Модернизация системы очистки выбросов на ОАО «Татхимфармпрепараты»

 

1.2 Очистка  газов от оксидов азота, серы  и взвешенных частиц

 

 1. Очистка газов от СО2.

а) Абсорбция водой. Простой  и дешевый способ, однако эффективность очистки мала, т.к. максимальная поглотительная способность воды – 8кг СO2 на 100кг воды.

б) Поглощение растворами этанол – аминов .В качестве поглотителя  обычно применяется моноэтаноламин.

в)  Холодный метанол  является хорошим поглотителем СO2  при -35С.

  Очистка газов  от СО.

а) Дожигание на платино  – палладиевом катализаторе

2СО+   O2            2СO2.

б) Конверсия (адсорбционный  метод):

 СО+ H2О         СO2+ H2

  2. Очистка газов от оксидов азота.

В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80% и более осуществляется в основном результате превращений на катализаторах.

а)  Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов  азота с последующим поглощением  водой  и образованием НNO3 :

окисление озоном в жидкой фазе по реакции:

2NO+ O3 +H2О           2HNO3;

Окисление кислородом при  высокой температуре:

2NO+   O2        2NO2.

б) Восстановительные  каталитические методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных  продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур в присутствии восстановителей.

Разложение оксидов  азота до нейтральных соединений происходит в потоке низкотемпературной плазмы. Этот процесс при более  низких температурах в присутствии  катализатора протекает в двигателях внутреннего сгорания. Присутствие восстановителей в зоне реакции (угля, графита, кокса) также понижает температуру реакции восстановления. При температуре 1000С степень разложения NО в реакции   С+2NО

СO2+ N2составляет 100%.

При температуре выхлопных газов автомобиля в двигателе внутреннего сгорания возможна реакция:

2NO+2CO            N2 +2CO2.

в)  Сорбционные методы.

 Это адсорбция оксидов  азота водными растворами щелочей  и известью СаСO3 и адсорбция оксидов азота твердыми сорбентами (угли, торф, силикагели, цеолиты) [10].

3. Очистка газов от SO2.

 Эффективность очистки  зависит от многих факторов: парциальных  давлений SO2и  O2 в очищаемой газовой смеси; температуры отходящих газов; наличие и свойств твердых и газообразных компонентов; объема очищаемых газов; наличия и доступности хемосорбентов; потребности в продуктах утилизации SO2; требуемой степени очистки газа.

4. 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% [11]. Метод пригоден лишь для предварительной,грубой очистки газов:

  -  центрифугирование;

  -  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 [12]. Помимо малой эффективности недостаток этого метода – быстрое истирание или забивание щелей;

  -  прямой захват;

  -  диффузия.

Все процессы очистки  осуществляются с помощью специальных  фильтров и т.д.

 

1.3 Свод документов, регламентирующих выбросы в атмосферу

 

Для соблюдения ПДК вредных  веществ в атмосферном воздухе населенных мест устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок. Предельно допустимые выбросы ГТДУ самолетов гражданской авиации определены ГОСТ 17.2.2.04 - 86, выбросы автомобилей с ДВС – ГОСТ 17.2.2.03 – 87 и рядом других.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром  менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим  закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке от пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы; их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники  загрязнения воздушного пространства подразделяют на затененные и незатененные, линейные и точечные. Точечные источники  используют тогда, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие источники. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания (с заветренной стороны). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД – 86». Эта методика позволяет решать задачи по определению ПДВ при рассеивании через одиночную незатененную трубу, при выбросе через низкую затененную трубу и при выбросе через фонарь из условия обеспечения ПДК в приземном слое воздуха.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в  атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные  и высокоскоростные); аппараты для  улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность [13].

Эффективность очистки

 

h=(свх – свых)/свх      (1.2)

 

где свх и свых – массовые концентрации примесей в газе до и после аппарата.

Для высокоэффективной  очистки выбросов необходимо применять  аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят  применение при высокоэффективной  очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение.

Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие действующие  предприятия используют технологические  процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Большое значение для  санитарной охраны атмосферного воздуха  имеет выявление новых источников загрязнения воздушной среды, учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов городов, поселков и промышленных узлов в части размещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.

В Законе «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждой модели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы совокупные вредные выбросы от всех источников загрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе. Предельно допустимые выбросы устанавливаются только с учетом предельно допустимых концентраций.

Очень важны требования Закона, относящиеся к применению средств защиты растений, минеральных  удобрений и других препаратов. Все  законодательные меры составляют систему  профилактического характера, направленную на предупреждение загрязнения воздушного бассейна.

Закон предусматривает  не только контроль за выполнением  его требований, но и ответственность  за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций  и граждан в осуществлении  мероприятий по охране воздушной  среды, обязывает их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого закона. Так, в нем сказано, что государство придает большое значение сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечения наилучших условий жизни людей – их труда, быта, отдыха и охраны здоровья [14].

Предприятия или их отдельные  здания и сооружения, технологические  процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки синитарно-защитными зонами.  Размер этих зон до границы жилой застройки устанавливают:

а) для предприятий  с технологическими процессами, являющимися  источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными и неприятно пахнущими веществами, – непосредственно от источников загрязнения атмосферы сосредоточенными (через трубы, шахты)  или рассредоточенными  (через фонари зданий и др.) выбросами,  а также от мест загрузки сырья или открытых складов; 

б) для тепловых электрических  станций, производственных и отопительных котельных – от дымовых труб.

Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может  быть увеличена при необходимости  и надлежащем обосновании не более  чем в 3 раза в зависимости от следующих причин:

а) эффективности предусмотренных  или возможных для осуществления  методов очистки выбросов в атмосферу;

б) отсутствия способов очистки  выбросов;

в) размещения жилой застройки  при необходимости с подветренной стороны по отношению к предприятию в зоне возможного загрязнения атмосферы;

г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий (например, частые штили и туманы);

д) строительства новых, еще недостаточно изученных вредных  в санитарном отношении производств.

Размеры санитарно-защитных зон для отдельных групп или  комплексов крупных предприятий  химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также тепловых электрических станций с выбросами, создающими большие концентрации различных вредных веществ в атмосферном воздухе и оказывающими особо неблагоприятное влияние на здоровье и санитарно-гигиенические условия жизни населения, устанавливают в каждом конкретном случае по совместному решению Минздрава и Госстроя России.