CC BY
114
УДК 678.027:658.567
ОЦІНКА ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНОЇ ПРИВАБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ПРОДУКТІВ ПІРОЛІЗУ ШИН ДЛЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ДИЗЕЛЬНОГО
ПАЛИВА
О.І. Позднякова, доцент, к.х.н., ХНАДУ
Анотація. Запропоновано спосіб покращення властивостей піролізної рідини для отримання альтернативного дизельного палива. Визначено економічні показники процесу утилізації шин.
Ключові слова: утилізація шин, альтернативне паливо, рентабельність, економічні показники, піроліз.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА ШИН ДЛЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
Е.И. Позднякова, доцент, к.х.н., ХНАДУ
Аннотация. Предложен способ улучшения свойств пиролизной жидкости для получения альтернативного дизельного топлива. Рассчитаны экономические показатели процесса утилизации шин.
Ключевые слова: утилизация шин, альтернативное топливо, рентабельность, экономические показатели, пиролиз.
ESTIMATION OF ECOLOGICAL AND ECONOMIC EXPEDIENCY OF AUTOTYRES PYROLYSIS PRODUCTS UTILIZATION FOR OBTAINING
ALTERNATIVE DIESEL FUEL
H. Pozdnyakova, Associate Professor, Candidate of Chemical Science, KhNAHU
Abstract. The method of pyrolysis liquid properties improvement for obtaining an alternative diesel fuel has been offered. The economic indexes of tyres utilization process have been calculated.
Key words: utilization of tyres, alternative fuel, profitability, economical properties, pyrolysis.
Вступ
Кількість зношених шин у світі, безумовно, постійно зростає. В США щорічно утворюється 16-18 млн шин, у Великобританії -400 тис. шин, в Японії - 600-750 тис. шин, у Німеччині - 460-510 тис. шин, у країнах СНД -50 млн зношених шин [1]. Рівень утилізації шин у країнах світу різний та коливається від 10 до 70 %. В Україні щорічно утворюється 250-300 тис. т зношених шин, з яких близько 72 % складають шини з мета-локордом. Рівень утилізації шин у нашій країні, за різними оцінками, складає всього
10-30 %. Закони України забороняють захо-ронення шин. Тому питання підвищення рівня їх утилізації є дуже актуальним для України.
Аналіз публікацій
Світовий досвід свідчить, що найбільш поширеними технологіями утилізації шин є спалювання, з метою одержання енергії, подрібнення у гумову крихту та піроліз. Кожен з цих методів має свої переваги та недоліки. На нашу думку, залежно від умов, можливо ефективно застосовувати усі три методи [1, 2]. Одним з найбільш привабливих спосо-
бів утилізації шин в умовах України може стати піроліз, тому що таким чином можна одержувати сировину для виробництва палива, яке дуже необхідно нашій країні. Існують різні думки щодо ефективності застосування піролізу [3]. Виробники піролізних установок [4, 5, 6] стверджують, що піроліз - дуже економічно вигідний метод утилізації шин. З іншого боку, існує думка, що на сучасному етапі піроліз не може бути економічно рентабельним у зв’язку з низькою якістю продукції та великими виробничими затратами [2]. У даній роботі ми вирішили висловити свою думку на питання утилізації шин, з урахуванням досвіду співробітництва з харківським підприємством з піролізу автопокривок «Еко-2006».
Мета та постановка задачі
Метою даної роботи є оцінка економічної доцільності утилізації шин методом піролізу в умовах України. Для цього необхідно було проаналізувати пропозиції виробників піро-лізних установок в Україні, визначити причини низького попиту на їх продукцію, розробити пропозиції щодо покращення якості рідинних продуктів піролізу, що забезпечить їм ринок збиту.
Оцінка економічної ефективності роботи піролізних установок в Україні
Останнім часом в Україні з’явилося багато пропозицій щодо продажу установок для пі-ролізу автопокривок. Їх виробники пропонують у якості готового товару рідинні та тверді продукти утилізації шин на таких установках як ефективні замінники стандартного пічного палива, бензину, активованого вугілля тощо [4, 5, 6]. На нашу думку, жодна з установок піролізу шин, які пропонують у продаж, не здатна виробляти таку продукцію, яку можливо без додаткової обробки застосовувати у будь-якій галузі промислового виробництва. По-перше, слід відмітити, що продукція різних установок відрізняється за якістю, але у жодному випадку не відповідає стандартам. Стосовно характеристик піро-лізної рідини наводяться такі дані: нижча теплота спалювання - 31-41 МДж/кг; щільність 0,906-0,936 г/см3; вміст сірки 0,7-
1,1 %; температура застигання - від -15 до -28 °С; температура початку кипіння - 76 °С; вміст ароматичних сполук - 93-96 % мас. Одним з найгірших показників смоли піролі-
зу є температура спалаху в закритому тиглі -18 °С. Вимоги до пічного палива передбачають температуру спалаху, не нижчу ніж 45 °С [1, 3]. Незважаючи на високі енергетичні показники, піролізна рідина не може бути повноцінним товарним пічним паливом через дуже різкий неприємний запах та низьку стабільність при зберіганні. Вміст сірки та ароматичних сполук також значно перевищує вимоги стандартів до дизельного та бензинового палива, і тому продукти фракціонування піролізної рідини також не можуть безпосередньо застосовуватися у промисловості [1, 7]. Останнім часом в Україні піролізну рідину пропонують за ціною не більше ніж 40 грн за тонну. З власного досвіду нам відомо, що спроби застосувати піролізну рідину у якості пічного палива приводять до того, що досить швидко форсунки пічних пальників забиваються твердими та смолоподібни-ми осадами, які містяться у піролізній рідині. Крім того, специфічний неприємний запах піролізної рідини дуже погіршує її товарні властивості. Тому, на нашу думку, піролізна рідина без спеціальної додаткової обробки не має товарної цінності.
Піролізний шлак має достатньо низьку якість. Він не може бути використаний як замінник технічного вуглецю у гумових сумішах, тому що його основні характеристики у 2-2,5 разів гірші, ніж у стандартних зразків технічного вуглецю. Наприклад, зольність піролізного шлаку -7,7-16 %, а стандартних зразків - 0,45. Питома геометрична поверхня 39-43 м2/г, а у стандартних зразків - 50100 м2/г. Сорбційна ємність шлаку без додаткової обробки також значно є нижчою, ніж в активованого вугілля, яке використовується як адсорбент і за нашими даними, і за даними виробників піролізної установки Альфа [1, 5]. В такому вигляді піролізний шлак не може бути використаний як товарний продукт, і у своїх подальших розрахунках економічної ефективності роботи піролізних установок ми його не розглядали як продукт, який може принести прибуток без додаткової спеціальної обробки. З нашого власного досвіду роботи з працівниками піролізної установки «Еко-2006», яка експлуатувалася протягом 5 років у Харківській області, нам відомо, що піролізний шлак не вдавалося реалізувати навіть безкоштовно, тому що при його спалюванні виділяється багато диму, який має дуже неприємний запах.
Таким чином, при вирішенні питань економічної доцільності застосування методу пі-ролізу в Україні необхідно враховувати, що ані тверді, ані рідинні продукти піролізу без додаткової обробки безпосередньо при отриманні їх з піролізних установок не можуть застосовуватися у промисловості.
У своїх підрахунках економічної ефективності процесу піролізу ми в якості вихідних даних використовували характеристики роботи українських установки, наведені у табл. 1. Ми не наводимо цифри утворення піролізного газу. На усіх установках він використовується у технологічному процесі, залишки спалюються і не розглядаються як товар.
Таблиця 1 Порівняльна характеристика роботи установок для піролізу шин
Установка Потужність (т/доб) / (т/рік) Продуктивність за добу/рік Кількість роб. днів у рік
твер- дий зали- шок рідина мета- ло- корд
Еко-2006 4 т / 960 т 2,1 т/ 546 т 2,94 т/ 764,4 т 0,7 т/ 182 т 260
Альфа 3 т/ 990 т 1,4 т/ 467 т 0,98 т/ 324 т 0,16 т/ 53,7 т 330
Біодізель- Крим 1 т/ 250 т 0,5 т/ 125 т 350 л/ 2-104л 0,05 т/ 12,5 т 250
Грінпауєр 1 т 0,45 т 0,250,3 т 0,10,15 т Не вказано
Як видно у нашому випадку, річне виробництво піролізної рідини у 2,3 рази, а метало-корду у 3,4 рази, шлаки - на 100 кг перевищує виробництво підприємства Альфа. Але прибуток у нас значно менший, тому що ми враховуємо реальний сучасний попит на продукцію піролізних установок. Результати загальних витрат нашої установки наведено у табл. 2. Слід зазначити, що соціальні виплати складають 36288 грн, а амортизація обладнання - 40000 грн.
Таблиця 2 Розрахунок загальних витрат піролізноі установки
Найме- нування ресурсів Од. вимір. Кіль- кість Ціна, грн Сума, грн за рік
Кількість роб. днів Доба 260 - -
Сирови- на т 1040 600 624000
Вода холодна 3 м 1916 8,63 15808
Вода технічна 3 м 547 4 2188
Оборотна вода 3 м 12100 2 18150
Електро- енергія кВт/год 12038 4 0,42 48154
Заробітна плата грн 12 1200-9 129 600
Сумарні витрати складають 914188 тис. грн. У табл. 3 подано результати визначення чистого прибутку українських піролізних установок.
Таблиця 3 Результати розрахунку економічних показників роботі установок для піролізу шин
Установка Прибуток від продажу, за рік, грн
тверд. залишок за 1т / за рік рідина метало- корд сумарн. прибу- ток
Еко- 2006 0 33 280 400400 433 680
Аль- фа 317 560 1 885 440 153 600 10,58 млн грн
Біоди- зель- 1000/ 250000 1200/ 300000 200/ 50000 600000
Грін- пауєр 2500/ 625000 3000/ 750000 600/ 150000 1,525 млн грн
Вартість 1 т готової продукції ми використовували за даними виробників установок [4, 5, 6]. У своїх підрахунках реального прибутку підприємства «Еко-2006» ми виходили з того, що не продається ні газ, ні твердий залишок.
Таким чином, в даних умовах у нашій країні невигідно утилізувати автопокривки методом піролізу, тому що продукти піролізу не знаходять практичного застосування через свою низьку якість. Як свідчать наші результати, баланс підприємства з утилізації шин методом піролізу є збитковим. Збиток буде складати приблизно 500 тис. грн/рік. Ми визна-
чили вартість піролізної рідини для того, щоб установка працювала хоча би з мінімальним прибутком. Розрахунки представлено у табл. 4.
Таблиця 4 Розрахунок прибутку за мінімальної вартості піролізної рідини
№ з/п Продукції Кіль- кість, т Ціна, грн/т Сума, грн/д. Сума, тис. грн. /рік
1 Рідке паливо 2,94 0,75 2205 573,3
2 Тверде паливо 2,1 Не має -
3 Газ 1,26 Не має -
4 Метало -брухт 0,7 2200 1540 400,4
Дохід від продажу, тис. грн: 973,7
За таких умов чистий прибуток, з урахуванням ПДВ та податку з прибутку, складав 54 575 грн. Рентабельність установки -
7,2 %. Термін окупності установки - 7,3 роки. За нашими даними, ринкова вартість пі-ролізноі рідини має бути не менше ніж 750 грн/тонна. Для порівняння можна сказати, що вартість дизельного палива (ДП), установлена КабМіном для сільськогосподарської техніки, становить 4900 грн/тонна. Вирішальне значення у питанні економічної привабливості піролізної рідини буде відігравати вартість покращення її властивостей. На нашу думку, найкращим рішенням цього питання є обробка у певних умовах піроліз-ної рідини за допомогою водню. На кафедрі екології ХНАДУ отримали патент на корисну модель альтернативного дизельного палива, що складається із суміші традиційного палива і модифікованих рідких продуктів піролізу зношених шин у певних співвідношеннях [8]. Процес можливо проводити на стандартних установках для гідрування наф-то-дизельних дистилятів. Тому вартість обробки піролізної рідини суттєво не перевищить вартості обробки ДП.
Висновки
Проведена робота дозволила зробити висновок, що продукти піролізу шин не відповідають вимогам стандартів і тому не мають товарної цінності. З таких умов баланс підприємства з утилізації шин методом піролізу є збитковим.
Для створення умов економічно ефективної прибуткової роботи піролізних установок необхідно обов’язково додатково модіфико-вувати і піролізний шлак, і піролізну рідину для покращення їх властивостей. Нами запропоновано спосіб модифікації піролізної рідини, з метою одержання альтернативного дизельного палива для сільськогосподарської техніки. Для обумовлення економічної привабливості таких процесів необхідно втілювати економічні методи стимулювання підприємств з утилізації відходів.
Література
1. Утилізація відпрацьованих автомобільних
шин / Т.В. Петренко, Ю.О. Новічков, О.І. Позднякова, В.В. Хазіпова. - Донецьк : ДонНАБА, 2007. - 110 с.
2. Тюленев М.А. Переработка покрышек :
достоинства и недостатки / М.А. Тюленев // Твердые бытовые отходы. - 2007.
- №4. - С. 42-48.
3. Герих С.В. Одной из задач экологической
безопасности является утилизация шин / С.В. Герих // Вторичные ресурсы. -2006. - №1. - С.13-16.
4. http://www.qreenpower.com.ua «ООО Грин-
пауэр», г. Харьков, Украина.
5. По матеріалам сайту: http://a-alfa-ua.woodex.ua
6. http://www.biodiesel-ua.com / «ЗАВОД
БИОДИЗЕЛЬ-КРЫМ», г. Симферополь, Украина.
7. Петренко Т.В. Перспективы использова-
ния продуктов пиролиза отработанных автомобильных шин / Т.В. Петренко, Ю.А. Новичков, Е.И. Позднякова // Материалы 5-го Международного конгресса управления отходами и природоохранными технологиями ВЭЙСТЭК-2007 г., 28 мая 2007 г. - М., 2007. -С.153-155.
8. Патент № 36111 МПК(51) Україна,
МПК С10Ь 1/08 Альтернативне дизельне паливо / А.М. Туренко, Н.В. Внукова, О.І. Позднякова. Замовник та патенто-одержувач Харк. нац. автомобільно-дорожній ун-т. - № 4200804608; заяв. 10.04.2008, надрук. 10.11.2008 Бюл. № 21.
- 3 с.
Рецензент: І.А. Дмитрієв, професор, д.е.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 5 листопада 2010 р.
