Особенности использования лакокрасочных материалов и оценка их экологичности

Жидкость из сборника 2 подается насосом 5 через теплообменник 3 в верхнюю часть скруббера 4. В нижнюю часть скруббера воздуходувкой 6 нагнетается воздух, насыщающийся влагой и летучими примесями при контакте с подогретой сточной жидкостью. Паровоздушная смесь из скруббера 4 поступает в погружную горелку выпарного аппарата 11. В горелку подается также горючий газ, я смесь их сгорает при температуре 800-900 оС. Топочные газы барботируются через очищенную воду, насыщаются влагой и охлаждаются до температуры 87-90 оС.

Рис.16. Схема регенерации (очистки) сточных вод производства фенолформальдегидных смол методом контактного испарения с применением погружной горелки.

 

Парогазовая смесь поступает в теплообменник 8, где нагревается сточная жидкость, циркулирующая в скруббере 9, и затем в теплообменник 3 для нагрева исходной сточной жидкости, циркулирующей в скруббере 4. Конденсат и газы поступают в сборник регенерированной воды. Из сборника часть воды снова загружается в выпарной аппарат для восполнения убыли. Вода из скруббера 4 подается насосом 10 через теплообменники 7 и 8 в скруббер 9, где также продувается воздухом. Паровоздушная смесь из скруббера 9 проходит через теплообменник 7 и отдает тепло циркулирующей сточной жидкости; конденсат и воздух также поступают в сборник. Упаренная сточная жидкость из скруббера 9 выводится в виде раствора, близкого к насыщению или суспензии. После отстаивания или фильтрования раствора его жидкая фаза может быть возвращена в скруббер 9, а соль направлена на утилизацию или термическое обезвреживание.

В табл. 28, приводятся данные о степени очистки загрязненных производственных сточных вод для рассматриваемого примера.  Очищенные воды могут быть использованы в производстве для приготовления растворов, промывки оборудования, мытья полов, тары и в других целях или направлены на биологическую очистку обычно совместно с бытовыми водами предприятия. В зависимости от местных условии (наличие разбавляющих сточных вод, использование общерайонных очистных сооружении) загрязненные воды могут быть направлены на биологическую очистку уже после I стадии локальной очистки.

 Некоторые параметры установки локальной очистки (для II стадии очистки):

 

Показатели, характеризующие эффективность биологической очистки сточных вод производства фенолформальдегидных смол:

 

3. Производства минеральных пигментов.

 

1. Источники образования сточных вод, их количество и характеристика.

При производстве минеральных пигментов (двуокиси титана, свинцового и цинкового крона, железоокисных пигментов, железной лазури, литопона, ультрамарина и др.) сточные воды образуются:

а) в процессе разделения суспензии, поверхностной обработки и промывки пигментов;

б) при мытье оборудования и полов.

Сточные воды содержат различные взвешенные и водорастворимые вещества. Наиболее типичными загрязнениями сточных вод являются взвесь пигментов или полупродуктов, серная кислота, сернокислый натрий, сульфат железа, хлористый натрий, нитрит натрия, хромпик, нитрат свинца, хлористый барий, сернокислый цинк.

Качественный состав стоков непостоянен не только для одноименных производств различных заводов, но и для отдельно взятого производства во времени.

Данные о количестве сточных вод и концентрации в них загрязняющих веществ приведены в табл.29. Взвешенные вещества представляют собой высокодисперсную часть пигментов с размерами частиц 1 - 15 мкм. Ориентировочная скорость их осаждения не более 0,05 - 0,2 мм/с. Уточненные расчеты осаждения рекомендуется проводить на основании экспериментальных данных. 

 

2. Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод от взвешенных веществ осуществляется в отстойниках (ловушках) или на фильтр-прессах (после проведения контрольного фильтрования). В малотоннажных производствах очистка от взвешенных веществ может быть осуществлена в осадительных центрифугах и центробежных тарельчатых сепараторах. Отстойники, центрифуги и сепараторы подбирают путем расчетов и моделирования на основании экспериментальных данных.

Для интенсификации процесса осаждения взвешенных веществ в ряде случаев целесообразно использовать коагулянты, флокулянта, а также электрокоагуляцию. Уловленные пигменты или полупродукты возвращаются на соответствующие стадии технологического процесса. Очищенные сточные воды, как правило, могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.

Удаление из воды растворенных соединений хрома, свинца, цинка, бария и железа осуществляется физнко-механнческими методами путем перевода их в малорастворимые соединения (гидроокиси, сульфаты, фосфаты, карбонаты). Осветление стоков после обработки реагентами осуществляется в отстойниках периодического или непрерывного действия. Продукты очистки вывозятся в отвал или используются как наполнители при производстве строительных материалов. Очистка сточных вод от водорастворимых солей обычно не производится. Сточные воды большинства производств минеральных пигментов кислые, поэтому перед сбросом в городскую канализацию или водоем необходима их нейтрализация. Воды с большим содержанием взвешенных веществ (производство литопона, железоокисных пигментов, двуокиси титана) сбрасываются в шламонакопнтели-испарителн или шламовые пруды. Осветленная вода из шламонакопителя передается в городскую канализацию или в водоем. Шламы производства литопона могут быть использованы в дорожном строительстве.

4. Требования к качеству воды.

К воде, имеющей непосредственный контакт с продуктом, в основном в пигментном производстве, предъявляются особые требования. В производстве двуокиси титана содержание Fе3+ в воде до 0,2 мг/л, сухого остатка до 100 мг/л, общая жесткость составляет до 2,8 мг-экв/л. В

производстве свинцовых и молибдатных кронов содержание солей до 200 мг/л, в том числе сульфатов до 10 мг/л, хлоридов до 100 мг/л, хрома шестивалентного до 1 мг/л; рН = 6-8. В производстве ультрамарина вода должна иметь общую жесткость не более 3 мг-экв/л.

1. Характеристика сточных вод.

Состав и концентрация загрязнений в сточных водах, выпускаемых в водоемы производствами пигментной промышленности, приведены в табл.30 Сточные воды от производства ультрамарина упариваются в печах кипящего слоя с получением товарного гранулированного сульфата натрия.

Примечание: Для очистки сточных вод применяются методы нейтрализации и отстаивания.

 

5. Классификация процессов и аппаратов для очистки газовых выбросов от органических  растворителей

Обезвреживание выбросов предполагает либо удаление вредных примесей из инертного газа-носителя, либо превращение их в безвредные вещества. Оба принципа могут быть реализованы через различные физические и химические процессы, для осуществления которых требуются определенные условия. Расчеты процессов и аппаратов газоочистки при их проектировании должны быть направлены на создание условий, обеспечивающих максимально полное обезвреживание выбросов.

В настоящее время используются различные методы улавливания и обезвреживания паро- и газообразных веществ из воздуха. На практике применяют следующие способы очистки газа: абсорбционный, адсорбционный, каталитический, термический и др.

Очистка выбросов в атмосферу складывается из двух принципиально различных процессов:

• очистка от аэрозолей - извлечение содержащихся в выбросах взвешенных твердых и жидких примесей (пыли, дыма, капелек тумана или брызг);
• физико-химическая очистка - извлечение или обезвреживание тех или иных газо- и парообразующих примесей..

Известно четыре основных метода очистки воздуха от газообразных примесей:

• метод абсорбции;
• метод хемосорбции;
• метод адсорбции;
• метод термической нейтрализации.

Удаление из технологических и дымовых выбросов содержащихся в них газообразных компонентов (сернистого ангидрида, сероводорода, хлора, хлористого водорода и др.) проводится химической очисткой газов методами абсорбции, адсорбции и хемосорбции.

Некоторые жидкости и твердые вещества при контакте с многокомпонентной газовой средой способны избирательно извлекать из нее отдельные ингредиенты и поглощать (сорбировать) их.

5.1. Абсорбционная очистка газов от органических растворителей

Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. При абсорбции происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями.

Обратный процесс, т.е. удаление из объема конденсированного вещества поглощенных молекул газа, называется дегазацией или десорбцией.

Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции не переходит в жидкую фазу, называют газом-носителем, вещество, в котором происходит растворение абсорбируемых компонентов, называют растворителем (поглотителем или абсорбентом), вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции переходит в жидкую фазу, т.е. поглощаемый компонент, называют абсорбтивом, поглощаемое вещество в объеме поглотителя - абсорбатом.

Абсорбат удерживаются в абсорбенте, равномерно распределяясь среди его молекул, вследствие растворения или химической реакции.

Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией. При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе, при этом молекулы абсорбента и молекулы абсорбтива не вступают между собой в химическое взаимодействие.

Иногда растворяющийся газ вступает в химическую реакцию непосредственно с самим растворителем. Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемым компонентом и абсорбентом, называют химической абсорбцией (в дальнейшем - хемосорбция). При хемосорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем, образуя новые химические соединения в жидкой фазе.

Абсорбция представляет процесс химической технологии, включающей массоперенос между газообразным компонентом и жидким растворителем, осуществляемый в аппарате для контактирования газа с жидкостью. Аппараты, в которых осуществляют процесс абсорбции, называют абсорберы.

Скорость абсорбции зависит от ряда факторов, главным образом, давления и температуры. С ростом давления и температуры скорость абсорбции повышается.

Процесс, обратный абсорбции, называется десорбцией. Если изменяются условия, например, происходит понижение давления над жидкостью или снижается температура, процесс становится обратимым и происходит выделение газа из жидкости. Таким образом, может быть осуществлен циклический процесс абсорбции-десорбции. Это позволяет выделить поглощенный компонент. Сочетая абсорбцию с десорбцией, можно многократно использовать почти без потерь жидкий поглотитель (абсорбент) в замкнутом контуре аппаратов: абсорбер-десорбер-абсорбер (круговой процесс), выделяя поглощенный компонент в чистом виде.

Абсорбционную очистку выбросов в атмосферу применяют как для извлечения ценного компонента из газа, так и для санитарной очистки газа. Считают, что целесообразно применять абсорбцию, если концентрация данного компонента в газовом потоке составляет свыше 1 %.

Абсорбция — наиболее распространенный процесс очистки газовых смесей во многих отраслях, например, в химической промышленности. Абсорбцию широко применяют для очистки выбросов от сероводорода, других сернистых соединений, паров соляной, серной кислот, цианистых соединений, органических веществ (фенола, формальдегида и др.).

Для более полного извлечения компонента из газовой смеси при физической абсорбции необходимо использовать принцип противотока с непрерывной подачей в абсорбер свежего раствора.

Для многократного использования поглотитель подвергают регенерации, при этом из него извлекают абсорбтив, который реализуют в виде сырья для других процессов или целевого товарного продукта.

Если извлекаемый компонент не представляет ценности или процесс регенерации связан с большими трудностями, то поглотитель используют однократно и после соответствующей обработки сливают в канализацию.

Схема абсорбционной установки приведена на рис. 1.2.

Абсорбционная система может быть простой, в которой жидкость применяется только один раз и удаляется из системы без отделения абсорбированного загрязнения. В другом варианте загрязнение отделяют от абсорбирующей жидкости, выделяя её в чистом виде. Затем абсорбент вновь подают на стадию абсорбции, снова регенерируют и возвращают в систему. Регенерацию поглотителей проводят физическими методами: повышением температуры, снижением давления либо сочетанием указанных параметров. Помимо регенерации абсорбента с помощью выпаривания (десорбции) возможно удаление абсорбированных загрязнений путём осаждения и отстаивания, путём их химического разрушения в результате нейтрализации, окисления, восстановления или гидролиза, а также экстракцией, жидкостной адсорбцией и другими методами.

 

1 - вентилятор (газодувка); 2 - абсорбер; 3 - брызгоотбойник; 4,6 - оросители; 5 - холодильник; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера; 9,13 - ёмкость для абсорбента; 10,12 - насосы;  11 - теплообменник-рекуператор

Рисунок 1.2 – Схема абсорбционной установки

2. Адсорбционная очистка газов от органических растворителей

Адсорбционный метод основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой, называемых адсорбентами, выборочно извлекать отдельные компоненты из газовой смеси и удерживать их на своей поверхности .

Концентрация вещества, которую может уловить адсорбент, зависит от его количества у поверхности, площади поверхности, физических, химических и электрических свойств адсорбируемого вещества и адсорбента, температурных условий. Адсорбент должен иметь высокую сорбционную ёмкость, которая в свою очередь зависит от удельной площади поверхности и физико-химических свойств поверхностных частиц.