Очистка воздуха в химической промышленности и производстве пластика

Системы очистки воздуха в химической промышленности и производстве пластика

Важное место в охране окружающей среды занимает очистка вредных выбросов, которые выделяются в ходе производственных процессов. Химическая промышленность, в силу своей специфики, чаще всего, связана с производством, переработкой порошкообразных материалов. Исходя из этого следует, что это сопровождается выделением большого количества пыли и разных вредных паров и газов. Количество и виды этих веществ напрямую зависят от типа химического предприятия и вида производимой продукции.

В химической промышленности можно выделить четыре группы основных вредных выбросов:
Источники вредностей, которые имеют условно чистые выбросы. Это означает, что вредные примеси, которые выделяются в атмосферный воздух не превышают допустимые санитарно-гигиенические нормы. К таким источникам можно отнести технологические печи, которые работают на природном газе и малосернистом мазуте.

Источники дурно пахнущих выбросов. К ним можно отнести производства, которые специализируются на производстве слабой азотной кислоты с каталитической очисткой.

Источники с нетоксическими или инертными веществами. К ним относят сушильные барабаны катализаторных процессов, котлы-утилизаторы сернокислотных производств.

Источники, выбросы которых несут в себе токсические, канцерогенные, ядовитые вещества. К ним относятся почти все остальные виды производственных процессов на заводах химической промышленности.

Для того, чтобы воздух, который выбрасывается, отвечал нормативным требованиям по чистоте, следует организовывать правильную очистку выбросов от пыли и остальных вредных веществ, которые отличаются в зависимости от типа процессов, происходящих на предприятии.

І. Очистка выбросов от вредных веществ, которые выделяются в химической промышленности (в частности при производстве пластмасс).

В разных сферах промышленности в ходе производственных процессов выделяется большое количество не только пыли, а и других газо- и парообразных примесей, которые часто имеют высокую температуру на выходе в атмосферу. Для очистки от этих примесей используются несколько основных методов:
Метод абсорбции – то есть промывка выбросов растворителями примеси.

Суть такого метода заключается в том, что загрязненная воздушная смесь разделяется на составные части, при этом вредные вещества удаляются из смеси за счет поглотителя, который называют абсорбентом, образовывая раствор. Действует это за счет пленочной теории, которая означает, что при касании веществ, которые находятся в жидком и газообразном состоянии, образуется две пленки на поверхности раздела двух фазовых состояний. За счет диффузии вещество, которое улавливают из газовоздушной смеси, проникает сначала в газовую, потом в жидкостную пленку, а затем попадает во внутренние слои абсорбента. 

Примером оборудования, которое при этом используется, являются скрубберы различных модификаций.

1 – абсорбер;
2 – десорбер;
3 – теплообменник;
4 – холодильник.

Метод адсорбции – поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами.
Суть этого метода основана на физических свойствах некоторых веществ улавливать на своей поверхности некоторые компоненты газовой смеси. Чаще всего таким материалом является активированный уголь. Его применяют для очистки от органических веществ, для удаления неприятного запаха и газообразных составляющих. Также, в качестве адсорбентом используют разнообразные оксиды, которые отличаются от угля более высокой селективной способностью. В том числе применяются растворы, которые могут посредством химических реакций превращать вредные примеси, содержащиеся в воздухе в безвредные.

1 – фильтр;
2, 3 – адсорберы;4
4 – конденсатор;
5 – сепаратор.

Метод хемосорбции – промывка выбросов растворами реагентов, которые химическим способом связывают примеси.
Суть этого метода заключается в поглощении вредных примесей твердыми или жидкими поглотителями, которые в итоге образовывают малолетучие или малорастворимые химические соединения. Большинство реакций, которые при этом происходят, являются экзотермическими. Это значит, что они обратимые, и при повышении температуры снова могут выделиться вредности, которые были поглощены.

1 – бункер;
2 – корпус контактного аппарата;
3 – газораспределительное устройство;
4 – пневматический эжектор.

Рис.4 Пример каталитической очистки газа от сероводорода во взвешенном слое активного угля

1 – циклон-пылеуловитель;
2 – реактор со взвешенным слоем;
3 – бункер с питателем;
4 – сушильная камера;
5 – элеватор;
6 – реактор промывки катализатора;
7 – реактор эктракции серы.

По классификации все очистители воздуха от пыли разделяются на две основные категории:

• Пылеуловители;
• Воздушные фильтры.

Рассмотрим детальнее основные из пылеуловителей, которые используются на предприятиях химической промышленности.
Сухие механические пылеуловители – это аппараты сухой очистки, которые используют разные механизмы осаждения, тем самым деляться на группы:

• Гравитационные (пылеосадительные камеры) – улавливания частиц происходит за счет силы гравитации.
• Инерционные – улавливание частиц происходит за счет инерционных сил.
• Центробежные (циклоны) – улавливание частиц происходит за счет центробежных сил.
• Пылеосадительные камеры представляют собой короб, который может быть внутри пустотелым, или иметь полки. При этом, в нижней части размещается бункер, который предназначен для сбора пыли. Принцип работы следующий: поток воздуха, который нужно очистить, попадает в камеру, проходит через нее с небольшой скоростью, не больше 0,2-1,5м/с. Таким образом, взвешенные частицы, находящиеся в воздухе под силой тяжести, оседают на дно бункера. Эффективность очистки в таких камерах не превышает 40-50%.

а) простейшая камера;
б) камера с перегородками;
в) многополочная камера.

Рис.6 Разновидности инерционных пылеуловителей

а) пылеуловитель с перегородкой;
б) с плавным поворотом газового потока;
в) с расширяющимся конусом;
г) с боковым подводом газа.

а) спиральный;
б) тангенциальный;
в) винтообразный;
г, д) осевые.

Мокрые пылеуловители основываются на принципах улавливания частиц пыли с помощью жидкости. Они широко используются для очистки воздуха, а также горячих и взрывоопасных газов от мелкодисперсной пыли. Их эффективность зависит от вида улавливаемых частиц и площади соприкосновения с поверхностью жидкости.

Различают несколько видов мокрых пылеуловителей:
Тарельчатые – это популярный вид пылеуловителей, который имеет в своем составе тарелки с переливом. Пыль улавливается за счет пенного слоя, который образовывается за счет взаимодействия жидкости и газа.

Рис.8 Пример пенного пылеуловителя и его составляющих

а) с переливной тарелкой;
б) с провальной тарелкой.
1 – корпус;
2 – тарелка;
3 – приемная коробка;
4 – порог;
5 – сливная коробка;
6 – ороситель.

Пылеуловители ударно-инерционного типа действуют посредством удара газового потока о поверхность воды. Тем самым очищаемый воздух ударяется об воду, взвешенные частицы при этом остаются в воду, а очищенный воздух выводится из аппарата.

Рис.9 Пример пылеуловителя ударно-инерционного типа

1 – входной патрубок;
2 – резервуар с жидкостью;
3 – сопло.

• Скрубберы, в которых закручивание потока происходит с помощью центрального закручивающего устройства;
• Скрубберы, в которых закручивание происходит за счет тангенциального или улиточного подвода газа. Такие аппараты орошают жидкостью через форсунки, которые установлены в центральной части аппарата. Таким образом жидкость, которая стекает по стенкам образует пленку. Их используют в большинстве случаев для любых типов пыли, кроме цементирующейся.

Рис.10 Пример скруббера мокрого типа

1 – входной патрубок;
2 – выходной патрубок;
3 – кольцевой коллектор;
4 – сопло.

Скрубберы Вентури – это разновидность скоростных пылеуловителей мокрого типа, которые имеют в своем составе основной элемент – трубу-распылитель. В ней происходит интенсивное дробление жидкости воздушным потоком, это происходит с большой скоростью, порядка 40-150 м/с.

Рис.11 Пример скруббера Вентури
1 – труба распылитель;
2 – циклон-пылеуловитель.

Фильтры с пористыми перегородками. Их используют для очистки газовых выбросов за счет фильтрации загрязненного воздуха через пористый материал фильтра. Таким образов, все взвешенные частицы, размер которых больше размера пор фильтра, отделяются из воздушного потока.

Такие фильтры могут быть нескольких типов, которые отличаются между собой конфигурацией перегородок:
3.1. Гибкие пористые перегородки – это фильтры, составляющей которых являются
3.1.1. Тканевые материалы, которые могут быть по своей природе как природными, так и синтетическими или минеральными;
3.1.2. Нетканые материалы волокнистого типа, такие как войлок, бумага, картон, волокнистые маты;
3.1.3. Ячеистые листы, такие как губчатая резина, мембранные фильтры, пенополиуретан.
3.2. Полужесткие пористые перегородки представляют собой слои волокон, стружку, вязанные сетки, которые расположены на опорных устройствах либо же между ними зажаты.
3.3. Жесткие пористые установки бывают нескольких видов:
3.3.1 Зернистые материалы, такие как пористая керамика или пластмасса, пористые стекла, углеграфитовые материалы;
3.3.2. Волокнистые материалы, которые являются сформированными слоями из стеклянных и металлических волокон;
3.3.3. Металлические сетки и перфорированные листы.

Рис. 12 Пример тканевого фильтра

1 – корпус;
2 – встряхивающее устройство;
3 – рукав;
4 – распределительная решетка.

Электрофильтры – работают за счет электризации взвешенных частиц, находящихся в воздухе с осаждением их на электроде, заряд которого противоположен заряду загрязненных частиц. Разделяют на два типа:
Трубчатые электрофильтры работают таким образом: загрязненные воздушные потоки проходят по вертикальным трубам, которые имеют диаметр 20-25см, в их центре натянута проволока. При этом скорость движения этих потоков составляет 0,5 – 2 м/с. Таким образов, все взвешенные частицы из воздуха оседают на стенках трубок.

Пластинчатые электрофильтры отличаются тем, что в них вместо трубок используются пластинки, между которыми натянута проволока. Для увеличения эффективности таких фильтров электроды в них смачивают водой.

Рис.13 Пример трубчатого электрофильтра

1 – осадительный электрон;
2 – коронирующий электрод;
3 – рама;
4 – встряхивающее устройство;
5 – изолятор.

Если говорить о нормативных величинах, стоит сказать, что содержание в воздухе над производственными предприятиями пыли, не должно превышать 30% от предельно допустимой концентрации пыли в воздухе производственных помещений.
Подробнее о системах очистки воздуха в химической промышленности можно ознакомиться в книгах Макарова Г.В. «Охрана труда в химической промышленности», Молчавнова Б.С. «Проектирование промышленной вентиляции», Эльтермана В.М. «Вентиляция химических производств», а также в ДБН «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Подводя итог, следует отметить, что химические предприятия – это очень обширный сегмент промышленности, который имеет в своем составе разнонаправленные сферы деятельности и производства. Основные требования предъявляются к очистке выбросов, поскольку они имеют в своем составе различные многокомпонентные вещества, концентрация которых не должна превышать предельно-допустимую концентрацию. Для этого используют различные методы очистки. А как следствие, схемы очистки систем аспирации и вентиляции разрабатываются индивидуально в зависимости от технологического процесса и выделяемых вредностей.

Заказать проектные работы систем по очистке воздуха в химической промышленности по самым выгодным ценам

Сложность выполнения монтажных работ систем по очистке воздуха от выбросов в химической промышленности зависит от типа очистительной установки, а также от производственных процессов, которые там происходят. От этого напрямую зависит количество удаляемого воздуха. Поэтому такие процессы лучше доверять профессионалам, которые используя исходные данные, смогут рассчитать наиболее эффективную систему воздухоочистки, подобрать необходимое оборудование и установить его на предприятии соблюдая все правила и нормы. От качества выполнения этих работ зависит последующая работа систем в целом, поэтому этим должны заниматься профессионалы. Выполнить качественно весь комплекс робот и дать гарантию смогут специалисты нашей компании.

Наши приоритеты — это надежность, качество и эффективность, поэтому сотрудничая с нами, Вы имеете возможность по достоинству оценить все преимущества работы с профессионалами!