятии и совершенствованию ее отдельных элементов.

Оценка материально-сырьевого баланса основных производств и сравнение показателей образования отходов ОАО «Каустик» с общеотраслевыми позволила выявить значительное превышение последних. Так, при производстве каустической соды диафрагменным методом превышение удельных показателей составили для шлама очистки рассола на 26%, а для отходов сульфатного рассола – в 5,8 раза. При производстве винилиденхлорида в цехе № 18 на предприятии образуется на  38% больше отходов едкого натра и 46% больше отхода известкового молока.

С помощью применения матрицы экспресс-оценки системы управления отходами нами была проведена оценка экологической эффективности деятельности ОАО «Каустик» по 20 показателям и 38 критериям природоохранной деятельности.  Сумма баллов по всем критериям позволила получить итоговую качественную оценку экологической эффективности соответствующую 57%. Данный уровень близок к нижней границе приемлемой эффективности и означает, что осуществляемая предприятием природоохранная деятельность в целом эффективна, но при этом имеются неиспользованные существенные возможности для ее дальнейшего улучшения.