Существуют различные способы очистки выбросов. Эффективность каждого метода определяется санитарными и техническими требованиями и зависит от физико-химических свойств удаляемых примесей. Наиболее распространенные способы – адсорбционный, абсорбционный, каталитический.
Абсорбционный и адсорбционный методы основаны на поглощении вредных веществ жидкими или твердыми сорбентами. Метод каталитической очистки основан на применении каталитических реакций, в результате которых находящиеся в газе вредные примеси превращаются в безвредные или менее вредные соединения, легко удаляемые из газа [60].
В последнее время были разработаны хемосорбционные волокнистые материалы ВИОН, которые успешно применяются для очистки от вредных примесей не только питьевой воды [61] и промстоков [62], но и газовоздушной среды.
Хемосорбционные волокна, благодаря развитой удельной поверхности, имеют высокую скорость сорбции и десорбции, особенно в начальных стадиях процесса, обеспечивают низкое сопротивление воздушному потоку по сравнению с гранулированными сорбентами [63].
Сопоставление геометрической поверхности волокон и гранул дает представление о преимуществе волокнистых сорбентов перед гранулированными, которая сказывается на скорости хемосорбции и полноте улавливания. Кроме того, волокна можно применять в различных формах: ткань, нетканое волокно, пряжа, порошок (кнопп). Развитая поверхность, разнообразие форм использования волокнистых сорбентов способствует созданию на их основе рационального оформления технологических процессов. Кроме того, материалы ВИОН можно многократно использовать в процессах «сорбция – регенерация» при невысоком расходе регенерирующего реагента.
Хемосорбционные волокна получают следующими способами:
– привиточной сополимеризацией химически активных мономеров к готовому волокну;
– формованием волокна из сополимеров, содержащих химически активные группы или группы, которые превращаются в активные путем химических превращений;
– формованием волокна из смеси полимеров, содержащих группы, обеспечивающие хемосорбцию, а также из полимеров, получающихся в результате химических превращений [63].
При переработке полиэтилена выбросы летучих компонентов незначительны, поэтому для очистки газовоздушной смеси можно использовать фильтры волокна ВИОН, устанавливаемые в вентиляционной системе.
Волокно ВИОН имеет меньшую статическую обменную емкость по сравнению с гранулированными сорбентами того же химического состава, однако благодаря развитой поверхности они обладают высокой скоростью сорбции и десорбции, особенно на начальных стадиях процесса.
Нетканые полотна развесом около 1 кг/м2 из волокон ВИОН широко используются в фильтрах производительностью от 3000 до 25000 м3/час для улавливания газов, а также жидких аэрозолей, являющихся наиболее распространенными веществами, отравляющими атмосферу.
Благодаря компактности и низкому аэродинамическому сопротивлению фильтры можно встроить в существующие системы приточно-вытяжной вентиляции. При необходимости подаваемый на очистку воздух доувлажняется и обеспыливается. Фильтры, содержащие ВИОН выдерживают до 1000 циклов сорбция – регенерация.
Очистка воздуха от токсичных газов основана на реакции взаимодействия низкомолекулярных веществ с химически активными группами волокнистого сорбента. Характеристика фильтров, которые можно использовать для очистки газовых выбросов от вредных веществ, приведена в табл. 3.2.
Таблица 3.2.
Техническая характеристика фильтров для очистки газовоздушной среды от вредных выбросов.
| Показатель | Марка фильтров | ||
| ХВФ-3 | ХВФ-10 | ХВФ-25 | |
| Производительность, м3/ч | 3000 | 10000 | 25000 |
| Габаритные размеры, м | 1,4х1,4х1,2 | 1,8х1,6х1,2 | 2,5х1,8х1,2 |
| Масса, кг | 215 | 350 | 640 |
| Рабочий объем, м2 | 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| Масса нетканого волокна, кг | 30,0 | 70,0 | 100,0 |
| Рабочая поверхность фильтрации, м2 | 15,0 | 35,0 | 80,0 |
| Скорость фильтрации, м3/сек | 0,06 | 0,10 | 0,10 |
| Сопротивление, Па | 100 – 150 | 200 – 300 | 400 – 600 |
| Расход регенерирующего раствора, м3/час | 0,10 | 0,25 | 0,35 |
Улавливание вредных веществ с помощью хемосорбционных волокон ВИОН позволяет переходить на замкнутые технологические циклы [64].
Воду, используемую в промышленности, подразделяют на охлаждающую, технологическую и энергетическую. При производстве труб из полиэтилена воду используют для охлаждения формы. В этом случае она не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Вода циркулирует в замкнутой системе, выбросы из которой отсутствуют, поэтому промышленные сточные воды в процессе производства не образуется. Хозяйственно-бытовые стоки поступают в канализацию, а затем – на очистные сооружения предприятия.
Пыль порошка, образующаяся в процессе переработки, собирается на фильтрах, одной из вышеперечисленных марок, загружается в мешки и перерабатывается либо утилизируется.
В настоящее время ведется активное обсуждение способ утилизации отходов полимеров. Среди них предлагается: рецикл материалов, термический метод, сжигание и деградация [65].
В процессе производства полиэтиленовых труб образуются сточные воды, которые сбрасываются во внутренние сети промышленных площадок. Анализ сточных вод показал содержание взвеси 265 мг/м3 (ПДК до 1000 мг/м3), нефтепродукты и ацетон не обнаружены. В связи с этим, очистка сточных вод не является целесообразной.
В данном технологическом процессе экструзии труб из полиэтилена, производственные отходы образуются в виде бракованных изделий, обрезков и тому подобное. Образующиеся при переработке твердые отходы не токсичны, не требуют специальной обработки и подлежат переработке.
При переработке выполняются следующие мероприятия:
1. отходы, после их образования, собираются в контейнер;
2. собранные отходы должны попадают в устройство для измельчения;
В производстве данного изделия отходы направляются на производство других неответственных изделий либо утилизируются.
4. Автоматика
Автоматизация химического производства – процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.
Измерительные приборы и автоматические устройства обеспечивают оптимальное протекание технологического процесса, недоступное ручному управлению. Поэтому автоматизация позволяет наиболее эффективно использовать все ресурсы производства, улучшить качество выпускаемой продукции и значительно повысить производительность труда.
Системы автоматического управления обеспечивают повышение качества продукции и улучшение экономических показателей производства за счет выбора и поддержания оптимальных технологических параметров. Технологический процесс и оборудование, в котором он протекает, представляют собой объект регулирования, а комплекс технических средств и персонал, непосредственно участвующий в управлении, образуют систему управления. При любом виде управления в той или иной степени выполняются следующие этапы: получение информации о состоянии объекта управления; обработка и анализ полученной информации, на основании чего формируется решение о необходимости и характере воздействий на объект управления; реализация принятого решения, например, путем изменения материальных и энергетических потоков. Выполнение первого этапа связано с определение значений величин, характеризующих состояние объекта управления - давлений, температур, физико-химических показателей перерабатываемых веществ [66].
Назначение автоматических систем регулирования (АСР) – поддержание заданных или оптимальных значений величин, определяющих протекание процесса, на определенном уровне. АСР может осуществляться с помощью достаточно простых технических средств – локальных регуляторов. Однако функциональные возможности таких систем очень ограничены. В связи с этим для управления широко применяется автоматизированная система управления (АСУ), предназначенная как для управления технологическими параметрами, так и для организационного управления предприятием [67].
Автоматический регулятор представляет собой совокупность элементов, включающих функции сравнения текущего и заданного значения регулируемой величины, усиления сигналов, формирования алгоритма регулирования.
Согласно предложенной в предыдущем разделе технологической схеме, исходный материал из бункера для хранения направляется в сушилку гранул 1 для удаления поверхностной влаги из полимера. Гранулы полимера загружаются в бункер экструдера 2, где они расплавляются и выдавливаются через формующую трубную головку 3. Трубчатый профиль поступает внутрь калибровочной насадки 4, где частично охлаждается и приобретает необходимые размеры. Для прижатия расплава к стенкам калибрующей насадки внутрь трубы подводится сжатый воздух или создается вакуум между трубой и насадкой. Затем труба охлаждается в ванне с двумя температурными зонами 5 и 7, проходит маркировку в устройстве 8, протягивается тянущим устройством 9, разрезается пилой 10 и подается на приемный стол (штабелирующее устройство) 11. Отходы и бракованные изделия направляются на переработку в дробилку 11.
На основании данной технологической схемы изготовления полиэтиленовых труб для газоснабжения, был предусмотрен выбор следующих приборов и средств автоматизации: