3.11. Знешкодження та утилізація відходів фенолу
В процесі виробництва пластмас, саліцилової і пікринової кислот, ПАР, присадок до мастил і бензинів і т.п. утворюються відходи фенолу (С6Н50Н). Фенол отримують з кам'яновугільного дьогтю і синтетично. Він є токсичною речовиною, при попаданні на шкіру викликає опіки;
гранично допустима концентрація його в повітрі 5 мг / м 3. в стічних водах 1-2 мг / м 3. Фенол служить основною сировиною при отриманні фенолоформальдегідних пластмас. Відходами виробництва є фенольна смола і фенольна вода. Освіта фенольної смоли йде на стадії кислотного розкладання гідропероксиду изопропилбензола на фенол і ацетон.
Фенольна смола є кубовим залишком після дистиляції продуктів розкладання гідропероксиду кумолу. При температурі вище 50 ° С являє собою рухливу масу темного кольору. Зразковий склад (% по масі): фенол - 6-17; ацетофенон - 6-16; складний фенол - 22-39; димер альфа-метілостірола - 20-30; діметілфенілкарбінола - 1-13; важкий залишок - 7-28; альфа-метилстирол - 1-3. Норма освіти фенольної смоли - 130 кг / т фенолу. В даний час в промисловості відомі два основних напрямки використання фенольної смоли:
в якості добавки до топкового маслу на сланцепереробних комбінатах. Топковий масло в даному випадку використовується як котельне паливо, при цьому сжижаются всі цінні компоненти, що містяться в смолі: фенол, ізопропілбензол, альфаметілпіррол, ацетон;
пряме використання фенольної смоли, яке дозволяє повністю, без залишку використовувати смолу замість дефіцитного сировини - фенолу - без додаткових капітальних вкладень. В даний час фенольну смолу безпосередньо використовують у виробництві двох марок фенолформаль-дегідних смол N 18 та N 236, що йдуть на виготовлення фе-нопластов. Загальна потреба в фенольной смолі по країні становить 1,5 тис. Т / рік.
При виробництві фенолформальдегідних смол фенольних смолу попередньо розріджують фенолом, підігрівають до 40 ° С і потім подають в реактор з мішалкою. Обігрів ведеться через сорочку апарату. Відповідно до рецептури, яку складають окремо для кожної марки фенолформальдегидной смоли, в ємність завантажують потрібні компоненти і масу весь час перемішують поки йде реакція і під час сушки, яка здійснюється в тому ж апараті. Після закінчення процесу підшарового вода, що представляє собою відхід виробництва, зливається, продукт - фенолформальдегідні смоли використовують для отримання прес-порошків або текстоліту.
До числа перспективних розробок з утилізації фенольної смоли відносяться термічна деструкція і гі-ганізаційні метод. Метод термічної деструкції розроблений і проведений на дослідній установці. В результаті процесу термічної деструкції в реакторі-разлагателі, де температурний режим забезпечується теплоносієм, додатково утворюються фенол, альфа-метилстирол, ізопропілбензол. Утворився в процесі подальшої ректифікації кубовий залишок направляється в рецикл і частково виводиться з процесу, попередньо змішуючись з розчинником. Розведений залишок направляється на спалювання.
Гідрогенізаціонний метод переробки фенольної смоли розроблений Інститутом гірських копалин (ИГИ, Москва) і також перевірений на дослідній установці. Метод гідрування фенольної смоли на алюмокобальтмолібденовом каталізаторі складається з стадій знесолення, гідрування, поділу продуктів гідрування. Цей метод дозволяє перетворювати все побічні продукти, що входять до складу фенольної смоли, в цільові продукти: ацетофенон-- в етилбензол; діметілфенілкарбінола і дімеральфа-метилстирол --в ізопропілбензол; складний фенол - в фенол і ізопропілбензол.
Фенольна вода - це стічна вода при виробництві фенолу вона містить,%: фенолу - 6-7, ацетону - до 0,5, фенолятов - до 5. Норма освіти фенольних стічних вод на підприємствах становить 200-300 кг на 1 т отриманого фенолу.
3.12. Утилізація теплових відходів
Одними з масових видів ПО є теплові викиди в атмосферу і воду з промислових печей, теплоенергетичних установок, систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, систем охолодження та ін. Теплові викиди бувають рідкі та газоподібні. З одного боку, вони є величезним джерелом вторинних енергоресурсів, з іншого боку, негативно впливають на атмосферні процеси і клімат регіонів, змінюють біоценоз в водоймах і т.д.
У топках котлів ТЕЦ, домнах, промислових печах та ін. Щодня спалюються сотні тисяч тонн твердого та рідкого палива, мільйони кубічних метрів природного і вторинного газу. Сучасна техніка ще не досягла такого рівня, щоб з економічною вигодою використовувати тепло від великих джерел теплового забруднення атмосфери. Однак цілком можливо вже зараз використовувати вторинні
енергетичні ресурси, приховані в газах, що відходять від опалювальних систем, систем вентиляції, охолодження та кондиціонування, що скидаються водою ТЕЦ, каналізаційних стоків і т.д.
Теплоутилізаційних установки, призначені для сприйняття теплової енергії з теплових викидів, можна розділити на два види: теплові насоси, що забезпечують збільшення потенціалу робочої речовини, і теплоутілізато-ри - теплообмінники безпосередньої дії. Теплоутилі-лизатор-теплообмінники можуть використовуватися тільки в тому випадку, якщо потенціал теплових викидів вище потенціалу того середовища, якої передається теплова енергія. Існують різні класифікації теплоутилізаторів-теплообмінних-ков. За найбільш поширеною вони поділяються на такі три групи:
теплоутилізатори з проміжним теплоносієм;
воздуховоздушного (воздухожідкостние) рекуперативні теплоутилізатори.
При всьому різноманітті конструктивних рішень утилізаторів тепла вторинних енергоресурсів в кожному з них є наступні елементи: середа - джерело теплової енергії; понеділок - споживач теплової енергії; ТЕПЛОПРОМ-ник - теплообмінник, що сприймає тепло від джерела; теплопередатчик-теплообмінник, що передає теплову енергію споживачу; робоча речовина, яке транспортує теплову енергію від джерела до споживача. В регенеративних і воздуховоздушного (воздухожідкостних) рекуперативних теплоутилізаторах робочою речовиною є самі теплообменівающіхся середовища.
Теплоутилізаційних методи і установки докладно описані в спеціальній літературі, тому нижче коротко згадуються основні з них.
Теплові насоси є перетворювачами теплової енергії, в яких забезпечується підвищення її потенціалу (температури). Вони бувають трьох видів: компресійні, сорбційні і термоелектричні.
Принцип роботи компресійних теплових насосів заснований на послідовному здійсненні процесів розширення і стиснення робочої речовини. Теплові насоси цього виду поділяють на повітряно-компресійні і парокомпресійні.
Принцип роботи сорбційних теплових насосів заснований на послідовному здійсненні термохімічних процесів поглинання (сорбції) робочого агента відповідним сорбентом (віддача тепла), а потім виділення (десорбції) робочого агента з сорбенту (поглинання тепла). Сорбційні установки ділять на абсорбційні (об'ємне поглинання) і адсорбційні (поверхневе поглинання).
Термоелектричні теплові насоси засновані на ефекті Пелетье, пов'язаному з виділенням і поглинанням тепла в спаях матеріалів при проходженні через них електричного струму. Виконана Технічним міжнародним комітетом по теплових насосів експертна оцінка перспектив розвитку теплонасосної техніки показала, що основним типом намічаються до впровадження теплонасосних систем є компресійні.
У компресійному тепловому насосі компресор засмоктує з випарника пари робочої речовини, стискає їх і подає в конденсатор. Процес стиснення в компресорі супроводжується збільшенням температури і тиску пари. В конденсаторі відбувається конденсація парів робочої речовини і виділення теплоти конденсації, яка повинна бути відведена. З конденсатора робоча речовина, що знаходиться в рідкому стані, надходить через регулюючий вентиль, що зменшує тиск, в випарник, де відбувається випаровування рідини. Теплові насоси можуть використовувати як джерело теплової енергії воду або повітря і передавати теплоту воді (водо-водяні або повітро-водяні) або повітрю (повітряні або повітряно-повітряні). У системах опалення та вентиляції широко застосовують повітро-повітряні теплові насоси.
Як джерело теплової енергії можливе використання витяжного повітря, відпрацьованої води системи гарячого водопостачання, промислових і побутових стічних вод і т.п.
Установки з проміжним теплоносієм - найбільш широко поширений вид теплоутилізаторів в системах перетворення теплової енергії. Їх застосовують в системах з безпосереднім передаванням тепла, з тепловими насосами і багатьох інших.
Залежно від виду використовуваного теплообмінника теплоутилізатори можуть бути рекуперативного або контактного типу. Можливі варіанти, коли в одному каналі теплоносій безпосередньо контактує з теплообменівающіхся середовищем, а в іншому - використовується рекуператорний теплообмінник.
Теплоутилізатори з проміжним теплоносієм можуть працювати в області однофазної рідини, а також в області вологої пари. Як однофазної рідини зазвичай застосовують воду або інші рідини, що не замерзають в робочому діапазоні температур. Як рідин, що забезпечують роботу теплоутилізаторів в області вологої пари, використовують хладони, водяна пара, аміак, а також розчини (водоаміачних, бромістолітіевие і т.д.).
Широке застосування в установках утилізації тепла повітря, що видаляється отримали регенеративні апарати обертового і переключається типів, в яких передача тепла здійснюється акумулюючої масою, що знаходиться послідовно в потоках теплого і холодного повітря.
Обертові регенератори складаються з акумулюючої маси насадки, електродвигуна з редуктором, що призводить в обертання насадку, і продувочной камери. Насадка може бути утворена пластинами різної конфігурації, сітками, кульками, стружкою і т.д.
Продувальна камера призначена для очищення поверхні насадки при переході її з повітря, що видаляється в припливне. Обертові регенератори бувають несорбирующимся і сорбирующие. У сорбирующих регенераторах яка акумулює маса з капіллярнопорістого матеріалу (асбестокартона, технічного капрону і т.п.) просякнута сорбентом (хлористим літієм, бромистим літієм і т.д.), що забезпечує поглинання вологи з повітря, що видаляється і передачу її в процесі десорбції приточування.
В перемикаються регенераторах насадка нерухома і послідовно омивається теплим і холодним повітрям.