Проблема утилизации и переработки промышленных отходов
но использовать в
качестве самостоятельного способа обезвреживания токсичных отходов, а
только как отдельную ступень в общем, технологическом цикле.
3.3 Пиролиз промышленных отходов
Существует два различных типа пиролиза токсичных промышленных отходов.
3.3.1 Окислительный пиролиз
Окислительный пиролиз – процесс термического разложения промышленных
отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с
продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания
многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации:
вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим
содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями
землю, сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному пиролизу могут
подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и
возгарают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в
измельченном состоянии, автомобильный скрап и др.[4] .
Метод окислительного пиролиза является перспективным направлением
ликвидации твердых промышленных отходов и сточных вод.
3.3.2 Сухой пиролиз
Этот метод термической обработки отходов обеспечивает их
высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и
химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных
технологий и рациональному использованию природных ресурсов.
Сухой пиролиз – процесс термического разложения без доступа кислорода.
В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий
продукт и твердый углеродистый остаток.
В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз,
различается [4]:
1. Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450 - 550° С).
Данному виду пиролиза характерны максимальный выход жидких и
твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с
максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения
первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки
некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для
вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в
качестве энергетического и бытового топлива.
2. Среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное коксование (до
800° С) дает выход большего количества газа с меньшей теплотой
сгорания и меньшего количества жидкого остатка и кокса.
3. Высокотемпературный пиролиз или коксование (900 - 1050° С). Здесь
наблюдается минимальный выход жидких и твердых продуктов и
максимальная выработка газа с минимальной теплотой сгорания –
высококачественного горючего, годного для далеких транспортировок.
В результате уменьшается количество смолы и содержание в ней
ценных легких фракций.
Метод сухого пиролиза получает все большее распространение и является
одним из самых перспективных способов утилизации твердых органических
отходов и выделении ценных компонентов из них на современном этапе развития
науки и техники.
3.4 Огневая переработка
В основу огневого метода положен процесс высокотемпературного
разложения и окисления токсичных компонентов отходов с образованием
практически нетоксичных или малотоксичных дымовых газов и золы. С
использованием данного метода возможно получение ценных продуктов:
отбеливающей земли, активированного угля, извести, соды и др. материалов.
В зависимости от химического состава отходов дымовые газы могут
содержать SOХ, P, N2, H2SO4, HCl, соли щелочных и щелочноземельных
элементов, инертные газы.
Огневой метод переработки токсичных промышленных отходов
классифицируется в зависимости от типа отходов и способам обезвреживания
[4]:
1. Сжигание отходов, способных гореть самостоятельно – наиболее
простой способ; горение происходит при температурах не ниже 1200 -
1300° С. (следует отметить, что данный способ не является
целесообразным ввиду некоторой (большей или меньшей) ценности
горючих отходов и возможности их использования в данное время или
в будущем).
2. Огневой окислительный метод обезвреживания негорючих отходов –
сложный физико-химический процесс, состоящий из различных
физических и химических стадий. Огневое окисление применимо в
большей степени по отношению к твердым и пастообразным отходам.
3. Огневой восстановительный метод используется для уничтожения
токсичных отходов без получения каких-либо побочных продуктов,
пригодных для дальнейшего использования в качестве сырья или
товарных продуктов. В результате образуются безвредные дымовые
газы и стерильный шлак, сбрасываемый в отвал. Так можно
обезвреживать газообразные и твердые выбросы, бытовые отходы и
некоторые другие.
4. Огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов какого-
либо производства реагентов, используемых в этом производстве, или
восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Эта
разновидность огневого обезвреживания обеспечивает не только
природоохранные, но и ресурсосберегающие цели.
Для достижения требуемой санитарно-гигиенической полноты обезвреживания
отходов необходимо, как правило, экспериментальное определение оптимальных
температур, продолжительности процесса, коэффициента избытка кислорода в
камере горения, равномерности подачи отходов, топлива и кислорода [1].
Протекание процесса обезвреживания в неоптимальных условиях приводит к
появлению компонентов в продуктах сгорания и, в первую очередь, в дымовых
газах.
При сжигании на свалках пластмасс, синтетических волокон,
хлороуглеводородов в дымовых газах могут образовываться токсичные вещества:
CO, бенз-а-пирен, фосген, диоксины.
Сибирским филиалом НПО «Техэнергохимпром» разработаны камерные,
барабанные, циклонные, комбинированные печи, используемые в зависимости от
состава, физико-химических свойств и агрегатного состояния отходов.
Дополнительно был разработан дожигатель, предназначенный для обезвреживания
газовых выбросов, содержащих органические вещества с концентрацией не более
10 г/м3. После полного обезвреживания содержание в выбросах СО не более 40
мг/м3, NOХ не более 10 мг/м3[1].
По мнению авторов [15] огневое обезвреживание (чисто термическое или с
применением катализаторов) промышленных отходов приводит к уничтожению
органических веществ, которые могли бы явиться ценным сырьем целевых
продуктов.
3.5 Переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы
Для получения высокой степени разложения токсичных отходов, особенно
галоидосодержащих, конструкция сжигающей печи должна обеспечивать
необходимую продолжительность пребывания в зоне горения, тщательное
смешение при определенной температуре исходных реагентов с кислородом,
количество которого также регулируется. Для подавления образования
галогенов и полного их перевода в галогеноводороды необходим избыток воды
и минимум кислорода, последнее вызывает образование большого количества
сажи. При разложении хлорорганических продуктов снижение температуры ведет
к образованию высокотоксичных и устойчивых веществ – диоксинов [7, 26]. Как
утверждает автор работы [15], недостатки огневого сжигания стимулировали
поиск эффективных технологий обезвреживания токсических отходов.
Применение низкотемпературной плазмы – одно из перспективных
направлений в области утилизации опасных отходов. Посредством плазмы
достигается высокая степень обезвреживания отходов химической
промышленности, в том числе галлоидосодержащих органических соединений,
медицинских учреждений; ведется переработка твердых, пастообразных, жидких,
газообразных; органических и неорганических; слаборадиоактивных; бытовых;
канцерогенных веществ, на которые установлены жесткие нормы ПДК в воздухе,
воде, почве и др.
Плазменный метод может использоваться для обезвреживания отходов двумя
путями [12]:
- Плазмохимическая ликвидация особо опасных высокотоксичных отходов;
- Плазмохимическая переработка отходов с целью получения товарной
продукции.
Наиболее эффективен плазменный метод при деструкции углеводородов с
образованием CO, CO2, H2, CH4. Безрасходный плазменный нагрев твердых и
жидких углеводородов приводит к образованию ценного газового полуфабриката
в основном водорода и оксида углерода – синтез-газ – и расплавов смеси
шлаков, не представляющих вреда окружающей среде при захоронении в землю, а
синтез-газ можно использовать в качестве источника пара на ТЭС или
производстве метанола, искусственного жидкого топлива. Кроме этого, путем
пиролиза отходов возможно получение хлористого и фтористого водорода,
хлористых и фтористых УВ, этанола, ацетилена [15]. Степень разложения в
плазмотроне таких особо токсичных веществ как полихлорбифенилы,
метилбромид, фенилртутьацетат, хлор- и фторсодержащие пестициды,
полиароматические красители достигает 99.9998 % [12] с образованием CO2,
H2O, HCl, HF, P4O10.
Разлож
| |  скачать работу |
Проблема утилизации и переработки промышленных отходов |
