Экстракция

ПРОЕКТ

 ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ НАНОПОРОШКОВ

1. Цель проекта:

     - создание оборудования для обезвреживания газовых выбросов предприятий

       с доведением содержания в них примесей до уровня ниже ПДК;

     - разрыв цикла кругооборота оксидов углерода в атмосфере;

- получение (в процессе очистки) ценных наноматериалов: мелкодисперсной

  сажи (аморфного углерода) и фуллеренов (одна из аллотропных форм

  углерода).

2. Краткое описание проекта.

Основой проекта является принципиально новый электрофизический метод очистки газовых выбросов предприятий различного профиля. В методе используется явление управляемых окислительно-восстановительных процессов. Полученные соединения (наноматериалы) далее извлекаются из воды (сепараторами), сортируются и сберегаются (с целью реализации и т.п.).

             Проект предусматривает следующие этапы:

• разработку физико-химических, физико-технических методов очистки;

• оптимизацию конструктивных и технических решений;

• создание технической документации  на опытно-промышленный образец;

• изготовление установки, монтаж и пуско-наладочные работы.

 3. Экологические проблемы и пути их решения.

Чрезмерный выброс парниковых газов, содержащих большую концентрацию оксидов углерода, является глобальной проблемой человечества, которая грозит гибелью цивилизации (из-за парникового эффекта, увеличения кислотности Мирового океана и т.п.).

«Парниковый эффект» -  явление, связанное с тем, что основная часть инфракрасного излучения земной поверхности поглощается компонентами атмосферы, которые нагреваются, возвращая полученное тепло в приземное пространство, что обуславливает повышение температуры окружающей среды со всеми негативными последствиями (таяние льдов, повышение уровня и кислотности Мирового океана и т.п.).

«Парниковый эффект» вызывают  «парниковые» газы, в первую очередь это диоксид углерода, а также метан и оксиды азота и серы. Но диоксида углерода в атмосфере значительно больше метана и оксидов азота вместе взятых, поэтому для борьбы с «парниковым эффектом» нужно существенное сокращение выбросов СО2 в атмосферу. Прямыми измерениями неопровержимо доказано, что существует тенденция непрерывного накопления в атмосфере свободного СО2.

Согласно Киотскому протоколу, принятому большинством стран мирового сообщества, запрещается выбрасывать в атмосферу СО2 больше, чем это имело место в 1990 г.

 Существует множество способов решения этой проблемы:

-    Ограничение выбросов за счет снижения производства (экономически не целесообразно);

-    Использование вместо углеводородного сырья возобновляемых источников энергии (солнечные, гидро-, ветро-, гелио-, геотермальные, приливные электростанции и т.п.). К сожалению, эти способы полностью не обеспечивают энергетические потребности населения планеты и не все они экологически безвредны.

-    Использование атомной энергетики (приводит к большому выходу побочных радиоактивных элементов (в твердом, жидком и газообразном состоянии), которые также нуждаются в длительном и безопасном захоронении);

-    Извлечение из дымовых газов СО2 (физико-химико-механическими способами) и утилизация концентрированного СО2.. Как правило, захоронение проводится в подземных или подводных хранилищах, что дорого и может привести к непредсказуемым последствиям – внезапным выбросам в атмосферу и изменением глубоководной биоты (СО2 при высоком давлении является очень сильным растворителем органики);

-    Реализация замкнутого «природного цикла» - биосистемы по переработке СО2 в кислород и другие экологически чистые продукты (использование фотосинтеза). Метод хорош, но для его реализации необходимо резкое увеличение количества растений (наземных и подводных), хорошо поглощающих СО2, что несомненно приведет к изменению флоры и фауны на Земле. В свою очередь, отмершие растения, содержащие углерод в разных соединениях, тоже нужно как-то утилизовать, не допуская выход оксидов углерода в атмосферу.

 Все известные методы утилизации двуокиси углерода не исключают её из кругооборота в природе, а лишь сдвигают возврат - во времени.

Предлагаемое в Проекте решение позволяет резко уменьшить концентрацию оксидов углерода в атмосфере за счет того, что извлеченные СО и СО2 переходят в иное (твердое) агрегатное состояние в виде устойчивых соединений (сажа, фуллерены и т.п.).

4. Инновационность проекта.

Отличительной особенностью проекта является его мировая новизна (патентная чистота), экологическая значимость и высокая рентабельность, достигаемая за счет относительно низкой себестоимости и энергоемкости установки и сопутствующего производства дорогостоящих наноматериалов, пользующихся большим спросом на рынке (фуллерены).

5. Финансовое обоснование.

Стоимость установки можно оценить через удельные - мощность (0,04 кВт·ч/м3) и стоимость электрооборудования (3000 € за 1 кВт установленной мощности), а также - конструкции (50 € за 1 кг). Стоимость контрольно-измерительной и сепарационной техники мало  зависит от мощности установки и составляет примерно € 120 тысяч.

В качестве примера оценим стоимость установки и доходы от её эксплуатации при образовании 103 м3 дымовых газов в час. Мощность установки составит 40 кВт, вес 2 т, а себестоимость € 340 тысяч. Удельный доход от продажи фуллеренов (в основном С60 и С70), которых в нанопорошке содержится 10%, по 0,6 €/г составляет 6 €/м3. При производстве 103 м3 дымовых газов доход в час может достигать € 6000,0 . Эксплуатационные расходы – в основном зарплата шести работников – по два в смену с отчислениями в пенсионный фонд (на каждого € 3500 в месяц или 29 €/ч = 0,029 €/м3), расходы на электроэнергию 0,26 €/м3 (при 0,64 €/кВт·ч), транспортные и накладные расходы (70% от дохода), что в сумме составляет примерно 4,5 €/м3. Налог на прибыль (20%) составят 0,3 €/м3 дымовых газов. В сумме эксплуатационные расходы составят 4,8 €/м3.

В итоге чистая прибыль составит 1,2 €/м3 или 1200 €/ч. Таким образом, себестоимость установки на 1000 м3/ч окупается менее, чем за 1 месяц (1200 €/ч·24ч·29дн.=835000 €/мес). Это при круглосуточной работе и 100%-ой реализации полученных фуллеренов по 0.6 €/г.

6. Мероприятия по реализации проекта.

Для реализации проекта необходимы следующие мероприятия:

-    создание экспериментальных узлов установки (электрической, механической и гидравлической частей) - 2 месяца, $ 70,0 тысяч;

-    проведение экспериментов с ними для оптимизации конструкции установки  и её параметров (зазоров, параметров разряда, скорости потоков воды и дымовых газов, соотношения газ/подмешиваемый воздух) – 1,5 месяца, $ 20,0 тысяч;

-    разработка конструкторско-технологической документации на опытно-промышленный образец установки (пилотной - на 10 м3/ч) – 2 месяца, $ 40,0 тысяч;

-    подбор (приобретение) и испытание сепарационного оборудования – 1 месяц, $ 130,0 тысяч;

-    изготовление, испытание и доработка установки – 3 месяца, $ 410,0 тысяч;

-    патентование Способа и устройства – 1 месяц, $ 80,0 тысяч;

-    монтаж и пуско-наладка установки на объекте 1,5 месяца, $ 20,0 тысяч;

-    аренда производственных площадей и непредвиденные расходы – $ 30,0 тысяч.

7. Срок реализации и необходимое финансирование.

Срок выполнения проекта 11-12 месяцев.

Необходимое финансирование - $ 800,0 тысяч.