И в этом случае процесс абсорбции не связан с образованием каких-либо химических соединений. Происходит физическая абсорбция веществ водно-солевым раствором. Принципиальная технологическая схема такая же, как и в первом способе (рис. 6).

Для обезвреживания паров циклогексанона и метилэтилкетона в том случае, когда рекуперация их не оправдана (низкие концентрации, наличие примесей или смесь многокомпонентна), успешно может быть использовано каталитическое окисление на палладиевых катализаторах П-2, П-3, П-4, П-5 [21].

3.2 Обезвреживание газовых выбросов в производстве фенопластов

Обезвреживание газовых выбросов, содержащих фенол, формальдегид и метанол, осуществляется в основном методами абсорбции и адсорбции. При обработке больших потоков газа предпочтительнее применение абсорбции, которая отличается сравнительно невысокой энергоемкостью. Самым доступным поглотителем является вода, однако при водной очистке невозможно добиться большой глубины очистки.

Более перспективен метод хемосорбции, в котором вещества, загрязняющие воздух, нейтрализуются, реагируя с активной частью поглотительной жидкости. В качестве хемосорбентов находят применение водные растворы щелочи. Недостаток - взаимодействие содержащегося в воздухе углекислого газа со щелочью.

Обесфеноливание выбросов, содержащих значительные количества фенола, успешно осуществляется этим методом в абсорберах с псевдоожиженной шаровой насадкой (рис. 7).

1 - опорно-распределительная решетка; 2 - насадка; 3 - брызгоуловитель.

Рисунок 7 - Абсорбер с псевдоожиженной шаровой насадкой

Адсорбционный метод для очистки отработанных газов производств фенопластов применяется реже, так как его реализация сопряжена с громоздкостью аппаратурного оформления процесса и высокой энергоемкостью регенерации адсорбента из-за осмоления поглощенных веществ. Однако адсорбция может оказаться достаточно приемлемой, если исключить регенерацию адсорбента, а отправлять его после насыщения на сжигание. Это осуществимо в том случае, когда концентрация фенола в отходящих потоках незначительна и возвращение его в производственный процесс не предусмотрено технологическим режимом.

Очистку отработанного воздуха в производствах фенопластов можно проводить и каталитическим окислением на хромоникелевом контакте. Процесс глубокого окисления органических примесей осуществляется при от 250 до 350 °С в установке, представленной на рисунке 8.

1 - горелка; 2 - форкамера; 3 - печь; 4 - слой катализатора; 5 - теплообменник.

Рисунок 8 - Принципиальная схема установки каталитического дожигания фенолсодержащих газов

Фенолсодержащий поток газа при помощи вентилятора подается в теплообменник 5, где происходит его предварительный нагрев. Затем этот поток направляется в печь 3 для дальнейшего подогрева до температуры начала каталитического окисления (210 °С), причем на этот дополнительный подогрев потока требуется значительно меньше топлива, чем при глубоком огневом окислении. Окончательное обесфеноливание газов происходит в слое катализатора 4.В качестве окислительного катализатора могут использоваться пиролюзит, медно-хромовые контакты, а также контакты на основе благородных металлов. Очищенный в слое катализатора воздух проходит теплообменник 5, где отдает часть теплоты входящему в межтрубное пространство загрязненному воздуху, и выводится в атмосферу.

Технологические сдувки в производстве фенопластов целесообразно перед подачей газов на очистку пропускать через конденсационный тракт, охлаждаемый каким-либо хладоагентом, что позволяет значительно уменьшить содержание вредных веществ в отработанном воздухе цехов, производящих фенопласты.

Перед использованием в газоочистных установках полукокс активируется при от 700 до 900 °С в токе перегретого водяного пара (в качестве активирующих добавок применяют СаСО₃ и Н₃РО₄). Сорбционная емкость полукокса по фенолу составляет от 8,5 до 14,5 % при начальной концентрации фенола в выбросах около 0,1 г/м³ и влажности потока 30 г/м³. После регенерации 70 % десорбированного фенола может быть возвращено в производство.

Известен способ обезвреживания фенола и формальдегида, путем окисления отработанных газов, содержащих фенол и формальдегид, озоном (степень превращения около 90 %) до углекислого газа и воды.

В некоторых производствах фенопластов, например при получении фенольных пресс-порошков, в атмосферный воздух выбрасывается пыль. Санитарная очистка отработанного воздуха в этих процессах достигается применением рукавных фильтров типа ФРОГ или ФРЭЖ с антистатическим полотном.

Расширение марочного ассортимента фенопластов вызывает необходимость непрерывного совершенствования действующих систем газоочистки и разработки новых методов обезвреживания газовых выбросов, содержащих фенол и его производные [23].

3.3 Абсорбционный волокнистый фильтр типа ФАВ

Предназначен для очистки и обезвреживания воздуха производственных помещений от газообразных примесей и растворимых аэрозольных частиц. Температура воздуха составляет до 60 ^ОС.

Фильтр состоит из корпуса, изготовленного из титана BTI-O; крышки; опорно-распределительной решетки свободным сечением 20%; шаровой насадки высотой 45 мм из кислотнощелочной резины; фильтрующих элементов, работающих в режиме самоочищения. Фильтрующие элементы представляют собой каркасы цилиндрической формы с натянутым на них фильтрующим материмом из синтетического войлока А5 (ТУ 1 7 РСФСР-3941 71).

Загрязненный воздух через входной патрубок поступает в нижнюю часть корпуса, проходит через опорно-распределительную решетку и, захватывая поглотительный раствор, образует газожидкостную среду, в которой свободно перемещается шаровая насадка, а затем проходит через фильтрующий элемент.

Периодичность промывки фильтра, смены поглотительного раствора и его нейтрализации устанавливается заказчиком в процессе пусконаладочных работ в зависимости от вида улавливаемого продукта.[24]

4. Расчет рассеивания в атмосфере вредных примесей с использованием программного комплекса "Эколог"

4.1 Реализация ПК "Эколог"

Унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА) "Эколог" реализует положения "Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86)" Госкомгидромета. Программа позволяет по данным об источниках выброса веществ и условиях местности рассчитывать разовые (осредненные за 20-30 минутный интервал) концентрации веществ в приземном слое при неблагоприятных метеорологических условиях. Рассчитываются приземные концентрации как отдельных веществ, так и групп веществ с суммирующимся вредным действием. Суммарное количество веществ и групп суммации в одном расчете не ограничено. В расчетах могут быть учтены нагретые и холодные выбросы точечных, линейных и площадных источников. Площадные источники могут быть трех типов:

- с выбросом со сплошной поверхности, для которых нельзя указать полного набора характеристик газовоздушной струи: скорости и объема выходящих газов, диаметра устья источника (например, пруды - испарители, пылящие поверхности и т.п.);

- с выбросом со сплошной поверхности, для которых выброс по каждому веществу может иметь несколько (до пяти) значений в зависимости от наблюдаемой скорости ветра;

- описывающие выбросы из многих мелких точечных источников (например, печных труб в поселке);

- описывающие выбросы от автомагистралей.

Общее число источников выбросов практически не ограничено. Каждый источник выбросов может иметь несколько вариантов исходных параметров. Учитывается влияние рельефа на рассеивание веществ( с помощью введения поправок на рельеф для источников в соответствии с ОНД-86) Учитывается фоновая концентрация веществ, дифференцированная по скоростям и направлениям ветра и по расположению постов наблюдений за фоном. При этом программа позволяет оценить фоновое загрязнение воздуха без учета вклада отдельных источников, что упрощает расчет загрязнения воздуха для реконструируемых предприятий. Имеется возможность построения нормативных санитарно-защитных зон (СЗЗ) предприятия, а также задания охранных и производственных зон. Встроенный редактор позволяет занести и редактировать карту-схему предприятия и местности, на которую будут нанесены результаты расчета рассеивания. Расчет по предприятию может иметь несколько вариантов, существует возможность проведения расчета с минимальным заданием исходных данных. Расчеты ведутся на задаваемом пользователем множестве точек на местности, которое может включать в себя:

- узлы прямоугольных сеток в нескольких прямоугольных областях;

- отдельно заданные точки и точки, описывающие СЗЗ предприятия, границы зданий и особых зон;

Результаты расчетов - выдаются значения приземных концентраций в расчетных точках в мг/м³ или в долях ПДК. Эти значения сведены в специальные таблицы. Выдаются карты изолиний приземных концентраций

Вредных веществ на местности в любом задаваемом пользователем масштабе. Масштаб вывода карт также может выбираться автоматически с учетом удобства пользования картой. Программой могут быть автоматически определены точки с максимальной концентрацией загрязняющих веществ. Программа может найти источники, дающие наибольшие вклады в загрязнение атмосферы как в целом по предприятию, так и из задаваемого пользователем множества [25].

4.2 Индивидуальное задание

Рассчитать характеристики рассеивания и построить изолинии рассеивания веществ в соответствии с индивидуальным заданием, представленным в таблице 1.

Таблица 1. Индивидуальное задание для расчета

Отрасль промышленности в соответствии с производством. Минимальная температура (зима) -26⁰С.

Максимальная температура (лето) 35⁰С.

Коэффициент стратификации, А: 180.

Максимальная скорость ветра: 1,39 м/с.

Тип документа: Инвентаризация.

Площадка (наименование): в соответствии с технологией производства.

Цех (наименование): в соответствии с технологией производства.

Источник 1 (наименование): в соответствии с технологией производства.

Источник 2 (наименование): в соответствии с технологией производства.

Тип источника: точечный (для обоих).

Площадка/цех: в соответствии с технологией производства.

Система координат: Городская. Локальные координаты: 1. Х=14490; Y=11752. 2.Х=14090; Y=12038.

Коэффициент рельефа: 1. Координаты поста наблюдений за фоном: Х=14180, Y=11560.

Учет поста: да. Список учитываемых веществ: указать все вещества из индивидуального задания.

Коэффициент экологической ситуации:1,8.

Расчетная площадка: Тип: Автомат.

Ширина: 2000м. шаг по ширине и длине: 100м

Высота: 2м. Площадь города - 4,24 км².

Метеопараметры - уточненный перебор.

4.3 Порядок работы с программой

Создали новый город "Курск". В окне "Данные о городе" занесли метеорологические и геоинформационные параметры (рис. 9).

Рисунок 9. Данные о городе

В нашем городе создали новое предприятие "Курское предприятие по переработке". В окне "Данные о предприятии" занесли общую информацию о предприятии, метеорологические параметры местности, указали организацию, проводящую расчет (рис. 10).

Рисунок 10. Данные предприятия

При помощи специальной кнопки вызвали окно "Площадки и цеха", в котором указали промплощадки предприятия и цеха (рис. 11).

Рисунок 11. Площадки и цеха предприятия

Создаем новый вариант исходных данных. Окно варианта исходных данных состоит из горизонтального меню, панели инструментов, области вывода общей информации о варианте, центральной области, состоящей из нескольких закладок, и управляющих кнопок. Внизу окна имеется строка состояния, в которой индуцируется текущий режим работы с таблицей и номер текущей записи.

В этом окне мы указываем номер источника. В нашем случае расчет ведется по двум источникам №1 и №2, вводим названия этих источников "Котельная" и "Компрессорная". Оба источника имеют точечный тип и находятся на промплощадке 1. Указываем высоту источника над уровнем земли, диаметр устья точечного источника. Далее указываем расход газовоздушной смеси на источнике, линейную скорость выхода ГВС из источника, координаты источника в выбранной системе координат, коэффициент рельефа. Радиус нормативной санзоны источника вводится для построения программой санитарно-защитной зоны предприятия от источников (рис. 12).

Рисунок 12. Вариант исходных данных для предприятия Курское предприятие по переработке

Открываем окно "Выброс источника №1" заполняем характеристику выброса вещества из котельной предприятия. В нашем случае выбрасываемым веществом является диоксид бензопирен. Его код 703, коэффициент оседания 1. Выброс после очистки в г/с равен 0,00005 в т/г - 0,0158 (рис. 13).

Рисунок 13. Выброс источника №1

Открываем окно "Выброс источника №2" заполняем характеристику выброса вещества из предприятия. Выбрасываемое вещество - формальдегид. Его код 1325, коэффициент оседания 1. Выброс после очистки в г/с равен 2, в т/г - 6,3072 (рис. 14).

Рисунок 14. Выброс источника №2

В окне "Данные об источнике" для источников выброса №1 и №2 указываем способ учета расчетных параметров источника. Выбираем расчет для лета. Пересчитываем при помощи программы расчетные параметры источника для лета и зимы. Задаем время начала и окончания выброса, также указываем сезон начала и конца работы (рис.15).

Рисунок 15. Данные об источнике

Создаем вариант расчета "Новый вариант расчета (1)". Окно варианта расчета состоит из горизонтального меню, панели инструментов, панели кнопок, при помощи которых осуществляется выбор того или иного раздела окна и центральной области, состоящей из нескольких закладок. Внизу окна имеется строка состояния, в которой индуцируется текущий режим работы с таблицей и номер текущей записи.

Нажимая на ту или иную кнопку в верхней части окна, можно увидеть следующие разделы: Источники вещества, фон, Константы и метеопараметры, Точки, площадки, вкладчики, Расчет, Результаты [25].

Указываем наши выбрасываемые вещества, их коды и ПДК выставляются автоматически (рис. 16).

Рисунок 16. Вариант расчета "Новый вариант расчета (1)" для "Новый вариант исходных данных"

В разделе "Расчет" в окне "Вариант расчета" необходимо указать дополнительные параметры, которые будут учитываться при расчете. При нажатии на кнопку "Произвести расчет" запускается расчетный модуль (рис. 17).

Рисунок 17. Вариант расчета

По окончании проведения расчета выдаются результаты (рис.18, рис. 19).

Рисунок 18. Экограф карта. Бензопирен

Рисунок 19. Экограф карта. Формальдегид

Заключение

Основные направления снижения уровней выбросов в атмосферу в промышленности пластмасс

Непрерывно растущие мощности производств пластмасс, вовлечение в технологию все новых и новых веществ побуждают к постоянному совершенствованию газоочистительных средств и способов, используемых в промышленных процессах. Это совершенствование в ближайшие годы будет происходить в соответствии с тенденцией развития техники газоочистки в целом. В будущем предпочтение будет отдаваться способам и аппаратам, обеспечивающим тонкую очистку отходящих газовых потоков от вредных веществ.

По-прежнему сохранится преимущество сухих способов перед мокрыми, так как применение этих способов не сопряжено с образованием промышленных отходов, которые также требуют обезвреживания.

Из-за высокой стоимости отдельных мономеров получают широкое распространение установки и узлы газоочистки, предназначенные для рекуперации паров летучих веществ, что существенно улучшит технико-экономические показатели базовой технологии и даст возможность обеспечивать чистоту отработанного воздуха при помощи самоокупающихся газоочистных сооружений.

Для целей пылеподавления широкое распространение получат электрофильтры, а также различные аппараты с фильтрующими перегородками.

Продолжится совершенствование аппаратов инерционного, в частности циклонного, типа. Совершенствование их и будет нацелено на повышение степени очистки, однако использоваться они будут все так же в тех случаях, когда нужно провести предварительную, грубую очистку газовых выбросов небольшого объема.

Весьма эффективным средством снижения расходов на газоочистку адсорбционным способом, помимо замены активного угля более доступными сорбентами, является переход на осуществление процесса не по традиционному четырехфазному, а по двухфазному режиму работы. Исключение таким образом двух стадий (сушки и охлаждения сорбента) приведет к заметному сокращению продолжительности процесса, расхода воды и электроэнергии.

С целью экономии энергоресурсов представляется перспективным возвращать прошедший систему газоочистки воздух (если обезвреживание его производится термическим методом) в производственное помещение, что способствует снижению затрат на его подогрев в зимнее время. О размерах экономии вследствие использования газооборотных циклов можно судить по следующему примеру. При температуре окружающего воздуха 5 °С и температуре очищенного воздуха 25 °С поток, циркулирующий со скоростью 2Ч10⁴ м/ч, даст экономию электроэнергии 11,8Ч10⁶ кВт-ч/год.

Стремление использовать для целей очистки сухие методы отчетливо проявляется в интенсивном развитии реагентных способов обезвреживания абгазов. В этом случае реакции связывания химических соединений протекают не в жидкой, а в газовой фазе. Такой прием является целесообразным в том случае, когда создание специального газоочистного сооружения не оправдано экономическими соображениями.

Не останутся неизменными в будущем и мокрые способы очистки газов, так как они и менее предпочтительны, чем сухие.

Успешное применение в промышленности пластмасс всех ожидаемых достижений в технике газоочистки существенно снизит, а в отдельных случаях и исключит выбросы вредных веществ в атмосферу.

пластмасса фенопласт обезвреживание формальдегид

Список использованных источников

1) Промышленная экология. Словарь терминов и определений: тематический материал к лекциям, лабораторным и практическим занятиям по дисциплине "Промышленная экология" / сост.: В.М. Попов, В.В. Протасов. К.: Курск. гос. техн. ун-т, 2007. 61с.

2) Быстров Г.А., Гальперин В.М., Титов Б.П. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. Л.: Химия, 1982. С. 178 - 214.

3) Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа, 1992. 512 с.

4) Технология пластических масс/Под ред. В.В. Коршака. Изд. 3-е. М.: Химия, 1985. 560 с.

5) Официальный сайт ФГУП НТЦ "Технология производства". URL: www. tehnologia-proizvodstva.ru ( дата обращения 20.04. 2013)

6) Официальный сайт ФГУП НТЦ "ООО ПКФ Эрмий". URL: www.ermy.ru. ( дата обращения 20.04. 2013)

7) Официальный сайт ФГУП НТЦ "Производство изделий из пластмассы". URL: www.poliolefins.ru ( дата обращения 10.05.2013)

8) Официальный сайт ФГУП НТЦ "ФармакологияМедицина". URL: www.f-med.ru ( дата обращения 10.05. 2013)

9) В. Ф. Крамаренко Токсикологическая химия. К.: Высш. школа, 1989. 447 с.

10) Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М. : Высш. школа, 1978. 319 с.

11) Официальный сайт ФГУП НТЦ "Электронная библиотека "Новые технологии строительства" URL: www.libb.ru(дата обращения 20.04. 2013)

12) А.П. Цыганков, В.Н. Сенин. Циклические процессы в химической технологии. Основы безотходных производств. М.: Химия, 1988. 120с.

13) Цыганков А.П., Балацкий О.Ф., Сенин В.М. Технический прогресс - химия - окружающая среда. М. : Химия, 1979. 296 с.

14) Агаджанян Н.А. Экология человека. М.: 1994. 158 с.

15) Экология для технических вузов В.М.Гарин, И.А.Клёнова.М. : Феникс, 2003. 384 с.

16) Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. В.Ф.Протасов. М.: Финансы и статистика, 2000. 531 с.

17) Основы промышленной экологии. А.А.Челюков, Л.Ф.Ющенко. М.: Выш. школа, 2001. 343с.

18) Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. М.: Просвещение, 1994, 239 с.

19) Руководство по гигиене атмосферного воздуха / Под ред. К.А. Буштуевой. М., Медицина, 1976, 82 с.

20) Ю.Н.Елдышев. Мир против пластиковых пакетов//Экология и жизнь.2011.№ 7, с. 42-43

21) Охрана окружающей среды: учеб. пособие О92 для студентов вузов / под ред. Белова С. В. М.: Высш. школа, 1983. 264 с.

22) Бродский Ю.Н., Мельникова Л.Н. Санитарная очистка стиролсодержащих газов // Промышленная и санитарная очистка газов.1975, № 5, С. 35-44

23) Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.

24) Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования/ том 2/, К: Калуга 2007-1017с

25) Расчет рассеивания в атмосфере вредных примесей, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, с использованием программного комплекса "Эколог": методические указания к проведению лабораторной работы по дисциплинам "Промышленная экология", "Миграция и трансформация загрязняющих веществ в атмосфере", "Экология", "Экология Курского края" / сост.: В.М. Попов, В.В. Протасов, И.О. Рыкунова, Н.А. Чепиков. К.: Юго-Зап. Гос. ун-т, 2011. 14с.

Размещено на Allbest.ru