168871 (Защита атмосферы при вторичной переработке пластмасс), страница 2

Пылеуловитель 1 представляет собой емкость из четырех камер, сообщающихся между собой при помощи переливных патрубков с коробчатой насадкой (края насадки погружаются в слой раствора ПАВ). Уловленная в аппарате пыль полистирола в виде пены скапливается на полках пылеуловителя и периодически сбрасывается в промежуточный сборник 4, откуда поступает на стадию осаждения.

В последние годы широкое распространение получили различные сополимеры на основе стирола. Среди них следует особо выделить сополимеры стирола с нитрилом акриловой кислоты (СНП-2) и АБС-пластики.

Рис. 4. Технологическая схема очистки газовых выбросов производства АБС-пластиков блочным методом: 1 — адсорбер; 2 — парогенератор; 3 — калорифер-холодильник; 4 — холодильник; 5 — газодувка; 6 — сборник органического слоя; 7 — сепаратор; 8 — сборник водного слоя; 9 — насос.

Обследование действующих производств СНП-2 показало, что в газовых выбросах этого производства содержатся в основном стирол и нитрил акриловой кислоты, а также примеси этилбензола. Обезвреживание этих выбросов проводится по схеме очистки отходящих потоков производства ударопрочного полистирола. В производстве АБС-пластиков блочным методом газовые выбросы содержат стирол, акрилонитрил и этилбензол в концентрациях, достигающих следующих значений, мг/м³:

Стирол 100

Акрилонитрил 240

Этилбензол 30

Источником выбросов являются аппараты, работающие под давлением азота. Очистка этих выбросов осуществляется двумя способами: адсорбционным с использованием активного угля и абсорбционно-полимеризационным.

Адсорбционный метод реализуется по четырехфазному циклу (адсорбция—десорбция—сушка—охлаждение). На рис. 4 представлена технологическая схема очистки газовых выбросов производства АБС-пластиков блочным методом.

Отходящие газы газодувкой 5 подаются в адсорбер 1, в котором из пароазотной смеси извлекаются органические вещества. Очищенные газы делятся на два потока: часть их (около 20 м³/ч) выбрасывается в атмосферу, а основная часть используется для разбавления концентрированных выбросов работающих под давлением азота аппаратов; эти выбросы направляются на очистку в адсорбер 1.

Процесс десорбции осуществляется острым водяным паром, который получают из водного слоя десорбата. Для получения пара сначала проводят отгонку из водного слоя азеотропной смеси акрилонитрила с водой. После отгонки азеотропа температура в парогенераторе 2 повышается и получаемый водяной пар направляется в адсорбер 1 на десорбцию. Десорбат после конденсатора 4 поступает в сепаратор 7, где происходит его расслаивание на два слоя. В верхнем (органическом) слое содержится 52 % стирола, 25 % этилбензола, 24 % акрилонитрила и 1 % воды. Этот слой в дальнейшем подвергают обработке щелочью (для удаления воды) и используют в основном производстве или отправляют в отделение регенерации для разделения на индивидуальные компоненты путем ректификации. Нижний (водный) слой, содержащий до 5 % акрилонитрила, до 0,1 % стирола и этил-бензола, направляется в парогенератор для получения острого пара.

После десорбции активный уголь подвергается сушке атмосферным воздухом, нагретым в теплообменнике 3. После сушки уголь необходимо охладить, для чего изменяют режим работы теплообменника 3 — он начинает работать как холодильник.

Очистку отходящих газов производства АБС-пластиков блочным методом можно проводить и абсорбционно-полимеризационным способом, тем более что при большой влажности адсорбция отходящих газов достаточно затруднена.

Абсорбционно-полимеризационная очистка позволяет осуществить улавливание вредных веществ без снижения относительной влажности отходящих газов и исключает ректификационную стадию после сбора конденсата. На рис. 5 приведена принципиальная технологическая схема абсорбционно-полимеризационной очистки стирол-содержащих газов.

Паровоздушная смесь, содержащая пары стирола, акрилонитрила и этилбензола, газодувкой I направляется в абсорбционную колонну с псевдосжиженной шаровой насадкой 3, очищается от органических веществ и через брызгоуловитель 2 выбрасывается в атмосферу. Полиметилсилоксановая жидкость, насыщенная вредными веществами, сливается из колонны 3 в емкость 5, откуда насосом 4 подается в емкость 7, заполненную 80 %-ной серной кислотой, где регенерируется и через разделительный сосуд 6 поступает в верхнюю часть абсорбера 3. Кислота и полимерный продукт из разделительного сосуда 6 возвращаются в емкость 7. Избыток полимера периодически выводится.

Рис. 5. Технологическая схема абсорбционно-полимеризационной очистки стиролсодержащих газов:

1 — газодувка; 2 — брызгоуловитель; 3 — абсорбционная колонна; 4 — плунжерный насос; 5 — емкость для абсорбента; 6 — разделительный сосуд: 7 — емкость с серной кислотой.

Несколько отличаются от выбросов производства блочного АБС-пластика абгазы эмульсионного АБС-пластика. Генерация загрязнений атмосферы в этом производстве происходит на стадиях полимеризации латекса и сушки, а также от вакуумных насосов. В воздух поступают пары стирола (145 мг/м³), акрило-нитрила (95 мг/м³) и бутадиена (34 мг/м³).

Рекуперация этих веществ из-за низких концентраций их в потоке нецелесообразна, поэтому наиболее приемлемым в данном случае является каталитическое сжигание.

Полная очистка отходящих газов от акрилонитрила происходит при температуре 350 °С и объемной скорости потока около 20 000 ч^-1. При этом концентрация окислов азота в очищенном газе не превышает ПДК (5 мг/м³ по NО₂). Степень очистки при 350 °С составляет 95 %.

В последние годы заметное развитие получило производство пластика АБС-ПВХ, сферы применения которого все больше и больше расширяются. Исходным сырьем в этом производстве являются полимерные материалы АБС-пластики и поливинилхлорид, а также различные органические растворители. Основными выбросами в атмосферу в этих производствах являются органические растворители — метилэтилкетон и циклогексанон.

Разработаны два способа очистки паровоздушных смесей от циклогексанона и метилэтилкетона. По одному из этих способов пары органических растворителей извлекаются из отходящих газов 35—40 %-ным водным раствором роданида калия (орошение в скруббере); по второму способу вредные примеси поглощаются 33 %-ным раствором салицилата натрия. Оба способа очистки характеризуются технологичностью и отсутствием сточных вод при высокой степени очистки и рекуперации.

По первому способу в качестве абсорбента используется водный раствор роданида калия, который выполняет роль всаливателя (т. е. компонента, повышающего растворимость органических веществ в воде). Очистка осуществляется в несколько стадий: 1) абсорбция паров растворителей; 2) регенерация абсорбента путем экстракции; 3) извлечение растворителей из сорбента ректификацией. Технологический процесс очистки паровоздушной смеси (рис. 6) осуществляется непрерывно.

Поступающий на очистку газовый поток предварительно охлаждается в теплообменнике 1 до -15 °С. С этой температурой газ поступает в абсорбер 2, куда противотоком подается абсорбент (35—40%-ный водный раствор роданида калия) с ориентировочным расходом 10 м³/ч. Абсорбент подается в оросительную колонну при температуре -15 °С, которая достигается охлаждением его в теплообменнике 4. Отработанный абсорбент непрерывно поступает в сборник 3, а оттуда на солевую ректификацию в колонну 5, в которой происходит отделение органических веществ, собираемых в сборнике и используемых повторно в производственном цикле. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Рис. 6. Технологическаа схема очистки газовых выбросов от метилэтилкетона и циклогексанона: 1, 4 — теплообменники; 2 — абсорбер; 3, 6 — сборники; 5 — ректификационная колонна.

Степень очистки по всем компонентам — около 93%. По второму способу обезвреживания отходящих газов от паров метилэтилкетона и циклогексанона в качестве абсорбента используется 33 %-ный водный раствор салицилата натрия. И в этом случае процесс абсорбции не связан с образованием каких-либо химических соединений. Происходит физическая абсорбция веществ водно-солевым раствором. Принципиальная технологическая схема такая же, как и в первом способе (рис. 6).

Для обезвреживания паров циклогексанона и метилэтилкетона в том случае, когда рекуперация их не оправдана (низкие концентрации, наличие примесей или смесь многокомпонентна), успешно может быть использовано каталитическое окисление на палладиевых катализаторах П-2, П-3, П-4, П-5 [5].

1.3 Рекуперация паров органических растворителей в производстве поливинилацетатных пластиков

Поливинилацетатные пластики составляют довольно широкий круг материалов, используемых в практике. Это и поливинилацетат, и поливиниловый спирт, и поливинилацетали, и поливинилкетали. Самое большое распространение из полимеров этого типа имеют поливинилацетат (в виде 50 %-ной дисперсии полимера - в воде — ПВАД), поливиниловый спирт и поливинилбутираль.

Газовые выбросы производства поливинилового спирта (ПВС) представляют собой смесь разнообразного качественного и количественного состава в зависимости от марочного ассортимента и целевого назначения выпускаемого полимерного продукта. Получение ПВС общего назначения сопровождается выбросом в атмосферу винилацетата, метанола, метилацетата и ацетальдегида, ПВС медицинского назначения — винилацетата, этанола и этилацетата.

Омыление поливинилацетата с получением ПВС иногда проводят в присутствии бензина. В этом случае газовые выбросы содержат еще и пары бензина. Cодержание перечисленных компонентов в отходящих потоках довольно значительно, г/м³:

Метанол 10—65

Метил ацетат 1,2—13,3

Винилацетат 2—9

Ацетальдегид 0,4—0,7

Причем объем технологических сбросов достигает на некоторых стадиях 100— 150 м³/мин.

В производствах ПВС действует ряд рекуперационных установок по очистке газовых выбросов от паров веществ, входящих в их состав [8]. Процесс очистки паровоздушной смеси и рекуперации органических веществ, образующихся в производствах ПВС и ацеталей, состоит из четырех стадий: адсорбция, десорбция, сушка и охлаждение. На рис. 7 показана принципиальная схема рекуперационной установки.

Парогазовая смесь с помощью газодувки 1 направляется в адсорбер 2, где проходит через неподвижный слой активного угля высотой не менее 0,6 м. Для целей рекуперации паров органических веществ отечественная промышленность выпускает угли марок АР-А, АР-Б, АР-В. Очищенный воздух, пройдя через слой активного угля, выбрасывается в атмосферу. После насыщения угля парами летучих веществ подача паровоздушной смеси в адсорбер прекращается, и начинается процесс десорбции.

Активный уголь, насыщенный парами органических веществ, регенерируется острым водяным паром с температурой 110 - 115 °С, который подается в течение 1,5 - 2 ч при помощи газодувки 5. Пары воды и десорбированных веществ конденсируются в холодильнике 3 и в виде конденсата собираются в декантаторе 4, в котором система расслаивается на два слоя, водный и органический. Выделение из конденсата компонентов, пригодных для повторного использования в производстве, осуществляется ректификацией в отделении регенерации.

По окончании процесса десорбции проводится сушка активного угля воздухом, подогретым в калорифере. Температура воздушного потока, подаваемого на сушку, составляет 105 - 110°С. После сушки уголь охлаждается в токе атмосферного воздуха с температурой не более 30 °С, нагнетаемого в систему при помощи газодувки.

В производстве ПВАД выбросы в атмосферу представляют собой очень концентрированные потоки, в которых содержится в основном винилацетат (до 350 мг/м³). Обезвреживание этих выбросов осуществляется в конденсаторах, в которых улавливается большая часть паров винилацетата.

Рис. 7. Принципиальная схема рскуперационной установки: 1, 5 — газодувки; 2 — адсорбер; 3 — холодильник; 4 — декантатор; 6 — калорифер.

При повышенной концентрации примесей в парогазовом потоке пары летучих веществ рационально не только конденсировать с использованием хладоагентов. Иногда применяется тот же метод адсорбции, но концентрированный поток загрязненного воздуха перед подачей его в адсорбер разбавляется свежим воздухом. При конденсационном способе улавливания летучих веществ в качестве хладоагентов обычно используют рассолы с температурой от -15 до -30 °С. Расчет показывает, что концентрации всех приведенных выше компонентов в очищаемом воздухе при охлаждении его от 0 до -20 °С снижаются примерно в 2,5 раза, что существенно меняет нагрузку на активный уголь, работающий в адсорбере.

Степень десорбции паров органических веществ, выбрасываемых в производстве ПВС и поливинилацеталей, достигает 96 % при скорости подачи пара 0,1 м/с с температурой 110—125 °С; расход пара — 3 кг на 1 кг рекуперата; время десорбции 40— 60 мин.

Газовые выбросы производства поливинилбутираля марки ПШВ-Н по составу и количеству близки к выбросам производства ПВС, поэтому и здесь применим метод адсорбционной очистки на активном угле с возвратом продуктов регенерации в производство для повторного использования.