3.5. Отходы растворителей

Многие технологические процессы в промышленности и на транспорте связаны с использованием органических растворителей, которые, выполнив свою роль, уносятся с воздухом вентиляционной системой, загрязняя окружающую среду, либо сливаются в накопители и заменяются свежими. Общее количество растворителей, ежегодно расходуемых предприятиями страны, приближаются к 0,5 млн. т. Все растворители относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ), являются пожаро-, взрывоопасными веществами. Их сброс в накопители, унос паров в атмосферу наносят серьезный ущерб окружающей среде.

По степени опасности ЛВЖ делят на три группы (табл. 3.10).

Отходы растворителей необходимо собирать и подвергать утилизации. Однако предприятия далеко не всегда утилизируют растворители, так как по экономическим соображениям не заинтересованы в их повторном использовании. Объясняется это тем, что многие методы регенерации растворителей экономически неэффективны.

Таблица 3.10. Температура вспышки ЛВЖ

Группа опасности ЛВЖ	Температура вспышки в тигле, С
	закрытый		открытый
I – особо опасные II – постоянно опасные III – опасные		< минус18 минус 18—23 23—26	<13 13—27 27—66

В основе рекуперации растворите­лей лежит адсорбция – поглощение паров вещества пористыми адсорбен­тами, например, углеродными (актив­ными углями) или минеральными (силикагелем). Иногда в качестве по­глотителей используют нелетучие жидкости (абсорбция). Процесс адсорбции наи­более эффективно происходит, ког­да размер пор адсорбента в несколь­ко раз превышает размер поглощае­мых молекул. Адсорбция резко умень­шается с повышением температуры из-за более энергичного теплового движения газовых молекул. Эта зави­симость используется для выделения поглощаемых веществ из адсорбента.

Рекуперация растворителей мо­жет быть организована в периодичес­ком и непрерывном цикле. В пе­риодической схеме воздух, содержа­щий пары растворителя, проходит через неподвижный слой адсорбен­та, из которого после его насыще­ния извлекается утилизируемый ра­створитель.

В непрерывно действующих адсор­берах движущийся слой поглотителя последовательно проходит зоны ад­сорбции и десорбции рекуперационной установки. К преимуществам та­ких установок относят достаточно высокие скорости обрабатываемых потоков, компактность оборудова­ния, высокий коэффициент исполь­зования адсорбентов, сокращение энергозатрат на периодические нагрев и охлаждение адсорбера, возможность автоматизации процесса. Для осуще­ствления непрерывного процесса в адсорберах нового поколения исполь­зуется адсорбирующая угольная ткань, которая движется перпенди­кулярно газовому потоку.

Поскольку в промышленности широко распространено использова­ние периодической технологии ре­куперации растворителей, ниже рас­смотрена работа установки такого типа, используемой в технологии производства поливинилового спир­та. В этом производстве используют метанол, этанол, этилацетат, бензин и другие растворители. Суммарное содержание паров в отходящих га­зах достигает 80-90 г/м³. Учитывая, что объем отходящих газов состав­ляет от 100 до 150 м³/мин, общий объем паров растворителей составляет от 12 до 20 т/сут. Выброс в атмосферу такого количе­ства растворителей опасен для био­сферы, не говоря уже о больших эко­номических потерях. Поэтому при производстве поливинилового спир­та осуществляется рекуперация ра­створителей. Периодический процесс (рис. 3.12) проводится в четыре ста­дии: адсорбция, десорбция, сушка и охлаждение.

Паровоздушная смесь с помощью газодувки 1 направляется в адсор­бер 2, где проходит через неподвижный слой адсорбента толщиной бо­лее 0,6 м. Наилучшим адсорбентом для паров и газовых выбросов явля­ется активный уголь. Отечественная промышленность производит не­сколько марок активных углей: АР-А, АР-Б, АР-В.

При прохождении адсорбера пары растворителей адсорбируются на по­верхности активного угля, а очищен­ный воздух выбрасывается в атмос­феру. После насыщения адсорбента парами растворителей подача паро­воздушной смеси в адсорбер прекра­щается и начинается вторая стадия процесса, т.е. десорбция. В адсорбер с помощью газодувки 5 в течение 1,5-2 ч подается острый водяной пар с температурой от 110 до 115 °С. Десорбированные пары растворителя вместе с парами воды конденсируются в хо­лодильнике 3, куда они попадают, выйдя из адсорбера. Образовавшийся конденсат стекает в декантатор 4, где происходит расслоение жидкости – смеси растворителей и воды.

Из декантатора вода сливается в оборотную систему водоснабжения, а смесь растворителей подается на ректификацию, где происходит их разделение и получение индивидуальных продуктов, использующихся повторно в процессе синтеза поливинилового спирта. После завершения десорбции паров растворителя процесс переходит в третью стадию: активный уголь сушат горячим воздухом с температурой от 105 до 110 °С, подогрев которого осуществляют калорифером 6. По окончании cyшки в адсорбер подается охлажденный воздух с температурой не более 30 С и наступает четвертая стадия процесса рекуперации – охлаждение адсорбента.

Рис. 3.12. Схема рекуперации растворителей