Проект «Коалесцент» прошел в суперфинал экологического конкурса технологических стартапов Фонда «Сколково». Авторский коллектив проекта — это сотрудники ООО «Эко-градиент» во главе с Хрипко Юрием Филипповичем.
Предлагаемая технология
На суд жюри конкурса была представлена технология очистки шламов от нефти и нефтепродуктов, в том числе очистки от масла окалины металлургических производств.
Авторы, разработали мобильное оборудование, принцип действия которого основан на гидродинамических эффектах и коалесценции нефтепродуктов на фильтрах из инертных олеофильных материалов. Юрий Хрипко так охарактеризовал отличие проекта «Коалесцент» от аналогичных технологий: «Чтобы было понятнее: попробуйте помыть грязную после гаража руку нарзаном, без использования мыла. Это и будет наглядная аналогия того, что мы делаем». При сравнении с аналогичными технологиями, предлагаемое решение имеет следующие преимущества :
- дешевле по капитальным и операционным затратам в среднем на 25 — 30 процентов;
- не использует агрессивных реагентов, что позволяет избежать вторичного загрязнения стоков.
Кое-что об окалине
В проекте «Коалесцент» акцент на очистке окалины сделан не случайно. Окалина — традиционный отход прокатных производств. Она неизбежно образуется на прокатном изделии, когда нагретая почти до 1000 °С заготовка идет по прокатному стану, контактируя с атмосферным воздухом и кислородом воды охлаждающей жидкости. Каждый проход заготовки по вальцам сопровождается отшелушиванием слоя окалины и формированием нового. За время полной обработки детали около 2,5 % массы металла уходит в окалину. Окалина сбрасывается в поток смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), которая содержит углеводороды. В результате из окалины, смазочных материалов и воды генерируется гетерогенный металлургический отход (размер частиц от 1 мм до 1 см) – замасленная окалина.
При производстве холоднокатаного проката также образуется промасленная окалина, непосредственно на вальцах. К ней прибавляется шламовый отход от пескоструйной обработки поверхности, также содержащий металл, но с гораздо меньшим размером частиц (менее 1 мм). Содержание железа в промасленной окалине достигает 70-80 %, в металлургическом шламе – 30 %, что делает оба отхода ценным вторичным ресурсом.
Преимущественным методом обращения с отходами данного типа ранее служило захоронение на свалках в чистом виде или после перемешивания со шлаком. Промасленная окалина является отходом 3-го класса опасности (умеренно опасные) и образуется в значительных количествах.
Металлургическое производство генерирует отходы в количестве 1/3 от сырья, и окалина составляет их основную часть. В отвалах ОАО «Нижнетагильского металлургического комбината им. В. И. Ленина» накопилось 1,3 млн. тонн замасленной окалины, на АО «Первоуральском новотрубном заводе» – 1 млн. тонн, на ПАО «Северсталь» – более 2,5 млн. тонн. В Нижегородской области (г. Выкса) для окалины АО «Выксунского металлургического завода» построен специальный полигон отходов.
Однако, сегодня депонирование на свалке отходов, содержащих более 70 % железа нельзя признать допустимым. Рецикл (ввод в стадию спекания) промасленной окалины невозможен из-за высокого содержания нефтепродуктов: до 10 % в жирной окалине и до 50 % в шламе. Во время спекания, подготовки руды к плавке, ее нагревают и перемешивают с углем и известью, однако содержащиеся в жирной окалине тяжелые углеводороды смазки не сгорают, а переходят в летучее состояние и попадают на газовые фильтры, что может приводить к их воспламенению и даже взрывам при достижении определенных пропорций в электростатическом фильтре.
Именно поэтому технологии очистки замасленной окалины остро нужны промышленности, и проект «Коалесцент» должен быть весьма востребованным.
Более подробно о проекте
Отрыв масляной пленки с частиц окалины осуществляется за счет турбулизации потока и кавитационных процессов. Энергия, выделяемая при схлопывании образующихся в турбулентном потоке кавитационных пузырьков, отрывает масляную пленку. Далее вода и масло разделяются на фильтрах, а сами фильтры в последующем очищаются обратной промывкой с барботажем воздухом..
На выходе технологической цепочки получается 3 продукта:
- окалина с остаточным содержанием масла (нефтепродукта) менее 1 процента;
- выделенный нефтепродукт с содержанием воды менее 2 процентов;
- технологическая вода, очищенная до нормативов повторно — оборотного цикла.
Отходы практически отсутствуют.
Для аудитории, не имеющей специальных знаний, Юрий Хрипко, разъясняя суть технологии прибегает к сравнению с аквапарком. «Представьте горки с бассейнами, массу труб с лабиринтами и узкими щелями, завихренные и встречные по взаимодействию потоки. Люди (разные по росту и массе) с надетыми на тело спасательными кругами — наша окалина в частицах масла. И вот это «месиво» мы принудительно гоняем по всем закуткам и лабиринтам-диффузорам. То столкнем два встречных потока, то где-то продавим сквозь решетку. В этом процессе отрываютcя спасательные круги, а если долго купать, то отделятся и плавки с купальниками. В физических терминах это комплекс гидродинамических эффектов с использованием переходов от ламинарного к турбулентному течению, с применение сложных аэродинамических (диффузорных) сечений и направляющих сопел, лопаток, решеток по потоку. А для того, чтобы и тела (окалина) были особо чистыми — купаем всех в нарзане, обязательно с «газиком»! Нарзан делаем сами в отдельном узле — вот для чего и нужны наши простейшие препараты, и не более. В физических терминах это организация мелкопузырчатой аэрации, обработка в «кипящем слое», кавитационная обработка поверхности границы раздела сред. Поэтому степень чистоты продукта — прямая зависимость от времени купания и сложности лабиринтов. Процесс идет по кругу, при температуре +\-60 градусов. По готовности каждой из фаз расходимся — все по закону Стокса: окалина вниз, обрывки купальников (нефтянка) — вверх, где на олеофильных поверхностях собираем их в крупные капли (как роса на листьях). В нужное время (автоматика или сами следим за засорением) мощным обратным током вымываем из закутков (очищаем фильтры и диффузоры) и частицы окалины, и нефтянку, и вновь отправляем их на вход».
Авторы проекта «Коалесцент» видят будущее за мобильными высокорентабельными комплексами очистки: «Рынок требует перехода на компактные модульные установки, которые могут перевозиться автомобильным транспортом на новое место после окончания работ на объекте. Возможное позиционирование нашей команды в работе с индустриальным партнером или … — технологическая компания, имеющая собственные мобильные комплекты очистного оборудования и предоставляющая комплексные услуги очистки объектов заказчику «под ключ» на договорной основе. Если речь зайдет о масштабировании бизнеса, можно было бы говорить о создании работающих по схеме Uber универсальных малогабаритных комплексах в контейнерах на 20-40 футов». Следует отметить, что при применении таких комплексов и при существующем уровне цен и тарифов получается неплохая операционная маржа, 70 — 80 процентов.
Область применения
Создание эффективной технологии очистки замасленной окалины стало одним из результатов значительно более долгих опытно-конструкторских разработок по очистке грунта и воды от нефтепродуктов. На аналогичном оборудованиии есть возможность переработки нефтешламов любой консистенции, очистки сточных вод предприятий нефтехимии и железной дороги.
Оставьте первый комментарий