Плазмохимическая переработка отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей

  • В.Е. Мессерле Институт проблем горения, Алматы, Казахстан; Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
  • А.Л. Моссэ Институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова НАН Беларуси, Минск, Беларусь
  • Г. Паскалов ТОО «Plasma Microsystems», Торранс, Калифорния, США
  • К.А. Умбеткалиев Институт проблем горения, Богенбай батыра 172, Алматы, Казахстан
  • А.Б. Устименко Институт экспериментальной и теоретической физики Казахского Национального Университета им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан ; ТОО Плазматехника R&D, Алматы, Казахстан

Abstract

Выполнен термодинамический анализ с использованием универсальной программы TERRA. Расчеты позволили определить оптимальные параметры процесса плазмохимической конверсии отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей для различных газифицирующих агентов (воздух, водяной пар). На основе расчетов предложена замкнутая схема их комплексной плазмохимической переработки, являющаяся безотходным методом конверсии отходов. Этот метод позволяет одновременно получать синтез-газ, пригодный для производства метанола и электроэнергии, и выделять ценные цветные и редкие металлы в чистом виде с минимальным ущербом для окружающей среды. Предложенная схема переработки отходов предусматривает использование вторичной энергии отходящих потоков для выработки электроэнергии в газовой турбине. Предварительная оценка показала, что можно компенсировать до 30% электрической энергии, необходимой для осуществления плазмохимического процесса за счет использования тепла отходящих потоков. Представленный термодинамический анализ позволил установить связь между параметрами термодинамического равновесия и составом многокомпонентной смеси, а также определить оптимальные массовые отношения перерабатываемых отходов и плазмообразующих газифицирующих агентов для проведения экспериментальных исследований плазмохимической конверсии отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей. Для всесторонней оценки процесса плазмохимической переработки отходов была сделана сравнительная экономическая оценка условного ущерба от выбросов исходных отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей и сернокислотного способа их регенерации по отношению к плазмохимической конверсии. Полученные результаты свидетельствуют о том, что экологическая опасность от продуктов плазмохимической конверсии во много раз ниже, чем от неутилизированных отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей и даже от их традиционной серно-кислотной регенерации. Показано, что ущерб от серно-кислотной регенерации отходов в 1790 раз больше, чем от их комплексной плазмохимической переработки.

References

(1). Razina G.N., Tsekov O.O., Ushyin N.S. (2012) HIGH TEMP MATER P 16 (3): 189–212. https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.v16.i3.30

(2). PROJECTANT - site of Kazakhstan designers (2013) The fate of waste oil: a view from Kazakhstan. Processed oils, lubricants and prospects for their disposal [Sud’by otrabotannogo masla: vzglyad iz Kazakhstana. Obrabotannyye masla, smazochnyye materialy i perspektivy ikh utilizatsii] https://www.proektant.kz/content/363.html (In Russian)

(3). Success - Success. Business edition of top executives (2011) Dushkina Yu.N., Mustafina V.V., Demidova Z.N. 22 billion tons of waste is under our feet, 7 billion tons of which are toxic. [Dushkina YU.N., Mustafina V.V., Demidova Z.N. 22 mlrd. tonn otkhodov u nas pod nogami, 7 mlrd. tonn iz nikh – toksichny.]– http://success.kz/archive/2011/85-22-mlrd-tonn-othodov-u-nas-pod-nogami-7-mlrd-tonn-iz-nih-toksichny.html

(4). Online edition Dialog (2019) More than 100 thousand tons of old tires, batteries and oils were recycled in the Republic of Kazakhstan [V RK pererabotali boleye 100 tysyach tonn starykh shin, akkumulyatorov i masel] http://dialog.kz/articles/day-zhest/2019-03-26/v-rk-pererabotali-bolee-100-tysyach-tonn-staryh-shin-akkumulyatorov-i

(4). Razina G.N., Tsekov O.O. (2013) Chemical Industry Today 8: 37–43. (In Russian).

(5). Razina G.N., Tsekov O.O., Mosse A.L., Nikonchuk A.N. (2014) Plasma-chemical conversion of used lubricants in a laboratory facility [Plazmokhimicheskaya konversiya otrabotannykh smazochnykh materialov v laboratornoy ustanovke] Materials of the International Scientific and Technical Conference «Energy Efficiency - 2014», Minsk, Belarus, P. 104–106. (in Russian)

(6). Mossé, A.L., Gorbunov, A.V., Galinovskii, A.A., Savchin V.V., Lozhechnik A. V. (2008) Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 81 (4): 652–658. https://doi.org/10.1007/s10891-008-0083-7

(7). Messerle V.E., Mosse A.L., Ustimenko A.B. (2018) Waste Management. 79: 791–799. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.08.048

(8). M. Gorokhovski, E. I. Karpenko, F. C. Lockwood, V. E. Messerle, B. G. Trusov & A. B. Ustimenko (2005) Journal of the Energy Institute. 78 (4): 157–171. https://doi.org/10.1179/174602205X68261

(9). Messerle V., Ustimenko A., Lavrichshev O., Slavinskaya N., Sitdikov Z. DETRITUS (Multidisciplinary Journal for Waste Resources & Residues). 12: 62–72.

(10). Messerle V. E., Mossé A. L., Ustimenko A. B., Slavinskaya N. A., and Sitdikov Zh. Zh. (2020) Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 93 (4): 987–997. https://doi.org/10.1007/s10891-020-02199-0

(11). Messerle V.E., Mosse A.L., Ustimenko A.B., Savchin V.V. (2019) Method for plasma thermal processing of medico-biological and other waste and device for its implementation [Sposob plazmotermicheskoy pererabotki mediko-biologicheskikh i drugikh otkhodov i ustroystvo dlya yego osushchestvleniya] // Patent ot the Republic of Kazakhsta No. 34093.

(12). Korbin V. S. (Editor) (1995) Industrial and Residential Wastes: Ways of Treatment and Recycling. Analytical reviews. Ecology series. [Munitsipal’nyye i promyshlennyye otkhody: sposoby obezvrezhivaniya i vtorichnoy pererabotki. Analiticheskiye obzory. Seriya Ekologiya.] Issue 39. State Public Library for Science and Technology SB RAS: Novosibirsk, Russian Federation. ISBN 5-7623-0863-4 (in Russian)

(13). Lotosh V.E. (2007) Recycling of environmental waste. [Pererabotka otkhodov prirodopol’zovaniya.] POLYGRAPHIST: Yekaterinburg, Russian Federation. ISBN 5-88425-216-1 (in Russian)

(14). Karengin A.G. (2009) Plasma Processes and Technologies. [Plazmennyye protsessy i tekhnologii] Publishing House of Tomsk Polytechnic Universit: Tomsk, Russian Federation. 144 p. (in Russian)

(15). Pang Y., Bahr L., Fendt P., Zigan L., Will S., Hammer T., Baldauf M., Fleck R., Müller D., Karl J. (2018) Energies. 11: 1302–1326. https://doi.org/10.3390/en11051302

(16). Mourão R., Marquesi A.R., Gorbunov A.V., Filho G.P., Halinouski A.A., Otani C. (2015) IEEE Transactions on Plasma Science. 43 (10): 3760-3767. https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2416129

(17). Zhovtyansky V. A., Petrov S. V., Lelyukh Yu. I., Nevzglyad I. O., Goncharuk Yu. A. (2013) IEEE Transactions on Plasma Science. 41 (12): 3233-3239. https://doi.org/10.1109/TPS.2013.2275936

(18). Bratsev A. N., Popov V. E., Rutberg A. F., Shtengel’S. V. (2006) High Temperature. 44 (6): 823-828. https://doi.org/10.1007/s10740-006-0099-7

(19). An’shakov A. S., Faleev V. A., Danilenko A. A., Urbakh E. K., Urbakh A. E. (2007) Thermophysics and Aeromechanics. 14 (4): 607–616. https://doi.org/10.1134/S0869864307040105

(20). Heberlein J., Murphy A. B. (2008) Journal of Physics D: Applied Physics. 41 (5): 053001 (20 p). https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/5/053001

(21). Youngchul Byun, Moohyun Cho, Soon-Mo Hwang, Jaewoo Chung (2012) Thermal Plasma Gasification of Municipal Solid Waste (MSW), Gasification for Practical Applications, Dr. Yongseung Yun (Ed.). ISBN: 978-953-51-0818-4, https://doi.org/10.5772/48537

(22). Matveev I. B., Serbin S. I., Washchilenko N. V. (2016) IEEE Transactions on Plasma Science 44 (12): 2960-2964. https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2604849

(23). Zhang Q., Dor L., Fenigshtein D., Yang W., Blasiak W. (2012) Applied Energy. 90: 106–112. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.01.041
Published
2021-06-13
How to Cite
Мессерле, В., Моссэ, А., Паскалов, Г., Умбеткалиев, К., & Устименко, А. (2021). Плазмохимическая переработка отработанных горюче-смазочных и охлаждающих жидкостей, 19(2), 101-115. https://doi.org/10.18321/cpc422