Очистка отходящих газов от пыли на предприятиях шинной промышленности

Работа по экологии.Промышленные предприятия и другие виды хозяйства связаны с выбросом в помещения и в атмосферу различных веществ, которые наносят большой вред окружающей среде. В работе рассмотрены сведения по очистке газов. Произведён анализ технологии очистки отходящих газов на предприятиях шинной промышленности. Работа защищена в ноябре 2016 года на отлично. ...

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3
1.Теоретические аспекты очистки отходящих газов на предприятиях……….6
1.1Общие сведения по очистке газов…………………………………………...6
1.2 Расчет степени очистки газов в пылеулавливающем аппарате
любого типа……………………………………………………………………...10
1.3 Разделение газовой смеси и отделение посторонних газов……………...10
1.4 Очищение отработанного воздуха и утилизация отходящих газов……..20
2.Технология очистки отходящих газов на предприятиях шинной промышленности……………………………………………………………….26
2.1 Технология очистки отходящих газов в процессе полимеризации……..28
2.2 Технология очистки отходящих газов в процессе получения наполненных пластиков……………………………………………………………………….31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………...39

ВВЕДЕНИЕ
Охрана природных ресурсов и воздушного пространства от вредных выбросов промышленных предприятий связана с комплексом экологических проблем, решение которых гарантирует безопасность всей планеты в целом. Для решения этих проблем разрабатываются и применяются газоочистные и пылеулавливающие установки и целые системы, востребованность которых растет сегодня с каждым годом и является составной частью хорошо отлаженного производства. Стремительное интенсивное развитие промышленных производств способствует расширению и многообразию технологических процессов, связанных с выбросами в атмосферу огромного количества смесей, содержащих пыль и газ. Предприятия пищевой и лёгкой промышленности, металлургические комбинаты, нефтеперерабатывающие заводы, цементные и химические производства, утили зирующие предприятия требуют сегодня обязательного наличия газо- и пылеулавливающего оборудования. Жесткие требования к эксплуатации промышленных предприятий ставят на одно из первых мест вопрос об очистке отработанных газов. В связи с этим данный вопрос становится все более актуальным в различных сферах промышленности, а оборудование для газоочистки - все более востребованным. Вопросы газоочистки относятся к проблемам, которые волнуют весь мир в течение многих лет. В 20-е годы прошлого столетия были разработаны и смонтированы в промышленности первые электрофильтры для газоочистки, которые уже в то время продемонстрировали свою эффективность. Развиваясь, увеличенные производственные мощности, потребовали развития новых идей при разработке и усовершенствовании газоочистных сооружений, и уже в конце XX-го столетия были разработаны и пущены в эксплуатацию установки очистки газов нового поколения для очистки газового потока объемом в миллионы куб. метров в час. Разработанные сегодня новые технологии газоочисток не только снижают нагрузку на окружающую среду, но и решают вопросы рационального использования природных ресурсов.
Промышленные предприятия и другие виды хозяйства связаны с выбросом в помещения и в атмосферу различных веществ, которые наносят большой вред окружающей среде. В воздух могут попадать аэрозольные частицы в виде пыли, дыма, тумана, а также газы, пары, различные виды микроорганизмов и радиоактивные компоненты.
В наше время очистка воздуха имеет большое значение в санитарно-гигиеническом плане, в вопросах экологического и экономического значения, а для почти всех промышленных производств является, пожалуй, главным мероприятием по защите воздуха от вредных веществ и примесей, мероприятием, способствующем очистке газовых смесей перед их выбросом.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции, животноводческие комплексы. Каждый из этих источников связан с выделением большого количества специфических токсичных веществ, иногда не поддающихся сразу идентификации, хотя номенклатура многотоннажных загрязнений сравнительно мала.
Заводы промышленности строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. Выхлопные газы автомобилей содержат примерно 200 веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и тетраэтилсвинец. Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы, содержащие оксиды серы, азота и углерода, золу, металлы.
Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступают твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные.
Отходящие газы промышленности, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной— твердые частицы или капельки жидкости. Такие аэродисперсные системы называют аэрозолями, которые разделяют на пыли, дымы, и туманы. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм, а дымы — от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3—5 мкм и образуются в результате конденсации паров или при распылении жидкости в газе.
Цель курсовой работы – рассмотреть и изучить очистку отходящих газов от пыли на предприятиях шинной промышленности.
Задачи исследование:
1. Рассмотреть общие сведения по очистке газов
2. Изучить расчет степени очистки газов в пылеулавливающем аппарате любого типа
3. Выявить разделение газовой смеси и отделение посторонних газов
4. Изучить очищение отработанного воздуха и утилизация отходящих газов
5. Провести анализ технологии очистки отходящих газов на предприятиях шинной промышленности.
Структура курсовой работы состоит из введения, двух глав, заклюяения и списка использованной литературы.

Рис.1.2. Разделение газовой смеси в конденсатореРазделение газовой смеси посредством избирательной абсорбцииАбсорбцией называют процесс поглощения газов жидкостью вследствие физического растворения или обратимого химического процесса. Если жидкость поглощает не все компоненты газовой смеси, то абсорбция является частичной. Если смесь СО2 и воздуха растворить в воде, абсорбция газа СО2 будет избирательной. Газ, в отличие от воздуха, будет частично растворяться в воде, пока не будет исчерпана ее поглощающая способность. Показатель поглощающей способности зависит от уровня давления и температуры. В условиях пониженной температуры и высокого давления газ абсорбируется активно. Если давление понижено и температура высокая, газ проявляется в виде пузырьков.[10]Растворенный газ вместе с жидкостным абсорбентом образуют смешанную фазу. В процессе абсорбции поглощающая жидкость нагревается из-за выделения абсорбционного тепла. Чтобы не препятствовать нормальному протеканию процесса, жидкость подвергается обратному охлаждению.Рис.1.3. Процесс избирательной абсорбцииВ промышленности явление избирательной абсорбции используется при необходимости:выделения отдельных газов из состава газовых смесей;очистки смеси от ядовитых компонентов;создания смешанной фазы из поглощающей жидкости и растворенного газа.ЭкссорбцияЭкссорбцией (регенерацией, восстановлением) называют процесс обратный абсорбции. В результате данного процесса извлекается ранее растворенный газ и восстанавливается абсорбционная жидкость. Газ извлекается посредством:выпаривания;дегазации;ввода в абсорбционную жидкость перегретого водяного пара (метод отгонки).[10]Аппарат, разделяющий газовые смеси посредством метода избирательной абсорбции конструктивно состоит из абсорбера и регенератора. На выходе данная установка выдает газ, остаточную газовую смесь и восстановленный абсорбент. Восстановленный абсорбент используется многократно.Рис.1.4. Аппарат, разделяющий газовую смесь посредством абсорбцииРис.1.5. Непрерывно работающий абсорбционный блок, используемый для разделения газовых смесейВ качестве адсорберов могут использоваться:[15]колонны с насадкой;тарельчатые ректификационные колонны;газопромывные колонны;скубберы Вентури.Работа непрерывно действующего блока заключается в том, что подлежащий очистке газ и абсорбционная жидкость поступают в противотоке. Газ поступает снизу абсорбционной колонны, а абсорбционная жидкость сверху. Внутри абсорбционного блока создаются благоприятные условия (низкая температура и высокое давление). В верхней части колонны выходит чистый нерастворимый компонент газа. Насыщенный газом сорбент собирается, соответственно в нижней части установки и подается в верхнюю часть регенеративной колонны. При стекании вниз газ нагревается и теряет давление, что снижает абсорбционную способность жидкости. Большая часть растворенного газа в процессе стекания выходит в виде пузырьков сквозь насадки. Далее растворенный газ выходит из регенератора в верхней части колонны в виде чистого растворимого компонента газа. Абсорбционная жидкость, собирается в нижней части регенератора и подается к абсорберу. После того, как жидкость охлаждается, она подается в верхнюю часть абсорбера.Очистка газа посредством адсорбцииАдсорбцией называется процесс соединения молекул газа на поверхности твердых веществ, которые могут быть охарактеризованы как поверхностно-активные. Явление избирательной адсорбции состоит в том, что газовая смесь в соприкосновении с соответствующим твердым веществом задерживает на своей поверхности молекулы одной из газовых составляющих.[15]Рис.1.6. Процесс избирательной адсорбцииДанный метод применяется при необходимости удаления ядовитых микрочастиц из газа (опасных, с неприятным запахом или опасных). Вследствие высокой стоимости регенерации абсорбента избирательная адсорбция используется только в ряде случаев:для сушки воздуха и прочих газов;для разделения органических газовых смесей;для удаления из отработанного воздуха неприятно пахнущих и опасных веществ.Уровень температуры и давления определяет количество адсорбированного вещества (максимальное поглощение вещества происходит при низкой температуре и высоком давлении). В неблагоприятных условиях процесс может стать обратным, т.е. произойдет выделение адсорбированного вещества (десорбция).Адсорбционные аппаратыПроцесс адсорбции можно условно разделить на два этапа, которые могут осуществляться одновременно или поочередно:адсорбцию отделяемого компонента;регенерацию адсорбента.[4]Рис.1.7. Процесс адсорбции в адсорбционной установкеРис.1.8. Процесс регенерации в адсорбционной установкеАдсорбер с неподвижным слоем представляет собой резервуар, который заполнен адсорбентом. Резервуар оснащен подводящими и отводящими трубами, конденсатором и генератором перегретого пара.В процессе адсорбции газ, который необходимо очистить, подается под высоким давлением. Адсорбент поглощает отделяемый компонент газа. Остаточный газ проходит сквозь статичный слой адсорбера, в результате чего получается очищенный газ. В определенный момент поглощающая способность адсорбента исчерпывается (возникает явление «проскока»). После наступления такого момента, начинается процесс регенерации адсорбента. Приводится в действие парогенератор и открывается клапан для отвода острого пара. Пар начинает подниматься вверх и нагревает адсорбент, в результате чего он выделяет адсорбированный газ и регенерируется. Смесь перегретого пара и газа выводится в конденсатор, где пар конденсирует. Оставшийся компонент газа выходит из адсорбера, чтобы подвергнуться дальнейшей обработке.Адсорбционные установки, состоящие из двух адсорберов, работают поочередно. Преимущество двухкамерной установки заключается в способности обеспечивать непрерывный рабочий цикл.[9]Рис.1.9. Устройство двухкамерной адсорбционной установкиКаталитическая очистка газовКаталитическая очистка газов состоит в том, что посредством использования химических реакций и катализаторов, ядовитые и опасные соединения превращаются в безвредные соединения. Катализаторы представляют собой промежуточные реагенты, которые ускоряют химические реакции. После завершения химического процесса, катализаторы снова предстают в неизмененном виде. Одним из примеров каталитической очистки газа является преобразование опасной окиси углерода СО в нейтральный углекислый газ СО2 посредством химической реакции при участии окиси хрома.Катализационные реакторыОчистка газов каталитическим способом чаще всего осуществляется в катализационных реакторах, где катализатор представлен неподвижным слоем зернистого сыпучего вещества.Рис.1.10. Процесс очистки газа в реакторе с неподвижным слоем катализатораГаз, содержащий вредные компоненты, проходит сквозь слой катализатора. После прохождения сквозь такой «фильтр», опасные вещества преобразуются в безвредные вещества. В зависимости от типа вещества, температура в реакторе варьируется от 200 до 400 °C.[12]В процессе каталитической реакции выделяется тепло. Для регулировки теплового режима, устройство оснащено системой нагревающих и охлаждающих трубопроводов. С целью удаления примесей к катализационному реактору может подключаться адсорбер.Существуют следующие типы катализационных реакторов:реакторы с неподвижным слоем;реактор с псевдоожиженным слоем;трубчатая контактная печь.1.4 Очищение отработанного воздуха и утилизация отходящих газовУниверсальным способом очищения газов от горючих органических компонентов является сжигание.В процессе сжигания воздух, содержащий опасные компоненты, помещается в печь и нагревается так сильно, что органические вещества сгорают. При сгорании выделяются:углекислый газ СО2 и вода Н2О (значительно);сернистый ангидрид SO2, окись азота NO, хлористый водород HCI (незначительно, отделяются последовательно в установке для очищения дымовых газов).Печь для сжигания отработанного воздухаТемпература в печи создается посредством сжигания горючего материала. В полость корпуса печи подается противотоком загрязненный подогретый газ. После этого, газ попадает в камеру сгорания, где сгорают содержащиеся в нем вредные вещества. Температура в камере сгорания может составлять от 650 до 800 °C. Газообразные продукты сгорания пропускают сквозь подогреватель отработанного воздуха, после чего удаляются из печи.[12]Метод прямого сжигания открытым пламенем факельных горелок используется для утилизации горючих газов и паров из неравномерных потоков отходящего газа. При помощи данного метода из нефтезаводских газов удаляются углеводороды. В процессе такого метода сжигания выделяются вода H2O и углекислый газ CO2. Минимальное образование сажи в процессе сгорания обеспечивается за счет попадания в пламя водяного пара.Факельная горелкаАппараты мокрой очисткиАппараты мокрой очистки могут быть самой разнообразной конструкции. Мокрые пылеуловители, в которых происходит ударение газового потока об верхний слой жидкости и дробление его на струйки, нити и капельки, относятся к аппаратам ударно-инерционного действия.СкрубберыШироко распространенные в химическом производстве скрубберы Вентури служат, главным образом, для очистки промышленных газов от высокодисперсной пыли.[6]Наиболее эффективное применение скрубберы Вентури получили в современном производстве минеральных удобрений. К примеру, они являются частью основного оборудования технологической комплектной линии по производству такого сложного, азотно-фосфорного высококонцентрированного минерального удобрения, как гранулированный аммофос. Мощность такой линии составляет 750-800 тысяч тонн в год.В данных аппаратах газ очищается от аммиака (улавливается кислой аммофосной пульпой) и фтористых соединений.Комплектная технологическая схема производства гранулированного аммофосаВоздух, проходя через аэрохолодильник, поступает в циклон, где проходит сначала «сухую» очистку, а затем, попадая в скруббер Вентури, орошаемый водой, проходит еще одну очистку, но уже «мокрую». После этого воздух и очищенный газ посредством выходной трубы удаляется в окружающую атмосферу.Для комплексной очистки газов от их составляющих и частиц пыли специально был создан полый скоростной скруббер с центробежным батарейным каплеуловителем (см. рисунок ). Такой аппарат представляет собой орошаемую полую колонну, вверху которой расположен батарейный пылеуловитель с коническими завихрителями. Этот элемент улавливает капли промывной жидкости, которые выносятся из аппарата очистки потоком очищенного газа. Скруббер орошается тремя форсуночными ярусами с факелами распыла. Ориентация факелов такова: самый верхний ярус - вниз, а средний и нижний – вверх. Во избежание образования на элементах каплеуловителя всевозможных твердых отложений, устройство оснащено коллектором гидросмыва, который периодически начинает работать в тот период времени, когда происходит остановка газоочистной установки.[5]Центробежный каплеуловительФорсуночные полые скрубберы в основном используют для охлаждения, увлажнения и очистки (предварительной) газов, температура которых составляет более 200 градусов по Цельсию. Для транспортировки и очистки отходящих технологических газов от жидких и твердых частиц, имеющих размер более 2 или 3 мкм, применяют эжекторные скрубберы. Такие аппараты не имеют тягодутьевого устройства и вращающихся деталей, поэтому их часто используют в установках с токсичными, взрывоопасными и коррозионными средами. Их производительность по газу составляет 120-140 тысяч кубометров в час.Недостатки скрубберов-пылеуловителей:Процесс очищения намного дороже, чем сухое очищение. Это вызвано тем, что частицы пыли оседают в виде шлама. Вследствие этого возникает необходимость дополнительного очищения сточных вод.Высокие потери жидкости.Частое зарастание оборудования пылью.Высокая вероятность возникновения коррозии.АбсорберыАбсорберы отлично подходит для очистки воздуха от паров таких жидкостей и веществ, как метанол, капролактам и деметилформамид.Абсорбер – это аппарат, представляющий собой цилиндрический вертикальный сварной корпус, в котором концентрически располагаются три сетчатые тарелки с шаровой насадкой. Под каждой из этих тарелок находятся еще одни тарелки, только уже пленочные, которые одновременно являются распределителями жидкости для орошения (выполняется снизу) подвижной насадки, расположенной на ситчатых тарелках. Жидкость в пленочных тарелках распределяется при помощи форсунок, имеющих горизонтальную кольцевую щель.[14]Принцип действия абсорбера следующий: очищенный воздух, поступая в нижнюю часть аппарата, проходит все тарелки (пленочные и ситчатые) и приводит в движение шаровую насадку, после чего посредством верхнего штуцера уходит в атмосферу. Абсорбер обеспечивает орошающей жидкости тонкое диспергирование (измельчение) и одновременно с этим в его кубе образуются концентрированные растворы улавливаемых продуктов, которые затем регенерируют и снова возвращают в производство.Ротоклоны (устарели)Такие аппараты, как ротоклоны, способны эффективно улавливать частицы пыли, размер которых составляет более 2 и даже 3 мкм при содержании их в газе более чем 90%. В таких аппаратах газ контактирует с жидкостью за счет его удара об ее поверхность. Жидкость в смеси с газом проходит далее через профилированный канал, который называется импеллер, где частицы пыли под действием центробежных сил осаждаются на каплях жидкости. Основное преимущество любого ротоклона – это довольно низкий расход жидкости. Производительность этого аппарата по газу составляет от 2,5 до 90 тысяч кубометров в час.2.Технология очистки отходящих газов на предприятиях шинной промышленностиЕжегодно в мире промышленные производства выбрасывают в атмосферу 700 млн. т вредных веществ, причем 600 млн. т составляют газообразные вещества [1]. Основными причинами загрязнения воздуха являются использование морально и физически устаревшего оборудования, а также конструктивные недостатки машин и аппаратов, применяемых для ведения некоторых технологических операций; несовершенство и периодичность технологических процессов [2]. Решение проблемы охраны окружающей среды на предприятиях химической промышленности проводится по трем основным направлениям [3]: создание новых технологических процессов, основанных на безотходном принципе; усовершенствование технологических процессов, позволяющее ликвидировать или уменьшить выбросы токсичных веществ в атмосферу; обработка промышленных газовых выбросов с целью извлечения примесей и дальнейшего их использования или нейтрализации их вредного воздействия на окружающую среду. Основной целью этих направлений является разработка оборудования, способного воздействовать на газовые выбросы различными средствами, для обеспечения санитарных требований по чистоте выбросных газов. Выбор методов очистки и обезвреживания промышленных выбросов, находящихся в газообразном состоянии или в виде аэрозоля, определяется специфическими особенностями газовых систем (составом и концентрациями токсогенов, характеристиками газо- и пылесодержания, периодичностью поступления выбросов в атмосферу), а также требованиями, предъявляемыми к степени очистки. Для обезвреживания газовых выбросов применяют сорбционные, химические, конденсационные методы и методы окисления (термического и каталитического). В ряде случаев они достаточно эффективны или каждый сам по себе или в сочетании друг с другом. Универсального метода, позволяющего добиться обезвреживания токсичных продуктов в широком интервале концентраций для различных технологических процессов, не существует. В каждом конкретном случае применяется наиболее пригодный метод (или сочетание методов), определенный технико-экономическим расчетом. С целью улавливания газообразных приме-сей применяют процессы конденсации, сорбции (абсорбции и адсорбции), хемосорбции. Абсорбционную очистку выбросов в атмосферу используют как для извлечения ценного компонента из газа, так и для санитарной очистки газа. Абсорбционной обработке подвергают выбросы, загрязнители которых хорошо растворяются в абсорбенте. Абсорбцию целесообразно применять, если концентрация данного компонента в газовом потоке составляет свыше 1%. Если при этом концентрация загрязнителя в выбросах превышает (1-2)10-3 кг/м3, то технически возможно достичь степени очистки более 90%. Абсорбция - наиболее распространенный процесс очистки газовых смесей во многих отраслях. Ее применяют для очистки выбросов от сероводорода, других сернистых соединений, паров соляной, серной кислот, цианистых соединений, органических веществ (фенола, формальдегида и др.). В качестве абсорбента чаще всего используют воду или органические жидкости, кипящие при высокой температуре. В ряде работ [4-8] для улавливания газообразных выбросов показана целесообразность применения технологий на основе оборудования герметичного исполнения с понижением общего или парциального давлений парогазовой среды. Технологические процессы, протекающие при понижении давления, осуществляются в герметично закрытых аппаратах и характеризуются минимальными выбросами испаряемой жидкости в окружающую среду. К числу таких процессов относится химическое взаимодействие реагентов в многофазных средах при термической обработке, сопровождающееся выделением большого количества паров и газов. Термическая обработка твердых материалов (например, полимеров) в зависимости от назначения процесса приводит к разложению вещества или его полимеризации с выделением большого количества газообразных продуктов химической реакции. При разработке аппаратурного оформления процессов, сопровождающихся химическим превращением твердой фазы, необходимо обеспечить отвод парогазовой смеси из реакционной зоны в устройства газоочистки с целью ликвидации выбросов в окружающую среду. 2.1 Технология очистки отходящих газов в процессе полимеризацииВ процессе термической обработки полимеров (вулканизация резины), представляющей собой химический процесс перехода линейных полимеров в трехмерные структуры, выделяется смесь газов. Вулканизационные газы по данным [9] содержат до 400 различных компонентов, в том числе 12 канцерогенных нитрозоаминов. Суммарное содержание газообразных веществ при пересчете на углерод, диоксид серы и аминогруппы составляет 71, 26, 28,6 и 0,14% соответственно.