Аэродинамическая сепарация.

Широко используется для утилизации отходов. В основе работы оборудования для аэродинамического разделения фаз, так же лежат гравитационные, центробежные и инерционные механизмы.

Пневматическая сепарация. Основана на различии скоростях падения частиц в воздушной среде в зависимости от их диаметра и плотности. Широко используются З образные и поперечно поточный пневмо-поточный сепаратор. Степень разделения частиц разной плотности и размера регулируется скоростью подачи воздуха.

В поперечно- поточном сепараторе. (рис 43) На качество разделения десперсных частиц влияет ширина щелей между полками и концентрация материала в сепараторе (скорость подачи разделяемой смеси)

Пневмо- сепаратор с гравитационным механизмом - полевые камеры, в которых частицы пыли осаждаются из медленно движущихся потоков газа. Малоэффективно используется только для улавливания крупных частиц (более 500 микронов).

К аппаратам использующих центробежный механизм относят циклоны и центробежные скрубберы.

Инерционные аппараты относят рукавные фильтры.

Теплообменные процессы используемые при переработке отходов.

Теплообменные процессы реализуются с помощью аппаратов выполняющих функции нагревания, охладителей, кипятильник, испарительная, конденсаторов и т.п.

Теплообменные процессы лежат в основе работы следующих установок: ректификационных установок, сорбционных, выпарных и сушилок и др. Теплообменным называют самопроизвольный перенос теплоты между телами имеющую разную температуру и называются теплоносителями. Теплота может передаваться теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Теплоносители аккумулируют теплоту источника и оседают ее в тепловых аппаратах. Теплообменники имеют ограничительные температурные диапазоны применения.

При выборе теплоносителя учитывают: - их стоимость – коррозионную активность – возможность безопасной работы – интенсивность теплообмена и др.

Основными теплоносителями являются: вода, водяной пар, топочные газы.

Возможно использование высококипящих теплоносителей (не замерзающих). В некоторых процессах нагревания осуществляются с помощью электрических элементов. Горячую воду используют до температуры 100 градусов. Перегретый пар обеспечивает нагрев до 200 градусов и выше. Такая температура возможна, при повышения давления пара 0,2 паскаля и выше. Конструкция должна быть герметична.

Высококипящие до 400 градусов. Один из наиболее распространенных теплоносителей это топочный газ, с его помощью возможен нагрев до температуры 1100 градусов. Помимо нагревания при перемешивании отходов часто используют охлаждение. Наиболее широко используют в качестве теплоносителя для охлаждения воды и воздуха.

ВОДА. Позволяет охлаждать до 4 градусов. Лед до 0 градусов. Смесь льда с солью позволяет до минусовых температур. Для создания низких температур применяют жидкий азот (температура 195.8 градусов) углекислоту твердую (- 70 градусов) но кроме того используются холодильные установки (- 120 градусов)

К теплообменным аппаратам относятся любые установки в которых происходит теплообмен между двумя и более средами испарители, конденсаторы, паровые котлы и др. Наиболее часто теплота передается через стенку аппарата, чаще другие используют теплообмен: кожуха-трубчатые, пластинчатые, спиральные. При выборе теплообменного аппарата нужно учитывать: - тепловую нагрузку, - температуру процесса, - физико-химические свойства обоих сред, - условия теплообмена (характер потока: турбулентные и ламинарное),- материал из которого состоят теплообменники,- стоимость аппарата, - простоту в обслуживании и ремонт.

При организации теплообменных процессов необходимо стремиться к использованию вторичных энергоресурсов, образующихся в технологических процессах.

Рациональное использование вторичных энергоресурсов снижает затраты ОС загрязнения. При расчете теплообменных расчетов используют уравнение теплового баланса.

Массообменные процессы.

Многие технологи разделения 2-х фазовых систем основаны на массообменных процессах.

Такие процессы зависят от величины между фазовой поверхности, поэтому аппараты для реализации массообменных процессов делают так, что бы поверхность контакта между фазами была максимальной. При переработке отходов используют следующие процессы: абсорбцию, адсорбцию, перегонку, сушку, кристаллизацию, растворение и экстракцию.

Абсорбция.

Поглощение компонентов газа жидким абсорбентом. Широко используется для очистки дымовых и аспирационных газов, для выделения из газовых смесей ценных компонентов.

Процесс абсорбции реализации в аппаратах периодичен и не перегревается. Эффективность зависит от величины поверхности контакта между газами. Существующие абсорбенты подразделяют на: ПЛЕНОЧНЫЕ, насадочные, тарельчатые, распылительные.

В насадочном абсорбере работающими элементами являются насадки (это беспорядочно рассыпчатые в аппаратах элемента из керамики и др. материалов). На поверхности этих насадочных элементов тонкой пленкой расстилается жидкость, подаваемая в аппарат (абсорбент).

Широко известен в качестве последовательности кольца Раминга.

В тарельчатых колонных аппаратах поверхность раздела фаз создается ……. Тарелках. Высота бортика не значительна. Тарелки имеют отверстия, через которые снизу проходит загрязненный воздух. Жидкость поглощает нужные вещества, и выводятся, заменяются на свежие. Жидкость использованная в качестве адсорбента после насыщения подлежит регенерации. Она осуществляется с помощью дистилляции, нагревания. При этом происходит десорбция поглощенного вещества. Десорбция производства в аппарате аналогична по конструкции с адсорберами.

Адсорбция.

Называется поглощение компонентов газа или жидкости поверхностью твердого вещества. Важнейшее требование к адсорбенту наличие у него высокоразвитой поверхности. Такая поверхность является следствием высокой пористости развитого капиллярного строения.

Другим важным свойством адсорбента является высокая поглотительная способность, она зависит от температуры и продолжительности работы адсорбента. Чем выше температура, тем хуже поглощающая способность, почитается десорбция и чем дольше продолжительность тем хуже. падает эффективность после насыщения адсорбента поглощающимся веществом проводят десорбцию, т.е. извлечение поглощенного вещества (адсорбента) и восстановления работоспособности адсорбента. Это важнейшая стадия технологического процесса. Извлечение поглощенного вещества осуществляется с помощью перегретого пара(от 200 до 300 градусов) либо нагретым инертным газом (120-140 градусов).

После десорбции пар индицируется, и поглощенное вещество определяется от воды. Возможно регенерация адсорбента с помощью растворителей (жидко-фазовая десорбция). Иногда проводят термическую регенерацию (700-800 градусов). Процесс проводят в бескислородной среде. Возможность биологической регенерации с (помощью бактерий).

Наиболее широко в качестве адсорбента используется активированный уголь. Другим является силикагель (соединение кремния). В ряде случаев (при очистке масел моторных) используется в качестве адсорбента белую глину, далее не подвергая регенерации.

Современным адсорбентом, обеспечиваемым работу непрерывным адсорберам, является угольная ткань. При этом она движется и проходит разные секции, где осуществляются разные стадии процесса: - адсорбция, десорбция, сушка, охлаждение адсорбента.

Чаще всего в промышленности используется периодически работающие адсорберы. Для организации непрерывной работы таких аппаратов устанавливают параллельно 3-6 аппаратов. Синтетические поглотители обладают следующим преимуществом: простотой регенерации с помощью органических растворителей возможностью извлеченных поглощенных веществ с помощью термической регенерации. Синтетические адсорбенты обладают высокой механической прочностью и высокой сорбцией.

Сорбционный метод очистки сточных вод широко используется на химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем предприятии, а так же для очистки хозяйственно бытовых сточных вод по сравнению с другими способами адсорбции обеспечивает высокую степень очистки.

Сорбционные методы широко используются для очистки отходящих газов, например, в мусоросжигательном заводе. В тех случаях, когда адсорбент вступает в химическую реакцию с поглощающимся веществом, процесс называется хемосорбцией.

Перегонка жидкостей (дистилляция)

Используется для разделения жидких и однородных смесях. Заключается в переводе жидкости в пар и последовательной его конденсации. Позволяет проводить очистку и фракционировать жидкости.

Разделение жидкости дистилляции проходит тем успешнее, чем больше разница их температур кипения и тем точнее поддерживается температура в аппарате. Дистилляция высоко кипящих жидкостей у которых температура кипения близка к температуре дистилляции подводят вакуумом, что бы снизить температуру кипения.

Одним из видов дистиллирования является рентификация. Дестилизация использ при регенерации отработанных масел, а так же при разделении газо смененными жидкости образующие при пиролизе полимерных отходов (покрышки).

Сушка

Процесс удаления влаги с материала. Удаление влаги происходит за счет подвода к материалу теплоты. Теплота может подводить способами: -путем контакта с нагретой поверхностью аппарата (контактная сушка) -путем контакта с теплоносителями (конвективная сушка) -излучением (радиация) -нагревом в переменном электрическом поле высокой частоты(диэлектр сушка)

Помимо этого существует сублимационная сушка. В промышленности используют контактную и конвективную сушку. Контактная сушка осуществляется в сушильных шкафах. Широко используется для конвективной сушки барабанные сушильные агрегаты.

Длина до 20м.диаметр до3,5 м, скорость вращения барабана 2-5 обор/мин.

Кристаллизация

Выделение твердой фазы в виде кристаллов из раствора. Для выделения кристаллов смесь вначале растворяют в жидкости (в воде). Для выделения кристаллов необходимо создать пересыщенный раствор.

Создание пересыщенного определяется одним и более способов: -охлаждение горячих насыщенных растворов -удаление части растворителя путем выпаривания.

Скорость процесса кристаллизации зависит от факторов: - степень перенасыщения растворов, - температура, - интенсивностью перемешивания, - содержание примесей.

Иногда используется кристаллизация высаливанием, то есть в раствор вводят какие-то вещества, которые снижают растворимость соли.

Растворение.

Заключается в гитерогенном взаимодействии между жидкостью и твердым веществом, при котором твердое вещество переходит в раствор.

Для индификации растворения используют различные мешалки. Экстракции (Выщелачивание) - процесс извлечения из жидкой или твердой смеси веществ одного или нескольких компонентов с помощью имитивного растворителя (экстрагентом). Могут быть вода, спирты, кетоны (ацетон). При выборе экстрагента учитыв селиктивность по отношению к целевому компоненту смеси.

Экстракционная емкость по отношению к этому компоненту возможность извлечения растворенного компонента из экстрагента.

Стоимость, безопасность работы с ним. На скорость экстракции влияют: концентрация, размер и пористость частиц, интенсивность перемешивания, температура.

Наиболее простым экстрактором является емкость с мешалкой. Экстаргирование хорошо используется при утилизации древесных и полимерных отходов.

Химические процессы перерабатывающихся отходов.

Используется для очистки газовых выбросов сточных вод и при утилизации твердых отходов. Скорость и полнота протекания химических процессов зависят от температуры, давления, продолжительности процесса, концентрации веществ, интенсивности перемешивания, наличия катализатора и др.

Изменяя эти факторы можно регулировать процесс утилизации.

Сжигание отходов.

Любой химический процесс связан с изменением химической формулы вещества или смеси.

Сжигание отходов один из самых распространенных способов позволяющий обезвредить отходы и сократить их объем. При сжигании образуется токсичные дымовые газы, поэтому все современные мусоросжигательные заводы оборудованные многоступенчатой интенсивной очистки дымовых газов.

На современные заводы используют до 10 ступеней очистки. При этом используют катализирующие дожигатели, нейтролизацию газов,абсорбцию, адсорбцию, фильтрацию, очистку в циклонах и электро фильтрах и др. Это позволяет снизить содержание токсичных газов до санитарных норм.

Пиролиз отходов относящихся к химическим процессам заключается в нагреве органических продуктов до температуры деструкции в отсутствии или при неограниченном поступлении воздуха.

В результате пиролиза получают ценный продукт: пиролизный газ, активированный уголь, пиролизную смолу. Любой процесс протекает в ректоре. Мусоросжигательный завод тоже реактор.

Биохимические процессы.

Биохимические процессы наиболее сложны, поскольку подчиняются законам биологической кинетики.

В основе лежат сложные химические реакции. Биохимический процесс осуществляется под воздухом и при участии бактерий, микроорганизмов.

Бактерии могут быть быть аэробные и анэробные. Направление и скорость процессов зависят от температуры, величины поверхности раздела,наличие биохимических и химических катализаторов или ингебиторов, от рн среды, ее газового состава, состояния здоровья бактерий.

Биохимические процессы протекают с большой скоростью. Некоторые компоненты отходов являются ядом для бактерий (тяжелый металл и органические соединения).

Широко используется биохимический продукт для очистки земной поверхности и воды от нефти.

Известно биохимическое сбрасывание осадков сточных вод в аэротенках и окситенках.

Биохимический процесс протекает в толще захоронения органических отходов на полигонах, на дачах.

Биохимические технологии широко используются в биохимических промышленностях. При этом получают этиловый спирт, некоторые виды пластмасс, биотопливо. На полигонах образуется биогаз содержащий метан 65%, углеродный газ 30% и некоторые другие газы.

Биогаз является ценным энергоресурсом и должен собираться и утилизироваться. В противном случае газ воспламенится, а иногда и взрывается разрушая хранилище.

Особенности современного мусоросжигательного завода.

Используют теплоты отходящих газов. Для этого мусоросжигательные печи устанавливают котельные утилиз. В котле находится вода, домывающие газы обогревают котел, вода превращается в пар, который под высоким давлением подается на турбину. Турбина вырабатывает электричество в торговом количестве. Все мусоросжигательные заводы являются поставщиками электроэнергии после нагрева воды и полученного пара, дыма, газы имеют высокую температуру и их теплота используется для производства горячей воды и горячего воздуха. Горячий воздух используется для сушки отходов перед сжиганием. Вода используется для отопления жилых помещений и в бытовых целях.

Дата добавления: 2015-08-13