Утилизация отходов предприятий органического синтеза каменного угля

В реферате подробно описаны процессы и отходы при переработки каменного угля в промышленных масштабах извлекаются редкие металлы, такие как: ванадий, галлий, германий, цинк, молибден, свинец и сера. ...

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………3
1 Применение каменного угля в промышленности………………………………..5
2 Основные виды отходов, методы и оборудование их утилизации…………….7
2.1 Утилизация коксовых отходов………………………………………………..7
2.2Утилизация отходов химических цехов……………………………………....8
2.3 Утилизация фенолосодержащих сточных вод……………………………..12
3 Метод дожигания органических веществ……………………………………….17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..19
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………20

На базе продуктов переработки каменного угля основной органический синтез взял свое начало в конце IXвека, а после интенсивно развивался в 40 – 60 годы XX века основываясь на переработке нефти и природного газа (ацетилен, парафины, олефины, арены и др.). В данный момент представляет собой мощную отрасль промышленности, отличающуюся высокой динамикой развития, и характеризуется большим разнообразием получаемых продуктов, использованием технологических процессов и оборудования, а также применением автоматизированных систем. Но при этом в последующей переработке каменного угля значительная часть, не входя в конечные товарные продукты, образует отходы, что создает проблемы по их складированию, захоронению и защите окружающей среды.
Между тем отвалы открытой и шахтной разработок полезных ископа емых, как правило, являются ценным сырьем для производства ряда материалов ..........

Его выход составляет от 2 до 4 кг/т кокса.Аммиак коксового газа улавливается серной кислотой при очистке последнего с последующим получением сульфата аммония, используемого в качестве минерального удобрения. Но этот метод убыточен. На данный момент используется технология улавливания аммиака ортофосфорной кислотой ( до 99 %). Аммиак направляется на получение азотной кислоты, выделяющееся при этом тепло, утилизируется в других технологиях предприятия. Срок окупаемости данной установки около 20 месяцев.2.2 Утилизация отходов химических цеховОбразование фусов обусловлено уносом с коксовым газом шихты и частиц полукокса из камеры коксования в газосборник в период загрузки печей. Их выделение необходимо для улучшения качества смолы. Оно выполняется в несколько стадий:охлаждение коксового газана выходе из печей, обеспечивающее конденсацию паров смолы, воды и осаждение твердых частиц;сепарация газа от жидкости;разделение трехкомпонентной смеси – смолы, фусов, надсмольной воды.Охлаждают коксовый газ в два этапа – в газосборнике и холодильнике. Твердые частицы остаются почти полностью в газосборнике и вместе со смолой и водой вначале отделяются от газа в сепараторе, а затем охлаждаются в отстойниках – осветлителях с их механизированным или немеханизированным удалением. Эта твердая фаза, состоящая из угольных и полукоксовых частиц с адсорбированной на них водой, и составляет собственно фусы [3].Выделение фусов из смолы в отстойниках – осветлителях достигает от 85 % до 95 %. Остальная их часть удаляется в стальных резервуарах склада смолы. В них они скапливаются на дне в виде слаботекучей густой массы, затвердевающей при 0º.Утилизация фусов осуществляется подачей их в шихту коксования и сжиганием (без использования тепла или с его использованием, например при применении фусов в качестве энергетического топлива). Их коксование совместно с шихтой приводит к получению из них веществ, аналогичных продуктам коксования. Сжигание фусов в развитых странах является самым распространенным видом утилизации. Ему предшествует подготовка, которая заключается в измельчении твердой фазы до частиц размером менее 60 – 80 мкм (в шаровой мельнице мокрого помола). В качестве жидкой фазы при этом используют каменноугольную смолу.Наибольшее количество выхода фусов в России промышленности приходилось на 70 – е годы прошлого столетия (около 40 тысяч тонн ежегодно) при коэффициенте их использования более 30 %. Кислая смолка образуется в сульфатном отделении цеха улавливания и в цехе ректификации сырого бензола.В первом случае она является побочным продуктом удаления аммиака из коксового газа серной кислотой, имеет высокие плотность, вязкость, температуру размягчения. Основными компонентами являются:2-4% серная кислота;10-25 % сульфат аммония;45-74 % нерастворимые в толуоле вещества;1-20 % сульфосоединения;2-15 % сера;0,6-17 % прокаленного остатка.Наибольшее количество выхода кислой смолки сульфатного отделения было в 70 – е годы прошлого столетия – около 23 тыс. т/год при коэффициенте ее использования свыше 20 %. Основные направления использования кислой смолки: присадка в шихту коксования, сжигание, получение дорожных покрытий [1]. Кислая смолка цеха ректификации сырого бензола является побочным продуктом при очистке последнего от непредельных и сернистых соединений и образуется в результате реакций, протекающих при воздействии на него концентрированной серной кислоты.Случший способ утилизации кислой смолкицеха ректификации заключается в передаче ее в шихту коксования, которая осуществляется после нейтрализации смолки и удалении из нее бензольных углеводоротов.Эти операции необходимы для снижения коррозии оборудования и из санитарно – гигиенических и противопожарных сооображений. Утилизация может выполняться или непосредственной присадкой смолки в шихту, или в смеси с другими отходами в виде водомасляной эмульсии.На некоторых предприятиях, получающих серную кислоту из сероводорода коксового газа, кислую смолку в смеси с отработанной кислотой мойки сырого бензола термически разлагают с выделением SO2, который отправляют в общий цикл производства H2SO4.Также известно применение метода Рюдгерса, предусматривающий двухстадийность экстракционной обработки смолки – с помощью раствора сульфата аммония и высококипящего масла. Раствор сульфата аммония используетсят в сульфатных отделениях цеха улавливания, а органический экстракт – в получении дорожного дегтя.Сжигание кислой смолки цеха ректификации не практикуется в связи с образованием большого выброса сернистого ангидрида в атмосферу. В целом на передовых предприятиях, например в Заподно- Сибирском металлургическом комбинате, на данный момент все твердые и жидкие отходы коксохимического передела на 100% утилизируют в шихте коксования:жидкие отходы в установке утилизации химических отходов (кислая смолка, кубовые остатки и щелочные воды цеха фталевого ангидрида -ЦФА, некондиционные смолы, полимеры бензольного отделения);твердые отходы подают в шихту коксования через вагоноопрокидыватель и углеподготовительный цех (осадок пека; донный продукт испарения, осадки из аммиачных колонн и абгазов ЦФА, отходы дистиляции фталевого ангидрида. Технологические схемы утилизации таких отходов и приготовления эмульсии представлены на рисунках 2 и 3.Утилизация производится подачей в шихту приготовленной на установке дозируемой суспензии жидких и твердых отходов на ленту транспортера шихтоподачи. Текучая суспензия образуется за счет использования специального оборудования. Постоянная текучесть суспензии поддерживается её циркуляцией и перемешиванием. Рисунок 2 – Технологическая схема утилизации отходов: 1- бункер приема и загрузки отходов в мельницу; 2- шнековый транспортер; 3- мельница; 4- сборник готовой эмульсии; 5- реактор – смеситель; 6- хранилище суспензии; 7- насосы для циркуляции и подачи продукта.Рисунок 3 – Технологическая схема приготовления эмульсии: 1- отстойник кислой смоли типа «бутыль»; 2- реактор-смеситель; 3- сборник готовой эмульсии; 4- хранилище готового продукта-вяжущего для дорожного строительства; 5- насосы для циркуляции и подачи продукта.Установка утилизации жидких и твердых отходов обеспечивает:отсутствие складирования отходов в отвалах, за счет чего снижаются выбросы в окружающую среду; реальную безотходность коксохимпроизводства; отсутствие выбросов из оборудования установки за счет подключения к коллекторной системе;увеличение количества получаемого кокса и химических продуктов за счет возвращения отходов в производство. Установка спроектирована для коксохимпроизводства ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (рисунок 4).Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема установки утилизациижидких и твердых отходов: 1-сборник; 2-бункер; 3-смеситель-нейтрализатор; 4-сборник-хранилище; 5-сборник дозатор; 6-насос.2.3 Утилизация фенолосодержащих сточных водФенолосодержащие сточные воды способствуют резкому ухудшению органолептических свойств водоемов, нарушая процессы их самоочищения, вызывая гибель рыбы, нанося непоправимый вред подземным источникам.Данное воздействие обусловливается наличием в стоках разных загрязняющих веществ (смол, масел, бензола, органических кислот, собственно фенолов и др.). Например, фенол C6H5OH имеет один из наиболее низких лимитирующих показателей вредности в объектах хозяйственно – питьевого и рыбохозяйственного назначения (0,001 мг/л).Фенолы широко применяются для получения синтетических смол, полимерных материалов, красителей, лекарств (антисептиков, антиоксидантов) и поэтому технологические схемы очистки сточных вод должны обеспечивать не только ПДК по фенолам, но и максимальную утилизацию их [4].Многие предприятия пока сохраняют стадию мокрого тушения кокса, испарения при этом составляют от 0,5 до 0,6 м3 воды на 1 т кокса. Следовательно при подаче очищенной воды на тушение кокса коксохимическое производство становится бессточным. При этом можно утилизировать и продувочные воды системы производственно-технического водоснабжения коксохимического предприятия (рисунок 5).Рисунок 5 - Схема расхода сточных и технических вод (в м3/т кокса) Процесс вывода продувочной воды из системы оборотного водоснабжения связан с необходимым сокращением количества соли в оборотной воде, для избежание образования накипи на поверхности теплообмена.В связи с переходом на сухое тушение кокса появилась возможность рационального использования энергетических и водных ресурсов и сокращения выбросов в атмосферу, а также улучшения качества кокса.