Курсовая работа: Разработка технологической схемы очистки промышленных газов

Рис 3

2)  Известковый метод очистки газа от диоксида серы, осуществляемый в двух последовательно установленных абсорберах (скрубберах, орошаемых известковым молоком):

Этот метод относится к нерекуперационным методам, достоинствами которых являются простая технологическая схема, низкие эксплуатационные затраты, доступность и дешевизна сорбента, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания [1, c.101-102]. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.

Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.

В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Известковый метод обеспечивает практически полную очистку газов от SO2 (η (SO2) = 80 %). Известь получают обжигом карбонатных пород при температуре 1000…1300 ºC [1, c.101] . Принципиальная схема установки по очистке отходящих газов от SO2 известковым способом представлена на рис. 4. По этому способу отходящие газы подвергаются предварительной очистке от механических примесей (пыли, сажи) в батарейных циклонах 1, после чего с помощью газодувки 2 направляются в скруббер 3, орошаемый известковым молоком.

При взаимодействии известкового молока с SO2 протекают реакции

SO2 + Н2O = Н2SO3;

Са (ОН)2 + SO2 = CaSO3 + 2H2O.

По мере циркуляции раствора в нем накапливается соль СаSО3. Когда концентрация ее в растворе достигнет 18—20%, раствор периодически заменяется свежим. Образовавшийся сернистокислый кальций плохо растворим в воде (0,138 г/л), поэтому в системе орошения скрубберов последовательно устанавливается кристаллизатор 5, служащий для выделения кристаллов сульфита кальция. Дальнейшее выделение CaSO3 происходит на вакуумфильтре 6. Шлам, состоящий из СаSО3 и CaSO4, образующийся за счет реакции

2СаSO3+O2=2СаSO4,

выводится в отвал транспортером 7 и может быть использован для производства строительных материалов. Известковый метод обеспечивает практически полную очистку газов от SO2, но требует значительного расхода извести. Степень очистки достигает 80%. При известковом методе происходит также улавливание частиц пыли со степенью очистки 60%.

Рис. 4. Схема очистки выхлопных газов от SO2 известковым способом.

3)  Селективное каталитическое восстановление диоксида азота:

Суть процесса:

Используемый восстановитель (как правило аммиак) реагирует преимущественно с NOx и почти не взаимодействует с находящимся в нитрозных газах кислородом, в связи с чем его расходуют в количествах, эквивалентных содержанию в обезвреживаемых газах оксидов азота для превышающих стехиометрию на 10…50% с целью более полного протекания экзотермических реакций:

6NO+4NH3=5N2+6H2O,

6NO2+8NH3=7N2+6H2O,

8NO+2NH3=5N2O+3H2O,

5NO2+2NH3=7NO+3H2O.

Таким образом, безвредные продукты реакции (азот и вода) являются еще одним выгодным отличием этого метода. Присутствие кислорода в отходящих газах благоприятствует реализации каталитического восстановления, реакции ускоряются, и процесс идет следующим образом:

4NO+4NH3+О2=4N2+6H2O.

Селективное каталитическое восстановление происходит при относительно низких температурах (180…360°С) с выдлением больших количеств тепла. Вследствие этого температура конвертируемых газов увеличивается в зоне катализа лишь на 10…20°С.

При избытке аммиака его основное количество окисляется присутствующим в нитрозных газах кислородом по экзотермической реакции:

4NH3+3О2=2N2+6H2O.

Процесс достаточно прост по аппаратному оформлению и внедрен в производство азотной кислоты под давлением 0,35 МПа. Отходящие нитрозные газы таких производств содержат до 2% (об) NO и NO2.

5. Разработка балансовой схемы очистки газов с представлением ее на рисунке

Рис.5. Балансовая схема очистки газов

6. Обоснование достижения нормативов ПДВ и проведение расчета платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

В результате проведенной очистки пылегазового потока по предложенной принципиальной технологической схеме были достигнуты необходимые степени очистки даже с качественно лучшими показателями, не превышающими разрешенных значений, т.е. концентрация веществ после очистки ниже, либо равна значениям ПРК, поэтому ранжируем данные выбросы в пределах нормативов ПДВ. Рассчитаем годовой фактический выброс загрязняющих веществ с учетом коэффициента подсоса (Кп = 7 %):

·  пыль неорганическая: ПРК(пыль) =0,01 г/нм3; ηтреб.(пыль) = 99,96 %,

ηфакт (пыль) = 99,96 %, Сфакт(пыль) =  г/м3;

·  диоксида азота (NO2): ПРК(NO2) = 0,01 г/нм3; ηтреб.( NO2) = 99,2%,

ηфакт (NO2) = 99,2 %, Сфакт(NO2) = 0,26 г/м3;

·  оксида углерода (СО): ПРК(СО)= 0,01 г/нм3; ηтреб.( СО) = 0 %,

ηфакт (СО) 0 %, Сфакт(СО)= 0,01 г/м3;

·  диоксида серы (SO2): ПРК(SO2)= 0,05 г/нм3; ηтреб.( SO2) = 50%,

ηфакт (SO2) = 80%, Сфакт(SO2)= 0,004 г/м3

Расчет платы производится по фактическим выбросам вредных веществ в соответствии с Постановлением РФ № 632 от 28.08.1992 г «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей среды, размещение отходов и другие виды вредного воздействия» (в редакции от 14.06.2001 г с изменениями от 14.05.2009 г). При расчете размера платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу принимается коэффициент экологической ситуации Западно-Сибирского экономического региона – 1,44, коэффициент инфляции 1,79. Используем при расчете нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, приведенные в таблице 2. Нормативы платы приведены в новом масштабе цен, введенном постановлением Правительства Российской Федерации от 12 июня 2003 года № 344.

Нормативная плата за выбросы в пределах нормативов ПДВ производится по формуле:

,

где Сni – ставка платы за выброс i-го загрязняющего вещества, руб/т;

Мi – фактический выброс i-го загрязняющего вещества, т;

К1 – коэффициент, учитывающий уровень экологической ситуации экономического региона;

К2 - коэффициент инфляции.

Производим расчет:

Поскольку мы производим плату за выбросы в пределах ПДВ, то в соответствии с Постановлением РФ № 552 от 5. 08.1992 г «Положение о составе затрат по производству и реализации продукции (работ и услуг), включаемых в себестоимость продукции, и о порядке формирования финансовых результатов, учитываемых при налогообложении прибыли» данную плату мы можем включить в себестоимость продукции. Кроме того, при расчете экономической эффективности необходимо учесть факт наличия в химическом составе пыли 25 % оксида олова и 12,5 % оксида цинка (N – процентное содержание в пыли данных соединений), прибыль от реализации которых в составе уловленной пыли (mул.пыль за вычетом пыли, находящейся в виде шлама, уловленной при очистке от диоксида серы, равной ) с учетом их стоимости (Полово и Пцинк – примечание к таблице 2), хранящейся на временном складе хранения, находим следующим образом:

- прибыль от продажи оксида олова (Sолово), находящегося в составе уловленной пыли:

- прибыль от продажи оксида цинка (Sцинк), находящегося в составе уловленной пыли:

Вывод: проведение очистки пылегазового потока по разработанной в данной работе принципиальной технологической схеме можно считать технико-экономически выгодным, поскольку в результате нее выбросы загрязняющих веществ не превышают разрешенных, и мы ранжируем их как выбросов в пределах нормативов ПДВ. При этом плату за эти выбросы мы можем включить в себестоимость продукции. Кроме того, при реализации уловленной пыли, в составе которой содержатся ценные с точки зрения экономического интереса оксиды олова и цинка, предприятие получит прибыль в размере 2599931,25 руб/год.

7. Итоговая таблица

Таблица 3. Итоговая таблица

Литература

1.  Иванов О.П., Коган Б.И., Быков А.П. Инженерная экология: учебное пособие / Под редакцией Б.И.Когана. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 1995. – Книга 2. 143 с.

2.  Конспект лекций по дисциплине «Системы защиты среды обитания».

3.  Буторина М.В., Дроздова Л.Ф. Инженерная экология и экологический менеджмент: учебник / под ред. Н.И.Иванова. – М.: Логос, Университетская книга. – 520 с.: ил.

4.  Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1992, - 176 с.

Используемые сайты:

5.  http://www.air-cleaning.ru/d_method_rev.php

6.  http://www.rucem.ru/oborud/15.html

7.  http://rancom.ru/prod/ef.html