|
На современном этапе открывается всё больше
возможностей существенно сократить количество не утилизируемых отходов, которые
имеют сложный химический состав, и, как правило, их переработка в полезные
продукты или весьма затруднительна современном этапе, или экономически
нецелесообразна.
Жидкофазное
окисление
Жидкофазное
окисление токсичных отходов производства используется для обезвреживания жидких
отходов и осадков сточных вод. Суть его заключается в окислении кислородом
органических и элементоорганических примесей сточных вод при температуре 150 –
350° С и при давлении 2 – 28 МПа [4, 23].
Интенсивность
окисления в жидкой фазе способствует высокая концентрация растворенного в воде
кислорода, значительно возрастающая при высоком давлении. В зависимости от
давления, температуры, количества примесей и кислорода, продолжительности
процесса органические вещества окисляются с образованием органических кислот (в
основном CH3COOH и HCOOH) или с образованием CO2, H2O и N2 [4].
Элементоорганические
соединения в щелочной среде окисляются с образованием водных растворов
хлоридов, бромидов, фосфатов, нитратов и оксидов металлов, а при окислении
азотосодержащих веществ, помимо нитратов, образуется значительное количество
аммонийного азота [23].
Для
жидкоплазменного окисления требуется меньше энергетических затрат, чем другие
методы, но является более дорогостоящим, кроме этого к недостаткам метода
относится высокая коррозионность процесса, образование накипи на поверхности
нагрева, неполное окисление некоторых веществ, невозможность окисления сточных
вод с высокой теплотой сгорания [4].
Применение
метода целесообразно при первичной переработке отходов.
Гетерогенный
катализ
Метод
применим для обезвреживания газообразных и жидких отходов. Существуют три
разновидности гетерогенного катализа промышленных отходов.
Термокаталитическое
окисление можно использовать для обезвреживания
газообразных отходов с низким содержанием горючих примесей. Процесс окисления
на катализаторах осуществляется при температурах меньших, чем температура
самовоспламенения горючих составляющих газа. В зависимости от природы примесей
и активности катализаторов окисление происходит при температуре 250 - 400° С и
в установках различных размеров [4].
В
термокаталитических реакторах успешно окисляются CO, H2, углеводороды (УВ), NH3, фенолы, альдегиды, кетоны, пары смол,
канцерогенные и др. соединения с образованием CO2, H2O, N2. Степень
окисления вредных веществ 98 – 99.9 %. Для увеличения удельной поверхности
катализации используется пористые керамические устройства из Al2O3 и оксидов других металлов, тоже обладающих
каталитической активностью [24].
Современные
промышленные катализаторы глубокого окисления при температуре до 600 – 800° С
не следует применять при большом содержании пыли и водяных паров. Неприменим
метод и для переработки отходов, содержащих высококипящие и высокомолекулярные
соединения, вследствие неполноты окисления и забивания поверхности
катализаторов. Нельзя применять термокаталитическое окисление при наличии в
отходах даже в небольших количествах P, Pb, As, Hg, S, галогенов и их
соединений, так как это приводит к дезактивации и разрушению катализаторов [4].
Термокаталитическое
восстановление используется для обезвреживания
газообразных отходов, включающих в себя нитрозные газы – содержащие NOX [4].
Профазное
каталитическое окисление применимо для перевода
органических примесей сточных вод в парогазовую фазу с последующим окислением
кислородом. При содержании в сточных водах неорганических и нелетучих веществ
возможно дополнение данного процесса огневым методом или другими видами
обезвреживания отходов [4].
В
целом методы гетерогенного катализа нецелесообразно использовать в качестве
самостоятельного способа обезвреживания токсичных отходов, а только как
отдельную ступень в общем, технологическом цикле.
Пиролиз
промышленных отходов
Существует
два различных типа пиролиза токсичных промышленных отходов.
Окислительный пиролиз
Окислительный пиролиз – процесс термического
разложения промышленных отходов при их частичном сжигании или непосредственном
контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для
обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или
газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов
с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими
соединениями землю, сильно пылящих отходов. Кроме этого, окислительному
пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые
плавятся и возгарают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины,
кабели в измельченном состоянии, автомобильный скрап и др.[4] .
Метод окислительного пиролиза является
перспективным направлением ликвидации твердых промышленных отходов и сточных
вод.
Сухой пиролиз
Этот метод термической обработки отходов
обеспечивает их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве
топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и
безотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов.
Сухой пиролиз – процесс термического
разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с
высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток.
В зависимости от температуры, при которой
протекает пиролиз, различается [4]:
1.
Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450 - 550° С). Данному виду пиролиза характерны максимальный выход
жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с
максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы –
ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры,
являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать
в качестве энергетического и бытового топлива.
2.
Среднетемпературный пиролиз или
среднетемпературное коксование
(до 800° С) дает выход
большего количества газа с меньшей теплотой сгорания и меньшего количества
жидкого остатка и кокса.
3.
Высокотемпературный пиролиз или коксование (900 - 1050° С). Здесь наблюдается минимальный выход жидких и твердых
продуктов и максимальная выработка газа с минимальной теплотой сгорания –
высококачественного горючего, годного для далеких транспортировок. В результате
уменьшается количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.
Метод сухого пиролиза получает все большее
распространение и является одним из самых перспективных способов утилизации
твердых органических отходов и выделении ценных компонентов из них на
современном этапе развития науки и техники.
|