Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 115
Текст из файла (страница 115)
9.7. Гидролиз и сбраживание ТБО Основными фракциями ТБО являются бумага и пищевые отходы, содержащие значительное количество целлюлозы. Эксперименты по получению промышленного этилового спирта (этанола) из целлюлозы, содержащейся в ТБО, проводились в США и Великобритании. Этанол получают следующим образом: первоначально целлюлоза подвергается гидролизу, в процессе которого она реагирует с водой в присутствии соляной кислоты в качестве катализатора: Для ускорения процесса и увеличения выхода этанола реакция проводится при высокой температуре.
В результате получают сахара. Раствор сахаров сбраживается с получением раствора этилового спирта. С,Н„О, — ~~-"~~ 2С,Н,ОН ~-2СО,. ТБО измельчают и сбрасывают во Флотационный сепаратор, разделяющий материал на легкую и тяжелую Фракции. Легкая Фракция, содержащая в основном целлюлозу, дополнительно измельчается и подается в реактордля гидролиза. Давление в реакторе 3 МПа. При температуре 230 С в 0,4%-ном растворе кислоты время получения максимальной конверсии составляет 12 мин.
Далее следует быстрое охлаждение водой, нейтрализация с помощью карбоната кальция и фильтрация. После этого производится сбраживание примерно в течение 20 ч при температуре 30 — 38 С. Полученный водный раствор этилового спирта очищается и перегоняется с получением 95 %-ного спирта. . При гидролизе происходят две реакции: целлюлоза восстанавливается в сахар, сахар же под действием горячей разбавленной кислоты распадается, причем скорость восстановления и распада зависит от концентрации кислоты, температуры и вре- Часть 7Ш.
Технологические решетл по утилизации твердых отходов 40 Гоо Бумажныс отходы„% т/с Количество целлюлозы, тгс 75 83 Максимальное тсо стичсское количсство саха а„т/с Чистый выход саха ов, т~с 46 Чистый выход этаиола тгс 224 23,5 201,9 493 мени. Энергия реакции не зависит от концентрации кислоты и составляет 42900 кал/моль при восстановлении целлюлозы в сахар и 32300 кал/моль при распаде сахара. Увеличение концентрации кислоты или температуры (или обоих факторов одновременно) ведет к повышению эффективности восстановления сахара, причем в диапазоне 170 — 190 'С повышение тем- Максимальный выход 95%-ного этанола, тес Отходы и оизводства этанола шлам, тlс Эксперименты по производству промышленного этанола представляют несомненный интерес.
Но как и для всякой другой технологии, важнейшими показателями являются пературы на 10 'С приводит к увеличению скорости реакции восстановления сахара на 136% и скорости распада сахара на 125 %. Расчеты позволяют выбрать концентрацию кислоты и температуру, соответствующие оптимальному выходу сахара. Ниже приведены результаты расчета выхода 95%-ного этанола при поступлении 250 т ТБО в сутки. экономические. Создание завода по производству этанола не позволяет пока отказаться от свалок, так как шлам завода, перерабатывающего 250 т/сут. ТБО, составляет 200 т/сут. Глава 10. Уюилнзация неквторых жидких отходов ГЛАВА 10 УТИЛИЗАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ В томе 2 настоящего справочника детально анализируется технология очистки сточных вод различных производств. Однако в ряде производств образуются жидкие отходы, основой которых являются неводные растворители.
Поэтому технология данных отходов также нашла отражение в справочнике. 10.1. Утилизация отработанной серной кислоты Серная кислота является важнейшим продуктом химической промышленности как по объему производства, так и по разнообразию областей применения. Крупными потребителями серной кислоты являются химическая и нефтехимическая промышленность, металлургия, машиностроение, сельское хозяйство и другие отрасли. Отходы, образующиеся при использовании серной кислоты, включают кроме отработанной серной кислоты гравильные растворы, кислые гудроны и сточные воды, содержащие кислоту менее 10% (масс,).
В промышленном производстве насчитывается более 200 видов отработанной серной кислоты, содержащих около ста видов примесей. Отработанная серная кислота обезвреживается и утилизируется следующими способами: нейтрализацией растворов без использования образующихся продуктов; использованием загрязненных растворов в других технологических процессах; регенерацией отходов с получением товарной серной кислоты. Сточные воды с низкой концентрацией серной кислоты обычно нейтрализуют щелочами.
Метод нейтрализации применяют при неболыдих количествах отходов и отсутствии в них органических примесей. Отработанную кислоту применяют после очистки и концентрирования в производстве сульфатных минеральных удобрений. Непосредственное использование отходов кислоты в других процессах ограничено из-за наличия в них примесей. Основная масса отработанной серной кислоты и кислых гудронов подвергается регенерации (кислые гудроны — это высоковязкие смолообразные жидкости, содержащие серную кислоту и большое количество органических веществ. Содержание кислоты в них составляет 24 — 89%).
В зависимости от состава отработанной кислоты применяют различные методы регенерации: термическое расщепление, экстрагирование Часть П11. Технологические решения по утилизации твердых отходов органических примесей, адсорбцию, каталитическое окисление пероксидом водорода, коагулирование, выпаривание и др. Наибольшее распространение у нас в стране получила регенерация серной кислоты огневым методом, при котором происходит ее высокотемпературное расщепление.
Метод универсален и высокоэффек- Сернокислотный раствор с помощью форсунок распыляют в потоке продуктов сгорания топлива в огневом реакторе 1. Туда же с помощью воздуходувки 2 подается воздух, предварительно пропущенный через воздухоподогреватель 4. Органические примеси при этом окисляются с образованием СО, и Н,О, а серная кислота расщепляется с образованием БО,. Сернистый газ из огневого реакгора поступает в котел-утилизатор 5„ а из него — в систему очистки б, где очищается от пыли, сернокислотного тумана и подвергается осушке, после чего с помощью газодувки 7 подается в узел получения кислоты 8. Насыщенный пар из котла-утилизатора 5 подается в пароперегреватель 3, а тивен.
При огневом методе используется концентрированная серная кислота, поэтому предварительно проводят упаривание отработанной кислоты до необходимой концентрации. Процесс термического расщепления кислоты проводят при 950— 1200 'С, для чего в огневом реакторе сжигают топливо (рис. 10.1). Рис. 10.1. Схема установки для регене- рации серной кислоты методом терми- ческого расщепления ( — воздух; Т— топливо) оттуда — потребителям. Очищенные дымовые газы с помощью дымососа 9 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 10. Огневая регенерация серной кислоты из отходов позволяет одновременно с их обезвреживанием получать товарную продукцию высокого качества при сокращении расхода природного сырья и снижении затрат на 25 — 30% по сравнению с ее производством из первичного сырья (элементарной серы). Для рентабельной регенерации серной кислоты необходимо предварительное обезвоживание (концентрирование) отходов, которое осуществляют в контактных теплообмснниках за счет теплоты отходящего из ог- Глава 10.
Утилизация некоторых жидких отходов Таблица 10.1 Температура вспышки ЛВЖ Группа опасности ЛВЖ зак ытом от ытом 1 — особо опасные 11 — постоянно опасные 1И вЂ” опасные <-18 -18 — 23 23 — 26 <13 13 — 27 27 — 66 496 невого реактора сернистого газа. При этом одновременно происходит закалка газа. При огневой утилизации отработанных травильных растворов и гидролизной серной кислоты получают побочный продукт — порошкообразный оксид железа.
В том случае, если травильные растворы не загрязнены различными примесями, получаемый оксид железа применяется в производстве красителей, активных катодных масс, ферритных порошков, полирующих паст и т.д. Загрязненный оксид железа используется как металлургическое сырье. В процессе регенерации травильных сернокислотных растворов образуется сульфат железа, который можно использовать непосредственно без дополнительной обработки как ядохимикат, а также для мелиорации почв и очистки сточных вод.
Кроме того, этот продукт может использоваться как сырье для получения серы и оксида железа. Существуют методы переработки сульфата железа в сернистый газ (а следовательно, в серную кислоту). В частности, разработана технология получения серной кислоты путем одновременного сжигания сульфата железа и серы в реакторе с «кипящим» слоем при температуре 900— 1000'С. Образующиеся в процессе сжигания продукты сгорания подвергаются очистке от пыли, охлаждают- ся до 290 — 300 'С и направляются на получение серной кислоты по клас- сической схеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
