1.2 Общие подходы к созданию безотходных производств

В настоящее время в ряде районов нашей страны из-за кон­центрации предприятий химической промышленности создалась критическая экологическая обстановка. Однако, если рассредото­чить химические производства и за счет этого снизить концентра­цию загрязнения, то экономическая эффективность этих произ­водств будет ниже (вследствие того что будет нужно организовывать транспортировку сырья и продуктов). Концентрация производств позволяет проще решать экологические задачи и энерге­тические проблемы; во многих случаях организовывать совместную очистку сточных вод, например за счет нейтрализации «кислых» вод одного производства «щелочными» водами другого.

Выход в каждой конкретной ситуации только один: создавать оптимальную концентрацию безотходных (или малоотходных) про­изводств на базе технологических или территориальных комплексов. Неотъемлемой особенностью прогресса в химической промышленности является неуклонное повышение степени комплексности пе­реработки сырья. Более того, наблюдаемое во всех странах стремле­ние сократить потребление природных ресурсов и увеличить степень использования вторичных материальных и энергетических ресурсов приводит к значительным изменениям структуры промышленного производства. Тем более, как показывает накопленный за последнее время мировой и отечественный опыт, 80 % экономии материаль­ных ресурсов связано с внедрением ресурсосберегающих техноло­гий и лишь 20 % с другими мероприятиями. Таким образом, если экономия самый дешевый и эффективный способ умножения ре­сурсов расширенного воспроизводства, то ресурсосберегающие тех­нологии - главный инструмент этого способа.

Более 50 % экономии топливно-энергетических ресурсов в хи­мической промышленности нашей страны можно получить за счет совершенствования технологических процессов, примерно 20 % - путем более полного использования вторичных энергетических ре­сурсов и около 25 % - за счет организационно-технических меро­приятий. Основой повышения энергетической эффективности хи­мической промышленности считается не только внедрение новых типов технологических установок, но и повышение уровня регене­рации тепла потоков нагретых продуктов, и на этой базе широкое использование энерготехнологических схем. Следовательно, актуаль­на задача разработки схем, предусматривающих полную переработ­ку: сырья в продукты с использованием вторичных энергоресурсов на базе принципов рециркуляции и цикличности. При рециркуляции предусматривается создание замкнутых технологических комплек­сов с возвратом на вход непрореагировавшего сырья, комплексного использования энергии за счет теплообмена между прямыми и об­ратными потоками.

Кроме того, при создании безотходных и малоотходных про­изводств необходимо относить к отходам только те вещества, кото­рые сразу не могут быть использованы в качестве товарных продук­тов вместе с целевыми продуктами; вовлекать отходы в хозяйствен­ный оборот в виде сырья, полученного из этих отходов; разрабатывать технологические установки по превращению отходов во вторичное сырье, которое будет более дешевое, чем природное.

Следовательно, в безотходном производстве должен быть ис­пользован принцип рационального использования всех компонентов сырья и энергии. Все принципы создания безотходных производств, по существу, предназначены для превращения сырья только в про­дукты при полном использовании энергии системы и малых затра­тах внешней энергии.

Однако в настоящее время не всегда могут быть разработаны технологии, позволяющие сделать производство безотходным. По­этому на первом этапе будут разрабатываться и внедряться техно­логии малоотходных производств. Под технологиями малоотходных производств понимается такой способ производства, при котором количество образующихся отходов вредных веществ меньше их до­пустимых концентраций в воздушном бассейне, водоемах и почве. Эта технология не является замкнутой, но в ней реализуется прин­цип максимальной изолированности производства от окружающей сре­ды. Следовательно, малоотходное производство должно представ­лять систему, в которой осуществляется принцип круговорота веществ и энергии за исключением сырья и целевых продуктов. Вме­сте с тем в настоящее время на функционирующих производствах трудно создать даже малоотходные технологии. При условии роста масштабов производства и высоких экологических требованиях можно определить два принципиально отличных друг от друга на­правления получения продуктов основного органического и неф­техимического синтеза.

Первое направление предусматривает реконструкцию дейст­вующих производств и создание технологии с глубокой очисткой газовых выбросов, воды, вводимой из производства, и твердых отходов от вредных для природы и здоровья человека веществ.

Второе направление, в котором безотходные и малоотходные тех­нологические процессы в максимальной степени имитируют при­родные процессы (особенно кругооборот в природе), является пер­спективным, более радикальным и экономичным. Однако оно пока не нашло широкого распространения: реконструировать сущест­вующие производства до такой степени практически невозможно, так как в них заложена технология, по которой предусматривается вывод из системы разных потоков; технология для безотходных про­изводств часто дороже, если рассматривать ее с позиций узкове­домственных или с позиций сегодняшнего дня, т. е. без учета эко­логического и даже экономического ущерба от вредных выбросов или очистки от них, и не учитывать стоимость утилизируемых по­бочных продуктов.

В настоящее время проектировании производств все большее значение приобретают показатели материало - и энергоемкости про­дукции, так как они не только показывают затраты сырьевых и энергетических ресурсов, но и приобретают «экологическое» зву­чание. Эти показатели позволяют конкретно установить эффектив­ность природопользования, т.е. определить, сколько конечного продукта будет дано обществу из взятого у природы сырья и сколь­ко на это будет затрачено энергии.

Для наиболее эффективного использования многокомпонент­ного сырья в безотходном производстве должен соблюдаться прин­цип его комплексного использования: материальный субстант, вве­денный в технологический процесс, полностью перерабатывается, а полученная при его переработке продукция используется в полном объеме и ассортименте. При этом вовлечение каждого продукта в производственно-хозяйственный оборот на практике связано со многими одновременно действующими факторами организационного, технического, экономического и социального ха­рактера. Повышение уровня комплексного использования много­компонентного сырья в значительной степени будет способствовать упразднению деления продукции на основную (целевую) и побочную (нецелевую). Побочная продукция приобретает все свойства целевой продукции, но полученной в специализированном (некомплексном) производстве или в комплексном, как основная. Более того, основная и побочная продукция общего производственного процесса образуется одновременно из многокомпонентного сырья при одних и тех же технологических условиях и в одних и тех же технологических аппаратах. Необходимо отметить, что для полу­чения одних продуктов эти условия и аппараты являются оптимальными, а для других нет. Поэтому последние получаются в меньших количествах. Следовательно, деление на продукты, имеющие разную экономическую значимость, неправомерно.

В задачу технологов входит прежде всего разработка таких тех­нологий, в которых бы максимально использовался кругооборот природных веществ и энергии при получении из сырья только це­левых продуктов. При этом необходимо иметь в виду, что с этой целью могут применяться технологические комплексы разных масштабов.

Энергосберегающая технология. Цель энергосберегающей поли­тики, проводимой в химической промышленности, - не только снижение энергопотребления при росте выпуска продукции, но и снижение тепловьщелении и других энергетических составляющих в окружающую среду. Комплексное использование энергетических ресурсов в химико-технологических процессах — один из наиболее эффективных методов совершенствования производства, позволя­ющий ликвидировать или резко сократить выделение тепла в окру­жающую среду, достичь полного использования энергетического потенциала.

В химической промышленности энергоемкие производствен­ные процессы часто являются одновременно источниками вто­ричных энергетических ресурсов. К вторичным энергоресурсам (ВЭР) относятся: горючие (топливные) отходы химических про­изводств, тепловые выбросы, возникающие как побочный резуль­тат экзотермических реакций или содержащиеся в отработанных материалах, в том числе в сбросных жидкостях и газах сравни­тельно низкой температуры (низкотемпературные тепловые ВЭР), энергия избыточного давления и др. Горючие отходы, как правило, используют на предприятиях полностью, за исключе­нием тех случаев, когда их сжигание сопряжено с техническими трудностями.

Энергия же избыточного давления продуктов почти не ис­пользуется, так как отсутствует необходимое оборудование. Низко­потенциальные ВЭР в перспективе можно использовать в абсорб-ционно-холодильных установках для производства холода и установ­ках для выработки тепловой энергии. Выработка холода в абсорбци­онных холодильных установках с использованием бросового тепла и создание станций теплохолодоводоснабжения на базе абсорбци­онных насосов позволяет обеспечить предприятия теплом (t=80°С), холодом (t=-5 + +7⁰С), охлажденной технической водой (t =20°С) и одновременно существенно повысить качество технологического водоснабжения.

Главным же направлением в энергосберегающей технологии является создание замкнутых энерготехнологических циклов, где энергетический потенциал, недоиспользованный на одной из ста­дий процессов, используется на смежных стадиях.