1. Номинация: перспективный проект
advertisement
Восьмой конкурс Русских инноваций 2008 – 2009 гг. Перспективный проект ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ФТОРИДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ ОАО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» г. Москва Руководитель проекта: Громов Олег Борисович, старший научный сотрудник Москва, 2009 год 1. ТИТУЛЬНАЯ СТРАНИЦА 1. Номинация: перспективный проект 2. Тема проекта: «Обезвреживание фторидных выбросов при производстве алюминия» 3. Заявитель: ОАО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» г. Москва 4. Руководитель проекта: Громов Олег Борисович, старший научный сотрудник 2. АННОТАЦИЯ Неуклонное увеличение промышленных выбросов, вызванное развитием индустриализации, привело к тому, что загрязнение окружающей среды стало серьёзным экологическим фактором. С точки зрения токсического воздействия на растения и животных наиболее агрессивными среди аэровыбросов являются кислые газы. Они составляют основную часть газовых выбросов, при этом наибольший вклад приходится на SO2. Реже других газов встречаются галогены и их соединения, но их меньшая распространённость компенсируется повышенной химической агрессивностью и действием на животные и растительные организмы. В настоящее время признано, что по влиянию на растения соединения фтора являются одними из самых токсичных, т.к. фтор-ион является универсальным клеточным ядом. Среди различных промышленных производств, выбрасывающих фториды, наибольший объём приходится на производство первичного алюминия. Длительное воздействие газовых эмиссий на деревья оказывает на них губительное действие, особенно на хвойные породы: ель, сосна, кедр, лиственница, пихта. Процесс деградации древостоев, в котором негативная роль фторидов всё более повышается, приобретает всё большие размеры. В присутствии в выбрасываемых газах, помимо HF, таких соединений как SO2, NxOy, Cl2, CO и др., вызывается сильнейший синергетный эффект по скорости некротического усыхания хвойных пород деревьев. За период эксплуатации крупных алюминиевых заводов зоны хвойных деревьев, усохших более чем на 50 %, протянулись вокруг заводов на километры [Рожков А.С., Михайлова Т.А. Действие фторсодержащих эмиссий на хвойные деревья. – Новосибирск : Наука. Сиб. отд. 1989 г. 159 с.]. Поэтому, по нашему мнению, если не принимать действенных мер по снижению газовых выбросов алюминиевых заводов, то так называемые «естественные защитные лесные зоны», но мёртвые, будут простираться на многие десятки километров. Специально установленные нормы, значительно превышающие санитарные, при выбросах газообразных и твёрдых фторидов при производстве первичного алюминия способом электролиза из фторидного расплава наводят на мысль, что в настоящее время отсутствуют эффективные технологии по обезвреживанию выделяющихся ВХВ. Следовательно, для того чтобы действительно резко понизить экологическую опасность алюминиевых производств необходимо из газов в первую очередь извлекать фторид водорода в максимально возможной степени. Нами предлагается нижеследующее решение проблемы, по крайней мере, частичного обезвреживания кислых газовых выбросов с одновременным восстановлением лесной защитной зоны вокруг алюминиевых заводов. Нами (ОАО «ВНИИХТ», г. Москва, ООО «НТЦ Запсибпромтехнология», г. Томск и ОАО «Сибирский химический комбинат», г. Северск) разработаны химические поглотители на основе древесного волокна, которые получили названия ХП-МД, т.е. химический поглотитель - мерсеризованная древесина, и ХП-ММД (хим. поглотитель – модернизированная МД). В качестве древесной основы следует предпочтительнее использовать хвойные породы древесины. По данным работ [Патент РФ № 2283175; Патент РФ № 2283176] подобные химические поглотители обеспечивают поглощение фторсодержащих компонентов газовых смесей до значений 0,5 – 1 ПДКрз, а хлорсодержащих – до 2 – 4 ПДКрз, непосредственно после систем газоочистки (до разбавления выхлопов атмосферным воздухом!). Таким образом, с одной стороны имеется усохший древостой преимущественно хвойных пород деревьев вокруг алюминиевых заводов, с другой стороны, эффективный поглотитель кислых газов, основу которого составляет древесина хвойных пород. На месте вырубленного сухостоя возможна посадка сначала устойчивых к фториду водорода пород деревьев, а затем, после получения результата по снижению выбросов фторида водорода, восстановлению хвойных насаждений. Определённая помощь в данном вопросе может быть оказана специалистами МГУ [Стеценко А.В. Создание «Киотских» лесов // Инновации в экологии. – М.: Аналитический центр «Эксперт», 2006 г. с. 125]. Сухостой вырубают и направляют на деревоперерабатывающее предприятие, на котором производят его измельчение по стандартным технологиям. Полученную щепу и стружку обрабатывают по методу Мерсера крепкими (15 – 27 % мас.) растворами натриевой или калиевой щёлочи; также возможно применение поташа. В Братском регионе помимо БрАЗа наличествует производство, а именно Братский целлюлозно-бумажный комбинат, на котором вполне возможно произвести указанные выше операции по получению мерсеризованной древесины. Полученный поглотитель можно разместить на АЗ в нескольких местах: 1. В сорбционных колоннах после существующих систем газоочистки, использующих глинозём (преимущественно очистка колокольных газов). 2. В зонтичных устройствах над электролизёрами (очистка газов, образующих фонарный выброс). 3. На крыше корпусов (то же). Для полного улавливания фторида водорода (без учёта очистки газов глинозёмом), выбрасываемого БрАЗом потребуется 2,5 тысячи тонн усохшего древостоя хвойных пород. Для реализации проекта необходимы следующие мероприятия. 1. Проведение дополнительных НИР по изучению процессов поглощения кислых газов, кроме HF, с помощью ХП-МД и ХП-ММД. 2. Изыскательские работы, обосновывающие вырубку сухостоя на определённых участках. 3. Проектные работы, подбор и обоснование типов аппаратов. 4. Проведение промышленных испытаний. 5. Составление предложений о полномасштабном применении результатов проекта на заводах по производству алюминия. 3. ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЯВИТЕЛЕ. Название организации: ОАО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» ГК «Росатом», г. Москва. Адрес: 115409, Москва, Каширское шоссе, дом 33 E-mail: info@vniiht.ru Руководитель организации: доктор технических наук, профессор Шаталов Валентин Васильевич (директор); тел. 324-7584 (секретарь); факс 324-5441. Направление основной деятельности: решение проблем переработки урановых и комплексных руд от геологической стадии до получения чистых соединений, химическая технология урана и сопутствующих элементов, в т.ч. цветных и редких металлов, а также решение экологических проблем атомной и смежных отраслей. Инновационный потенциал Представленные проекты на отраслевые инновационные форумы: 1. «Производство средств индивидуальной защиты» (2005 г.). 2. «Разработка технологии получения ионообменных мембран для очистки оборотной воды» (2005 г.). 3. «Опытно-промышленные разработки по переводу холодильного оборудования на озонобезопасные хладоны» (2005 г.). 4. «Организация производства особо чистого тетрафторида кремния для нужд солнечной энергетики, микроэлектроники и волоконной оптики» (2006 г.). 5. «Разработка технологии и организация опытно-промышленного производства органических люминесцентных материалов для полно цветных дисплеев нового поколения» (2006 г.). 6. «Организация производства особо чистого моногермана для нужд солнечной энергетики, микроэлектроники и волоконной оптики» (2006 г.). Представленный проект на 6-й и 7-й Конкурсы русских инноваций: 7, 8. Полное обезвреживание газообразного фторида водорода при производстве первичного алюминия (2007, 2008 гг.). Производственный и трудовой потенциал: а) средняя величина годового оборота предприятия до 900 млн руб; б) среднесписочная численность работников – 720 чел; в) наличие производственных мощностей: имеются. Руководитель проекта: - старший научный сотрудник ОАО «ВНИИХТ» Громов Олег Борисович, - должность: руководитель научно-исследовательской группы; - адрес: см. выше; - тел. раб. 8-495-324-8605; - E-mail: info@vniiht.ru (для Громова О.Б.); ollgromov@mail.ru Перечень важнейших работ: 1. Соавтор и автор 25 изобретений и патентов России. 2. Соавтор и автор более 80 научно-технических трудов (статьи, доклады, отчёты, проекты) по вопросам химической технологии летучих фторидов и газоочистки. 3. Подготовлена к защите кандидатская диссертация на тему «Разработка и исследование технологии химических поглотителей на древесной основе для обезвреживания фторсодержащих газов разделительного производства». Дополнительные сведения: Данный проект фактически представляется с участием ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» г. Томск (директор Прокудин Владимир Константинович, тел. (3822)-508322, факс –284475; E-mail: Prokudin_V@gorodok.net). Проект этого предприятия под названием «Доулавливание фтора и его соединений после скруббера, в вентиляционных каналах и в конце технологической цепочки» являлся финалистом 5-го конкурса Русских инноваций. Обоснование участия см. п.6. 4. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА. НОВИЗНА ПРЕДЛАГАЕМОГО ПОДХОДА ПО СРАВНЕНИЮ С ИЗВЕСТНЫМИ Современные технологические схемы очистки выбросов алюминиевых заводов позволяют улавливать до 98 % фтора из отходящих газов и аэрозолей, однако реальная степень очистки составляет 30 – 75 %. При этом не учитываются фонарные выбросы, поступающие через аэрационные фонари производственных корпусов, которые по содержанию фторидов часто превышают факельные, поступающие в атмосферу через дымовые трубы, вентиляционные и аспирационные системы [Рожков А.С., Михайлова Т.А. Действие фторсодержащих эмиссий на хвойные деревья. – Новосибирск; Наука. Сиб. отд. 1989 г.]. В отличие от зарубежных заводов по производству первичного алюминия для отечественных характерна высокая концентрация производства и сравнительно низкий уровень утилизации выделяющихся вредных веществ. В основном на них применяется технологии с использованием самообжигающихся анодов, которые имеют высокие удельные выбросы фторидов, пыли и органических соединений. По данным работы [Аншиц А.Г. и др. Экологические аспекты производства алюминия электролизом. Аналитический обзор. – Новосибирск: Изд. ГПНТБ СО АН СССР, 1991 г., с. 31] в воздухе производственного корпуса содержание HF достигает величины не менее 0,5 мг/м3 (общее содержание фтора равно 1 мг/м3 и выше), при этом концентрация SO2 соответствует величине, равной 1 мг/м3. Во многих публикациях [Цветные металлы. 2000. № 4 специальный выпуск. с. 53; Цветные металлы. 2001. № 7. с. 55; Цветные металлы. 2001. № 1. с. 73] о работе алюминиевых заводов приводятся данные об очистке именно факельных выбросов, а проблема обезвреживания фонарных выбросов замалчивается [Аншиц А.Г. и др. Экологические аспекты производства алюминия электролизом. Аналитический обзор. – Новосибирск: Изд. ГПНТБ СО АН СССР, 1991 г. с. 68]. В настоящее время, вследствие модернизации подобных производств, применением современных технологий и разработке электролизёров нового поколения доля фонарных выбросов при производстве первичного алюминия неуклонно снижается, но составляет, тем не менее, ощутимую часть газовых выбросов заводов. Например, концерн «Базовый элемент» [Пресс-служба ОАО «КрАЗ» Экологическую безопасность КрАЗа обеспечит новое оборудование. – www.sibmedia.ru от 22.12.05.] объявил о сокращении фонарных выбросов Красноярского АЗ (алюминиевый завод) на 30 % к 2008 году за счёт оснащения электролизёров специальными герметизированными укрытиями, подключёнными к существующим системам газоочистки. В дальнейшем планируется оснастить подобными укрытиями Братский и Новокузнецкий АЗ. Реконструкция газоочистных систем на Богословском АЗ позволит сократить ежегодные вредные выбросы на 5,5 тысяч тонн, что составит всего 1,7% от массы всех валовых выбросов завода [УралИнформБюро: БАЗ-СУАЛ сокращает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. - Rusnet.ru от 09.06.04.]. Аналогичные системы будут внедряться на Волгоградском АЗ и других АЗ. Тем не менее, не смотря на принимаемые меры по снижению аэровыбросов АЗ, в т.ч. по обезвреживанию фонарных газов, газовые выбросы этих производств составляют ещё очень значительную массу. При этом принятые на многих АЗ нормы предельно-допустимых выбросов, равные 1,11 мг HF/м3 [Цветные металлы. 2000. № 4 специальный выпуск. с. 53; Цветные металлы. 2001. № 7. с. 55; Цветные металлы. 2001. № 1. с. 73], значительно превышают санитарно-гигиенические нормы даже для рабочих зон. ПДКрз сс по HF составляет величину, равную 0,05 мг/м3, ПДКнас сс = 0,002 мг HF/м3 [Вредные вещества в промышленности : Справочник. Т. 2. / Под ред. Н.В.Лазарева. – М.-Л.: Химия, 1964.]. В настоящее время проблему очистки выбросных газов АЗ в России и за рубежом решают путём применения сухой газоочистки с использованием глинозёма. Глинозём, загружаемый в сорбционно-поглотительные аппараты, при взаимодействии с фторидом водорода, содержащимся в выбросных газах, образует фторид алюминия. И первое, и второе соединение используется в основном производстве получения алюминия. В этом заключается основное достоинство данного способа. Способы обезвреживания HF на глинозёме разрабатываются как зарубежными фирмами («Пешине»), так и отечественными корпорациями (концерн «Базовый элемент»). По данным [Цветные металлы. 2005. № 6 специальный вып., с. 41 ] очистка от HF достигает 98,5%. Однако, на основании наших НИР [Химическая технология. 2004. № 10. с. 27], глинозём (или алюмогель) является не достаточно эффективным поглотителем фторида водорода в силу своей химической характеристики. Высокая степень очистки газов на глинозёме объясняется громадными валовыми потоками очищаемого воздуха. Кроме того, как указывалось выше, очистке подвергаются в основном колокольные потоки газов, т.е. газов, отсасываемых непосредственно из колокола электролизёров. Необходимо отметить, что глинозём является практически инертным поглотителем прочих сопутствующих производству алюминия кислых газообразных веществ, таких как сернистый газ, хлороводород, оксиды азота, углекислый газ, а также фторированные углеводороды. Предлагаемая нами технология обезвреживания сбросных газов производства первичного алюминия не предполагает отказа от применения технологий, использующих глинозём, а лишь является дополнительной ступенью системы газоочистки. Основное химически активное вещество, нанесённое на древесную основу, суть щёлочь, т.е. гидроксиды щелочных металлов, обладающие ярко выраженными основными свойствами (в отличие от амфотерности глинозёма), гораздо более эффективно улавливают кислые газы, к которым относятся все вышеперечисленные соединения. Главные отличия и новизна подхода предлагаемой нами технологии заключается в следующем: 1. Комплексный подход к решению поставленной задачи, учитывающий передовые разработки алюминщиков, и привнесение в промышленное производство алюминия технологических наработок из атомной промышленности, в которой данная технология зарекомендовала себя только с положительной стороны. 2. Практически полное обезвреживание всех, без исключения, кислых газообразных соединений. 3. Обезвреживание фонарных выбросов. 4. Использование в качестве носителя химически активного вещества непригодной к промышленному использованию древесины хвойных пород (из-за высокого содержания фтор-иона). 5. Восстановление лесной санитарно-защитной зоны. 6. Наличие способов переработки отработавших поглотителей. 5. СУЩНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОЙ РАЗРАБОТКИ Совместными работами наших предприятий были разработаны и испытаны на ОАО «Сибирский химический комбинат» эффективные химические поглотители на древесной основе линий ХП-МД и ХП-ММД. Данная разработка была выполнена применительно к газоразделительному заводу, при эксплуатации которого образуются различные фтор- и хлорсодержащие газовые смеси. Основная идея по получению поглотителей была взята из технологий целлюлозно-бумажной промышленности, где в некоторых процессах целлюлозу обрабатывают крепкими растворами щелочей (метод Мерсера). Главное, что заинтересовало нас в этом процессе, заключалось в значительном увеличении поверхности целлюлозы. Таким образом, мы оттолкнулись от следующих положений: а) древесина суть пористое вещество; б) древесина взаимодействует с растворами щелочей; в) нейтрализация кислых веществ наиболее эффективна при использовании щелочей; г) наилучшая очистка газов достигается сухими адсорбционными способами. ХП-МД (химический поглотитель - мерсеризованная древесина) получают путём выдержки древесных стружек в крепком растворе гидроксидов щелочных металлов, как правило, в растворе натриевой щёлочи в течение до суток [Патент РФ № 2283175; Химическая технология. 2005. № 5. с. 41]. ХП-ММД (химический поглотитель модернизированная МД) получают аналогично, но с добавлением в раствор соединений серы со степенью окисления не более «+4»; обычно используют растворы сульфитов или тиосульфитов [Патент РФ № 2283176; Advanced Inorganic Fluorides: Proceedings of the Second International Siberian Workshop ISIF-2006 on Advanced Inorganic Fluorides. – INTERSIBFLUORINE-2006, Tomsk, 2006, p. 78]. Полная динамическая ёмкость по HF достигает 1 г/г, но рабочая ёмкость, как правило, не должна превышать 30,5 % мас. [Химическая технология, 2005, № 5, с. 41]. В работах [Патенты РФ №№ 2283175, 2283176, 2314862; Химическая технология. 2004. № 10. с. 27; Инновации в экологии. – М.: Аналитический центр «Эксперт», 2006, с. 102; Химическая технология, 2008, т. 9, № 5, с. 233; J. Fluor. Chem., v. 130, No 1, 2009, p. 122] описаны основные технологические схемы использования ХП-МД и ХП-ММД на различных предприятиях атомного комплекса. По отзывам работников Завода разделения изотопов ОАО «СХК», эти поглотители зарекомендовали себя с отличной стороны, т.к. по многим технологическим параметрам превосходят такие известные поглотители, каковыми являются алюмогель и ХП-И. ХП-ММД используют на участке обезвреживания технологических смесей, содержащих фтор и трифторид хлора. Содержание в исходных смесях фтор-иона составляет до 210 г/м3, хлор-иона – до 100 г/м3. Среднее содержание указанных компонентов после установки - 0,14 мг/м3 и 0,42 мг/м3, соответственно. ХП-МД используют в схемах защиты вакуумных насосов коллекторов КИУ и атмосферы [Химическая технология. 2004. № 10. с. 27]. Применение ХП-МД значительно упростило обслуживание насосов, т.к. период использования масла (углеводородное(!) марки И-50А) без замены увеличился в 25 раз. Химическими поглотителями на древесной основе оснащены схемы аварийной защиты участков «Челнок» на СХК, АЭХК, а также будут использоваться в ПО «ЭХЗ». По нашему мнению, чрезвычайно перспективно применение этих поглотителей для обезвреживания отходящих газов при производстве первичного алюминия. Аэровыбросы алюминиевых заводов, содержащие HF, можно отнести к производствам с максимальным вредоносным воздействием на природные объекты (растения, животные) [ЭКиП, 2008, № 10, с. 18]. Аппараты, оснащённые ХП-МД или ХП-ММД, можно применить в качестве дополнительной санитарной ступени обезвреживания сбросных газов после существующих систем газоочистки, использующих глинозём. Кроме того, обустройство «зонтиков» с ХП-МД (или организация отсосных коммуникаций) над каждым электролизёром позволит не только снизить фонарные выбросы производственных корпусов, но и улучшить условия труда обслуживающего персонала. Некоторые из возможных блок-схем предлагаемого нами комплексного варианта решения поставленной задачи представлены на рис.1 и рис. 2 [Химическая технология, 2008, т.9, № 7, с. 337]. Сухостой вырубают и направляют на деревоперерабатывающее предприятие, на котором производят его измельчение по стандартным технологиям. Полученную щепу и стружку обрабатывают по методу Мерсера крепкими (15 – 27 % мас.) растворами натриевой или калиевой щёлочи; также возможно применение поташа. В Братском регионе, кроме БрАЗа, наличествует производство, а именно Братский целлюлозно-бумажный комбинат, на котором вполне возможно произвести указанные выше операции по получению мерсеризованной древесины. После отжима и необязательной в данном случае сушки мерсеризованной древесной массы, её направляют в колонные сорбционные аппараты или в аппараты с непрерывной подачей свежих порций химического поглотителя типа МД и одновременной выгрузкой отработавшего поглотителя. Поглотитель и очищаемые газы движутся в аппаратах противотоком. HF Улавливание на глинозёме Раствор NaF + HF Получение криолита глинозём H2O АЗ Улавливание на МД Сухостой Извлечение NaHF2 Производство стружки, щепы Производство ДСП Получение хим.поглотителя МД NaOH KOH поташ маточный раствор посадка Киотского леса Рис. 1. Блок-схема процесса обезвреживания сбросных газов АЗ с системой «мокрой» переработки хвостов Варианты обезвреживания фонарных выбросов Организация технологического решения по обеспечению защиты окружающей среды от вредного воздействия фторида водорода, а также прочих кислых газообразных веществ, выделяющихся в производственные помещения и удаляющихся через аэрационные фонари корпусов, видится нам по следующим вариантам. 1. Размещение химических поглотителей линии ХП-МД в верхней части корпуса по всей его протяжённости перед аэрационным фонарём. Прохождение газо-воздушного потока через слой поглотителя (фильтрпоглотитель типа Ф-3, разработанный ООО «НТЦ Запсибпромтехнология», с толщиной слоя не более 20 см при массе 1 м2 около 60 кг) из корпуса должно обеспечить конвективное движение тёплого воздуха и работой вентиляторов за слоем поглотителя. Преимуществами этого решения, помимо основной задачи по снижению выбросов в атмосферу, будут следующие: - сохранение рабочего пространства цеха; - сравнительно небольшая материалоёмкость реконструкции; - увеличение степени землепользования. Улавливание на глинозёме HF Алюминиевый завод глинозём Улавливание на МД Получение фторсолей Озоление древесной основы Зола и фторид Вода, NaOH, KOH, поташ натрия Получение МД Фторид водорода Производство стружки Сорбция HF на NaF На переработку посадка Киотского леса Сухостой Бифторид натрия Конденсация HF Товарный продукт На нейтрали- Товарный зацию продукт Рис. 2 Блок-схема процесса обезвреживания сбросных газов АЗ с системой «сухой» переработки хвостов Недостатками, в свою очередь, явятся: - условия труда персонала не изменятся; - дополнительная, хотя и незначительная, нагрузка на крышу здания; - монтаж и обслуживание оборудования на высоте; - использование нестандартного оборудования; - вероятная дополнительная запылённость помещения древесными частицами, содержащими гидроксиды. 2. Оснащение цехов воздуховодами местных отсосов (в идеале для каждого электролизёра) и последующее направление газовых потоков на обезвреживание в стандартных аппаратах колонного типа, применяемых для обезвреживания колокольного отсоса из электролизёров. Газо-воздушные потоки местных отсосов можно будет направлять как в существующие газоочистные сооружения, использующие глинозём, так и в специально смонтированные колонны. Кроме того, колонны, оснащённые химическим поглотителем линии ХП-МД, можно разместить после адсорбционных колонн с глинозёмом и, тем самым, обеспечить дополнительную очистку всех без исключения газов. Преимуществами в этом случае будут следующие: - уменьшение содержания кислых газов в рабочем помещении; - улучшение условий труда персонала. Однако решение проблемы снижения вредных выбросов будут сопряжены с монтажом внутри цеха дополнительных коммуникаций и воздуховодов, которые, в свою очередь, вызовут затруднения при обслуживании основного оборудования. Однако, часть оборудования и коммуникаций можно будет разместить вне производственных корпусов. Оценочный расчёт потребности БрАЗа (по данным 2001 г.) в стволовой древесине, при условии применения для поглощения HF исключительно поглотителя типа ХП-МД (без использования глинозёма), составит около 2,5 тыс тонн. Но при комплексном использовании глинозёма и ХПМД, потребность последнего уменьшится в несколько раз. Отработавший поглотитель далее отправляют на извлечение фториона посредством промывки его водой или 0,1 – 0,5 %-ными растворами соляной или серной кислот. Маточный раствор, содержащий фторид натрия и растворённый фтороводород, можно использовать при получении фторидных солей, в частности, для получения фторида алюминия и криолита. Древесный остаток либо повторно насыщают гидроксидом, либо, вероятно, его можно будет применять в качестве наполнителя в древесностружечных материалах. Наличие фторида натрия будет способствовать антисептическим и противопожарным свойствам этих материалов. На месте вырубленного сухостоя возможна посадка сначала устойчивых к фториду водорода пород деревьев, например, лиственница даурская, осина, сирень, тополь, яблоня сибирская и др., а затем, после получения результата по существенному снижению выбросов фторида водорода, восстановлению хвойных насаждений. Определённая помощь в данном вопросе может быть оказана специалистами экономического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова [Инновации в экологии. – М.: Аналитический центр «Эксперт», 2006, с. 125]. Данные поглотители перспективны при использовании на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), а также в других отраслях. Предприятия ЯТЦ характеризуются широким спектром производимых продуктов и материалов, необходимых для обеспечения нормальной эксплуатации АЭС и, собственно, самих предприятий. Многие материалы получают с использованием газовых галогенидных технологий (йодидное рафинирование циркония, получение трифторида хлора, хладонов и фторопластов и т.д.). Практически в любом подобном производстве в той или иной степени образуются газовые смеси, содержащие гидрогалогениды, а также другие сопутствующие кислые газы. В настоящее время нашими предприятиями разрабатываются фильтро-поглотительные конструкции, содержащие в качестве основного вещества ХП-МД и ХП-ММД [Статья о перспективах применения ХП-МД и ХП-ММД будет опубликована в журнале «Химическая технология», 2009, т. 10, № 5]. Например, ВО «Изотоп» выпускает фильтры марки Д-13, которые оснащены тканью Петрянова. Но ткань Петрянова предназначена только для улавливания пыли и аэрозолей, а газовые компоненты не задерживает. Взяв за основу данный тип фильтра можно сделать его универсальным как по улавливанию аэрозолей, так и по поглощению газов. Основное применение подобных фильтров заключается в оснащении ими лабораторных вытяжных шкафов, а также в трубопроводах вентиляционных систем [Разработанные ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» фильтры типов Ф-1 и Ф-2]. Одним из перспективных направлений применения ХП-МД или ХПММД является использование их для защиты органов дыхания населения и военнослужащих. Универсальность ХП-ММД позволяет значительно унифицировать коробки противогазов и, тем самым, существенно снизить количество их модификаций, а также одновременно увеличить время эксплуатации. В результате проведённых нами динамических исследований оказалось, что слой ХП-ММД высотой 5 см (плотность упаковки 0,35 г/см3) практически нацело улавливает HF в течение 4 часов. Содержание HF в исходной газовой смеси составляло 12,4 мг/м3, а после слоя в среднем 0,06 мг/м3.. Немаловажными достоинствами ХП-ММД и ХП-МД является их высокая огнеустойчивость и взрывобезопасность, т.к. озоление древесной основы начинается только при температуре выше 600ºС. Для коллективной защиты населения от ОМП в бомбоубежищах используют фильтры типа ФП-50/25 или ФПУ-200. Фильтры состоят из активированного угля и химического поглотителя типа ХП-И. Вместо ХП-И можно применять ХПММД или ХП-МД, которые более эффективны. Кроме того, оснащение этими поглотителями подземных сооружений, например, метро, позволит производить очистку воздуха от углекислого газа, что весьма существенно для самочувствия пассажиров, особенно в час “пик”. Достоинством поглотителей является также их рабочая насыпная плотность, равная 0,30 – 0,35 г/см3; т.е. при использовании ХП-МД вместо ХП-И вес фильтров уменьшится в 1,5 – 2 раза, что существенно и для военнослужащих (противогаз), так как снизит нагрузку их снаряжения (хотя и всего на несколько десятков граммов). 6. ПРАВА НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ В настоящее время имеются три патента РФ: 1. Патент РФ № 2283175 «Химический поглотитель кислых газов и способ его получения», приоритет 8 января 2004 г. 2. Патент РФ № 2283176 «Химический поглотитель галогенсодержащих и кислых газов и способ его получения», приоритет 21 января 2004 года. Патентообладателем обоих патентов является ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» г. Томск, соавторами – работники ОАО «ВНИИХТ», ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» и ОАО «СХК». Право на подачу заявок на получение этих патентов и производство поглотителей было предоставлено ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» разработчиком продукта и заявителем данного проекта в соответствии с российским законодательством. 3. Патент РФ № 2314862 «Способ обезвреживания фторсодержащих газов», приоритет 24 ноября 2006 г. Заявитель и патентообладатель ОАО «ВНИИХТ». Соавторы: работники ОАО «ВНИИХТ» и ОАО «СХК». В дальнейшем, в случае возникновения патентоспособных технических решений, они будут патентоваться. Участие инвестора в заявках на патенты будет являться желательным. В ходе выполнения данного проекта наверняка будет найден ряд оригинальных технических решений, обладающих новизной, т.к. в данном проекте должны быть совмещены технологии атомной промышленности, цветной металлургии и лесотехнической отрасли. Кроме того, руководителем проекта Громовым О.Б. подготовлена к защите кандидатская диссертация по теме «Исследование и разработка технологии химических поглотителей на древесной основе для обезвреживания фторсодержащих газов». 7. КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА Предлагаемый продукт в области получения первичного алюминия фактически не имеет аналогов по техническим характеристикам, т.к. является наиболее эффективным дополнением к применяемым в настоящее время поглотителям HF, в частности, глинозёму. Применение же ХП-МД или ХПММД вместо глинозёма в системах газоочистки АЗ сведёт на «нет» все полученные преимущества полного обезвреживания газов вследствие необходимости обеспечения функционирования систем по новым технологиям, не присущим алюминиевой промышленности. Отказ от глинозёма в системах газоочистки не допустим; но, т.к. глинозём не обеспечивает требуемый аффинаж сбросных газов, применение более эффективного поглотителя не только HF, но и других компонентов, разумно и оправдано, но только вкупе с глинозёмом. Чистый воздух востребован всегда. Зелёные насаждения вокруг промышленного монстра психологически положительно действуют на людей. А здоровье населения, работников этого монстра, и особенно здоровые дети, – результат полного обезвреживания токсичных компонентов выбросных газов. 8. РЫНОК СБЫТА Оснащение химическими поглотителями линий ХП-МД или ХП-ММД возможно практически в любой точке России или мира, где наличиевствует производство алюминия. Для годового обеспечения 1-го электролизного корпуса (на примере БрАЗ) потребуется не более 2-х вагонов стволовой древесины, т.е. даже отсутствие возле завода лесных насаждений не будет являться препятствием для оснащения систем газоочистки этими поглотителями. Специальные маркетинговые исследования и рекламные кампании не проводились. На предприятиях атомной промышленности, впрочем, о поглотителях ХП-МД и ХП-ММД наслышаны и заинтересованы в их использовании. Обеспечением предлагаемыми продуктами предприятий атомной промышленности (ОАО «Сибирский химический комбинат», ОАО «Ангарский электро-химический комбинат», ОАО ПО «Электро-химический завод», Новосибирский завод химических концентратов и др.) в необходимых объёмах осуществляет ООО «НТЦ Запсибпромтехнология». Для продвижения предлагаемого продукта на рынок и его распространения требуются, в первую очередь, рекламные мероприятия, а также маркетинговые исследования. В качестве стимулирующих мер для потребителей можно предложить продажу лицензий на производство предлагаемых продуктов (ХП-МД и ХП-ММД), т.к. их приготовление не требует значительных материальных и трудовых затрат и может быть осуществлено на месте. В 2008 году химические поглотители ХП-МД и ХП-ММД, производимые ООО «НТЦ Запсибпромтехнология», вошли в каталог «Лучшие товары и услуги Томской области в 2008 году». 9. ПОРЯДОК КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТКИ К настоящему времени проведён комплекс научно-исследовательских работ по разработке технологии получения поглотителей и осуществлено внедрение продуктов на заводах атомной промышленности в системах обезвреживания галогенсодержащих газовых смесей в промышленном масштабе. Для продвижения предлагаемого продукта для широкого применения потребуется объединение специалистов различных отраслей промышленности в единую команду с вероятной организацией производственных предприятий (возможно: в Сибирском регионе на базе ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» или ОАО «СХК», в европейской части на территории заявителя проекта). Для реализации проекта необходимо привлечь, как минимум, следующие организации и предприятия: - Концерн «Базовый элемент» - Генеральный инвестор; - Федеральные и местные органы по природопользованию – инвесторы; - ОАО «ВНИИХТ» - проведение НИР; экологическая экспертиза; обучение персонала предприятий, производящих продукты; коллегиальное руководство и курирование комплекса работ по проекту; - ООО «НТЦ Запсибпромтехнология» - осуществление коммерческих контактов с потенциальными потребителями и курирование комплекса работ по проекту; - ВАМИ и СибВАМИ, занимающиеся модернизацией заводов по производству алюминия, в т.ч. газоочистными системами; - Братский ЦБК, а также аналогичные производства других регионов для приготовления поглотителей в необходимых количествах; - ОАО «ГИ «ВНИПИЭТ» (С.-Пб.) и ОАО «НИИОГАЗ» (Москва) для проектирования систем газоочистки; - Предприятия лесотехнического комплекса для поставки не пригодной для использования или бракованной древесины; Аналитический центр «Эксперт» - экспертиза работ и информационная поддержка. - МГУ (экономический факультет) – проработка вопросов по «Киотским» лесам. - Другие. Для приготовления поглотителей на каждом предприятии, производящих продукт, в принципе достаточно 1 грамотного инженерахимика, а также, в зависимости от объёма производства, максимум до 10-20 человек обслуживающего персонала. Обучение производится специалистами заявителя проекта. Эксплуатация предлагаемого продукта осуществляется соответствующими службами АЗ. Цена 1 тонны поглотителя типа ХП-МД (ХП-ММД) составляет 120 140 тыс руб (2006 г.) Для оснащения одного источника (2 системы газоочистки [основная и резервная]) выбросов АЗ потребуется около 20 тонн поглотителя или 2,6 млн руб ($75.000). Такой массы поглотителя достаточно для эксплуатации системы в течение 1,5-2 лет без перегрузки (только после систем с глинозёмом). С учётом стоимости оборудования затраты могут составлять до $300.000. Общие затраты зависят от количества источников. Бизнес-план отсутствует. 10. СОСТОЯНИЕ И ИСТОЧНИКИ ИНВЕСТИРОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОЕКТА Необходимые финансовые средства должны быть получены от Концерна «Базовый элемент», а также путём авансирования средств от потребителей предлагаемого продукта или продажи лицензий на использование патентов в собственном производстве. Участие инвесторов в уставных капиталах предприятий, производящих предлагаемый продукт, разумно. 11. ПРЕДСТОЯЩИЕ ЗАТРАТЫ ПО ПРОЕКТУ Общие затраты по проекту по самым приблизительным оценкам не превысят 15 – 20 % от выделяемых в настоящее время средств на модернизацию очистных сооружений алюминиевых заводов. Исполнитель Старший научный сотрудник ОАО «ВНИИХТ» п/п О.Б.Громов
