Защита атмосферы при вторичной переработке пластмасс (стр. 1 из 5)
курсовая работа
Защита атмосферы при вторичной переработке пластмасс
Содержание
Введение
1. Технология обезвреживания выбросов в производстве пластмасс
1.1 Обезвреживание газовых выбросов в производстве полиолефинов
1.2 Обезвреживание газовых выбросов в производстве полистирольных пластиков
1.3 Рекуперация паров органических растворителей в производстве поливинилацетатных пластиков
1.4 Обезвреживание газовых выбросов в производстве поливинилхлорида
1.5 Обезвреживание газовых выбросов в производстве фенопластов
2. Заключение. Основные направления снижения уровней выбросов в атмосферу в промышленности пластмасс
Литература
Введение
Окружающий нас воздух является одним из основных компонентов обеспечения жизни на земле. Для поддержания процессов жизнедеятельности живых организмов необходим воздух, не содержащий примесей и однородный по составу. По мере развития промышленности и повышения интенсивности транспорта чистота атмосферы стала подвергаться постоянной угрозе. Ежегодно в мире выбрасывается в атмосферу 700 млн. т вредных веществ, причем только 600 млн. т составляют вещества газообразные [1].
Проблема охраны воздушного бассейна сводится к ликвидации вредных выбросов в атмосферу вообще или к замене высокотоксичных веществ, содержащихся в этих выбросах, на менее токсичные (практически нетоксичные) компоненты. Борьба с загрязнением атмосферы проводится по трем основным направлениям [2]:
1) создание новых технологических процессов, основанных на безотходном принципе;
2) усовершенствование технологических процессов, позволяющее ликвидировать или уменьшить выбросы токсичных веществ в атмосферу;
3) обработка промышленных газовых выбросов с целью извлечения примесей и дальнейшего их использования или нейтрализации их вредного воздействия на окружающую среду.
Основным из этих направлений является обработка газовых выбросов различными техническими приемами для удовлетворения санитарных требований по чистоте выбросных газов. Выбор методов очистки и обезвреживания промышленных выбросов, находящихся в газообразном состоянии или в виде аэрозоля, определяется специфическими особенностями газовых систем (составом и концентрациями токсогенов, характеристиками газо- и пылесодержания, периодичностью поступления выбросов в атмосферу), а текже требованиями, предъявляемыми к степени очистки. Для обезвреживания газовых выбросов применяют сорбционные, химические, конденсационные методы и методы окисления (термического и каталитического). В ряде случаев они достаточно эффективны или каждый сам по себе или в сочетании друг с другом. Универсального метода, позволяющего добиться обезвреживания токсичных продуктов в широком интервале концентраций для различных технологических процессов, не существует. В каждом конкретном случае применяется наиболее пригодный метод (или сочетание методов), определенный технико-экономическим расчетом.
Следует отметить, что создание различного рода очистных и фильтрующих устройств нередко связано с большими капиталовложениями и эксплуатационными затратами, что приводит к ухудшению таких хозрасчетных показателей, как себестоимость выпускаемой продукции, рентабельность и фондоотдача [3].
Промышленность пластмасс отличается большим разнообразием токсогенов, загрязняющих воздушный бассейн. Трудно даже перечислить все виды токсогенов, выделяемых предприятиями промышленности пластических масс. Чаще всего выбросы в атмосферу в производствах пластмасс представляют собой непредельные соединения. Различны и объемы выбросов вредных веществ в атмосферу. Особенно значительные выбросы производных акриловой кислоты (около 3 тыс. т/год) и винилхлорида (около 3 тыс. т. /год) [4].
Основными причинами загрязнения воздуха и производствах пластмасс являются использование морально и физически устаревшего оборудования, а также конструктивные недостатки машин и аппаратов, применяемых для ведения некоторых технологических операций; несовершенство и периодичность технологических процессов, недостаточная степень автоматизации и механизации на трудоемких участках работы; наличие большого числа ручных операций. Последнее приводит к созданию неблагоприятных условий труда, обусловливающих потенциальную опасность производства [5].
1. Технология обезвреживания выбросов в производстве пластмасс
1.1 Обезвреживание газовых выбросов в производстве полиолефинов
Обследование промышленных газовых отходов в производстве полиолефинов показало [6], что отходящие газы в этих процессах содержат в основном предельные и непредельные углеводороды.
Обезвреживание отходящих газов производства полиэтилена высокого давления производится, как правило, сжиганием в факеле, так как большинство газовых выбросов поступает в атмосферу в короткие промежутки времени при так называемых аварийных программах эксплуатации аппаратуры в режиме высокого давления (около 250 МПа). На факел также сбрасываются вещества, выделяющиеся при промывке аппаратуры. Для этого в технологической схеме предусматриваются соответствующие буферные емкости и компрессорное оборудование.
Определенный интерес представляет очистка газовых выбросов в производстве полиэтиленовой эмульсии. Технологический процесс состоит из нескольких стадий. Сначала проводится термическая деструкция полиэтилена с молекулярной массой 15 000 - 30 000 с получением полиэтиленового воска, молекулярная масса которого 500 - 8000, затем следует окисление полученного воска и, наконец, получение водной эмульсии полиэтилена.
Генерация загрязнений происходит в основном на первых двух стадиях (термической переработке полиэтилена и окислении продуктов). В процессе термической деструкции полиэтилена образуются многочисленные токсичные продукты, представляющие собой смесь предельных и непредельных углеводородов, а также кетоны, альдегиды, спирты, углекислый газ, которые выбрасываются в атмосферу. С целью обезвреживания газовых выбросов проводится их каталитическое окисление. При этом наиболее эффективным является меднохромовый катализатор ГИПХ-105. Процесс каталитического окисления на меднохромовом катализаторе протекает при 350 °С и объемной скорости 10 000 ч-1; степень превращения (деструкции) примесей в этих условиях достигает 90 % [5].
1.2 Обезвреживание газовых выбросов в производстве полистирольных пластиков
В соответствии с широким марочным ассортиментом полисти-рольных пластиков и выбросы в атмосферу в этих производствах отличаются большим разнообразием как по составу, так и по количеству.
Рис. 1. Технологическая схема каталитического окисления стиролсодержащих газовых выбросов: 1 — смеситель потоков; 2 — вентилятор; 3 — топка-подогреватель; 4 — контактный аппарат; 5 — слой контакта; 6 — теплообменник.
I — газовый поток, содержащий стирол; II — топливо; III — атмосферный воздух; IV — газовые выбросы от технологической линии.
Рис. 2. Технологическая схема очистки промышленных выбросив от паров стирола:
1 — адсорбер; 2 — холодильник: 3 — парогенератор; 4 — насос; 5 — сборник конденсата; 6 — сепаратор; 7 — сборник стирола.
В производстве ударопрочного полистирола газовые выбросы содержат в основном высокотоксичный стирол и небольшое количество этилбензола и изопропилбензола. Концентрация стирола в этих выбросах составляет 80—340 мг/м3. Источниками генерации выбросов в этом производстве являются воздушки аппаратов, а также местные отсосы полимеризаторов, экструдеров, грануляторов и отделение сушки готового продукта.
Для санитарной очистки стиролсодержащих газов разработан и на ряде предприятий внедрен способ каталитического окисления выбросов [7], содержащих стирол, до двуокиси углерода и воды на алюмоплатиновом катализаторе АП-56 при температуре газового потока 350—400 °С и объемной скорости 20 000—30 000 ч-1. На рис. 1 представлена принципиальная схема процесса очистки. По этой схеме объединенный газовый поток от всех аппаратов 1 вентилятором 2 подается в топку-подогреватель 3, где за счет теплоты сгорания природного газа подогревается до температуры реакции (350—400 °С). Нагретые газы с объемной скоростью до 20000 ч-1 поступают в контактный аппарат [4], где стирол, проходя через слой алюмоплатинового катализатора АП-56, окисляется до углекислого газа и воды. Выходящие из аппарата газы, нагретые до 350—400 °С, выбрасываются в атмосферу через теплообменник.
Иногда стиролсодержащие газы используют также в виде дутьевого воздуха в топках котельных агрегатов или в специальных печах для термического окисления, какими являются, например, циклонные печи. Однако применение этих способов обезвреживания целесообразно в тех случаях, когда газовые выбросы представляют собой многокомпонентную смесь соединений, различных по физическим и химическим свойствам.
В производстве ударопрочного полистирола непрерывным блочным методом в газовых выбросах содержится в основном стирол (остальные примеси на уровне следов). В этом случае становится возможным адсорбционное извлечение стирола из загрязненного воздуха на активном угле и последующий возврат его в производство. Стирол хорошо адсорбируется активным углем и десорбируется острым водяным паром. Установлено, что часть адсорбированного стирола (около 5 % от массы угля) прочно удерживается углем и в процессе десорбции водяным паром не извлекается. Количество прочно адсорбированного стирола остается практически неизменным на протяжении большого числа циклов “адсорбция—десорбция” и не зависит ни от содержания стирола в отходящих газах, ни от времени пребывания его в адсорбере.
Преимущество адсорбционного способа очистки перед огневым и каталитическим методами заключается в том, что адсорбционный способ менее энергоемкий и дает возможность утилизировать стирол, извлеченный из выбросного потока.