Основными источниками загрязнений в производстве поливинилформаля являются воздушки омылителей, полимеризаторов и ацеталяторов. Газовые выбросы содержат винилацетат, метанол, формальдегид и уксусную кислоту. Адсорбционный метод очистки на активном угле, успешно применяемый для очистки газовых выбросов от метанола и винилацетата, в данном случае оказывается недостаточно эффективным из-за малой емкости активного угля по формальдегиду. Невысока сорбционная емкость активного угля и по уксусной кислоте. Поэтому обезвреживание отходящих газов в этом случае целесообразнее осуществлять методом каталитического окисления.

Высокой каталитической активностью для окисления газов данного состава обладает алюмоплатиновый катализатор АП-56, который позволяет достигать высокой степени очистки (95—98 %) при высоких объемных скоростях газа.

Известен способ обезвреживания фторуглеродов сжиганием их при 1000—1200 °С с участием воды. В этих условиях фторпроизводные разлагаются с образованием фтористого водорода и углекислого газа. Газовый поток после печи сжигания проходит через насадочный скруббер, орошаемый циркулирующим потоком воды. При этом фтористый водород извлекается из газового потока и утилизируется, а углекислый газ и пары воды выбрасываются в атмосферу (фтористый водород можно не утилизировать, а обезвреживать, промывая газовый поток известковым молоком).

Фторорганические вещества можно нейтрализовать электрическим током, например, в электродуговом дожигателе ЭДП-109 или ЭДП-114.

Для очистки промышленных газовых отходов, содержащих соединения фтора, нередко прибегают к комбинированному способу обезвреживания. Принцип совмещения двух методов очистки может быть реализован в двухстадийном процессе, включающем пирогидролиз фторорганических веществ и последующее извлечение фтористого водорода из отходящих потоков одним из стандартных приемов.

Большим разнообразием по составу и количеству отличаются газовые выбросы производства изделий с противокоррозионными фторопластовыми покрытиями. В газовых выбросах этих производств содержатся ацетон, этилацетат, бутилацетат, диметилформамид, диметилацетамид, бензин, толуол и диметилфталат. На стадии сплавления порошков в атмосферу выбрасывается фтористый водород и фторангидрид угольной кислоты.

Обезвреживание абгазов этих производств из-за сложности их состава целесообразно проводить с безвозвратной потерей летучих компонентов. Выбросы на стадии сплавления порошков проходят через химический известковый поглотитель, а отходящие газы остальных стадий объединенным потоком подаются в контактный аппарат с двумя слоями катализатора, где происходит глубокое окисление всех органических соединений с образованием углекислого газа и воды. В первом слое двухзонного аппарата плотность заполнения катализатором сравнительно небольшая (этот слой состоит из асбестоплатины или других катализаторов окислительного действия и низкотемпературной способности). Другой каталитический слой (катализатор АП-56) имеет более высокую степень заполнения. Полнота окисления всех перечисленных выше веществ в таком аппарате достигается благодаря использованию дополнительных нагревательных устройств.

В производстве фторопластов в атмосферный воздух поступают карбонилфторид и перфторизобутилен. Обезвреживание мощных газовых потоков, содержащих эти вещества в больших концентрациях, рационально проводить применяя пирогидролиз, а для небольших объемов отходящих газов с невысокими концентрациями особо токсичных веществ, по-видимому, целесообразнее применять небольшие двухслойные фильтры с активным углем и химическим известковым поглотителем. После насыщения слоев вредными веществами такие фильтры не регенерируют, а захоранивают в специально отведенных местах.

Известен способ очистки воздуха от карбонилфторида, тетрафторэтилена и окиси тетрафторэтилена посредством конденсации фторсодержащих веществ в ловушках при -120 °С и атмосферном давлении с последующей низкотемпературной ректификацией [5].

1.4 Обезвреживание газовых выбросов в производстве поливинилхлорида

Винилхлорид поступает в атмосферу при вскрытии и чистке полимеризаторов и другого емкостного оборудования, при выделении ПВХ из суспензии в процессе центрифугирования, при сушке продукта горячим воздухом и при фасовке, а также в процессе переработки ПВХ.

Освобождение отходящих газов от винилхлорида проводится по двум направлениям: либо извлечением мономера из отработанного потока посредством адсорбции активными сорбентами с последующим возвращением в технологический цикл, либо химическим или термическим обезвреживанием моиомера. Значительное место среди способов очистки газовых выбросов от винилхлорида занимает способ адсорбции с активным углем. С целью повышения эффективности этого метода отходящий поток, содержащий винилхлорид, перед подачей в угольный адсорбер сушат на молекулярных ситах и охлаждают до низких температур. В этих условиях удается извлечь из выбросов почти весь мономер.

Рис. 8. Технологическая схема улавливания винилхлорида: 1 — абсорбер; 2, 3, 5 — теплообменник; 4, 7 — сборники; 6 — десорбер

Смесь газов поступает в абсорбционную насадочную колонну 1, заполненную керамическими кольцами, в верхнюю часть которой подается дихлорэтан (при температуре -20 °С). В колонне происходит извлечение мономера, и очищенный газ выбрасывается в атмосферу. Из абсорбера выходит жидкий дихлорэтан, насыщенный винилхлоридом. Этот раствор поступает в сборник 7, а оттуда в десорбер 6, в куб которого подается пар под давлением 0,5 МПа. За счет теплоты конденсации пара происходит разогрев куба, и винилхлорид удаляется из раствора (десорбируется); частично испаряется и дихлорэтан. Температура в верхней части колонны достигает 20 °С.

Смесь паров винилхлорида и дихлорэтана, выйдя из десорбера 6, поступает в теплообменник 5, где охлаждается рассолом до -5 °С. Конденсат возвращают в десорбер на орошение загрязненного потока, а несконденсировавшийся винилхлорид идет на дальнейшую переработку. Дихлорэтан с пониженной концентрацией винилхлорида поступает в теплообменник 3 для охлаждения, а затем (уже при 25 °С) в сборник 4 и дальше через рассольный теплообменник 2 на орошение колонны 1. Свежий дихлорэтан периодически подается в систему для восполнения его потерь [5].

1.5 Обезвреживание газовых выбросов в производстве фенопластов

Обезвреживание газовых выбросов, содержащих фенол, формальдегид и метанол, осуществляется в основном методами абсорбции и адсорбции. При обработке больших потоков газа предпочтительнее применение 4абсорбции, которая отличается сравнительно невысокой энергоемкостью. Самым доступным поглотителем является вода, однако при водной очистке невозможно добиться большой глубины очистки.

Более перспективен метод хемосорбции, в котором вещества, загрязняющие воздух, нейтрализуются, реагируя с активной частью поглотительной жидкости. В качестве хемосорбентов находят применение водные растворы щелочи. Недостаток - взаимодействие содержащегося в воздухе углекислого газа со щелочью.

Обесфеноливание выбросов, содержащих значительные количества фенола, успешно осуществляется этим методом в абсорберах с псевдоожиженной шаровой насадкой (рис. 9).

Рис. 9. Абсорбер с псевдоожиженной шаровой насадкой: 1 — опорно-распределительная решетка; 2 - насадка; 3 - брызгоуловитель.

Адсорбционный метод для очистки отработанных газов производств фенопластов применяется реже, так как его реализация сопряжена с громоздкостью аппаратурного оформления процесса и высокой энергоемкостью регенерации адсорбента из-за осмоления поглощенных веществ. Однако адсорбция может оказаться достаточно приемлемой, если исключить регенерацию адсорбента, а отправлять его после насыщения на сжигание. Это осуществимо в том случае, когда концентрация фенола в отходящих потоках незначительна и возвращение его в производственный процесс не предусмотрено технологическим режимом.

Рис. 10. Принципиальная схема установки каталитического дожигания фенолсодержащнх газов: 1 — горелка; 2 — форкамера; 3 — печь; 4 — слой катализатора; 5 — теплообменник.

Очистку отработанного воздуха в производствах фенопластов можно проводить и каталитическим окислением на хромоникелевом контакте. Процесс глубокого окисления органических примесей осуществляется при 250—350 °С в установке, представленной на рис. 10. Фенолсодержащий поток газа при помощи вентилятора подается в теплообменник 5, где происходит его предварительный нагрев. Затем этот поток направляется в печь 3 для дальнейшего подогрева до температуры начала каталитического окисления (210 °С), причем на этот дополнительный подогрев потока требуется значительно меньше топлива, чем при глубоком огневом окислении. Окончательное обесфеноливание газов происходит в слое катализатора 4. В качестве окислительного катализатора могут использоваться пиролюзит, медно-хромовые контакты, а также контакты на основе благородных металлов. Очищенный в слое катализатора воздух проходит теплообменник 5, где отдает часть теплоты входящему в межтрубное пространство загрязненному воздуху, и выводится в атмосферу.

Технологические сдувки в производстве фенопластов целесообразно перед подачей газов на очистку пропускать через конденсационный тракт, охлаждаемый каким-либо хладоагентом, что позволяет значительно уменьшить содержание вредных веществ в отработанном воздухе цехов, производящих фенопласты.

Перед использованием в газоочистных установках полукокс активируется при 700—900 °С в токе перегретого водяного пара (в качестве активирующих добавок применяют СаСО₃ и Н₃РО₄). Сорбционная емкость полукокса по фенолу составляет 8,5 - 14,5 % при начальной концентрации фенола в выбросах около 0,1 г/м³ и влажности потока 30 г/м³. После регенерации 70 % десорбированного фенола может быть возвращено в производство.

Известен способ обезвреживания фенола и формальдегида, путем окисления отработанных газов, содержащих фенол и формальдегид, озоном (степень превращения около 90 %) до углекислого газа и воды.

В некоторых производствах фенопластов, например при получении фенольных пресс-порошков, в атмосферный воздух выбрасывается пыль. Санитарная очистка отработанного воздуха в этих процессах достигается применением рукавных фильтров типа ФРОГ или ФРЭЖ с антистатическим полотном.

Расширение марочного ассортимента фенопластов вызывает необходимость непрерывного совершенствования действующих систем газоочистки и разработки новых методов обезвреживания газовых выбросов, содержащих фенол и его производные [5].

2. Заключение. Основные направления снижения уровней выбросов в атмосферу в промышленности пластмасс

Непрерывно растущие мощности производств пластмасс, вовлечение в технологию все новых и новых веществ побуждают к постоянному совершенствованию газоочистительных средств и способов, используемых в промышленных процессах. Это совершенствование в ближайшие годы будет происходить в соответствии с тенденцией развития техники газоочистки в целом. В будущем предпочтение будет отдаваться способам и аппаратам, обеспечивающим тонкую очистку отходящих газовых потоков от вредных веществ.

По-прежнему сохранится преимущество сухих способов перед мокрыми, так как применение этих способов не сопряжено с образованием промышленных отходов, которые также требуют обезвреживания.

Из-за высокой стоимости отдельных мономеров получают широкое распространение установки и узлы газоочистки, предназначенные для рекуперации паров летучих веществ, что существенно улучшит технико-экономические показатели базовой технологии и даст возможность обеспечивать чистоту отработанного воздуха при помощи самоокупающихся газоочистных сооружений.

Для целей пылеподавления широкое распространение получат электрофильтры, а также различные аппараты с фильтрующими перегородками.

Продолжится совершенствование аппаратов инерционного, в частности циклонного, типа. Совершенствование их и будет нацелено на повышение степени очистки, однако использоваться они будут все так же в тех случаях, когда нужно провести предварительную, грубую очистку газовых выбросов небольшого объема.

Для улавливания газов кислой природы получит распространение метод, основанный на поглощении этих газов щелочными сорбентами, напыленными на фильтрующие поверхности тканей в рукавных фильтрах.

Уже в настоящее время расширяется использование для целей очистки твердых сорбентов, значительно менее дефицитных, чем активный уголь: полукокса, цеолитов, окиси алюминия, бокситов и др.

Весьма эффективным средством снижения расходов на газоочистку адсорбционным способом, помимо замены активного угля более доступными сорбентами, является переход на осуществление процесса не по традиционному четырехфазному, а по двухфазному режиму работы. Исключение таким образом двух стадий (сушки и охлаждения сорбента) приведет к заметному сокращению продолжительности процесса, расхода воды и электроэнергии