Выберите язык

Спасибо

Абсорбционная очистка вентиляционного воздуха производится в абсорбере.

Абсорбер – это аппарат, который предназначен для изменения концентрации вещества на границе раздела фаз, а так же для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем).

Абсорбер, как правило, представляет собой колонку с насадкой (подвижной или статической) или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю — жидкость (абсорбент); газ удаляется из абсорбера сверху, а абсорбент — снизу.

Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей, деревоперерабатывающей, литейной и других отраслях промышленности.

Виды абсорберов.

При абсорбции процесс поглощения одного вещества другим не ограничивается поверхностным слоем, а происходит во всем объеме абсорбента. Поэтому абсорберы должны иметь развитую межфазную поверхность. Исходя из способа создания этой поверхности, абсорберы условно делят на три группы: Поверхностные абсорберы; Барботажные абсорберы; Распыливающие абсорберы.

Необходимо отметить, что один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может работать в разных режимах. Так, например, насадочный колонный абсорбер может работать как в пленочном режиме, так и в барботажном.

Поверхностные абсорберы.

Поверхность контакта фаз в поверхностных абсорберах создаётся за счёт фиксированной поверхности: либо зеркала жидкости (собственно поверхностые абсорберы), либо текущей плёнки жидкости (плёночные абсорберы), то есть поверхность контакта фаз в аппарате в известно степени определяется площадью элемента аппарата (например, насадки), хотя обычно и не равна ей. Эти аппараты можно разделить на следующие типы: Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости; Насадочный абсорбер (с неподвижной насадкой); Пленочные абсорберы; Механические пленочные абсорберы. Аппараты с подвижной насадкой занимают промежуточное положение между насадочными и барботажными абсорберами и рассматриваются отдельно.

Барботажные абсорберы.

В барботажных абсорберах поверхность межфазного контакта развивается потоками газовых струек или пузырьков, распределяющихся по жидкости. Поверхность контакта в таких аппаратах определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости). Многочисленные виды барботажных абсорберов можно разделить на следующие типы: Абсорберы со сплошным барботажным слоем, в которых осуществляется непрерывный контакт между фазами; Абсорберы тарельчатого типа со ступенчатым контактом между фазами; Абсорберы с плавающей(подвижной) насадкой; Абсорберы с механическим перемешиванием жидкости.

Распыливающие абсорберы.

В распыливающих абсорберах поверхности контакта фаз образуется путём распылением жидкости в объёме газа на мелкие капли. Основным требованием к абсорберу является максимально развитая поверхность контакта фаз. Это необходимо для более полного извлечения компонента из газовой фазы. Наиболее полно таким условиям отвечают абсорберы с подвижной насадкой. Эти абсорберы могут работать при больших нагрузках по температуре и объему газа, а также концентрациям извлекаемых компонентов, характеризуются высокой эффективностью, а также обладают важным свойством – подвижность насадки исключает образование отложений взвешенных частиц и забивание осадками эффективного сечения аппарата. Высокая скорость газа (3-8 м/с) позволяет изготавливать аппараты достаточно компактными.

Абсорбционно-биохимические установки (АБХУ) - предназначены для очистки вентиляционного воздуха от формальдегида и других различный вредных органических соединений.

При окраске и сушке металлоконструкций в прессовом цехе ПО «МТЗ» вместе с вентиляционным воздухом в атмосферу выбрасываются такие вредные вещества (летучие органические соединения (ЛОС)) как бутанол (24 мг/м3), толуол (84 мг/м3), этилбензол (7 мг/м3), ксилол (240 мг/м3), уайт-спирит (135 мг/м3).

При этом имеет место превышение нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу по данной группе веществ, что не позволяет получить разрешение санитарных органов на ввод в эксплуатацию новых окрасочно-сушильных камер. Для этого необходима промышленная очистка вентвоздуха.

Группой авторов была поставлена задача по разработке абсорбционно-биохимического процесса очистки вентвоздуха от вредных веществ (ЛОС).

На первом этапе были проведены исследования по выбору состава абсорбента.

Для этого была определена максимальная растворимость ЛОС в зависимости от состава абсорбента. В качестве абсорбента применялся раствор, содержащий техническую воду и поверхностно-активные вещества. Критерием растворимости была выбрана величина седиментационной устойчивости образующихся эмульсий, т.е. устойчивость дисперсных систем к осаждению.

Для исследований были отобраны представители каждого класса ПАВ, применяемые для промышленных нужд, дешевые и легкодоступные. ПАВ классифицируются по способности к диссоциации в водных растворах на ионогенные и неионогенные. В свою очередь ионогенные ПАВ подразделяются на анионные, катионные и амфолитные.

Исследования показали, что представители неионогенных ПАВ являются хорошими эмульгаторами, но в меньшей степени обладают свойствами стабилизаторов эмульсий, а представители анионных ПАВ наоборот являются хорошими стабилизаторами эмульсий и в меньшей степени обладают хорошими эмульгирующими свойствами. Следовательно, оптимальное сочетание неионогенного и анионного ПАВ позволит максимально увеличить поверхность контакта фаз в системе «органическое соединение – вода», путем получения высокодисперсных и устойчивых эмульсий.

Исследования также показали, что седиментационная устойчивость растворов, не содержащих ПАВ, составляет всего лишь 1-2 минуты. При добавлении в раствор незначительного количества ПАВ их устойчивость резко возрастает. Так после проведения серии экспериментов установлено (см. рисунок), что наибольшей седиментационной устойчивостью обладают растворы, содержащие 0,2-0,3% анионного ПАВ и 0,2-0,3% неионогенного ПАВ.

Так, например, устойчивость раствора, содержащего 10 мл воды и 0,5 мл бензола, при вышеназванном составе ПАВ достигла 70 часов и т.д.

Рисунок 1. Седиментационная устойчивость абсорбционных растворов, содержащих органические вещества, при различных концентрациях ПАВ. Абсорбент: вода – 10 мл и ПАВ – 0,1-0,5%.

Применяемые ПАВ: А – анионактивные, Н – неионогенные.

Вредные органические вещества:

 -бутилацетат;

 

-ксилол ;

 

-толуол ;

 

-бензол .

 

                          Количество растворяемых органических веществ – 0,5 мл.

                         Температура абсорбента – 20±2°С.

Испытания абсорбента на лабораторном макете показали, что эффективность улавливания из вентвоздуха вышеуказанных вредных веществ составила 65-90%. Далее.

На втором этапе были проведены исследования по регенерации абсорбента от вредных веществ.

Способ регенерации абсорбента, разработанный в лаборатории экологии микроорганизмов Института микробиологии НАН Беларуси, основан на применении микроорганизмов-деструкторов, способных разрушать ЛОС в процессе жизнедеятельности. Используемые культуры Rhodococcus erythropolis 5D. 87Ф и Rhodococcus rubber 1B были отобраны из имеющихся в рабочей коллекции культур микроорганизмов-деструкторов ЛОС.

Для регенерации абсорбционного раствора указанные микроорганизмы-деструкторы иммобилизовали в биореакторе на носителе, укрепленном на конструктивных элементах из нержавеющей стали (в аэротенке).

В качестве носителя для микробной биомассы использовали полиэфирное волокно, обладающее высокой стойкостью к химической и биологической деструкции, механической прочностью, небольшим гидравлическим сопротивлением и большой удельной поверхностью.

Наблюдения за процессом иммобилизации микроорганизмов-деструкторов показали, что в течение 2-х часов на 1 г капронового волокна адгезируется до 7,5 мг клеток, образующих исходные слои будущей биопленки, которая формируется в течение 30 дней.

Испытания процесса регенерации абсорбента от покрасочных камер в модельных условиях показали, что скорость окисления ЛОС клетками микроорганизмов-деструкторов зависит от концентрации токсикантов в абсорбенте и скорости разбавления.

Оптимальная скорость регенерации отмечена была при разбавлении равном 0,125 ч-1 и обеспечивающем эффект очистки по ХПК на 80%, соответствующий рабочим параметрам абсорбента.

Используя данные, полученные в ходе исследований, был произведен расчет технологических параметров очистки вентвоздуха и разработан комплект конструкторской документации абсорбционно-биохимической установки (АБХУ). На данный момент АБХУ изготовлена силами ПО «МТЗ» и находится в эксплуатации.

ВЫВОДЫ:

1. Исследования показали, что представители неионогенных ПАВ являются хорошими эмульгаторами, но в меньшей степени обладают свойствами стабилизаторов эмульсий, а представители анионных ПАВ наоборот. Следовательно, оптимальное сочетание неионогенного и анионного ПАВ позволит максимально увеличить поверхность контакта фаз в системе «органическое соединение – вода», путем получения высокодисперсных и устойчивых эмульсий. Часть 1.

2. Установлено, что наибольшей седиментационной устойчивостью обладают растворы, содержащие 0,2-0,3% анионактивного ПАВ и 0,2-0,3% неионогенного ПАВ.Часть 1.

3. Определен оптимальный состав абсорбента для улавливания вредных веществ ЛОС из вентиляционного воздуха: вода техническая с содержанием 0,2% анионактивного ПАВ и 0,2% неионогенного ПАВ.

4. Для регенерации абсорбционного раствора отобраны следующие штаммы микроорганизмов-деструкторов ЛОС: культуры Rhodococcus erythropolis 5D, 87Ф и Rhodococcus rubber 1B, которые иммобилизировали в биореакторе на волокнистом носителе.

5. Оптимальная скорость регенерации абсорбента отмечена при скорости разбавления равной 0,125 ч-1.

6. Используя данные, полученные в ходе исследований, был произведен расчет технологических параметров процесса улавливания и нейтрализации ЛОС и разработан комплект конструкторской документации на абсорбционно-биохимическую установку (АБХУ).

7. На данный момент АБХУ изготовлена силами ПО «МТЗ» и находится в эксплуатации.

Очистка промышленных вентиляционных выбросов от летучих органических соединений (ЛОС) является одной из актуальных проблем, поскольку в атмосферу ежегодно выбрасываются десятки тысяч тонн органических веществ в газообразном состоянии.

Так в атмосферный воздух Республики Беларусь за 1999 год от стационарных источников выделилось более 47 тыс.тонн ЛОС второго, третьего и четвертого классов опасности.

Одним из значительных источников выделения ЛОС в вентиляционных выбросах является применение растворителей в производственных процессах, связанных с нанесением лакокрасочных покрытий на производимую промышленную продукцию с целью защиты изделия от агрессивного воздействия окружающей среды.

К основным представителям ЛОС, образующимся при использовании лакокрасочных материалов, относятся: толуол, смесь орто-, пара- и метаксилолов, ацетон, этилцеллозольв, этилацетат, этиловый спирт, бутилацетат, бутиловый спирт, бензол, уайт-спирит, сольвент.

 Поэтому молярные цехи и окрасочные участки относятся к вредным, в которых благоприятные и безопасные условия труда на рабочем месте достигаются, главным образом, при помощи приточно-вытяжной вентиляции.

Улавливание ЛОС на этих участках, как правило, отсутствует, т.к. установленные гидрофильтры (гидрозатворы) локализуют только 3-5% от общего их выделения, а для достижения предельно-допустимых концентраций на рабочем месте (ПДКр.з.) расходы воздуха на одно рабочее место составляют 10000-20000 м3/ч.

Таким образом, в настоящее время вентиляционных воздух, содержащий ЛОС, выбрасывается в атмосферный воздух практически без очистки. При всем многообразии разработанных методов и установок очистка как отечественных, так и зарубежных, нет таких, которые бы в полном объеме удовлетворяли техническим, экономическим, экологическим и социальным возможностям производителей промышленной продукции.

Унитарным предприятием «Промышленные экологические системы»  разработана абсорбционно-биохимическая установка очистки венти-ляционного воздуха от ЛОС. В основу технологической схемы абсорбционно-биохимической установки положены абсорбционная очистка вентвоздуха в абсорбере и биохимическая технология регенерации абсорбционного раствора. На рисунке 1 приведена схема установки.

Рисунок 1. Абсорбционно-биохимическая установка очистки венти-ляционного воздуха. 1 – абсорбер; 2 – биохимический аппарат; 3 – вентилятор; 4 – насос; А – абсорбент; В – вентиляционный воздух.

Загрязненный органическими веществами вентиляционный воздух В с помощью вентилятора 3 удаляется от вентиляционных укрытий технологического оборудования и направляется в абсорбер 1. В абсорбере расположены 2 массообменные решетки, на которых находится подвижная шаровая насадка. Насадка непрерывно орошается абсорбционным раствором с помощью водяного насоса 4 через форсунки.

Абсорбционный раствор состоит из технической воды с добавлением поверхностно-активных веществ. За счет давления воздуха шаровая насадка образует псевдоожиженный слой, в котором происходит интенсивный массообмен между газовой и жидкой фазой.

Таким образом, ЛОС переходит из газовой фазы в раствор.

Загрязненный раствор поступает в биохимический аппарат 2, где с помощью штамма микроорга-низмов происходит окисление вредных органических веществ до углекисло-го газа (СО2) и вода (Н2О). Очищенный раствор вновь подается на орошение в абсорбер, таким образом, установка имеет замкнутый технологический цикл.

Очищенный вентиляционный воздух, пройдя каплеотделитель абсорбера, выбрасывается в атмосферу.

Разработанная АБХУ имеет следующие эксплуатационные затраты на 1 тыс.м3/ч вентвоздуха: мощность вентилятора – 1,5-2,0 кВт; мощность насо-са – 0,3-0,4 кВт; расход сжатого воздуха – 2-3 м3/ч; количество абсорбционных добавок – 0,5-1 г; расход технической воды на подпитку – 2-3 л; рабочая температура абсорбента – 15-30°С.

 Постоянный технический персонал для обслуживания АБХУ не требуется. Контроль за эффективностью регенерации абсорбционного раствора в биохимическом аппарате должен осуществляться раз в месяц химической лабораторией на содержание фосфора, азота и ХПК.

Преимуществом локальных газоочистных установок с биорегенерацией абсорбента является:  экономичность – низкие эксплуатационные затраты;  технологичность – простота и надежность в эксплуатации;  экологичность – отсутствует сброс вредных веществ в окружающую среду.

АБХУ внедрена в промышленную эксплуатацию на ОАО «Бобруйский кожевенный комбинат» (рисунок 2).

Установкой производиться очистка вентиляционного воздуха, удаляемого от нитрокамер отделочного производства. Производительность установки по вентвоздуху – 18000 м3/ч. Средняя эффективность очистки от ЛОС составляет 75-80%.

Рисунок 2. Абсорбционно-биохимическая установка на ОАО «Бобруйский кожевенный комбинат»

Установка с аналогичными параметрами внедрена на ОАО «Фан-ДОК» (г.Бобруйск), которой производиться очистка вентвоздуха, удаляемого от окрасочной пульверизационной кабины (рисунок 3).

Рисунок 3. Абсорбционно-биохимическая установка на ОАО «Фан-ДОК»

АБХУ очистки от летучих органических соединений вентиляционного воздуха, удаляемого от окрасочной камеры на РУП «Белорусский металлургический завод» (г.Жлобин Гомельской обл.) (рисунок 4).

Рисунок 4. Абсорбционно-биохимическая установка на РУП «Белорусский металлургический завод».

В частности, были разработаны и реализованы проекты по очистке вентиляционного воздуха от окрасочной камеры РУП «МАЗ», сушила окрасочного участка ПО «МТЗ», ПО «Бобруйскмебель»,, участок производства олифы УП «МАВ» (г. Дзержинск Минской обл.).

 Чистый атмосферный воздух вокруг промышленных предприятий - это реальность, которая зависит от экологической политики предприятий и государства.