Способ очистки выбросов установки грануляции каменноугольного пека Российский патент 2021 года по МПК B01D53/44 B01D53/72 B01D53/74 

Предлагаемое изобретение относится к способам очистки газовоздушных смесей от органических смол и бензапирена, и может быть использовано на предприятиях химической, коксохимической, отраслей промышленности.

Известен способ снижения в газовых выбросах содержания бензапирена и других полициклических ароматических углеводородов см. патент №2118913, МПК B01D 53/32, В03С 3/00 1998 г. путем фотоокисления полициклических углеводородов при облучении излучением электрического разряда в интервале длин волн 340÷410 нм со средней плотностью световой энергии 10^-3÷3⋅10^-1 Дж/см² при рабочих температурах от -20°С до +80°С.

К недостаткам вышеуказанного способа, проверенного на промышленных газоходах, относятся сравнительно невысокие скорости реакций разложения бензапирена и других полициклических углеводородов, и при этом степень очистки промышленных выбросов, например, от бензапирена составляет не более 30÷35%, а удельные затраты электроэнергии на каждый грамм разложенного бензапирена достигают 0,5 кВт⋅ч и более.

Известен более совершенный способ очистки выбросов, используемый в Акционерном Обществе «Алтай-Кокс» см. «Постоянный технологический регламент (инструкция). Цех улавливания. Грануляции пека каменноугольного» TP 0188110-ЦУ-04-2017, утвержденный генеральным директором Общества 30.11.2017 г. - прототип, включающий эвакуацию вентиляторами от ротоформеров выбросов, нагнетание вентиляторами выбросов в общий воздуховод, с последующими стадиями очистки газовоздушной смеси в промывателе, орошаемом моющим раствором, разделения жидкой и газовой фаз, сбора жидкой фазы, содержащей органические смолы и бензапирен, подачи обедненной газовоздушной смеси в отбойник, для осаждения остаточных дистиллятов, не уловленных в промывателе, нагнетания вентилятором газовоздушной смеси через газоподогреватель в термокаталитические установки, где обедненную газовоздушную смесь дополнительно очищают от вредных примесей термокаталитическим окислением. Температуру газовоздушной смеси в реакторе термокаталитического окисления контролируют и поддерживают в ручном режиме не более 480°С. Очищенную газовоздушную смесь из реакторов термокаталитического окисления подают в рекуперативные теплообменники, где она охлаждается, нагревая при этом поступающую в реакторы термокаталитического окисления неочищенную газовоздушную смесь. Очищенную газовоздушную смесь после рекуперативных теплообменников вентилятором выбрасывают в атмосферу.

К недостаткам данного способа можно отнести сложность технологического процесса, заключающаяся в его многоступенчатости, что приводит к повышенным материальным и финансовым затратам, а также низкое качество очистки выбросов.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение технологического процесса при повышении качества очистки выбросов от органических смол и бензапирена, и сокращение материальных и финансовых расходов.

Поставленный предполагаемым изобретением технический результат достигается использованием общих с прототипом известных признаков, включающих эвакуацию выбросов от ротоформеров, перемещение их по трубопроводу, подогрев, конденсацию, фазоразделение, сбор жидкой фазы, состоящей из воды, органических смол и бензапирена, удаление из газовоздушной смеси тумана органических смол и воды, выброс очищенного воздуха в атмосферу и новых признаков, заключающихся в том, что выбросы от ротоформеров эвакуируют при помощи пароструйных эжекторов, создавая в них разряжение, перемещают выбросы по трубопроводу, одновременно насыщая их горячим водяным паром и нагревая до температуры 80÷90°С, при этом в трубопроводе и в холодильнике осуществляют седиментацию коллоидных систем, отделяя жидкую фазу от газовой, с последующей подачей газовой фазы, содержащей остатки воды и органических примесей в виде аэрозоля, в газовый сепаратор, где осуществляют окончательное разделение жидкой и газовой фаз с направлением жидкой фазы, состоящей из органических веществ и воды, в сборник, а очищенной газовой фазы - в атмосферу.

В холодильнике выбросы охлаждают до температуры 35÷45°С и за счет конденсации разделяют смесь на жидкую фазу и газовую.

Новизной предлагаемого способа является эвакуация выбросов от ротоформеров при помощи пароструйных эжекторов, создавая в них разряжение, при помощи которого перемещают выбросы по трубопроводу, одновременно насыщая их горячим водяным паром и нагревая до температуры 80÷90°С, при этом в трубопроводе и в холодильнике осуществляют седиментацию коллоидных систем, отделяя жидкую фазу от газовой, с последующей подачей газовой фазы, содержащей остатки воды и органических примесей в виде аэрозоля, в газовый сепаратор, где осуществляют окончательное разделение жидкой и газовой фаз с направлением жидкой фазы, состоящей из органических веществ и воды, в сборник, а очищенной газовой фазы - в атмосферу.

Так как органические смолы и бензапирен, выходящие из ротоформеров в составе газовоздушной смеси, находятся в ней в виде аэрозоля и представляют собой воздушные пузыри, заключенные в органическую оболочку, разделение жидкой и газовой фаз затруднено из-за близкой плотности дисперсной фазы и дисперсной среды. Создание разряжения, насыщение выбросов горячим водяным паром и их нагрев до температуры 80÷90°С, способствуют расширению воздуха в пузырьках дисперсной фазы и разрушению органической оболочки, что в свою очередь приводит к скачкообразному увеличению плотности дисперсной фазы и осаждению органических смол и бензапирена. Нагрев выбросов острым водяным паром исключает также налипание осажденных органических смол и бензапирена на стенках воздуховодов и холодильника, вследствие снижения вязкости органической фазы и формирования водной эмульсии с пленкой воды, образованной частичной конденсацией водяного пара на стенках воздуховодов и в трубках холодильника. При нагреве выбросов менее 80°С процесс осаждения органических смол и бензапирена замедляется и становится недостаточно интенсивным. Нагрев выбросов более 90°С приводит к значительному увеличению расхода острого пара, а также повышает затраты на очистку дополнительного количества органически загрязненных сточных вод. При этом значительного увеличения степени очистки выбросов не происходит.

Последующее охлаждение выбросов водой в холодильнике до температуры 35÷45°С позволяет повысить эффективность процесса очистки выбросов за счет конденсации основного объема водяного пара и абсорбции оставшихся в паровой фазе загрязняющих веществ. Таким способом, формируется трехфазная система, состоящая из органической, водной и газовой фаз. При этом, охлаждение до температуры менее 35°С снижает седиментационную устойчивость эмульсии органических смол и бензапирена в воде, что способствует преждевременному разделению органической и водной фаз с отложением высококипящих органических компонентов на стенках трубок и трубной решетке холодильника. Охлаждение парогазовоздушного потока до температуры выше 45°С снижает эффективность процесса вследствие неполной конденсации водяного пара и загрязняющих веществ, находящихся в паровой фазе, что в свою очередь увеличивает унос паров органических смол, бензапирена и воды в сепаратор и негативно отражается на эффективности процесса очистки воздуха от вредных веществ.

Прохождение частично очищенных выбросов через газовый сепаратор, повышает степень их очистки за счет улавливания тумана органических примесей и воды с разделением жидкой и газовой фаз.

Осуществление очистки выбросов от ротоформеров по предлагаемому способу позволяет упростить технологический процесс за счет сокращения количества стадий очистки и исключения из схемы сложного технологического оборудования, а также снизить материальные и финансовые расходы за счет исключения вентиляторов и необходимости периодической замены катализаторов в термокаталитических установках.

Признаки охлаждения выбросов водой в холодильнике до температуры 35÷45°С являются признаками дополнительными, раскрывающими выполнение основных признаков и способствуют достижению поставленного предполагаемым изобретением технического результата.

Проведенный в процессе подготовки заявочных материалов патентно-информационный поиск, сочетания предложенных известных и новых признаков предполагаемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не выявил, что позволяет отнести признаки к обладающими новизной.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.

Описание осуществления предлагаемого способа и проведенные опытные работы позволяют отнести предложенный способ к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично представлена технологическая схема очистки выбросов при грануляции каменноугольного пека.

На представленной на фиг. 1 схема очистка выбросов при грануляции каменноугольного пека осуществляется эвакуацией газовоздушной смеси от ротоформеров за счет создаваемого в них при помощи пароструйных эжекторов 1 разряжения, перемещением выбросов по воздуховоду 2, в котором выбросы насыщают острым водяным паром и нагревают до температуры 80÷90°С. Общий воздуховод 2 соединен с холодильником 3, охлаждаемым водой, подаваемой по трубопроводу 4. Холодильник 3 при помощи трубопровода 5, соединен с газовым сепаратором 6, в котором частично очищенные выбросы окончательно разделяют на органические примеси, которые направляют в сборник 7 и на очищенный воздух, который по трубопроводу 8 выбрасывают в атмосферу вентилятором 9. Конденсат органических смол, бензапирена из холодильника 3 по трубопроводу 5 через нижнюю часть газового сепаратора 6 поступает в сборник 7.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: Выбросы от ротоформеров при помощи эжекторов 1 подают в воздуховод 2, где выбросы насыщают горячим водяным паром, и этим же паром нагревают выбросы до температуры 80÷90°С. Органические смолы и бензапирен, находящиеся в потоке выбросов в виде аэрозоля, представляют собой воздушные пузыри, заключенные в органическую оболочку. Плотность этих микросфер близка к плотности воздуха, что способствует витанию частиц при любых скоростях потока и затрудняет их осаждение. При взаимодействии с острым водяным паром, воздух внутри микросфер нагреваясь, расширяется, что приводит к разрушению пузыря, в результате чего происходит скачкообразное повышение плотности органической фазы, находящейся в выбросах и способствует их осаждению. Нагрев выбросов в воздухопроводе также исключает налипание осажденных органических смол и бензапирена на стенках воздухопровода. Затем насыщенные паром и разогретые выбросы пропускают через холодильник 3, где охлаждают водой до температуры 35÷45°С. Охлаждение позволяет осаждением вывести органические вещества из выбросов. Таким способом, выбросы разделяют на конденсат органических смол, бензапирен и на частично очищенные выбросы. Частично разделенные и очищенные выбросы подают в газовый сепаратор 6, в котором выбросы окончательно разделяют на органические примеси, которые направляют в сборник 7, и на очищенный воздух, который по трубопроводу 8 выбрасывают в атмосферу вентилятором 9. Конденсат органических смол и бензапирен из холодильника 3 по трубопроводу 5 через нижнюю часть газового сепаратора 6 поступает в сборник 7.

Реализация предлагаемого способа очистки выбросов позволяет исключить зарастание отложениями воздуховодов. Сокращенный технологический процесс уменьшает материальные и финансовые расходы, связанные с обслуживанием и ремонтом оборудования.

Конкретный пример осуществления предлагаемого способа очистки выбросов установки грануляции каменноугольного пека.

Выбросы от ротоформеров при помощи эжекторов 1 подавали в воздуховод 2, где насыщали их горячим водяным паром, и этим же паром нагревали выбросы до температуры 85 °С.Нагрев выбросов в воздухопроводе 2 исключил налипание осажденных органических смол и бензапирена на стенках воздуховода 2. Насыщенные паром и разогретые выбросы пропускали через холодильник 3, где охлаждали водой до температуры 40°С. Охлаждение позволило осаждением, вывести органические вещества из выбросов. Таким способом, выбросы разделили на конденсат органических смол, бензапирен и на частично разделенные выбросы. Частично разделенные выбросы подали в газовый сепаратор 6, в котором выбросы окончательно разделили на органические примеси, которые направили в сборник 7 и на очищенный воздух, который по трубопроводу 8 выбросили в атмосферу вентилятором 9. Конденсат органических смол и бензапирен из холодильника 3 по трубопроводу 5 через нижнюю часть газового сепаратора 6 подали в сборник 7.

При использовании предлагаемого способа сокращена концентрация вредных веществ в выбрасываемом в атмосферу воздухе, до значений, не превышающих нормы предельно-допустимых выбросов. Одновременно с повышением качества очистки выбросов технологический процесс стал проще, снизились материальные и энергетические затраты на его осуществление.

В настоящее время на предприятии осуществлена модернизация оборудования и введены изменения в технологический процесс, проведены опытные испытания предлагаемого способа очистки выбросов, показавшие стабильные положительные результаты очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха.

По окончании комплексных испытаний будет принято решение об использовании на предприятии предлагаемого способа и о связанной с этим полной модернизацией производственного оборудования.

Предлагаемое изобретение относится к способам очистки газовоздушных смесей от органических смол и бензапирена и может быть использовано на предприятиях химической, коксохимической отраслей промышленности. Изобретение касается способа очистки выбросов установки грануляции каменноугольного пека, включающего перемещение выбросов по трубопроводу при помощи пароструйных эжекторов с насыщением выбросов горячим водяным паром и нагревом до температуры 80-90°С, с последующим охлаждением в холодильнике до температуры 35-45°С. После конденсации осуществляют разделение жидкой и газовой фаз, газовую фазу с оставшимися примесями органических смол и бензапирена подают в газовый сепаратор, в котором дополнительно осуществляют разделение жидкой и газовой фаз с направлением жидкой фазы, состоящей из органических веществ и воды, после конденсации и сепарирования в сборник, а очищенной газовой фазы - в атмосферу. Технический результат - упрощение технологического процесса при повышении качества очистки выбросов от органических смол и бензапирена и сокращение материальных и финансовых расходов. 1 ил.

Способ очистки выбросов установки грануляции каменноугольного пека, включающий перемещение выбросов по трубопроводу при помощи пароструйных эжекторов с насыщением выбросов горячим водяным паром и нагревом до температуры 80-90°С, с последующим охлаждением в холодильнике до температуры 35-45°С, где после конденсации осуществляют разделение жидкой и газовой фаз, газовую фазу с оставшимися примесями органических смол и бензапирена подают в газовый сепаратор, в котором дополнительно осуществляют разделение жидкой и газовой фаз с направлением жидкой фазы, состоящей из органических веществ и воды, после конденсации и сепарирования в сборник, а очищенной газовой фазы - в атмосферу.