Очистка отходящих газов ЛОС

1 Классификация органических отходящих газов ЛОС

Летучими органическими соединениями (ЛОС) считаются органические соединения с давлением насыщенного пара более 133,32 Па при нормальной температуре и температурой кипения ниже 50–260°C при нормальном давлении, а также любые летучие органические твердые вещества или жидкости при нормальной температуре и давлении.

По химическому строению ЛОС можно разделить на восемь категорий: алканы, ароматические углеводороды, алкены, галогенуглероды, сложные эфиры, альдегиды, кетоны и другие. Их основными компонентами являются углеводороды, галогенированные углеводороды, кислородсодержащие углеводороды и азотистые углеводороды, в том числе бензольного ряда, органических хлоридов, фреонового ряда, органических кетонов, аминов, спиртов, простых и сложных эфиров, кислот и соединений нефтяных углеводородов. В частности, это ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, стирол и др.), алифатические углеводороды (бутан, н-бутан, бензин и др.), галогенированные углеводороды (четыреххлористый углерод, хлороформ, винилхлорид и др.), фреон. и др.), спирты, альдегиды, кетоны, полиолы (метанол, пропанол, изобутанол, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, циклогексанон и др.), простые эфиры, фенолы, эпоксидные соединения (эфир, метилфенол, фенол, оксид этилена, оксид пропилена). и др.), сложные эфиры, соединения кислот (этилацетат, бутилацетат и др.), амины, нитрильные соединения (диметилформамид, акрилонитрил и др.) и другие (бромид метила, хлорфторуглероды и др.) и еще 8 категорий.

2 Источники органических отходящих газов ЛОС

1 Источники газов ЛОС на углехимических предприятиях

Отходящие газы, образующиеся в углехимической промышленности, в основном образуются в результате двух процессов: преобразования угля в кокс и преобразования угля в газ.

1 1 Угольные и коксовые отходящие газы

В основном таковые образуются в процессе загрузки угля, коксования и при восстановительном химическом производстве. На этапе погрузки угля угольное сырье находится в прямом контакте с атмосферой при высокой температуре, что приводит к образованию большого количества дыма и пыли, а также различных органических полициклических ароматических углеводородных газов, вредных для организма человека. Отходящие газы при коксовании угля в основном возникают от химических производств и очистных сооружений. Зона химического производства поделена на участок холодного дренажа, участок десульфурации, секцию сульфата аммония и участок сырого бензола. Разные участки характеризуются разными загрязняющими веществами и формами выбросов.

1) Летучие газообразные соединения в секции холодного дренажа в основном включают аммиак, сероводород, нафталин и небольшое количество ЛОС, которые поступают из резервуаров для хранения смолы, резервуаров для аммиачной воды, промежуточных резервуаров для смолы, смолоходов, подземных резервуаров с водяными затворами и других зон, с непрерывным выбросом и высокой концентрацией, с низко- и высокотемпературными характеристиками.

2) Необработанные выбросы газов на участке сероочистки/сульфата аммония в основном содержит аммиак, сероводород и меньше летучих органических соединений, которые поступают из таких зон, как резервуар маточного раствора, резервуар регенерации и резервуар гашения пены, и имеют характеристики непрерывного отвода и высокое содержание аммиака.

3) Неорганизованные газовые выбросы в секции сырого бензола в основном содержат бензоловый ряд и поступают из таких зон, как резервуар для хранения сырого бензола, резервуар отбензиненной нефти, резервуар для промывки масла, подземный резервуар и резервуар для дозирования сырого бензола, и отличаются небольшим объемом газа при его высокой концентрации.

4) Эмиссия отходящих газов в зоне очистки сточных вод представляют собой в основном летучие выбросы и газоуносы с водой, а основными загрязняющими веществами являются вещества бензолового ряда, сероводород и азот, которые поступают из резервуаров аварийного сжигания, регулирующих резервуаров, бескислородных резервуаров, прочих резервуаров, зон фильтр-прессов и других зон, отличающихся большим объемом газа при низкой концентрации и высоком содержании воды.

1 2 Угольный отходящий газ 

В промышленности добычи газа из угля применяется газификация угольной пыли под давлением с неподвижным слоем, низкотемпературная очистка промывочного кислого газа метанолом и получение синтез-газа из метана для производства природного газа. В зависимости от характеристик технологического процесса выделяют четыре основные точки сброса ЛОС: остаточный газ после промывки и очистки кислого газа низкотемпературным метанолом, выпускаемый отходящий газ из резервуаров атмосферного (открытого) хранения газа и воды, газ с неприятным запахом, выделяемый оборудованием для очистки сточных вод и выпускаемый отходящий из резервуаров-хранилищ на нефтебазах.

1 2 1 Отходящие газы от низкотемпературной промывки метанолом, содержат метан, этилен, этан, пропилен, пропан, метанол и другие вещества, трудно поддающиеся вторичной переработке. Если вы хотите добиться степени чистоты, пригодной для повторного использования, это практически невозможно с экономической точки зрения, поэтому единственный выход – метод распада. Он состоит в том, чтобы преобразовать ЛОС до безвредных веществ и затем выпустить в атмосферу.

Инвестиционные затраты на РТО и РКО примерно одинаковы. Поскольку температура сгорания РКO ниже, чем при РTO, то ниже и эксплуатационные расходы на РКО. Однако, поскольку сера, содержащаяся в необработанных газах, приводит к накоплению вредных веществ в катализаторе, его дальнейшей непригодности и невозможности восстановления, то лучше выбрать метод РTO.

1 2 2 Газо-водяной резервуар выпускаемых отводных газов представляет собой в основном отходящий газ, напрямую выбрасываемый из дыхательного клапана резервуара-хранилища, содержит в основном сероводород и аммиак с высокой концентрацией ЛОС. В зависимости от температуры окружающей среды, поток и концентрация значительно различаются.

Этот газ не имеет восстановительной ценности, и его можно рассматривать для прямого сгорания методом РTO. При условии приемлемого диапазона давления этот газ можно транспортировать в устройство РTO для низкотемпературной промывки метанолом по трубопроводам, что позволяет снизить затраты на оборудование.

1 2 3 Отходящие газы из оборудования очистки сточных вод. Первый тип выхлопных газов– выбрасываемые из регулирующего резервуара, резервуара равномерного перемешивания, жироуловителя, резервуара для гидролиза и подкисления и других устройств участка предварительной очистки, где объем и концентрация газа значительно колеблются, а содержание ЛОС высокое. Второй тип — газ в аэрационном резервуаре и камере обезвоживания илового осадка, что очевидно приводит к появлению неприятного запаха. Выбросы сульфида и летучего фенола составляют более 95%, что затрудняет масштабную термическую кристаллизацию.

2  Источники газов ЛОС на металлургических предприятиях 

Анализ механизма образования ЛОС в процессе спекания в сталелитейной промышленности и черной металлургии. Обычно считается, что ЛОС в основном образуются в результате сжигания угля. Из-за использования топлива в процессе спекания неизбежно образуются ЛОС. В процессе спекания ЛОС образуются из летучих веществ в сырье как кокс и маслянистая окалина оксида железа, и выделяются в виде газа. При определенных рабочих режимах одновременно образуются диоксины и фураны. Диапазон температур камеры подогрева спекания составляет в основном 100–900°C, толщина около 100–200 мм, продолжительность около 10 минут. По мере спекания температура частиц горючего повышается, а внутренние органические летучие вещества улетучиваются в воздушный поток в газообразном состоянии и движутся вниз с потоком воздуха, нижний порог температуры понижается, и далее температура воздушного потока, содержащего ЛОС, снижается после теплообмена. Точка кипения постепенно смещается при сгущении продукта. Из-за ускоренной конденсации образуется множество мельчайших частиц, что также является одной из причин образования пыли.

3 Источники ЛОС на предприятиях изготовления упаковки и полиграфии.

Классификация упаковки и печати 1: по виду полиграфических материалов, печать на бумажной таре и упаковке, печать на пластиковой таре и упаковке, печать на металлической таре и упаковке, печать на таре и упаковке из иных материалов; классификация 2: по способам печати: литография (офсетная печать), глубокая печать, флексопечать, тиснение, шелкография и другие.

Согласно статданным, общий объем эмиссии ЛОС в упаковочной и полиграфической промышленности превышает 2 млн тонн. Выбросы ЛОС в упаковочной и полиграфической промышленности в основном концентрируются в производственных процессах печати, сушки, компаундирования (смешения) и очистки, в основном из-за применения чернил, клеев, растворов для нанесения покрытий, увлажняющих растворов, воды для мойки автомобилей, различных растворителей и т. д., при естественном испарении и испарении при высыхании материалов.

Сегмент цветной печати на пластике и гибкой упаковке является основным источником эмиссии ЛОС в упаковочной и полиграфической промышленности. Для достижения маркетингового эффекта, в производственном процессе необходимо использовать органические растворители, в основном этилацетат, толуол, бутанон, изопропанол и т. д. Поэтому в индустрии гибкой упаковки с цветной печатью на пластиковых материалах наиболее востребованы системы очистки промышленных выбросов.

4 Источники ЛОС на предприятиях по производству и нанесению покрытий.

Производство и нанесение покрытий обычно относится к процессу смешивания краски, нанесения покрытия (включая грунтовку, срединные и верхние слои, лак), выравнивающий слой, сушку и другие звенья промышленного производства. Согласно  «Национальному экономическому отраслевому классификатору» (GB/T4754-2017), классификация покрытий, включающая обращение с ЛОС, обычно подразумевает отрасли производств мебели (C21), металлургической промышленности (C33), оборудования общего назначения (C34), специализированного промышленного оборудования (C35), автомобильной промышленности (C36), железнодорожного, судового, аэрокосмического и другого транспортного оборудования (C37), металлоизделий, ремонта и обслуживания станков и машин (C43), политики предотвращения загрязнения окружающей среды, контроля управления и обращения с ЛОС на производственных предприятиях покрытий.