Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка технологии очистки воды и регенерации растворителей на промышленных предприятиях

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Горлова, Нина Николаевна

Сокращения и условные обозначения

Введение

Х.Решение вопроса экологии и ресурсосбережения в промышленных центрах

1.1. Создание ресурсосберегающих и малоотходных технологий

1.2. Загрязнение окружающей среды жидкими отходами

1.2.1. Анализ существующего положения с отработавшими растворителями в стране

1.2.2. Проблема утилизации и регенерации жидких отходов, содержащих растворители

1.2.3. Методы извлечения растворителей из паровоздушной смеси

1.3. Методы утилизации и регенерации жидких отходов

1.3.1. Методы утилизации

1.3.2. Методы частичного или полного обезвреживания

1.3.3. Методы регенерации

1.4. Использование ректификации как метода очистки сточных вод и регенерации растворителей

1.5. Возможные технологии регенерации отходов, содержащих растворители

1.5.1. Регенерация растворителей из ванн обезжиривания изделий

1.5.2. Регенерация растворителей из ванн обезвоживания поверхностей

1.5.3. Регенерация смесей, образующихся при нанесении лакокрасочного покрытия

1.6. Цели и задачи работы

2.0боснование и характеристика объекта исследований

2.1. Анализ существующего положения с отработавшими растворителями в г. Барнауле

2.2. Свойства компонентов исследуемой смеси

2.3. Предварительная подготовка смеси к регенерации 39 З.Методика анализа и эксперимента

3.1. Очистка веществ

3.2. Хроматографический анализ

3.3. Исследование парожидкостного равновесия

3.4. Исследование равновесия жидкость-жидкость

3.5. Лабораторные исследования по ректификации

3.6. Вычислительный эксперимент по ректификации 50 4.Экспериментальная часть

4.1. Экспериментальное исследование парожидкостного равновесия

4.2. Экспериментальное исследование фазового равновесия жидкость- жидкость

4.3. Математическое описание парожидкостного равновесия

4.4. Математическое моделирование равновесия жидкость-жидкость и взаимной растворимости

5. Синтез возможных вариантов технологических схем очистки воды и регенерации растворителя

6. Оптимизация режимов альтернативных схем очистки воды и регенерации растворителя

6.1. Основные положения оптимизации

6.2. Периодическая ректификация (Вариант 1)

6.3. Непрерывная ректификация на комплексе колонна-сепаратор» (Вариант 2)

6.4. Организация процесса очистки воды и регенерации растворителя

7.Сравнение альтернативных вариантов технологических схем очистки воды и регенерации растворителя

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Горлова, Нина Николаевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика хроматографического анализа исходной смеси, а также водных смесей спиртов, кетонов, эфиров, ароматических углеводородов.

2. Получены новые экспериментальные данные по фазовому равновесию жидкость-пар в 4 бинарных и 3 тройных составляющих исходной смеси. Установлена степень отклонения системы от идеального состояния.

3. Проведено математическое описание уравнением Вильсона экспериментальных и литературных данных по парожидкостному равновесию в составляющих исходной смеси. Показана адекватность воспроизведения моделью фазового пространства равновесия жидкость-пар в изученных системах.

4. Получены новые экспериментальные данные по равновесию жидкость-жидкость в тройной составляющей исходной смеси В-ЭЦ-Т. Система имеет бинодаль закрытого типа с преимущественным распределением ЭЦ в водный слой.

5. Проведено математическое описание равновесия жидкость-жидкость по уравнению МКТЬ экспериментальных и литературных данных в составляющих исходной смеси. По полученным параметрам бинарного взаимодействия смоделировано равновесие жидкость-жидкость в системе (АЦ-ЭС-ЭЦ) - В - (Т-БС-БА).

6. Предложено два варианта очистки воды и регенерации растворителя из жидких отходов, отличающихся способом получения целевых компонентов -периодической и непрерывной ректификацией.

7. Показано влияние флегмового числа и эффективности колонны на проведение процесса ректификации. Проведена оптимизация и определены наиболее приемлемые параметры режима работы ректификационных колонн периодического и непрерывного действия.

113

8. Предложено использование периодической ректификации на колонне со средним резервуаром для организации процесса утилизации отходов локально, на любом предприятии, и непрерывной ректификации- для централизованной переработки.

9. Проведено сравнение предлагаемых вариантов по выходу продуктов регенерации, по экономическим показателям.

10. Разработана малоотходная технология очистки воды и регенерации растворителей из жидких отходов, позволяющая сократить затраты предприятия на приобретение чистой воды и товарного растворителя. Предотвращенный экологический ущерб составляет 508.8 тыс. руб./год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Горлова, Нина Николаевна, Барнаул

1. Потравный И.М., Захожай В.Б. Ресурсосбережение и охрана окружающей среды. К.: Урожай, 1990.-288с.

2. Зайцев В.А. Промышленная экология: Учебное пособие М.: РХТУ им Д. И. Менделеева, 2000 - 130с.

3. Основы экологии и охрана окружающей среды / Банников А.Г., Вакулин A.A., Рустамов А.К.- М.: Колос.-199б.- 303с.

4. Концепция создания государственной системы ООС от отходов производства и потребления М.: Зеленый мир, 1994, №28, - С. 10-12.

5. Экологическая адаптация общества на постсоветском пространстве. Материалы 1 Международной конференции Санкт-Петербург, сентябрь 1999. -249 с.

6. Кузнецов О.А, Кузнецов П. Г., Большаков Б.Е. Система природа -общество-человек: Устойчивое развитие / Государственный научный центр Российской Федерации, ВНИИГЕОСИСТЕМ, Международный университет природы, общества и человека. «Дубна», 2000 г. 392 с.

7. Экологический вестник России.- 1998.- №4.- С.53-60.

8. Бельков В.М., Чой Санг Уон Методы глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов // Химическая промышленность. -1998.- №5,- С. 14-21.

9. Избавление биосферы от токсичных отходов. Проблемы и пути эффективного решения. Соликамск, Соликамская типография, 1995.- 26с.

10. Проблемы обработки токсичных промышленных отходов/Пер. ст. Канке Гид Зюцу, 1983.- т.12.- N3.-C.187-189.

11. Концепция создания государственной системы охраны окружающей среды от отходов производства и потребления.- М.: Зеленый мир, 1994.- N28.-С.10-30.

12. Демонстрация новых технологий по переработке отходов.- JAPCA, 1987.- Т.37.- N9.- С. 1000-1001.

13. Сокращение промышленных отходов в химической промышленности.- JAPCA, 1988.- т.38.- N1.-C.174-179.

14. Пат. 5589599 США Pyrolitic conversion of organic feedstoch and waste / Mc MuUer Frederic G., Mc MuUerDillon D. N255326, Заявл. 7.6.94, опубл. 31.12.96

15. Traiterment des cov les prosedes dincineration pouranticiper sur le futur belan solvant/ Morgat Bruno-Environ et techn. 1997, N 168. - C. 23-27.

16. Пат. 5471931 США System and method for the traitment of hazardous waste material / Kosky John P. N28554, зявл. 3.8.94, опубл. 5.12.95

17. Доусон Г., Мерсер Б. Обезвреживание токсичных отходов ./Сокр. пер. с англ. В.А.Овчаренко.-М.: Стройиздат, 1996.-288с.

18. Николаев А.Н., Гортышов Ю.Ф. Рекуперация органических растворителей из газовых выбросов промышленных предприятий //Химическая промышленность.-1989.- №4.-С.245-248.

19. Извлечение летучих компонентов органических растворителей из воздуха //Ind. and Eng. Chem. Res. -1997, №9 С. 3815-3820

20. Матюшин Ю.И. Оборудование по защите окружающей среды от вредных выбросов отделочных производств.- Б.М., 1990.- 59с.

21. Никулин Ф.Е. Утилизация и очистка промышленных отходов.- Л.: Судостроение, 1980.-232с. :ил.

22. Жданько Е.Ю., Тарасова Т.А., Клюшенкова М.И. и др. Адсорбционно-экстрактивная технология улавливания летучих органических веществ и установка для ее осуществления//Международный симпозиум. -Москва, 1996.-C.20.

23. Бобович Б.Б. Переработка промышленных отходов. Учеб. для ВУЗов.-М.: "СП Интермет Инжиниринг", 1999.- 445с.

24. Бретшнайдер В., Курфюст И Охрана воздушного бассейна от загрязнений : технологии и контроль: Пер. с англ.- Л.: Химия, 1989.-288с.

25. Пальчуков П.Г., Сумаронов М.В. Утилизация промышленных отходов.- М.: Стройиздат, 1990.-352с.

26. Физико-химические свойства, методы очистки и регенерации некоторых органических растворителей / Ахмадеев В.Я., Темнова И.С., Савина Н.В. и др.- М.: ЦНИЛ Электроника, 1977.- 102с.

27. Термические методы обезвреживания отходов. /Под. ред. К.Н. Богушевского, Т.П. Беспамятного.- Л.: Химия, 1975.- 176с.

28. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.Г. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов.- М.: Химия, 1990.- 304с.

29. Шурыгин А.Г., Бернадинер М.Н. Огневое обезвреживание сточных вод.- Киев, Техника.- 1976.- 200с.

30. Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений: Учебное пособие. Барнаул, 2000.- 391с.

31. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технические процессы экологической безопасности (Основы энвайроменталистики) /Учеб. Для студентов технических и технологических специальностей.- Калужское издательство Н.Бочкаревой, 2000.- 800с.,ил., табл.

32. Очистка производственных сточных вод / С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю .М, Ласков, Ю. В. Воронов .-М.: Стройиздат, 1985.-335с.

33. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка промышленных сточных вод и утилизация остатков. М.: Химия, 1988.- 112с.

34. Пат. №0891959 Германия Способы обработки сточных вод, содержащих растворители // Kasha D, заявл. 17.7.97, опубл. 20.1.99

35. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод.-Киев, Вищашкола, 1986.-352с.

36. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод.- М.: Высшая школа, 1987.-479С.

37. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности.- Л.: Химия, 1977.- 464с.

38. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгушение осадков.- М.: Химия, 1992.- 144с.

39. Очистка сточных вод и переработка отработанных растворов промышленных предприятий: Тез. докл. конф,- Пенза, 1990.- 104с.

40. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов игазов.-Л.: Химия, 1983.-295с.

41. Заявка 19513376 Германия Способ и устройство для регенерации растворителей. Заявл. 8.4.95, опубл. 10.10.96

42. Экономический способ регенерации растворителей без загрязнения окружающей среды.-Оа1уапо1ес11шк.-1997.- 88.- №7.- С.2295-2300.- Нем.

43. Новые способы регенерации технологических жидкостей и газов. Chem. Eng. (USA).- 1998.-105.- №5.- С.50.- Англ.

44. Экономический способ регенерации технологических жидкостей и газов.- Chem. Eng. (USA).- 1998.- №5.- с.50.

45. Коуата К. Л. Современное развитие обработки сточных вод с использованием мембран // Sei. and Ind. 1998.- 72.- № 11.-С.31-38.

46. Обезвреживание и регенерация твердых органических отходов и растворителей//Тез. докл. зональной конференции.- Пенза, 1990.- 61с.

47. Регенерация растворителей в компактных установках.-Galvanotechnik.-1995.- 86.- №9.- С.2995-2996.- Нем.

48. Distillation technology: the focus changes from produchion to waste reduchion / Licht Steven // Eng. J 19997, №1 - C.27.

49. Бедрик Б.Г., Гулков П.В., Калашников СИ. Растворители и составы для очистки машин и механизмов: Справ, изд. -М.:Химия.-1989.-173с.

50. Виджисингхе Адикари Разработка технологических комплексов специальных методов ректификации для регенерации растворителей: Дисс. .канд. техн. наук.- М.: МИТХТ, 1995.- 165с.

51. Полякова Л.В. Разработка технологии рекуперации растворителей в производстве кинофотоматериалов: Дисс. .канд. техн. наук.- Барнаул, 1983.-317с.

52. Катунина Е.П. Разработка технологии регенерации растворителей из спиртовой фракции производства Е-капролактана с использованием экстрактивной периодической ректификации.- Дисс.,.канд.техн.на5л.- Барнаул, 1993.- 194с.

53. Сартакова О.Ю. Разработка технологии регенерации растворителей в производстве синтетического каучука СКДР.- Дисс.канд.техн.наук.- Барнаул, АлтПИ, 1993.- 208с.

54. Бельдеева Л.Н. Разработка технологии разделения водных смесей спиртов С1-С4 и их алкилацетатов на примере смеси вода-бутанол-бутилацетат.- Дисс.канд.техн.наук.- Барнаул, 1992.- 167с.

55. Христенко М.С. Разработка технологии регенерации растворителей из гетерогенной полиазеотропной смеси с использованием экстрактивной ректификации .- Дисс.канд.техн.наук.- Барнаул, 1988.- 290с.

56. Бахтина И.А. Разработка малоотходной технологии производства бутилцеллозольва.-Дисс.канд.техн.наук.- Барнаул, 1998.- 189с.

57. Горелова О.М. Разработка малоотходной технологии производства бензойной кислоты.- Дисс.канд.техн.наук.- Барнаул, 1999.- 150с.

58. Марченко И.М. Разработка процесса ректификации водной смеси органических растворителей с целью их рекуперации в производстве видеолент: Дисс. .канд. техн. наук.- Барнаул, 1987.-240с.

59. Ненашева М.Н., Цимберг М.Б. Микробиологическая очистка сточных вод, содержащих токсичные вещества //Гигиена и санитария.-1999.-№1.- С.52-53.

60. Кива В. Н., Старостин В.В., Черепахина В.А., Тимофеев B.C. Разделение смесей методом ректификационного перераспределения. /Химическая промышленность.- 1988.- №9.- С.45-49.

61. Тимофеев B.C. Технологические аспекты построения гибких автоматизированных производственных систем //Журнал ВХО им Д.И.Менделеева.- 1987.- т.32, №3 С.265-268.

62. Кафаров В.В., Макаров В.В., Нгуан Суан Нгуан. Моделирование и оптимизация периодических процессов и систем химической технологии. М.: ВИНИТИ, 1984.- №12.- С.3-92.

63. Кива В.Н., Серафимов Л.А. Основные закономерности периодической ректификации в ретроградной колонне.//Журнал физической химии.- 1973.-№6.-0.1384-1388.

64. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов.- М.: Химия, 1987.- 496с.

65. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация.- С-Пб.: Химия, 1971.-431с.

66. Разделение смесей периодической ректификацией /Chem. and BiochemEng. Qurt. -1992. 6, N4 - С. 181-188.

67. Diwekar V. M., Maliu R.V. Optimal reflux rate policy determination for multicomponent batch distillation/ Comput. And Chem. Eng. 1987, N11 - p. 626

68. Shortall procedure for simulation batch distillation operations //Ind. and Eng. Chem. Res. 1993, N3 - p. 511-518.

69. Вайсбергер A. Перегонка. M.: Иностранная литература, 1954.- 572с.

70. Гельперин И.Н. Дистилляция и ректификация.- М., Л.: Госхимиздат,1947.-321с.

71. Исследование ректификационного процесса с периодическим отбором продукта // Chem. and Chem. In. 1993, №6 - C.43-46.

72. Мозжухин A.C., Серафимов Л. А., Тюриков И. Д. Методики исследования и аппаратура для разработки технологических схем регенерации неидеальных смесей // В сб. физико-химических основ ректификации Ы:: МИТХТ им М.В. Ломоносова, 1970 - С.247-356.

73. Кафаров В.В. Гибкие автоматизированные производства химической промышленности. //Журнал ВХО им Д. И. Менделеева. 1987.- т.32.- №3.-С.252-258.

74. Львов СВ. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей.- М.: Издательство Академии наук СССР, 1960.-166с.

75. Девятых Г.Г., Зорин Л.Д. Летучие неорганические гидриды особой чистоты.- М.: Наука, 1974.- 1670с.

76. СНиП 2.04 03 85, Канализация. М.: Стройиздат, 1986.-72с.

77. Лакокрасочные материалы в машиностроении/ Справочное издание. Под ред. М.М. Гольберга, М, Машиностроение, 1974,- 576с.

78. Руководство по газовой хроматографии /Под ред. Л.А.Жуховицкого.-М.: Химия,!969.- 503с.

79. Анваер Б.И., Шварцман В.П., Шляхова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии /Под ред. Л.А. Жуховицкого.- М.: Мир, 1969.- 503с.

80. Хроматография. Практическое приложение метода. В 2-х частях./ Под ред. Э. Хэфмана.- М. :Мир, 1986.- 442с.

81. Горлова H.H., Комарова Л.Ф., Полякова Л.В. Разработка методики анализа смеси спиртов, кетонов, эфиров, ароматических углеводородов и их водных смесей.//Химия растительного сырья.- 2000.- №1.- С. 139-142.

82. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром.- М., Л.: Наука, 1966.- т.1-2.- 1357с.

83. Термодинамика равновесия жидкость-пар / Морачевский А.Г., Смирнова М.А., Петровская Е.М. и др. Под ред. А.Г. Морачевского.- М.: Химия, 1989.- 344с.

84. Киселев В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Справочник по растворимости. В 2-х томах.- С-Пб.: Издательство Академии наук СССР , 1962.- 1960с.

85. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. М.: Химия, 1966.- 724с.

86. Френсис Б.А. Равновесие жидкость-жидкость. Пер. с англ. Рогинский Н.Г. Под ред. Цуклиса Д.С.- М.: Химия, 1969.-238с.

87. Петлюк Ф.Б., Серафимов Л.А. Многокомпонентная ректификация. Теории и расчет: М.: Химия, 1983 304 с.

88. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1973.-754с.

89. Моделирование, расчет и анализ процессов дистилляции азеотропных смесей / Ind. Eng. Chem. Res.- 1993, N4.-p.620-633.

90. Метод бинарных итераций для решения систем уравнений теплового и материального балансов и равновесных соотношений для ректификационных колонн // Ind. Eng. Chem. Res.- 1992, N6.-p.705-711.

91. Давыдян А.Г. Особенности процессов периодической ректификации в колоннах разного типа: Дисс. .канд. техн. наук.- М.: НИФХИ, 1991.- 162с.

92. Уэллес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х частях. Пер.с англ.- М.: Мир, 1989.- 304с.

93. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей.- Л.: Химия, 1989.-344с.

94. Равновесие жидкость-пар /Людмирская Г.С., Барс>тсова Т.А., Богомольный A.M. и др. //Под ред. A.M. Богомольного.- Л.; Химия, 1987.-336с.

95. ПО. Горлова H.H., Греднева Т.М., Васильева С.А., Полякова Л.В., Комарова Л.Ф. Изучение фазового равновесия жидкость-пар в составляющих отработавших растворителей// Журнал «Прикладная химия», 2001.- № 8, т.74.-С. 1249-1252.

96. ИО.Крель Э. Руководство по лабораторной перегонке /Пер. с нем. Под ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1975.-240с.

97. Дуброва Е.Б., Зайцев В.А. Лабораторный практикум по курсу «Промышленная экология» : Учеб. Пособие/РХТУ им Д.И. Менделеева.- М.: 2000.- 168с.

98. Экономика химической промышленности: Учебник для вузов/ В.Л. Клименко, П.П, Табурчак, СП. Иванова и др.; Под ред. В.Л. Клименко.- Л.: Химия, 1990.-288С.

99. ИЗ. Шах А.Д., Погостин С.З., Альман П.А. Организация, планирование и управление предприятием химической промышленности : Учебник/ Под ред. Н.П.Федоренко.- М.: Высшая школа, 1981.-432с.124