Реферат: Переработка ТПО и БО
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
|
Переработка ТПО и БО, которые нельзя или нецелесообразно подвергать сепарации по группам способом высокотемпературной переработки Как видно из изложенного в пятой главе материала значительная часть (по весу) ТБО может и должна перерабатываться способом экологической биотехнологии. Другая фракция ТБО, включая стекло, железо, пластмассы и другие виды ТБО также должны перерабатываться в товарные продукты так, как это было изложено в предыдущих главах, посвященных переработке ТПО для каждого вида сырья. Так в частности стеклобой следует направлять на переплавку. Железо и другие металлы также на переплавку. Пластические массы на повторную переработку. Способ переработки этого вида сырья уже излагался в предыдущих главах. Однако есть некоторые особенности при повторной переработке синтетических полимерных материалов. Особенно это касается переработки синтетических смол и пластических масс, содержащих ароматическое ядро и продуктов, которые при переработке при относительно высокой температуре +100-+800°С могли бы выделять галоиды: хлор и/ или бром. Суть этого заключается в том, что при переработке такого синтетического полимера, а также сложного эфира целлюлозы, полученного в среде мелиленхлорида могут в присутствии даже следов галоидов хлора и брома образовываться галоидированные ДО и ДПВ по упомянутой уже во второй главе схеме и повторенной сейчас, а именно. Пиролиз и хлорирование (бромирование) природных предшественников (1):  В результате образуется типичный галоидированный ДО и ДПВ - полихлордибензодиоксин (полибромдибензодиоксин) и/ или полихлордибензофуран (полибромдибензофуран).  То есть по классификации Л.А. Федорова образуется III, IV, V и VI представитель галоидированных ДО и ДПВ (1). А это страшно и сверхопасно. Кроме того, следует заметить, что в небольших поселках, в небольших городах сепарацию ТБО по видам не целесообразно проводить по технико-экономическим соображениям. Как же поступать с такими видами ТБО, образующихся в сравнительно небольших количествах? Кроме того, как поступать с определенными видами ТПО ряда металлоперерабатывающих производств? Как обходиться, как использовать отработанные химические источники тока (ОХИТ)? И, наконец, куда девать отходы хирургии, стоматологии и т.п.? Итак, все эти перечисленные виды ТПО и ТБО, а также отходы лечебных учреждений в виду их высокой в первую очередь инфекционной опасности на наш взгляд подлежат высокотемпературной переработке при температуре +1200-+1600°С в течение не менее 4-7 часов производственного цикла для полной стерилизации биологических отходов и полной дегазации супертоксикантов ДО и ДПВ, которые могут существовать в этих видах отходов в качестве побочных продуктов или даже в следах. При таких температурах все компоненты переходят в состояние близкое к плазменному. Для переработки этой категории ТПО и ТБО следует применять технологический процесс "Пурвокс" (2) или электротермический реактор (3), который, как будем надеяться, будет выпускаться в промышленных условиях с разным объемом загрузки и с разной производительностью. На наш взгляд электротермический реактор будет несомненно дешевле при серийном производстве, чем аппарат для проведения технологического процесса "Пурвокс". 6.1. Высокотемпературная переработка ТП и ТБО - гарантия уничтожения всех видов биологических, биохимических продуктов и канцерогенов-супертоксикантов При загрузке отходов металлоперерабатывающих производств, синтетических полимерных материалов неизвестной химической природы (возможно содержащих в макромолекулярной цепи ароматические кольца, например, полиэтилентерефталата и галоидированных полиолефинов, например, поливинилхлорида), отработанных химических источников тока (ОХИТ), остатков смазочно-охлаждающей жидкости (сож) после металлообработки, хирургических, стоматологических и других биологических отходов лечебных и научно-исследовательских организаций и учреждений и не сепарированных ТБО постепенно в течение нескольких часов необратимо происходит разрушение галоидированных ДО и ДПВ по схеме:  Наиболее опасные компоненты ОХИТ также разлагаются и протекает ряд процессов (4): Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl+H2O+Mn2O3.(I) Zn+2NH4Cl+1/2O2=Zn(NH3)2Cl2+H2O..(II) Zn+NaOH+1/2O2=NaHZnO2..(III) Zn+CuO+NaOH=Zn(ONa)2+Cu+H2O..(IV) HgO+Zn+2KOH=Hg+K2ZnO2+H2O..(V) PbO2+H2SO4+Zn=PbSO4+ZnSO4+2H2O...(VI) PbO2+2H2SO4+Cd=PbSO4+CdSO4+2H2O..(VII) PbO2+4HClO4+Pb=2Pb(ClO4)2+2H2O..(VIII) Ag2O+4KOH+Zn=2Ag+K2ZnO2+H2O..(IX) Cu2Cl2+Mg=2Cu+МgCl2..(X) 2AgCl+Mg=2Mg+MgCl2.(XI) 6Mg+8H2O+C6H4(NO2)2=C6H4(NH2)2+6Mg(OH)2.(XII) Mg+H2O+2MnO2=Mn2O3+Mg(OH)2..(XIII) Итак, в начале процесса термообработки все эти компоненты, приведенные в уравнениях (I) - (XIII) постепенно переходят по мере нагревания массы в жидкое и далее в состояние, близкое к плазменному. В электротермическом генераторе (ЭТГ), где количественно преобладает углерод (С) в виде графита и чугун в виде элементарного Fe (при больших загрузках ТПО металлоперерабатывающих производств) до его окислов FeO, Fe2O, вода поступающая в реактор переходит в парообразное состояние. Протекают процессы: H2O+C  H2+CO.(XIV)...(5)То есть образуется водяной газ. При наличии паров воды, кроме того происходит процесс:  При этом следует заметить, что в верхней части реактора, где температура ниже преобладает процесс с образованием CO2 и H2. В нижней части реактора, где преобладает более высокая температура преобладают процессы и образуются продукты СО+Н2О. При этом СО оксид углерода образуется при очень высоких температурах, когда диоксид углерода СО2 неустойчив (6). Процесс образования водяного газа эндотермичен, поэтому углерод охлаждается. Однако, поскольку в реакторе температура t>+1000°С происходит процесс (6): Процессы (XVI) и (XVIа) протекают при взаимодействии воздуха с раскаленным углеродом. В результате получается смесь СО+N2, т.е. образуется генераторный газ. В итоге в отходящих газах из реактора содержится водяной газ: СО+Н2 и генераторный газ СО+N2. Синтез аммиака из газообразных N2 и Н2 не происходит, т.к. этот процесс может происходить при низких температурах и при высоком давлении (7). При высоких температурах происходит разложение ОХИТ: Q+NH4Cl NH3+HCl...(XVII) (7)Разложение Zn (NH3)2Cl2 происходит при его плавлении при нагревании по схеме:  Аналогично разрушается комплекс: [Hg(NH3)2]Cl2.. ZnCl2 в таких условиях выкипает (8). Однако по мере выхода из реактора ZnCl2 оседает (конденсируется) на сравнительно холодных поверхностях трубопроводов. Синтез синильной кислоты HCN сильнейшего яда в данных условиях маловероятен, т.к. он происходит хотя и при нагревании до температуры t>+500-+600°С, но в присутствии особых катализаторов (диоксида церия СеО2 (6) или в присутствии диоксида тория ThO2 (7)):  Ни того, ни другого катализатора у нас в системе нет. Кроме того, рабочая температура процесса значительно больше +500-+600°С. Кроме того, возможно протекание следующих процессов:  ZnO при +1950° возгоняется при более высокой температуре, разлагается до Zn и O2 (8):  Хлористый магний MgCl2 сначала плавится при t=+718°С, затем при t=+1412°С кипит. "Кальцинированная" сода, входящая в состав сож разлагается:  При высокотемпературной обработке ТБО образуются следующие вещества:  Вполне естественно из не сепарированных ТБО токсичных веществ не образуется, если не считать SO2, который может образоваться из ТБО (за счет термического разложения меркантанов). Из СОЖ продуктами газогенерации могут быть:  Таким образом при высокотемпературной переработке не сепарированных ТБО, остатков СОЖ продуктами газогенерации являются следующие компоненты: Так называемый генераторный газ: CO+N2; Так называемый водяной газ: СО+Н2. В процессе электротермического воздействия на ОХИТ происходит также разложение фенилендиамина C6H4(NH2) до CO; CO2; N2 и H2. В кубовых остатках, в шлаке остается большой комплекс веществ, а именно: Железо и небольшое количество окислов его. Эти вещества составляют (в зависимости от соотношения загружаемых компонентов) значительную часть, возможно до 70-90% от общей массы шлака. В шлаке также должно содержаться небольшое количество MgSiO3 и CaSiO3 из ТБО, CuO и Cu2O; PbO; очень немного ZnCl2; Cd (почти в следах); MgO; Mn3O4 (Mn3O4 синтезируется по реакции:  Кроме того в шлаке могут содержаться MgCl2 (частично выкипает при t=+1412°С) в следах NaOH; KOH; в следах Ag и AgCl (AgCl кипит при t=+1550°С)(8) и Hg.Продукты, которые образуются при разложении ОХИТ следующие:  Все возгоняющиеся продукты практически осаждаются на трубах в процессе охлаждения выделяющейся массы газагенератов и возгоняющихся веществ не доходят до барботеров-поглотителей. Таким образом, в тоже время при электротермической обработке всех ранее упомянутых отходов (отходов металло-перерабатывающих производств, несепари-рованных ТБО, ОХИТ, остатков СОЖ и биообъектов) между газообразными продуктами могут происходить следующие процессы: SO2 + Cl2 = SO2Cl2..(XXXIII)...(6) SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl..(XXXIIIa)..(6) нагрев Cl2 + H2O + Q = HCl + HClO...(XXXIV)...(7) HCl + aq = HCl. aq + Q.(XXXIVa)(7) CO + Cl2 = COCl2.(XXXV)..(6) (7) Таким образом возможно образование оксохлорида углерода или фосгена. Под воздействием паров воды фосген медленно гидролизуется: COCl2 + 2H2O - 2HCl + H2CO3.(XXXVa)(6) (7) Самыми нежелательными процессами являются следующие: Образование хлора; Образование хлористого сульфурила; Образование оксохлорида углерода (фосгена). Как подавить эти процессы? Самое реальное в наших условиях обильное орошение синтез-газа водой или даже барботирование синтез-газа через слой воды в барботерах так, чтобы в максимальной степени протекали процессы поглощения вредных газообразных веществ водой, а именно процессы (XXXIIIa), (XXXIV), (XXXIVa), (XXXVa). Тем не менее, чтобы полностью обезопасить течение процесса и исключить выброс в отходящих газах Cl2; SO2Cl2; COCl2 следует предусмотреть вторую и третью степень барботирования синтез-газа водой для полного поглощения вредных газов и протекания вышеупомянутых процессов на 100%. Кроме того, предлагается при вышеупомянутой загрузке отходов производить минимальную загрузку ОХИТ, которые являются самыми экологически опасными компонентами - генераторами хлора со всеми вытекающими последствиями в том числе и с возможностью образования галоидированных ДО и ДПВ. Для разделения разбавленных кислот предлагаются следующие приемы: После проведения каждой технологической операции производить анализ жидкости из соответствующих емкостей на наличие: а) серной кислоты, H2SO4 на первых порах качественно введением водного раствора BaCl2 и наблюдением выпадения белого творожистого осадка BaSO4 по реакции: H2SO4+BaCl2=BaSO4  +2HCl(XXXVI)и количественно по наличию сульфат-иона SO4--; б) соляной кислоты HCl сначала качественно введением водного раствора AgNO3 и выпадением белого осадка AgCl по реакции: HCl+AgNO3=AgCl+HNO3.(XXXVII) а затем количественно по наличию хлор иона; в) угольной кислоты H2CO3 качественно введением BaCl2 или введением Ca(OH)2 и образованием осадков по реакциям: BaCl2+H2CO3=BaCO3 +2HCl..(XXXVIII)H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3 +H2Oи количественно по наличию карбоний0иона. В принципе возможны накладки всех процессов друг на друга. Это конечно может осложнить разделение кислот. Во всяком случае при введении BaCl2 могут происходить оба процесса (XXXVI) и (XXXVIII), т.е. могут осаждаться BaSO4 и BaCO3. Таким образом, применяя одни и те же реагенты можно жидкость из соответствующих емкостей (из поглотителей) подачей водного раствора BaCl2 перевести в технически слабый водный раствор соляной кислоты HCl. Итак, рассмотрим один из прогнозируемых вариантов технологии переработки ТП и БО в электротермическом реакторе (ЭТР). 6.2. Прогнозируемая технология переработки ТП и БО в электротермическом реакторе (ЭТР) (один из возможных вариантов) Для соблюдения правил техники безопасности конструктивно предусматривается наличие предохранительного клапана для возможного сброса максимального давления в I и II камерах ЭТР. Для переработки ТП и БО в ЭТР, как уже упоминалось используются следующие виды отходов: ТО лечебных и научно-исследовательских организаций и учреждений (включая использованные бинты, тампоны, отходы хирургии и стоматологии и т.п.), т.е. ТО, содержащие остатки различных a-аминокислот:  где R - CH3; C2H5; CH2C6H5 и т.д. и [С6H7O2(OH)3]n Синтетические высоко-, олиго- и низкомолекулярные органические вещества, содержащие хлор или бром (в том числе галоидированные полиолефины), а также природные высокомолекулярные полимеры (в том числе целлюлозосодержащие материалы, подвергнутые в процессе облагораживания отбелке хлорсодержащими компонентами): Отработанные химические источники тока (ОХИТ) - смесь различных неорганических и некоторых органических (C6H4(NH2)2 и (C6H4(NO2)2) веществ в том числе хлорсодержащих; Смазочные охлаждающие жидкости (СОЖ) с отходами черных и цветных металлов.При переработке ОХИТ они загружаются, как уже упоминалось, в минимальных количествах в ЭТР. Для переработки ТП и БО предусматриваются следующие температурные режимы в камерах ЭТР: I камера В нижней зоне t > +1200 - +1600°С В средней зоне tmax >+1200 - +1400°C В верхней зоне tmax  +500 - +800°СII камера В нижней зоне t > +1200 - +1400°С В средней зоне t  +1000 - +1200°CВ верхней зоне t
|
|
Простая ссылка на эту работу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:
|
Добавлено: 2010.10.21 Просмотров: 1233 |
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
