25.12.2002 15:37
Мировой приоритет.
I. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО АЗОТА.
Оборудование для биотехнологии и устройств, использующих крио-сверхпроводимость.
Малогабаритное компрессионное хранилище биологических материалов (персональный криогенный бак). Технология переработки старых автомобильных шин.
В связи с бурным развитием парокомпрессионной смесевой холодильной техники, компанией Интерэнергоресурс, разработана и создана система на базе соединения ожижительного цикла с циклом охлаждения на основе однокаскадной холодильной машины. В ее основе лежит метод получения холода необходимого для ожижения воздуха дросселированием многокомпонентной смеси на различных уровнях температуры, именуемый ⌠Цикл ожижения жидкого азота с непрерывным охлаждением за счет многокомпонентного холодильного агента■.
Установка предназначена для сжижения воздуха и получения из него жидкого азота с помощью холодильной машины работающей по однокаскадному циклу на многокомпонентных холодильных смесях.
Благодаря дросселированию многокомпонентного хладагента в холодильном цикле по длине теплообменного оборудования осуществляется непрерывное изменение температуры холодильного агента, используя такую особенность холодильного агента, можно одновременно организовать процесс непрерывного охлаждения ожижаемого воздуха в интервале от начальной температуры цикла до температуры конденсации, что приближает такой цикл к идеальному.
Воздух, в такой холодильной машине ,благодаря системе непрерывного изменения температуры рабочей смеси может быть сжижен из атмосферного воздуха при достижении температуры около - 140╟ С и давления около 34 атмосфер.
БЛОК-СХЕМА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО АЗОТА.
Удельное энергопотребление такой холодильной машины составляет 1,55 МДж\кг. Общие энергетические затраты на производство жидкого азота в количестве 250 кг/час составят порядка 110 кВт а при 500 кг/час составят соответственно 225- 230 кВт.
Кроме того, при переработке старых покрышек, для охлаждения резины используются уходящие пары азота, массовая теплоёмкость которых снижает затраты энергии на охлаждение резины более чем на 30%.
Экономический эффект от эксплуатации установки увеличивается благодаря получению в ходе сепарации из воздуха жидкого кислорода и жидкого аргона, без повышения энергопотребления на их производство.
Оборудование необходимое для сборки блоков подготовки воздуха и получения холода состоит из компрессоров (с давлением до 35 атмосфер), холодильного агрегата, теплообменников, сепараторов, воздушного фильтра и холодильной арматуры. Блок разделения воздуха представляет собой техническое устройство индивидуальной сборки, сравнительно невысокой стоимости, обладающее значительным ресурсом работы.
Капитальные затраты для предполагаемого проектом оборудования на 30 √ 40 % ниже существующих на сегодняшний день аналогов.
Компания Интерэнергоресурс предлагает:
Технологию получения жидкого азота и технологию получения холода, приобретение полных прав на изобретение, ноу-хау, лицензии на право изготовления и использования специального холодильного оборудования по технологии компании ИЭР.
Предлагаются, разработанные на базе новой технологии получения низких температур -120оС, -160оС (в однокаскадном холодильном цикле на экологически безопасных, многокомпонентных, смесях холодильных агентов), малогабаритные холодильные установки разного объёма и рабочих температур. Предлагаемые установки позволяют говорить о персональном криогенном баке, хотя для их работы не требуется жидкого азота.
СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО АЗОТА.
В промышленной практике для сжижения газов используют три способа получения низких температур:
- испарение низкокипящих жидкостей;
- использование эффекта Джоуля-Томпсона (дросселирование);
- адиабатическое расширение газа.
Испарение низкокипящих жидкостей на сегодняшний день является наиболее распространенным из вышеуказанных методов. Так как физические свойства известных теплоносителей не позволяют получить с одним хладагентом температуру ниже 200К, используются несколько хладагентов с различными свойствами, что позволяет конденсировать один хладагент, благодаря охлаждению его другим, испаряющимся при более низкой температуре (каскадный метод).
Классическая схема такой установки (предложенная В. Кеезомом) выполнена в Лейденской криогенной лаборатории. В схеме используются 4-е каскада различными хладагентами: аммиак, этилен, метан, азот. Энергетические затраты такой установки на производство жидкого азота составляют 1,94 МДж/кг. Недостатком данного метода получения низких температур является конструктивная сложность его реализации.
Следующий способ √ простое дросселирование предварительно сжатого до высоких давлений воздуха (200- 250 бар). Такие установки при всей их низкой эффективности в настоящее время используются для получения жидкого азота в очень больших объемах.
Более эффективными являются газовые холодильные машины. Так наилучшие результаты получены на газовой холодильной машине ⌠Philips■, Голландия - расход энергии на сжижение составляет 1.75 МДж/кг. Это позволило фирме начать производство газовых холодильных машин типа PLA-100,PLA-107 и т.д., работающих по циклу, прототипом которого является обратный цикл Стирлинга. В последующем аналогичные машины освоили в США (модели типа Mark), в России (модели типа ХМГ и ЗИФ).
Установки на базе теплового насоса Джифорда - МакМагона имеют удельные энергетические затраты превышающие затраты газовых холодильных машин.
Эффективность метода адиабатического расширения ниже, чем у метода испарения низкокипящих жидкостей.
До настоящего времени, в мировой практике, потребность в низких температурах (-120 -160╟C) удовлетворялась двумя способами:
Первый способ: Использование многокаскадного компрессионного цикла (3-4 компрессора). Соответственно и цена, и энергопотребление выше, чем при одно-компрессионном цикле в 3-4 раза, так как конструкция получается очень громоздкой.
Второй способ: Использование жидкого азота. Недостатками этого способа является:
высокая себестоимость, так как используется компрессионный метод получения низких температур;
высокие накладные расходы из-за транспортировки жидкого азота в сосудах Дюара с заводов изготовителей к месту потребления;
плановые потери при сливе-наливе в местах заправки и в местах хранения составляют 30-35 %;
неудобство в эксплуатации оборудования, обеспечение мест хранения, дополнительный персонал для доставки и разлива.
Преимущества оборудования компании ИЕР:
Слабая зависимость от температуры окружающей среды.
Не требуется транспортировка жидкого азота, азото - хранилище, и персонал, ответственный за раздачу азота.
Высокая мобильность. Настольные варианты криобанков.
Различные варианты электропитания: 380, 220, 110, 36, 24, 12 Вольт, что позволяет перевозить свой персональный банк в автомобиле.
Для повышения сохранности хранимых биоматериалов, в случае отсутствия электропитания, предлагаемые криогенные банки могут быть укомплектованы пассивными или активными аккумуляторами холода.
По нашим расчетам применение новой технологии позволит снизить затраты в 3-4 раза только по соотношению: стоимости жидкого азота и транспортных расходов к стоимости электроэнергии на одно-компрессорный цикл, без учёта 30 % потерь азота при сливе-наливе и без учета заработной платы дополнительного обслуживающего персонала и т.д.
Повышается точность и надёжность поддержания температуры объектов охлаждения или хранения, что позволяет повысить уровень полученных исследований.
Возможность программировать процесс замораживания и размораживания, по заданному графику в реальном режиме времени.
Высокая эксплуатационная надёжность. Срок проработки на отказ 20 лет.
Низкая температура замораживания √ 160оС.
Раздробленное хранение особо ценных биоматериалов повышает их сохранность в случае каких-либо аварийных ситуаций.
Области применения:
Медицина (персональные криобанки), биология и сельское хозяйство.
Научно-исследовательские институты и лаборатории.
Министерство чрезвычайных происшествий (доставка сывороток, препаратов крови, производство жидкого азота непосредственно в местах потребления криогенным методом и т.д.).
Охлаждения сверхточных датчиков (космос, авиация, вооружение, научные исследования).
Высокотемпературная сверхпроводимость.
Переработка старых автомобильных автопокрышек.
II. решение глобальных экологических проблем.
Компания Интерэнергоресурс предлагает.
Технологию по переработке старых автомобильных шин, приобретение полных прав на изобретение, ноу-хау, лицензий на право изготовления и использования, комплект технологического оборудования для запуска завода по переработке старых автомобильных шин.
Для переработки старых автомобильных шин будет использовано уникальное оборудование, содержащее четыре ноу-хау:
Холодильная машина.
Дробильная много - фракционная машина.
Энергосберегающая технология возврата тепла, получаемого от холодильных машин на мойку и сушку шин перед производственным процессом.
Использование теплогенераторов и ультразвуковых сопел для мойки.
Краткое описание технологии переработки старых автомобильных шин на основе технологии низких температур при однокаскадном холодильном цикле.
Для технологии переработки старых автомобильных покрышек требуется большое количество жидкого азота.
Покрышка опускается в жидкий азот и становится хрупкой.
Под ударом пресса металло-корд отделяется от резины.
Осколки резины попадают на мельницу в охлаждённом состоянии и перетираются до необходимой величины грануляции.
В результате получается резиновый порошок для производства новых шин то есть безотходное производство на давальческом сырье.
Прибыль от продажи резинового порошка на шинные заводы (производство новых шин не возможно без этого компонента и в нём постоянно есть потребность), металло-корд продается на металлолом.
В настоящее время на привозном жидком азоте это производство высокорентабельное, а с применением новой технологии производства азота по криотехнологии на месте, позволит значительно увеличить прибыль.
Во многих странах мира существуют государственные дотации на утилизацию.
Такая же ситуация и при утилизации пластиковой тары (бутылок, сосудов и т.д.)
После получения финансирования:
Компания IER, берёт на себя обязательство выполнить проектные работы, изготовление технологического оборудования, монтаж и запуск завода по переработке старых автомобильных шин. Готовое оборудование ввозится в Словакию, где планируется монтаж и запуск завода (Завод может быть запущен в любом другом географическом регионе). Руководством компании ИЕР - Словацкая Республика выбрана по следующим причинам:
Место расположение (соседство с развитыми европейскими странами).
Большое количество свободных производственных площадей.
Относительно низкая заработная плата по сравнению со странами западной Европы.
Так как криогенная переработка является абсолютно чистой экологически, это не ухудшит экологический статус Словакии, при этом все Европейские страны будут поставщиками сырья, что имеет политическую подоплёку в ускорении входа Словакии в Европейский союз и подъема её экономики.
Справка: только Европа даёт в год 2,5 млн. тонн отработанных покрышек с остро стоящей проблемой их утилизации, причем в этом количестве по весу имеется до 20% высококачественной кордовой стали, а это 0,5 млн. тонн в год. В Западной Европе стоимость утилизации, закапыванием в грунт, стоит минимум 200 $ за тону.
На территории Словакии может быть улучшено резинотехническое производство и экспорт готовой продукции за границу.
Справка: продукция завода (резиновая крошка) в зависимости от фракций используется:
а) самые мелкие фракции могут быть использованы в производстве автомобильных покрышек с участием до 80% и др. Причем стоимость продукции по резиновой крошке завода, колеблется от 300 до 1000 $ за тонну в зависимости от дисперсности фракций.
б) добавка в асфальт (высококачественное дорожное покрытие);
в) материал для кровли;
г) подошва для обуви;
д) шланги;
Техническая документация проекта, а также завод является собственностью компании IER.
Положительная конкурентная обстановка будет способствовать расширению собственной сети перерабатывающих заводов на территории Словакии и др. стран.
Компания IER проводит следующие работы - ведет работу с инвесторами и осуществляет общее руководство проекта, разрабатывает и изготавливает необходимое холодильное оборудование, осуществляет контроль над выполнением конструкторских работ, изготовлением оборудования и ввода в действие завода.
Краткий сравнительный анализ существующих в настоящее время способов переработки старых автомобильных шин и преимущества предлагаемой компанией ИЭР новой криогенной технологии.
Существующие способы:
1. Переработка старых автомобильных шин механическим способом.
Недостатки:
Форма частиц резины, получаемых данным способом абсолютно произвольна, а их поверхность рваная (⌠лохматая■), что усиливает процесс оксидации в условиях высоких температур, возникающих при размоле резины. При этом изменяются свойства исходного материала, что приводит к снижению качества получаемой резиновой крошки, и исключает возможность ее применения в высокотехнологичных резинотехнических производствах.
Исключается возможность 100%-ного сепарирования резиновой крошки от остатков текстиля и металлокорда, даже при наличии специальных магнитных сепараторов и устройств типа √⌠циклон■. Это приводит к снижению качества получаемого продукта и к увеличению износа оборудования из-за наличия металлических включений.
Вследствие запыленности и высоких температур, возникающих при перемалывании резины, а также активных химических выделений в атмосферу- это производство относится к разряду экологически опасных.
Имеет место значительный износ режущего и размалывающего оборудования (ножей, шнеков и т.п.), что приводит к дополнительным затратам на его обслуживание.
2. Переработка старых автомобильных шин с применением озона.
Недостатки:
Метод не получил широкого распространения и остался на стадии опытных образцов.
Неудовлетворительные показатели по форме и поверхности частиц.
Разрушенная озоном резина меняет свои первоначальные свойства.
Необходима рекуперация отработанного озона, так как повышенная концентрация его в воздухе, опасна для человека и негативно влияет на экологическую обстановку в целом.
Единственным положительным моментом данной технологии, является возможность извлечения металлокорда и текстиля.
3. Переработка старых автомобильных шин по криогенной технологии.
Старые автомобильные шины замораживаются до состояния хрупкости и затем измельчаются с последующим отделением металлокорда и текстиля. Метод обладает наивысшей производительностью, является абсолютно экологически чистым. Эта технология позволяет получать резиновую крошку с заданными параметрами и гладкой поверхностью частиц, что значительно улучшает ее физико-химические свойства и позволяет использовать для изготовления новых изделий с количеством включения до 80%.
Недостатки:
Повышенные энергозатраты высокие накладные расходы и стоимость привозного жидкого азота, а так же потери его при сливе-наливе и хранении до 30%,что влечет за собой увеличение себестоимости получаемой продукции.
Для увеличения площади охлаждения покрышка разрезается на части, что влечет за собой усложнение технологии, особенно при удалении металлокорда и текстиля.
При получении продукции такими способами, производство является целесообразным в случае получения резиновой крошки со степенью измельчения не лучше 40mesh.
Оба представленных метода не позволяют получать крошку одинаковой степени измельчения, что приводит к включению в технологический цикл специального сепарирующего оборудования для разделения общей массы по фракциям, что является фактором удорожания не только самой линии переработки, но и себестоимости продукта. Так, например, сортировочное оборудование ⌠Rotex■ стоит от 15 до 20 тысяч долларов США, а более крупные и мощные системы до 80 тысяч долларов США.
Удаление стали, как правило, происходит при дроблении резины на части размерами до одного дюйма, что позволяет удалить лишь до 50-70% стали магнитным способом, при этом металлокорд получается загрязненным остатками резины, что значительно снижает его стоимость как металлолома. Дальнейшее удаление стали и текстиля происходит с уменьшением размеров гранул резины, при этом текстиль превращается в ⌠пух■ и попадает в металлические дополнительно снижая продажную стоимость металлолома, а кроме того он является легковоспламеняемым веществом, что требует строгого соблюдения мер пожарной безопасности и дополнительных расходов, связанных с этими мерами.
4. Предлагаемая компанией ИЭР новая криогенная технология по переработке старых автомобильных шин.
Предлагаемая технология базируется на абсолютно новом, экономичном подходе получения и применения жидкого азота. Способ получения жидкого азота называется √ ⌠Цикл сжижения жидкого азота с непрерывным одноступенчатым охлаждением за счет многокомпонентного холодильного агента■. Этот способ экономичней любого из известных на 30-40%,причем оборудование его обеспечивающее имеет намного меньшие габариты и стоимость по сравнению с существующим. Технология позволяет получать дешевый жидкий азот непосредственно на месте переработки старых автомобильных шин в необходимом количестве. Общие энергетические затраты на производство жидкого азота в количестве 250 кг/час составляют порядка 110 кВт. При переработке старых покрышек, для охлаждения резины используются уходящие пары азота, массовая теплоёмкость которых снижает затраты энергии на охлаждение резины более чем на 30%. Кроме того, эта технология отличается способом деструкции и размола старых автомобильных шин, основанным на резонансном методе разрушения, оставляющим не разрушенным текстиль и металлокорд.
Преимущества предлагаемой технологии:
Кроме низкой себестоимости получения жидкого азота, несомненным преимуществом является принцип его получения в нужном количестве непосредственно во время производственного цикла, что исключает транспортные расходы, экономятся производственные площади, так как нет необходимости создавать резервные запасы, для поддержания беспрерывного производства. Кроме того, полностью исключаются потери жидкого азота достигающие 30%.
Отсутствие механизмов, режущих шины на куски. Система охлаждающего и измельчающего оборудования устроена таким образом, что на первом этапе происходит полное отделение резины от металлокорда и текстиля, путем вибрационного воздействия на собственной резонансной частоте резины. На втором этапе, раздробленная резина поступает на специальные нарезные валковые мельницы, измельчающие ее до заданного размера частицы, с точной регулировкой.
При таком способе переработки разница в себестоимости получения порошка тонкой и грубой фракций чрезвычайно мала и может не приниматься в расчет. В настоящее время во всем мире производство резинового порошка со степенью измельчения от 40 до 100 mesh является заведомо убыточным, хотя стоимость таких фракций и потребность в них максимальна ( цена 1-й тонны порошка, степень измельчения √100 mesh √880 US $, а затраты составляют-1200 US $). Таким образом, предлагаемую перерабатывающую линию целесообразно использовать для получения наиболее качественного резинового порошка (80-100mesh) так как в этом случае ее рентабельность максимальна.
Одним из немаловажных аспектов эффективности предлагаемой технологии является рекуперация сбросного тепла холодильных машин, поскольку они, в отличии от существующих технологий, являются неотъемлемой частью производства. Рекуперированная тепловая энергия составляет 90% установленной потребляемой мощности холодильного оборудования, и ее с избытком хватает на обеспечение всех тепловых нужд производства, а это:
нагрев воды для моечной машины (шина должна входить в технологический цикл абсолютно чистой);
нагрев воздуха для сушки после мойки (шина должна входить в технологический цикл абсолютно сухой);
отопление и горячее водоснабжение бытовых помещений персонала;
а так же для других производств, например √ тепличное хозяйство при основном производстве.
Так как в данном способе переработки металлокорд получается абсолютно очищенным от резиновых включений и текстиля, а также не теряет своей целостности, его можно реализовывать, как качественный металлолом, составляющий 15-25% от общего веса шины. Область применения полученного текстиля, в данном случае до 5% общего веса шины, нами изучается.
Таблица экономических показателей технологии компании ИЭР (производства резиновой крошки) в сравнении с существующими передовыми производствами в этой области.
Размер гранул (mesh)
Рыночная цена US $ - 1тонна
Стоимость изготовления по существующей технологии-п.3 US$ за 1 тонну
Стоимость изготовления по новой технологии-п.4 US$ за 1 тонну.
10
260-270
100-110
170
20
300-310
200-220
180
30
330-340
270-280
188
40
370-380
370-400
197
80
720-730
830-850
210
100
870-890
1000-1100
220
Предполагаемая производительность одной линии √ не менее 500 кг порошка в час (со степенью измельчения 100mesh) при количестве обслуживающего персонала √ 4 человека на смену, режим работы трехсменный. Завод по переработке старых автомобильных шин может включать в себя до 7-и таких линий, соответственно с общей производительностью до 3-х тонн продукта в час и до 1000-и кг металлокорда, при количестве обслуживающего персонала 12 √ 14 человек на смену. Предполагаемая годовая прибыль одной линии составляет 2 000 000 долларов США. Соответственно прибыль завода состоящего из 7-и линий составит порядка 14 000 000 долларов США в год.
Планируемая стоимость такого оборудования для завода из 7-и линий не превышает 8-9 млн. долларов США.
М. Павловский. Генеральный директор компании.
Проф. Др. Петер Глюк Международный консультант по науке и технологиям.
Сделать запрос по интересующей вас технологии Дата публикации: 13 ноября 2001
Источник: SciTecLibrary.com
Материалы, полученные путем компьютерного моделирования, будут отлавливать мышьяк
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.