Уважаемый посетитель! Сайт www.ozoneprogram.ru использует файлы cookie и похожие технологии, чтобы с помощью достоверной и персонализированной информации улучшить работу сайта, повысить его эффективность и удобство. Продолжая просмотр сайта, вы соглашаетесь на использование файлов cookie в соответствии с предупреждением об использовании файлов cookie на сайте www.ozoneprogram.ru. Если вы не согласны с использованием файлов cookie, настройте браузер или откажитесь от посещения сайта. Закрыть
Вывод озоноразрушающих веществ
и фторсодержащих газов в Российской Федерации

Утвержденные технологии уничтожения озоноразрушающих веществ

Назад

На 23-м Совещании Сторон Монреальского протокола, проходившем 21-25 ноября 2011 года в Бали (Индонезия), существовавший на тот момент перечень утвержденных технологий уничтожения ОРВ был расширен. В новый список вошли: химическая реакция с H2 и CO2, термореактор с использованием пористых материалов, переносная плазменная дуга и термическая реакция с метаном.

На 29-м Совещании Сторон (20-24 ноября 2017 года, Монреаль, Канада) Группе по техническому обзору и экономической оценке было поручено изучить возможность использования утвержденных технологий для уничтожения ГФУ, а также оценить перспективы других решений.

На сегодняшний день перечень утвержденных технологий выглядит так:

Приложение к решению XXIII/12
Утвержденные процессы уничтожения

ТехнологияПрименимость
Источники концентрированного газаИсточники
разреженного
газа
Приложение АПриложение BПриложение CПриложение E 
Группа 1Группа 2Группа 1Группа 2Группа 3Группа 1Группа 1 
Первичные ХФУГалоныПрочие ХФУТетра-хлорметанМетил-хлороформГХФУБромистый метил 
Коэффициент эффективности уничтожения и удаления (ЭУУ)99,99%99,99%99,99%99,99%99,99%99,99%99,99%95%
Аргоновый плазменный дуговой разрядУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Цементные обжиговые печиУтвержденаНе утвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Химическая реакция с H2 и CO2УтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Каталитическое дегалогенирование газовой фазыУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Газовое/дымовое окислениеУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Индуктивно-связывающая радиочастотная плазмаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Сжигание с впрыском жидкостиУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Микроволновая плазмаУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Сжигание бытовых твердых отходов       Утверждена
Азотно-плазменный дуговой разрядУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Термореактор с использованием пористых материаловУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Переносное устройство с плазменной дугойУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Крекинг в реактореУтвержденаНе утвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Сжигание во вращающейся обжиговой печиУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определенаУтверждена
Сверхнагреваемый паровой реакторУтвержденаНе определенаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 
Термическая реакция с метаномУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаУтвержденаНе определена 

К концентрированным источникам относятся первичные, рециклированные и переработанные ОРВ.
К разбавленным источникам относятся ОРВ, содержащиеся в твердых веществах (например, в пеноматериалах).
Эффективность уничтожения и удаления относится к техническим возможностям используемой технологии. Этот показатель не всегда отражает текущую производительность, регулируемую минимальными национальными стандартами.

Краткий обзор технологий

Технологии уничтожения можно разделить на три категории:

  • сжигание,
  • использование плазменной дуги и
  • прочие технологии, в которых не используется сжигание.

Уничтожение ОРВ путём сжигания

Крекинг в реакторе

Крекинг (от англ. cracking, расщепление) — это высокотемпературная переработка химических соединений, продукты которой имеют, как правило, меньшую молекулярную массу.

Отработанные газы и извлеченные хладагенты сжигаются на кислородно-водородной горелке и разлагаются на плавиковую (HF) и соляную (HCl) кислоты, диоксид углерода (CO2), воду (H2O) и небольшое количество хлора. В теплообменнике продукты сгорания охлаждаются, а кислотные газы очищаются. На выходе образуются 55-процентная плавиковая и 33-процентная соляная кислоты, пригодные для коммерческого использования. Сточные воды направляются на станцию водоочистки. После очистки от остаточных следов кислоты отработанный газ состоит из CO2, O2 и водяных паров. Твёрдых отходов у процесса нет.

Окисление в газовой среде/окисление дымом

В огнеупорных камерах сгорания производится термическое уничтожение отработанных ОРВ и паров (по большей части ЛОС). Для нагревания дыма используется дополнительное топливо, например, природный газ или мазут. Большинство ОРВ сгорает при температуре около 1 100 °C. Время выдержки газа в дымовых печах составляет около 1–2 секунд.

Сжигание в ротационной печи

Ротационные печи используются для уничтожения опасных отходов всех видов и форм: газообразных, жидких, твердых и даже шлама. В качестве топлива используются углеводороды: природный газ, мазут или жидкие отходы с высокой теплотворной способностью.

Из-за возможного воздействия плавиковой кислоты на печь допустимая концентрация фтора в исходном продукте не должна превышать 1 %. Кроме этого необходим контроль состояния окружающей среды.

Сжигание с впрыском жидкости

Печи с впрыском жидкости, как правило, имеют однокамерную конструкцию с одной или более системами подачи исходного материала в сжигатель и введением горючих жидкостей или горючих жидких отходов, включая осадок и шлам. Превращение впрыскиваемых жидких отходов в небольшие капли обеспечивает наилучшее перемешивание с воздухом и сжигание в форме суспензии. Для повышения потенциала зажигания смеси отходов в камеру сгорания может быть добавлено дополнительное топливо (мазут или природный газ) из питательного бака.

Сжигание коммунально-бытовых твердых отходов

Для сжигания коммунально-бытовых твердых отходов используются как печи с вторичным топливом, где сжигаются отходы, не прошедшие обработку, так и печи без вторичного топлив, где топливом служат сами твердые отходы, прошедшие механическую обработку и преобразованные в однородную массу.

Сжигание в процессе производства цемента

Так как цементообжигательные печи отличаются высокой энергоемкостью, они используются для сжигания загрязненного топлива и других опасных веществ. В целом, большинство цементообжигательных печей может выдержать контролируемую подачу ОРВ, однако подобное решение должно приниматься в индивидуальном порядке.

Термореактор с использованием пористых материалов

Разложение ОРВ и других промышленных газов в термореакторах с использованием пористых материалов идет при высокой температуре в окисляющей атмосфере при постоянной подаче вспомогательного газа. Для процесса большое значение имеет надлежащая организация теплообмена. Пористая структура способствует равномерному распределению тепла и уменьшает габариты установки.

Плазменные технологии

Уничтожение ОРВ аргоновой плазменной дугой

При уничтожении ОРВ плазмой аргона (технология PLASCON) отходы подвергаются непосредственному воздействию струи аргоновой плазмы.

Плазменная струя формируется за счет ионизации аргона разрядом постоянного тока мощностью 150 кВт. Температура процесса превышает 10 000 °С. Отходы быстро разогреваются в реакционной камере примерно до 2500 °С, в течение примерно 20 мсек начинается пиролиз, который приводит к образованию пара. Наличие кислорода обеспечивает преобразование всего углерода, выделяющегося при пиролизе, в углекислый газ, а водород предотвращает образование CF4.

Индуктивно-связанная высокочастотная плазма

Пар и газообразные ОРВ проходят через плазменный факел, нагревающий оба компонента, после чего подаются в реактор для уничтожения, где в течение примерно 2 секунд подвергаются воздействию высокой температуры (2 000 °С). После этого в целях уничтожения кислотных газов производится охлаждение и очистка газа. Преимущество этой технологии при использовании в коммерческих масштабах — высокая эффективность уничтожения и небольшой объем выбросов диоксинов.

Азотная плазменная дуга

Для разложения ХФУ, ГХФУ и ГФУ используется высокотемпературная плазма, производимая плазменным факелом постоянного тока с водяным охлаждением электродов и азотом в качестве плазменного газа. В отличие от сжиженных газов, которые изначально находятся под давлением и могут быть загружены в реактор непосредственно из резервуара-хранилища, жидкости перед загрузкой в реактор необходимо сначала поместить в контейнер под давлением, а затем вместе со сжатым воздухом переместить в испаритель. Для окисления оксида углерода предусмотрена труба диффузионной печи. ГХФУ и ГФУ реагируют с паром и разлагаются на оксид углерода (CO), плавиковую (HF) и соляную (HCl) кислоты. После этого в трубе диффузионной печи оксид углерода оксидируется воздухом до образования диоксида углерода. В газоочистителе опасные кислотные газы (HCl и HF) абсорбируются водной взвесью гидроокиси кальция (Ca(OH)2).

СВЧ-плазма

Этот вид плазмы, отличающийся низким давлением и низкой температурой, образуется при пропускании СВЧ-волн частотой 2,45 ГГц через поток газа в диэлектрической трубке. Достигаемая мощность составляет до 50 кВт. В коаксиальном резонаторе особой конструкции для СВЧ-волны образуют сильное электрическое поле, создавая высокотемпературную плазму при атмосферном давлении. Ионизация и распад молекул происходит при температуре, превышающей 5 700 °С.

Кислотные газы (HCI, HF) нейтрализуются путем очистки гашеной известью, после чего газ сжигается в смеси с воздухом для преобразования CO в CO2. Отличительное свойство процесса — высокий электрический КПД. Для поддержания плазмы не требуются дополнительные газы. Аргон необходим только в момент вспышки плазмы и в процессе не участвует.

Переносное устройство с плазменной дугой

Переносная плазменная установка для уничтожения ОРВ разработана японской корпорацией ASADA. Решение отличается высокими капитальными затратами (примерно 150 тыс. долл. США без учета расходов на создание необходимой инфраструктуры – подведение электрической мощности и т.д.) и эксплуатационными расходами (30-50 тыс. долл. США в год). Производительность — от 1-2 кг в час (3,6 – 7,2 метрической тонны в год). Стоимость уничтожения ОРВ в среднем оценивается в 25 долл. США за килограмм.

Технологии, в которых не используется сжигание

Химическое восстановление в газовой фазе

Технология химического восстановления в газовой фазе ECO LOGIC может применяться для уничтожения твердых, жидких и газообразных органических отходов.

Органические компоненты в результате преобразуются в метан, соляную кислоту и незначительные количества углеводородов с низким молекулярным весом. Возможно образование некоторого количества диоксинов и фуранов.

Каталитическая дегалогенизация в газовой фазе

Компания Hitachi Corp. (Токио, Япония) разработала уничтожения ОРВ с использованием металлооксидного катализатора при температуре 400 °С и атмосферном давлении. Образующиеся соляная и плавиковая кислоты абсорбируются раствором извести. Технология применяется для уничтожения стойких органических загрязнителей (полихлорированных бифенилов) и применима для уничтожения других ОРВ, но не в коммерческих масштабах.

Остеклование

Процесс остеклования заключается в преобразовании продуктов расщепления и гидролиза ОРВ в химически устойчивый стеклокристаллический припой для переработки в стекло. На первом этапе происходит разрушение органических веществ при высокой температуре, как правило, плазменной дугой. После отделения галогенов от углерода и гидролиза в системе очистки выхлопных газов начинается процесс собственно производства. Преимущество технологии — включение побочных продуктов уничтожения ОРВ в материал, пригодный для коммерческого использования.

Реактор с перенасыщенным паром

Уничтожение ОРВ в реакторе с перенасыщенным паром производится в газовой фазе при очень высоких температурах. После смешивания ОРВ, пар и воздух предварительно нагреваются приблизительно до 500 °С, после чего подаются в трубчатый реактор с электрическим нагревом стенки до 800–1 000 °С. При разложении образуются HF, HCI и CO2. Выхлопной газ направляется в газоочиститель, где охлаждается раствором Ca(OH)2, который нейтрализует кислотные газы.

Химическая реакция с H2 и CO2

Процесс происходит при температуре 300 – 1000°C и давлении 1 – 30 атмосфер в присутствии катализатора. В результате реакции ОРВ и ГФУ разлагаются на HF, HCl, CO и H2O. Продукты реакции отличаются высокой чистотой, что делает их востребованным коммерческим продуктом, реализация которого позволяет окупить расходы на уничтожение ОРВ и ГФУ.

Термическая реакция с метаном

Реакция метана и ОРВ идет в реакторе с пульсирующим потоком при атмосферном давлении и температуре до 800 °C. Слабые связи в молекулах ОРВ разрушаются, образуя радикалы, которые вступают в реакцию с метаном.

Ссылки: