Производство вискозного волокна как источник воздействия на окружающую среду

 

Характеристика загрязняющих веществ в газовых выбросах при производстве вискозного волокна представлена в таблице 3.6

 

Таблица 3.6 – Загрязняющие вещества в газовых выбросах

Наименование загрязняющих веществ	Фактический выброс  загрязняющих веществ в единицу времени, кг/ч
зола	3144,549
пыль неорганическая	0,716
диоксид серы	14587,664
оксиды азота	251,748
серная кислота	723,901
сероуглерод	1831,506
сероводород	246,968

 

Сероуглерод является одним из наиболее токсичных и многотонажных выбросов, поступающих в атмосферу. Он используется в процессе ксантогенирования  щелочной целлюлозы, где его расходуется 80 – 85%, остальное количество в реакцию со щелочью с образованием тиокарбонатов и сульфидов натрия. При формовании волокна на производстве  в кислотных ванных ксантогенат, тиокарбонаты и сульфид разлагаются с выделением свободных сероуглерода и сероводорода. Количество сероуглерода зависит от большого числа технологических параметров, поэтому вентиляционные сбросы производств вискозного волокна содержат различные концентрации сероуглерода и сероводорода. Состав вентиляционных выбросов производства вискозного волокна приводится в таблице 3.7.

 

Таблица 3.7 – Характеристика вентиляционных выбросов производства различных видов вискозного волокна [6]

Волокно	Удельный объем выбросов, м3/т продукции	Содержание сероуглерода, г/м3	Содержание сероводорода, г/м3
кордное	350	0,4	0,08
штапельное	25	5	0,6
шелковое	70	2	0,02
целлофановое	50	2	0,5

 

При производстве химических волокон образуется более 10 видов сточных вод, например кислые цинкосодержащие, шламовые воды, целлюлозосодержащие сточные воды и др. Состав сточных вод приведен в таблице 3.8.

 

Таблица 3.8 – Состав сточных вод (концентрация примесей, мг/л) [4]

Вещество	Первичные щелочные стоки	Первичные кислые  стоки	После механо- химической очистки	После фильтрации	После биологичес-кой очистки
1	2	3	4	5	6
NaOH	800-1200	-	-	-	-
Продолжение таблицы 3.8
1	2	3	4	5	6
H2S	20-60	10-20	1-5	0,5-2	-
CS2	60-150	30-110	5-15	2-5	-
Целлюлоза	200-1000	20-50	100-250	50-150	-
ПАВ	5-50	30-80	20-80	15-70	5-10
H2SO4	-	300-1500	-	-	-
Zn	-	120-400	5-10	0,5-2,0	0,1-0,5
Na2SO4	10-30	1000-2000	1000-2000	1000-2000	1000-2000
Взвешенные частицы	100-200	100-150	200-300	50-70	20-30
NaCl	10-40	20-50	15-50	15-50	15-50
pH	12-14	1-2	6,5-7,5	6,5-7,5	6,5-7,5
ХПК	1500-2000	300-500	200-300	50-100	10-15
БПК	940-1300	190-310	130-190	30-60	6-9

 

Химическое потребление кислорода щелочных вискозных сточных вод составляет 1500 – 2000 мг О2/л. После осаждения оно уменьшается до 300–400 мгО2/л. Высокое остаточное значение ХПК связано с неполным осаждением целлюлозы и присутствием легкоокисляющихся сернистых соединений (H2S, SO2).

 В зависимости от  принятой технологической схемы  очистки сточных вод образуется  три вида осадков (шламов): целлюлозные, содовые, известковые. Они сбрасываются  и хранятся в шламонакопителях. Характеристика осадков сточных вод приведена в таблице 3.9.

 

Таблица 3.2.5 – Характеристика осадков сточных вод [6]

Показатели	Методы осаждения
	целлюлозный	содовый	известковый
Влажность, %	98 –99	95 – 98	98 – 99
свежеосажденного  осадка
в шламонакопителе	92 – 95	82 – 85	85 – 90
Содержание, % от сухого вещества	--	40 – 50	5 – 20
Zn
Ca, Mg	2,5 – 3,0	0,2 – 0,5	20 – 35
SiO2	5,7	5 – 6	20 – 30
Al2O3, Fe2O3	0,5	0,5 – 1,0	1 – 4
целлюлоза	85 -- 90	15 -- 20	25 -- 40

 

Образованные шламы сбрасывают в шламонакопители, где они находятся десятки лет, занимая значительные земельные площади или водоемы. К настоящему времени оценено, что на предприятиях скопилось около 1,5 млн т шламов. [4].

 

4 Охрана окружающей  среды при производстве вискозного  волокна

 

На долю вискозных волокон приходится до 50% от выпускаемых промышленным способом химических волокон. Однако потребительская ценность (гигроскопичность) этих волокон, а также доступность и сравнительная дешевизна исходного сырья (целлюлозы) делает выпуск вискозных волокон вполне оправданным.

Уменьшение вредности вискозного производства достигается проведением мероприятий, направленных на то, чтобы исключить возможность попадания  сероуглерода и сероводорода в окружающий воздух и предотвратить загрязнение водоемов. Важнейшими из этих мероприятий являются оборудование цехов мощной вентиляцией и капсулирование прядильных машин, очистка вентиляционного воздуха от сероводорода и сероуглерода и тщательная очистка сточных вод от вредных загрязнителей.

Снижение выбросов вредных веществ может быть достигнуто также в результате осуществления таких мероприятий, как максимальная герметизация прядильно-отделочного оборудования. Локализация газовыделения из технологических растворов и из свежесформованного волокна, а также путем перевода побочных продуктов ксантогенирования в устойчивые серосодержащие соединения.

Уменьшение воздействия производства вискозных волокон на окружающую среду  может быть достигнуто путем использования аппарата ВА, в котором последовательно осуществляются все процессы приготовления прядильного раствора. При использовании аппаратов ВА резко сокращается продолжительность приготовления вискозы (с 26 – 30 до 6 – 8 часов), упрощается аппаратурное оформление процесса, так как несколько аппаратов заменяются одним, ликвидируется цех диализа щелочи, сокращаются затраты труда, капиталовложения на строительство химического корпуса снижаются на 23% [2].

Очистка вентиляционного воздуха происходит тем легче, чем выше концентрация в нем сероуглерода и сероводорода. Локализация и герметизация мест газовыделения на всех стадиях технологического процесса дает возможность в 8 – 10 раз повысить концентрации сероуглерода и сероводорода при сокращении объемов вентиляционных газов.

Очистка вентиляционных выбросов производится на газоочистных  установках, где улавливается сероводород и окисляется до элементарной серы, а

 также регенерируется  сероуглерод. Степень регенерации сероуглерода составляет примерно 95 – 96% [6]. При этом сероуглерод возвращается в производство вискозного волокна, а также используется для получения тетрахлорметана, оптического стекла и других продуктов. Воздух после газоочистных устройств и от

местных отсосов прядильно-отделочного оборудования с небольшим содержанием

 

 

 

 вредных примесей поступает  на установки термического и  термокоталитического обезвреживания, после чего, проходя через высокие  трубы, рассеивается в атмосфере.

Распространение получили следующие способы рекуперации сероуглерода: углеадсорбционный метод, прямая конденсация сероуглерода и метод масляной абсорбции.

Для улавливания сероводорода и рекуперации сероуглерода из вентиляционных выбросов используется двухступенчатая газоочистка. На первой стадии происходит улавливание сероводорода, например, мокрым способом.

Суспензия, применяемая для поглощения сероводорода железо-содовым

способом, представляет собой взвесь гидроксида двух- и трехвалентного железа.(2,5%) в воде в небольшим содержанием Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, Na2S2O3, образующихся в результате поглощения сероводорода.

При этом используются форсуночные скрубберы вертикального и горизонтального типа. Степень извлечения сероводорода составляет 95 – 100%. [6].

На второй ступени осуществляется регенерация сероуглерода в адсорберах со стационарным слоем адсорбента. В качестве адсорбентов применяются активные угли  с развитым объемом микропор, обеспечивающие высокую степень очистки. Одна типовая установка обеспечивает очистку 450 – 500 м3/ч воздуха до остаточного содержания сероуглерода не более 50 мг/м3. [6].

В настоящее время для очистки вентиляционных выбросов внедряются фильтры на основе хемосорбциионных и активированных углеволокнистых материалов.

Схема установки для очистки вентиляционных выбросов от сероводорода и сероуглерода представлена на рисунке 4.1.

1 – камера для абсорбции H2S; 2 – колонна для регенерации поглотительного раствора; 3 – адсорбер для рекуперации CS2; 4 – холодильник для конденсации паров CS2 и H2O; 5 – сепаратор; 6 – калорифер; 7 – вакуум-фильтр; 8 – насос; 9 – приемная емкость.

Рисунок 4.1 – Схема установки для очистки вентиляционных выбросов от сероводорода и сероуглерода

 

Наиболее рациональным решение проблемы охраны водоемов от загрязнений сточными водами является создание замкнутых систем водоснабжения предприятий с использованием очищенных сточных вод в системе водооборота. Эта проблема может быть решена только при комплексном подходе к использованию сырьевых ресурсов. Уменьшение водопотребления за счет усовершенствования отдельных стадий технологического процесса дает возможность в несколько раз уменьшить количество сточных вод. Это достигается путем: