Модернизация системы очистки выбросов на ОАО «Татхимфармпрепараты»

 Введение

 
 

Сохранение окружающей среды, обеспечение ее защиты, а также  ликвидация экологических последствий  хозяйственной деятельности названы  стратегическими целями страны. Поэтому при проектировании очистных сооружений на данном предприятии необходимым условием является защита окружающей среды (водного и воздушного бассейнов) от загрязнений, образующихся в процессе очистки сточных вод и поступающих в водоем и атмосферу.

Загрязнение атмосферы в которую производится выброс вредных веществ, отрицательно сказывается на состояние фауны и флоры. Загрязнение воздушного бассейна влияет на условия проживания населения в прилегающих районах [1].

Для защиты атмосферы от загрязнений определяются условия выпуска оксидов и взвешенных частиц, при которых качество воздуха в атмосфере не снижается ниже установленных предельно допустимых концентраций.

При проектировании очистных сооружений на предприятии ОАО «Татхимфармпрепараты» разрабатываются такие технические решения, которые уменьшают отрицательное воздействие на окружающую среду.

  Предложенная в данном проекте  схема мокрой очистки промышленных выбросов обеспечивает  снижение  концентраций  загрязняющих веществ до установленных  нормативов [2].

В данной работе рассматривается система очистки выбросов в атмосферу на предприятии ОАО «Татхимфармпрепараты».

Задачами проекта является предложение  метода очистки выбросов, экономическое обоснование метода, а также расчеты технико-экономические.

 

 

 

 

 

 

Глава 1    Литературный обзор

 

1.1 Источники загрязнения атмосферного воздуха

 

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами  технологического оборудования или  при проведении технологических  процессов без локализации отходящих  веществ. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом используемого сырья и материалов, характеристиками применяемых машин и оборудования.

 Удаляемый из помещения  вентиляционный воздух может  стать причиной загрязнения атмосферного  воздуха промышленных площадок  и населенных мест. Много загрязняющих  веществ поступает в атмосферный  воздух от энергетических установок,  работающих на углеводородном топливе (бензине, керосине, дизельном топливе, мазуте, угле и др.). Количество этих веществ определяется составом, массой сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Автомобильный транспорт, как и стационарные источники  загрязнения, оказывает негативное влияние на атмосферу в целом. Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Загрязнение окружающей среды автотранспортом – одно из наиболее небезопасных для здоровья человека, потому что выхлопные газы поступают в атмосферу, где затруднено их рассеивание. В составе отработанных газов автомобилей находится большое количество оксида азота, неспаленые углероды, альдегиды и сажа, а также монооксид углерода [3].

В связи с огромным количеством автотранспорта он оказывает  огромное влияние на состояние атмосферы  и здоровье людей. Считается, что  из-за выхлопных газов ежегодно умирают  тысячи людей, а ущерб, который они наносят окружающей среде оценивают в миллиарды долларов. Выбросы выхлопных газов влияют на развитие многих болезней.

 По агрегатному  состоянию выбросы вредных веществ  в атмосферу классифицируются  на:

1) газообразные (диоксид  серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие)[4].

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др.

 Средства защиты  атмосферы должны ограничивать  наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Во всех случаях должно  соблюдаться условие:

 

С+сф £ ПДК                                                        (1.1)

 

по каждому вредному веществу (сф – фоновая концентрация). Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

На практике реализуются  следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

– вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;

– локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;

– локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере;

– очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом;

– очистка отработавших газов энергоустановок, например, двигателей внутреннего сгорания в специальных агрегатах, и выброс в атмосферу или производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и т. п.)

Санитарная очистка  промышленных газов включает в себя очистку от СO2, СО, оксидов азота, SO2, от взвешенных частиц.

 Наиболее распространены  при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы [5].

Очистка газов от взвешенных частиц, например пыли. Можно выделить несколько методов улавливания  частиц пыли:

-  гравитационное оседание. Основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Для уменьшения высоты осаждения частиц в осадительных камерах установлено на расстоянии 40–100 мм множество горизонтальных полок, разбивающих газовый поток на плоские струи. Производительность осадительных камер П = SwО, где S — площадь 
горизонтального сечения камеры, или общая площадь полок, м2; wO — 
скорость осаждения частиц, м/с. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не .выше 40-50%. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов.

- электростатическое оседание, один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газов в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Между ними создается электрическое поле высокого напряжения (30 – 100 кВ). поскольку коронизирующие электроды изготавливаются из относительно тонких стержней, то около них создается поле высокой напряженности, вызывающее интенсивную ионизацию газовых молекул. Этот процесс и вызывает образование вокруг электродов светящейся короны. Под действием электрического поля, заряженные аэрозольные частицы движутся от коронизирующего электрода к осадительному и прилипают к нему, отдавая свой заряд.

-  инерционное соударение, основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи).Газы обеспыливаются, выходя через щели и меняя при этом направление движения, скорость  газа на входе в аппарат составляет 10-15 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата 100 - 400 Па (10 - 40 мм вод. ст.). Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа (рис.1) [6].

 

 

Рис.1 Инерционные пылеуловители с различными способами подачи и распределения газового потока: а - камера с перегородкой; б - камера с расширяющимся конусом; в - камера с заглубленным бункером

 

Абсорбция жидкостями применяется  в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов 
азота, паров кислот (НСl, HF, H2S ), диоксида и оксида углерода, 
разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие 
растворители и др.).

Абсорбционные методы служат для технологической и санитарной очистки газов (рис.2). Они основаны на избирательной растворимости газо- и парообразных примесей в жидкости (физическая абсорбция) или на избирательном извлечении примесей химическими реакциями с активным компонентом поглотителя (хемосорбция). Абсорбционная очистка –непрерывный и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. При физической абсорбции (и в некоторых хемосорбционных процессах) регенерацию абсорбента проводят нагреванием и снижением давления, в результате чего происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее концентрированно [7].

 

Рис. 2 Основные типы аппаратов для абсорбции

Адсорбционные методы применяют для различных технологических целей — разделение парогазовых смесей на компоненты с выделением фракций, осушка газов и для санитарной очистки газовых выхлопов. В последнее время адсорбционные методы выходят на первый план как надежное средство защиты атмосферы от токсичных газообразных веществ, обеспечивающее возможность концентрирования и утилизации этих веществ.

Адсорбционные методы основаны на избирательном извлечении из парогазовой смеси определенных компонентов при помощи адсорбентов — твердых высокопористых материалов, обладающих развитой удельной поверхностью Sуд (Sуд — отношение поверхности к массе, /г). Промышленные адсорбенты, чаще всего применяемые в газоочистке, — это активированный уголь, силикагель, алюмогель, природные и синтетические цеолиты (молекулярные сита) (рис.3) [8].

 

 

 

 

 

 

Рис. 3 Конструктивные схемы  адсорберов

а – вертикальный; б  – горизонтальный; в – кольцевой; 1 – адсорбер; 2 – слой активированного угля; 3 – центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 – барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 – труба для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции;

6 – труба для выхода  пара при десорбции

 

Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на закономерностях гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в 
газе, превращаются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных 
методов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в безвредные 
соединения, присутствий: которых допустимо в выхлопном газе, либо в 
соединения, легко удаляемые из газового потока. Если образовавшиеся 
вещества подлежат удалению, то требуются дополнительные операции 
(например, извлечение жидкими или твердыми сорбентами).

Трудно провести границу  между адсорбционными и каталитическими методами газоочистки, так как такие традиционные адсорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активными катализаторами для многих химических реакций. Очистку газов на адсорбентах–катализаторах называют 
адсорбционно-каталитической. Этот прием очистки выхлопных газов весьма 
перспективен ввиду высокой эффективности очистки от примесей и 
возможности очищать большие объемы газов, содержащих малые доли примесей (например, 0,1—0,2 в объемных долях SО2).

Биохимическая очистка  применяется для очистки газов, состав которых слабо меняется. Этот процесс происходит в биофильтрах или биоскрубберах, где микроорганизмы находятся в фильтрующей насадке из почвы, торфа, компоста и т.п. или в водной суспензии активного ила [9].

В целом выбор системы  очистки определяется многими факторами, важнейшие из которых:

• номенклатура и концентрация загрязнителей, их вредность;
• требуемая степень очистки (с учетом фонового загрязнения);
• объемы выбросов, их температура и влажность;
• наличие сорбентов и реагентов;
• потребность в продуктах утилизации;
• стоимостные оценки.

Сегодня главное – обеспечить максимальное снижение выбросов вредных веществ и теплоты, возврат их в исходный технологический процесс.