EA010270B1 - Способ очистки отходящих газов от органических соединений и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Предложен способ очистки отходящих газов от органических соединений путем промывки газов в восходящем потоке жидким абсорбентом в псевдоожиженном слое шаровой насадки в скруббере, включающий также сбор вытекающего из скруббера абсорбента, и его биохимическую регенерацию в аэробном биореакторе с последующим повторным использованием. При этом очистку ведут в три этапа с изменением направления потока очищаемого газа, сбор абсорбента ведут на каждом из этапов очистки, а очистку газов на каждом из этапов и биохимическую регенерацию абсорбента ведут под централизованным контролем в автоматическом режиме. Предложено также устройство для осуществления описанного выше способа, выполненное в виде связанных системой трубопроводов скруббера и аэробного биореактора. При этом под скруббером размещен и герметично связан с ним распределитель-сепаратор, разделенный перегородкой на входную и выходную камеры, причем входная камера герметично связана с входом скруббера непосредственно, а выходная камера герметично связана с выходом скруббера посредством вертикального соединительного трубопровода. Устройство также дополнительно содержит центральный блок управления и связанные с ним с возможностью автоматического контроля и управления устройством в целом датчик параметров процесса. Способ и устройство обеспечивают высокую степень очистки отходящих газов различных производств от широкого спектра вредных органических примесей.

Description

Изобретение относится к области очистки газообразных сред, в частности к способам и устройствам для очистки газообразных сред, и может быть использовано при очистке воздуха, в частности отходящих газов различных производств от паров вредных органических веществ.

Среди органических веществ, которые могут быть удалены из отходящих газов посредством заявляемых способа и устройства, могут быть упомянуты: аммиак, уайт-спирит, скипидар, формальдегид, фурфурол, третичные амины (ТЭА, ДМЭА, ДМИА, дурнопахнущие вещества), кетоны (ацетон, 4метилпентан-2-он, метилэтилкетон, циклогексанон), спирты (этанол, бутанол, метанол, фуриловый спирт), сложные (и-бутилацетат, н-бутилацетат, этилацетат) и простые (метоксипропанол, этилцеллозольв) эфиры, предельные (циклогексан) и ароматические (фенол, бензол, ксилолы, кумол, стирол, толуол, этилбензол) углеводороды и т.д.

Изобретение может найти применение в металлургической, химической, пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности, а также при нанесении и сушке лакокрасочных материалов, литейном производстве, при переработке продукции сельского хозяйства, включая мясопереработку.

Известен абсорбционно-биохимический способ очистки отработанных газов от органических веществ с интенсивным запахом, которые вымываются из потока отходящих газов в биоскруббере с помощью смеси активного вещества и воды, затем биохимически окисляются с помощью микроорганизмов в аэротенке [1]. При этом происходит постоянная регенерация абсорбционного раствора - очищающей воды.

Известен также способ очистки газов, загрязненных фенолом, и/или формальдегидом, и/или продуктами их взаимодействия, осуществляемый путем орошения газа циркулирующим абсорбентом, насыщенным микроорганизмами. Часть примесей, содержащихся в отходящих газах, связывают, промывную жидкость собирают и содержащиеся в ней примеси по меньшей мере разлагают микроорганизмами в условиях аэрации [2]. В скруббере смесь активного ила и воды распыляется с помощью насоса и спиральных форсунок. Абсорбер действует по принципу противотока, т. е. газ перемещается с помощью вентилятора через скруббер снизу вверх. При этом имеет место массообмен между жидкой и газовой фазами. Так как между газом и жидкостью устанавливается равновесие, то газовые компоненты переходят в жидкость только до тех пор, пока парциальное давление вещества в газовой фазе выше, чем парциальное давление того же вещества в жидкости. Задачей активного вещества в абсорбере является обеспечение условий, при которых парциальное давление пахучих веществ в очищающей жидкости всегда значительно ниже, путем использования микроорганизмов. Это достигается с помощью отдельной емкости с активным илом. Микроорганизмы расщепляют органические вещества и разлагают их на воду, диоксид углерода и минеральные составляющие. Для этого используется кислород. Он подается в емкость в виде сжатого воздуха через аэрационную систему. Вода осветленная, но насыщенная газовыми составляющими до предела, поступает на ступень биоочистки.

К недостаткам такого способа следует отнести образование избыточного осадка в форме биомассы (активного ила) в процессе биологического распада органических веществ. Этот ил в небольших количествах может быть сброшен в канализацию или, если это не допускается, осушается и складируется. Кроме того, перед подачей в скруббер требуется предварительная очистка вентиляционного воздуха от пыли, смолистых и взвешенных веществ с целью предотвращения забивания насадки биоскруббере, а также имеется необходимость насыщения отходящих газов водяными парами во избежание потерь на каплеунос и испарение в биоскруббере. Также отработанный абсорбент перед его подачей в емкость с активным илом требует подготовительного этапа очистки в отдельной сети специальным раствором и в осаждающем резервуаре хлопьеобразующим веществом. Осадок, на 90% состоящий из минеральных веществ, должен удаляться из системы. Следует отметить, что при использовании данного способа затруднено сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в реальных условиях периодической эксплуатации газоочистного оборудования.

Известна также абсорбционная система очистки вентиляционного воздуха от стержневых автоматов [3, 4]. Для мокрой очистки отходящих газов применен абсорбер. Через входной патрубок загрязненный воздух подается в скруббер и проходит через три опорно-распределительные решетки, на которых располагается шаровая насадка. Над решетками расположены форсунки, обеспечивающие распыливание абсорбента в виде тонкой пленки. Загрязненный воздух, двигаясь снизу вверх, обеспечивает псевдоожиженное состояние шаровой насадки, которое, способствуя турбулизации потоков газа и жидкости, увеличивает поверхность контакта фаз. При этом токсичные вещества интенсивно поглощаются скрубберной жидкостью. В качестве абсорбента используется техническая вода. Для нейтрализации небольшого объема раствора, образовавшегося при абсорбционной очистке, используется система биохимической нейтрализации. В систему входит аэротенк, сборник очищенной воды и вторичный отстойник. Загрязненный вредными веществами раствор после абсорбера стекает в аэротенк. Туда же вводится раствор Н₃РО₄, улучшающий жизнедеятельность микроорганизмов. В аэротенке происходит биохимическое окисление фенола, формальдегида, метанола, цианидов. Далее абсорбционный раствор попадает в отстойник, где отделяется от активного ила, и после сборника очищенная вода вновь поступает в абсорбер.

Недостатком данного способа является то, что наряду с выводом активного ила из системы, он также предусматривает и достаточное количество сложных требований, например наличие в растворе опре

- 1 010270 деленной концентрации фенола, что достаточно затруднительно во время длительных остановок. Кроме того, имеет место значительный каплеунос из абсорбера, связанный с наличием мощного вытяжного устройства (вентилятора), необходимого для преодоления значительного гидравлического сопротивления псевдоожиженных слоев шаровой насадки. Способ трудно применим для улавливания малорастворимых в воде вредных органических соединений.

Наиболее близким к заявляемым способу и устройству по совокупности существенных признаков являются способ абсорбционно-биохимической очистки вентиляционного воздуха от летучих органических соединений (ЛОС) из нитрокамер и устройство для его осуществления [5]. Вентиляционный воздух при помощи вентилятора поступает в насадочный скруббер, где в результате контакта воздушной и жидкой фаз ЛОС переходят в абсорбционный раствор. Раствор состоит из технической воды и специальной комплексной добавки в количестве 0,3-0,4%, существенно повышающей эффективность абсорбции. Регенерация абсорбента осуществляется в биореакторе, где с помощью специально селекционированного штамма микроорганизмов вредные органические вещества окисляются до углекислого газа (СО₂) и воды (Н₂О). Биореактор оснащен рамками с биополотном для иммобилизации (закрепления) микроорганизмов-деструкторов, а также аэраторами для аэрации раствора сжатым воздухом. Очищенный раствор при помощи водяного насоса вновь подается в насадочный скруббер. К недостаткам такого способа могут быть отнесены недостаточная эффективность улавливания труднорастворимых в воде ЛОС и СО;

отсутствие постоянного контроля за эффективностью процесса очистки вентиляционного воздуха и биохимической регенерации абсорбционного раствора;

наличие повышенного каплеуноса вследствие применения мощных вентиляторов для преодоления гидравлического сопротивления псевдоожиженных слоев шаровой насадки;

неравномерность распределения воздушного потока по сечению абсорбера и потока жидкости по орошаемой площади приводит к созданию застойных зон в псевдоожиженном слое шаровой насадки;

большие габаритные размеры абсорбционно-биохимического устройства, что затрудняет его применение в действующих цехах;

отсутствие удаления (сепарации) пыли, смолистых и взвешенных веществ из абсорбционного раствора перед его поступлением в биореактор и связанное с этим затруднение биохимического окисления растворенных органических веществ, забивание и разрушение бионасадки;

снижение уровня кислорода в регенерируемом абсорбционном растворе в случае длительного простоя, как и затрудненное (сложное) поддержание жизнедеятельности микроорганизмов из-за отсутствия постоянного питания.

Таким образом, задачей изобретения является создание способа очистки отходящих газов от органических соединений и соответствующего устройства, которые обеспечивали бы контроль абсорбционно-биохимической очистки, повышение эффективности и упрощение технологического процесса очистки, повышение надежности работы устройства и снижение энергозатрат на выполнение этих работ, а также снижение габаритных размеров скруббера при сохранении эффективности и повышение жизнеспособности микроорганизмов. Заявляемые способ и устройство должны обеспечивать удаление из отходящих газов вредных органических веществ, по меньшей мере, до их предельно-допустимых концентраций (ПДК) в воздухе населенных пунктов и/или рабочих зон, предпочтительно ниже их ПДК.

При этом способ должен обеспечивать возможность удаления из отходящих газов широкого спектра вредных органических веществ, среди которых можно назвать аммиак, уайт-спирит, скипидар, формальдегид, фурфурол, третичные амины (ТЭА, ДМЭА, ДМИА), дурнопахнущие вещества, кетоны (ацетон, 4-метилпентан-2-он, метилэтилкетон, циклогексанон), спирты (этанол, бутанол, метанол, фуриловый спирт), сложные (и-бутилацетат, н-бутилацетат, этилацетат) и простые (метоксипропанол, этилцеллозольв) эфиры, предельные (циклогексан) и ароматические (фенол, бензол, ксилолы, кумол, стирол, толуол, этилбензол) углеводороды и т.д.

Поставленная задача решается в предлагаемом способе очистки отходящих газов от органических соединений, включающем непосредственно очистку отходящих газов путем промывки в восходящем потоке жидким абсорбентом в псевдоожиженном слое шаровой насадки в скруббере при распылении абсорбента над поверхностью шаровой насадки, сбор вытекающего из скруббера абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, и его биохимическую регенерацию в аэробном биореакторе смешанными штаммами микроорганизмов с последующим повторным использованием. Задача решается за счет того, что до очистки отходящий газ увлажняют, очистку ведут в три этапа, на первом из которых предварительно увлажненный отходящий газ пропускают в восходящем потоке через вытекающий из скруббера абсорбент, на втором этапе осуществляют упомянутую промывку жидким абсорбентом, а на третьем этапе формируют нисходящий поток газа и подают его в зону сбора абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, с последующим формированием восходящего потока очищенного газа, при этом сбор абсорбента, содержащий уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, с его последующей биохимической регенерацией и повторным использованием ведут на каждом из этапов очистки, причем очистку газов на каждом из этапов и биохимическую регенерацию абсорбента ведут под централизован

- 2 010270 ным контролем в автоматическом режиме.

В общем случае в качестве жидкого абсорбента может использоваться техническая вода. Однако для повышения улавливания труднорастворимых органических веществ в ряде предпочтительных форм реализации в жидкий абсорбент вводят смесь анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Кроме того, жидкий абсорбент вымывает из отходящих газов также и взвешенные (нерастворимые) частицы, например песка, пыли, смолистых веществ и др.

В ряде наиболее предпочтительных случаев реализации заявляемого способа, применимых для очистки отходящих газов от широкого спектра вредных органических веществ, жидкий абсорбент содержит до 0,7 г/л анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ в отношении 1:1 до 0,2 г/л диаммония фосфата и воду.

Промывку газа проводят при расходе абсорбента, составляющем предпочтительно от 0,24 до 0,50 м³/ч на 1000 м³ отходящего газа.

Наиболее хорошие результаты по регенерации абсорбента можно получить при ее проведении при постоянной температуре от 5 до 35 °С и непрерывном отводе уловленных взвешенных частиц.

Для регенерации абсорбента используются подобранные и селекционированные штаммы микроорганизмов-деструкторов, иммобилизованных на синтетических нитях, которые биохимически окисляют широкую гамму вредных органических веществ и ПАВ в водном растворе. Среди наиболее предпочтительных для использования в заявляемом способе можно назвать штаммы типа Кйобососсик, ВасШик, Ркеибошоиак.

Поставленная задача решается также заявляемым устройством для очистки отходящих газов от органических соединений, содержащим скруббер, снабженный внутренними элементами для абсорбции вредных органических веществ, выполненными в виде по меньшей мере двух установленных друг над другом массообменных решеток с расположенными на них слоем полимерной шаровой насадки и форсунками подачи жидкого абсорбента, штуцерами подвода отходящих и отвода очищенных газов, связанными, соответственно, с входом и выходом скруббера, и штуцерами подвода и отвода абсорбента, аэробный биореактор с системой взаимосвязанных емкостей биохимической регенерации абсорбента с бионасадками и систему насосов и трубопроводов, связывающих систему емкостей со скруббером через штуцеры подвода и отвода регенерируемого абсорбента с образованием замкнутого контура. Задача решается за счет того, что устройство дополнительно содержит распределитель-сепаратор, вертикальный соединительный трубопровод, по меньшей мере одну дополнительную распылительную форсунку, установленную в зоне штуцера подвода отходящего газа, центральный блок управления и связанные с ним с возможностью автоматического контроля и управления устройством в целом датчик расхода и датчик температуры отходящих газов, прибор контроля содержания примесей и побудитель расхода очищенных газов, датчик уровня, датчик температуры и датчик рН жидкого абсорбента, при этом распределительсепаратор размещен под скруббером, герметично связан с ним и разделен на входную и выходную камеры перегородкой, установленной в зоне под входом скруббера и наклоненной по направлению от штуцера подвода отходящего газа, причем входная камера распределителя-сепаратора связана с входом скруббера непосредственно, а выходная камера распределителя-сепаратора связана с выходом скруббера посредством вертикального соединительного трубопровода, содержащего концевой участок, который выходит в придонную зону выходной камеры распределителя-сепаратора и расположен параллельно перегородке распределителя-сепаратора, штуцер подвода отходящего газа расположен в зоне входной камеры распределителя-сепаратора, штуцер отвода очищенных газов расположен в верхней зоне выходной камеры распределителя-сепаратора, а штуцеры отвода абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, размещены в донной зоне входной и выходной камер распределителя-сепаратора, датчик расхода и датчик температуры очищаемых газов установлены в подводящем трубопроводе, связанном со штуцером подвода отходящих газов, прибор контроля содержания примесей в очищенных газах и побудитель расхода очищенных газов установлены в отводящем трубопроводе, связанном со штуцером отвода очищенных газов, а датчик уровня, датчик температуры и датчик рН жидкого абсорбента установлены в системе емкостей биохимической регенерации абсорбента.

В предпочтительных формах реализации устройства система емкостей биохимической регенерации снабжена эрлифт-насосом, устройством отвода шлама и шламоуловителем и по меньшей мере одним теплообменным элементом. При этом предпочтительными являются также те формы реализации, в которых каждая емкость биохимической регенерации абсорбента снабжена среднепузырчатым аэратором и насадочными элементами.

В качестве бионасадки предпочтительно используется синтетическая нить.

В заявляемом способе эффективность очистки отходящих газов значительно повышается также за счет того, что сепарацию отходящего газа от капельной жидкости и влаги производят путем многократного изменения направления и скорости газового потока в распределителе-сепараторе скруббера и путем взаимодействия газового потока на третьем (заключительном) этапе очистки с поверхностью жидкости (собранного жидкого абсорбента), которая является отделителем влаги из воздуха (т.н. «болото»).

Время пребывания капель жидкости в реакционной зоне можно увеличить путем установки форсунок для распыления жидкого абсорбента над массообменными решетками скруббера факелом вверх, что

- 3 010270 также способствует повышению интенсивности процесса очистки.

Заявленные способ и устройство будут более подробно рассмотрены на одном из возможных предпочтительных, но не ограничивающих примеров реализации, со ссылками на позиции фиг. 1 чертежей, на которой схематично изображено устройство для реализации предложенного способа очистки отходящих газов от органических соединений.

Устройство очистки отходящих газов включает скруббер 1 со штуцерами 2 и 3 подвода и отвода газа, подводящим 4 и отводящим 5 трубопроводами, переходником (вертикальным соединительным трубопроводом) 6, внутренними элементами для абсорбции вредных органических веществ, выполненными в виде массообменных решеток 7 с расположенными на них слоем полимерной шаровой насадки 8 и форсунками 9, распределитель-сепаратор 10, систему емкостей 11 биохимической регенерации абсорбента, соединенных насосом 12 и трубопроводами 13 и 14 со штуцерами 15 и 16 подвода и отвода регенерируемого абсорбента с образованием замкнутого контура последнего и байпасной линией 17.

В подводящем трубопроводе 4 скруббера установлены датчики 18 и 19 расхода и температуры очищаемых газов, а в отводящем трубопроводе 5 - прибор 20 контроля содержания примесей в очищенных газах и побудитель расхода отводимых газов, выполненный, например, в виде вентилятора 21.

Емкости 11 снабжены рамками 22 с бионасадкой из синтетических нитей с иммобилизованными на них смешанными микроорганизмами-деструкторами, аэраторами 23, эрлифт-насосом 24 и устройством (склизом) 25 отвода шлама и взвешенных веществ, шламоуловителем (накопителем) 26, дозаторами абсорбционных 27 и биогенных 28 добавок, датчиками 29, 30, 31 уровня, температуры, рН и размещенным в нем теплообменником 32, подключенным к магистралям горячей и холодной воды (на чертеже не изображены), штуцерами 33 и 34 подачи и отвода регенерируемого абсорбционного раствора, подключенными к трубопроводам 13, 14 замкнутого циркуляционного контура, штуцером 35 для подачи технологической воды.

Датчики устройства подключены к центральному блоку управления (на чертеже не изображен) и обеспечивают мониторинг процессов очистки и регенерации, автоматический контроль и управление. Прибор 20 контроля содержания примесей в очищенных газах может быть выполнен, например, в виде хроматографа, или полупроводникового газового датчика, или любого другого известного специалистам и подходящего для конкретной формы реализации устройства в целом.

На входе в сепаратор-распределитель 10 в зоне подводящего трубопровода установлена дополнительная форсунка 36, связанная с трубопроводом 13 подвода регенерированного жидкого абсорбента. Распределитель-сепаратор 10 разделен на входную 37 и выходную 38 камеры перегородкой 39, которая установлена в зоне под входом 40 скруббера 1 наклонно по направлению к штуцеру 2 подвода отходящего газа. В выходной камере 38 параллельно перегородке 39 размещен концевой участок 41 вертикального соединительного трубопровода 6. Концевой участок 41 выходит в придонную область выходной камеры 38 в непосредственной близости от поверхности 42 собираемого жидкого абсорбента.

Буквами на схеме устройства обозначены: ж - жидкость (жидкий абсорбент), г - газ, ч - улавливаемые частицы.

Заявляемый способ с использованием заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

В биореактор 11 через штуцер 35 подают технологическую воду, а через дозаторы 27 и 28 предварительно приготовленные растворы абсорбционных и биогенных добавок. Абсорбционные добавки предназначены для перевода труднорастворимых вредных органических веществ в раствор при водной абсорбции загрязненных газов, а биогенные добавки - для культивирования и поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, предназначенных для очистки абсорбционного раствора от уловленных вредных веществ. После заполнения емкостей 11 технологической водой до уровня, контролируемого датчиками 29, подачу воды и добавок прекращают и производят подачу сжатого воздуха в аэраторы 23 до заданного значения растворенного кислорода. Пропуская через теплообменник 32 воду, нагревают или охлаждают раствор в емкостях биохимической регенерации абсорбента 11 до требуемой температуры. Ее контролируют при помощи датчика 30. Содержание ионов водорода (водородного показателя) рН контролируют датчиком 31 и, при необходимости, производят корректировку известными способами. Засевают раствор микроорганизмами, которые иммобилизуются (закрепляются) на бионасадке из синтетических нитей, зафиксированной на рамках 22. Микроорганизмы будут использованы для биохимической регенерации абсорбционного раствора. После наращивания достаточного количества микроорганизмов в результате использования биогенных добавок устройство готово к процессу очистки.

Загрязненный воздух из технологических установок (отходящий газ) по подводящему трубопроводу 4 через штуцер 2 поступает в распределитель-сепаратор 10, где на входе в распределитель-сепаратор 10 во входной камере 37 отходящий газ предварительно увлажняют путем распыления абсорбционного раствора через форсунку 36, связанную с трубопроводом 13 подачи жидкого регенерированного абсорбента. Контроль расхода и температуры очищаемых газов осуществляется посредством датчиков 18 и 19, соответственно. Далее в распределителе-сепараторе 10 происходит предварительное отделение потока газа от влаги, смолистых веществ, взвешенных частиц и т. п. (первый этап очистки), как вследствие естественных физических процессов (в частности, действия силы тяжести, контакт с наклонной перегородкой 39 и т.п.), так и в результате контакта восходящего потока увлаженного отходящего газа с вытекаю

- 4 010270 щим из скруббера жидким абсорбентом, прошедшим через систему массообменных решеток 7 и содержащим удаленные из предыдущего потока отходящих газов вредные органические вещества. Далее очищаемый отходящий газ поступает в восходящем потоке в скруббер 1, где протекает второй (основной) этап очистки. Очищаемые газы проходят через внутренние элементы скруббера 1, орошаемые жидким абсорбентом (абсорбционным раствором), подаваемым из секции биореактора 11 через штуцер 34 насосом 12. Абсорбент по трубопроводу 13 поступает через штуцеры 15 на форсунки 9 и разбрызгивается ими на слой шаровой насадки 8, поддерживаемый массообменными решетками 7. Форсунки 9 в зависимости от конкретной формы реализации могут быть установлены факелом вниз или вверх. В результате высокой турбулизации и связанного с этим интенсивного массообмена между жидкой и газовой фазами, происходящего в «псевдоожиженном» (кипящем) слое подвижной шаровой насадки 8, органические вещества, в основной своей массе, из очищаемого газа переходят в абсорбционный раствор. Абсорбционные добавки способствуют повышению перехода (массообмену) труднорастворимых газообразных органических веществ в абсорбционный раствор. Далее очищаемый газ вместе с выносимой сепарационной жидкостью из скруббера 1 в нисходящем потоке через вертикальный дополнительный трубопровод 6 поступает в выходную камеру 38 распределителя-сепаратора 10 (на третий этап очистки), изменяя при этом направление своего движения на противоположное. При этом за счет вывода концевого участка 41 вертикального соединительного трубопровода 6 в придонную зону выходной камеры 38 и за счет расположения штуцера 3 отвода очищенных газов в верхней зоне выходной камеры 38, после выхода очищаемого газа в выходную камеру 38 еще раз резко изменяется направление его движения практически на противоположное. За счет этого очищаемый газ освобождается от жидкости (абсорбционного раствора). Кроме того, прохождение потока очищаемого газа в непосредственной близости от поверхности 42 собираемого жидкого абсорбента значительно повышает отделение частиц жидкости от газового потока. Очищенный описанным выше образом отходящий газ (воздух) через штуцер 3 по отводящему трубопроводу 5 посредством побудителя расхода газа - в данной форме реализации, вентилятора 21 - выбрасывается в атмосферу. Прибор 20 при этом контролирует содержание вредных примесей в отводимых газах. При неполном удалении очищаемых примесей известными средствами (уменьшение расхода очищаемого газа, увеличение объема подачи абсорбционного раствора, оптимизация температуры в секциях биореактора 11 и т.д.) проводят регулировку процесса очистки.

При необходимости параметры процесса (температуру, скорость и т.п.) изменяют посредством, например, вентилятора 21 и/или другими известными средствами. Подача жидкого абсорбента регулируется байпасной линией 17.

Жидкий абсорбент, содержащий вредные органические вещества, удаленные из очищаемого газа на всех трех этапах очистки, скапливается в придонной зоне входной 37 и выходной 38 камер распределителя-сепаратора 10, откуда по трубопроводам 14, подключенным к штуцерам 16 и 33 отвода и подачи абсорбционного раствора, он самотеком поступает в проточные секции 11. В результате одновременно протекающих процессов физико-химической сорбции, химических и биохимических превращений, происходит процесс очистки абсорбционного раствора. Штамм микроорганизмов (ККобососсик, ВасШик, Ркеиботопак), иммобилизованный на рамках 22 с бионасадкой, окисляет органические вещества до СО₂ и Н₂О. Пройдя вдоль секций 11, очищаемый абсорбент по замкнутому контуру 13 подается в скруббер 1 на орошение насадки 8. Осевшие взвешенные вещества, поступающие вместе с абсорбционным раствором, выводятся из секции 11 в шламоуловитель (накопитель) 26 эрлифт-насосом 24, а плавающие - по устройству 25 отвода шлама (склизу) самотеком поступают в накопительную емкость (на чертеже не изображена).

Виды используемых микроорганизмов, состав абсорбента и режимы обработки зависят от вида очищаемых газов, типа удаляемых примесей и степени загрязнения.

Использование способа и установки позволяет практически полностью удалять различные примеси из отходящих газов различных производств.

Способ и устройство для его осуществления иллюстрируются следующими примерами (для упрощения без ссылки на позиции чертежа).

Пример 1.

Процесс очистки воздуха от паров ацетона, этилацетата, этанола, бутанола, бутилацетата, ксилола, толуола с содержанием их 0,050; 0,040; 0,080; 0,020; 0,260 г/нм³ соответственно, ведут в двухступенчатой абсорбционной колонне по следующей схеме.

Паровоздушная смесь (ПВС) в количестве 9000 нм³/ч с температурой 18°С, направляется (с предварительным увлажнением) через входную камеру распределителя-сепаратора в нижнюю часть скруббера за счет тяги высоконапорного вентилятора, установленного на выходе сборника-сепаратора. Скруббер представляет собой аппарат прямоугольный в плане с размерами 0,5х2,0 м, по высоте которого расположены две массообменные решетки со слоем шаровой насадки. Решетки имеют круглые отверстия 015 мм, количество отверстий подобрано таким образом, чтобы свободное сечение решетки составляло 50%. Шаровая насадка из полимерного материала имеет диаметр 35-40 мм, удельный вес - 350 кг/м³, высота слоя насадки - 0,20 м. На каждую решетку подается абсорбент в количестве 1,1 м³/ч, т.е. суммарно 2,2

- 5 010270 м³/ч. Состав абсорбента - вода с примесями вышеуказанных растворителей с суммарной концентрацией 2,3 г/л, поверхностно-активные вещества (ПАВ) неионогенного и анионактивного типов в виде жидкого синтетического моющего средства с концентрацией 0,6 г/л, соли диаммонийфосфата | (ΝΗ₄)₂ΗΡΟ₄| с концентрацией 0,09 г/л. Температура абсорбента 10°С, постоянно поддерживаемая с помощью теплообменника. Абсорбент на каждой ступени абсорбции подают насосом на форсунки, установленные факелом вверх. Отработанный абсорбент из сборника-сепаратора самотеком поступает на регенерацию в биореактор.

Биореактор в виде проточного аэротенка представляет собой аппарат прямоугольного сечения объемом 8 м³, разделенный технологическими перегородками на 4 секции. В каждой секции находится аэратор барботажного типа и рамки с бионасадкой (полиэфирная текстурированная нить), на которой находится иммобилизованный штамм микроорганизмов РНобососсиз и ВасШиз. Микроорганизмы специально подобраны и селекционированы для биохимического окисления набора вышеуказанных растворителей и адаптированы к реальному абсорбенту, ПАВ и солям.

Регенерация абсорбента происходит в аэробных условиях, расход воздуха на аэрацию составляет 4,5-5,0 нм³/ч на 1 м³ объема аэротенка, при этом производится постоянное удаление взвешенных частиц, песка и пыли с помощью эрлифт-насоса и устройства отвода шлама из аэротенка. В результате регенерации органические вещества (растворители) окисляются до диоксида углерода (СО₂) и воды (Н₂О). Регенерация абсорбента проводится до остаточного содержания растворителей не более 2,5 г/л. Регенерированный абсорбент поступает в накопительную емкость, состав корректируется, при необходимости, по содержанию ПАВ и биогенных добавок и насосом подается на форсунки для орошения шаровой насадки с целью дальнейшей очистки ПВС от паров растворителей. Контроль расхода, температуры, содержания примесей в отходящих газах, а также контроль температуры и рН абсорбента постоянно осуществляется при помощи датчиков и приборов.

Степень очистки ПВС от паров ацетона - 80%, этилацетата - 82%, этанола - 92%, бутанола - 99%, бутилацетата - 75%, ксилола - 94%, толуола - 75%.

Пример 2.

Способ осуществляют по примеру 1 с той разницей, что очистку ПВС от паров растворителей ведут в трехступенчатом скруббере круглого сечения. Диаметр скруббера 1,4 м, высота слоя шаровой насадки 0,15 м. Объем ПВС, поступающей на очистку, - 20800 нм³/ч, температура ПВС -18°С. ПВС содержит пары бутилацетата, ацетона, этанола, бутанола, ксилола, толуола, этилцеллозольва с содержанием их 0,600; 0,025; 0,030; 0,040; 0,030; 0,075; 0,072 г/нм³ соответственно. Состав абсорбента - вода с примесями вышеуказанных растворителей с суммарной концентрацией 1,5 г/л, поверхностно-активные вещества (ПАВ) неионогенного и анионактивного типов в виде жидкого синтетического моющего средства с концентрацией 0,45 г/л, соли диаммонийфосфата [(ΝΗ₄)₂ΗΡΟ₄] с концентрацией 0,075 г/л. Температура абсорбента 18°С, постоянно поддерживаемая с помощью теплообменника. На каждую решетку подается абсорбент в количестве 1,7 м³/ч, т.е. суммарно 5,1 м³/ч.

Биореактор в виде проточного аэротенка представляет собой аппарат прямоугольного сечения, объемом 20 м³, разделенный технологическими перегородками на 8 секций.

Степень очистки ПВС от паров бутилацетата - 93%, ацетона - 99%, этанола - 95%, бутанола - 99%, ксилола - 97%, толуола - 79%, этилцеллозольва - 99%.

Пример 3.

Способ осуществляют по примеру 1 с той разницей, что очистку ПВС от паров растворителей ведут в одноступенчатом скруббере круглого сечения. Диаметр скруббера 0,2 м, высота слоя шаровой насадки - 0,25 м. Объем ПВС, поступающей на очистку, - 400 нм³/ч, температура ПВС - 18°С. ПВС содержит пары толуола, ксилола, этанола, бутанола, этилацетата, бутилацетата, уайт-спирита, скипидара, этилцеллозольва, стирола, ацетона с содержанием их 0,120; 0,080; 1,120; 0,050; 0,250; 0,450; 0,450; 0,320; 0,050; 0,020; 0,600 г/нм³ соответственно. Состав абсорбента - вода с примесями вышеуказанных растворителей с суммарной концентрацией 2,5 г/л, поверхностно-активные вещества (ПАВ) неионогенного и анионактивного типов в виде жидкого синтетического моющего средства с концентрацией 0,5 г/л, соли диаммонийфосфата [(ΝΗ₄)₂ΗΡΟ₄] с концентрацией 0,05 г/л. Температура абсорбента 22°С, постоянно поддерживаемая с помощью теплообменника. На массообменную ступень подается абсорбент в количестве 0,14 м³/ч.

Биореактор в виде проточного аэротенка представляет собой односекционный аппарат прямоугольного сечения объемом 0,42 м³.

Степень очистки ПВС от паров толуола - 63%, ксилола - 89%, этанола - 90%, бутанола - 88%, этилацетата 76%, бутилацетата - 68%, уайт-спирита - 87%, скипидара - 66%, этилцеллозольва - 92%, стирола - 61%, ацетона 93%.

Пример 4.

Способ осуществляется в условиях, идентичных примеру 2, но при этом изменяют расход абсорбента на трех ступенях абсорбции. Результаты опытов приведены в табл. 1.

Пример 5.

Способ осуществляется в условиях, идентичных примеру 3, но при этом изменяют температуру абсорбента. Результаты опытов приведены в табл. 2.

- 6 010270

Как видно из представленных результатов, при проведении очистки газов от паров растворителей оптимальной является величина расхода абсорбента 5,1 м^{2 3 4 5}/ч, что в перерасчете на 1000 м³/ч ПВС составит 0,24-0,25 м³/ч. Уменьшение или увеличение расхода абсорбента приводит к уменьшению степени очистки ПВС от паров растворителей (пример 4).

Повышение температуры абсорбента в пределах от 10 до 30°С приводит к снижению степени очистки ПВС от паров растворителей. Максимальная степень очистки ПВС достигается при более низких температурах абсорбента.

Таблица 1. Результаты очистки паровоздушной смеси от паров растворителей в зависимости от расхода абсорбента

Опыт по примеру 4	Расход абсорбента, м3/ч	Степень очистки ПВС от паров растворителей, %
Всего на скруббер	На каждую ступень	бутилацетат	ацетон	этанол	бутанол	КСИЛОЛ	толуол	этилцеллозольв
1	3,0	1,0	82	92	84	89	82	61	90
2	3,6	1,2	87	93	87	91	87	63	93
3	4,5	1,5	90	99	92	97	93	67	99
4	5,1	1,7	93	99	95	99	97	79	99
5	6,0	2,0	92	99	95	99	97	78	99

Таблица 2. Результаты очистки паровоздушной смеси от паров растворителей в зависимости от расхода абсорбента

Опыт по примеру 5	Темпера тура абсор бента	Степень очистки ПВС от паров растворителей, %
толуол	КСИЛОЛ	этанол	бутанол	этил ацетат	бутил ацетат	уайтспирит	скипидар	этилцелло зольв	стирол	ацетон
1	10	64	92	94	92	81	72	94	74	95	67	96
2	14	64	92	94	92	81	72	92	72	95	66	96
3	18	64	91	93	90	78	69	90	69	93	63	95
4	22	63	89	90	88	76	68	87	66	92	61	93
5	26	63	87	85	85	73	67	85	65	89	59	90
6	30	61	83	84	84	73	64	83	64	83	59	87

Литература.

Claims (10)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ очистки отходящих газов от органических соединений, включающий непосредственно очистку отходящих газов путем промывки в восходящем потоке жидким абсорбентом в псевдоожиженном слое шаровой насадки в скруббере при распылении абсорбента над поверхностью шаровой насадки, сбор вытекающего из скруббера абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, и его биохимическую регенерацию в аэробном биореакторе смешанными штаммами микроорганизмов с последующим повторным использованием, отличающийся тем, что до очистки отходящий газ увлажняют, очистку ведут в три этапа, на первом из которых предварительно увлажненный отходящий газ пропускают в восходящем потоке через вытекающий из скруббера абсорбент; на втором этапе осуществляют упомянутую промывку жидким абсорбентом; а на третьем этапе формируют нисходящий поток газа и подают его в зону сбора абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, с последующим формированием восходящего потока очищенного газа, при этом сбор абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, с его последующей биохимической регенерацией и повторным использованием ведут на каждом из этапов очистки, причем очистку газов на каждом из этапов и биохимическую регенерацию абсорбента ведут под централизованным контролем в автоматическом режиме.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для промывки используют жидкий абсорбент, содержащий анионактивные и неионогенные поверхностно-активные вещества и воду.
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что жидкий абсорбент содержит до 0,7 г/л анионактивных и неионогенных поверхностно-активных веществ в отношении 1:1, до 0,2 г/л диаммония фосфата и воду.

   - 7 010270
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что промывку газа проводят при расходе абсорбента от 0,245 до 0,50 м³/ч на 1000 м³ отходящего газа.
5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что биохимическую регенерацию проводят при постоянной температуре от 5 до 35°С и непрерывном отводе уловленных взвешенных частиц.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что штаммы микроорганизмов выбирают из группы, включающей штаммы типа Кйобососсик, ВасШик, Ркеибошопак.
7. 7. Устройство для очистки отходящих газов от органических соединений, содержащее скруббер, снабженный внутренними элементами для абсорбции вредных органических веществ, выполненными в виде по меньшей мере двух установленных друг над другом массообменных решеток с расположенными на них слоем полимерной шаровой насадки и форсунками подачи жидкого абсорбента, штуцерами подвода отходящих и отвода очищенных газов, связанными, соответственно, с входом и выходом скруббера, и штуцерами подвода и отвода абсорбента; аэробный биореактор с системой взаимосвязанных емкостей биохимической регенерации абсорбента с бионасадками и систему насосов и трубопроводов, связывающих систему емкостей со скруббером через штуцеры подвода и отвода регенерируемого абсорбента с образованием замкнутого контура, отличающееся тем, что дополнительно содержит распределительсепаратор; вертикальный соединительный трубопровод; по меньшей мере одну дополнительную распылительную форсунку, установленную в зоне штуцера подвода отходящего газа; центральный блок управления и связанные с ним с возможностью автоматического контроля и управления устройством в целом датчик расхода и датчик температуры отходящих газов; прибор контроля содержания примесей и побудитель расхода очищенных газов; датчик уровня; датчик температуры и датчик рН жидкого абсорбента, при этом распределитель-сепаратор размещен под скруббером, герметично связан с ним и разделен на входную и выходную камеры перегородкой, установленной в зоне под входом скруббера и наклоненной по направлению от штуцера подвода отходящего газа, причем входная камера распределителясепаратора связана с входом скруббера непосредственно, а выходная камера распределителя-сепаратора связана с выходом скруббера посредством вертикального соединительного трубопровода, содержащего концевой участок, который выходит в придонную зону выходной камеры распределителя-сепаратора и расположен параллельно перегородке распределителя-сепаратора, штуцер подвода отходящего газа расположен в зоне входной камеры распределителя-сепаратора, штуцер отвода очищенных газов расположен в верхней зоне выходной камеры распределителя-сепаратора, а штуцеры отвода абсорбента, содержащего уловленные взвешенные частицы и вредные органические вещества, размещены в донной зоне входной и выходной камер распределителя-сепаратора, датчик расхода и датчик температуры очищаемых газов установлены в подводящем трубопроводе, связанном со штуцером подвода отходящих газов, прибор контроля содержания примесей в очищенных газах и побудитель расхода очищенных газов установлены в отводящем трубопроводе, связанном со штуцером отвода очищенных газов, а датчик уровня, датчик температуры и датчик рН жидкого абсорбента установлены в системе емкостей биохимической регенерации абсорбента.
8. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что система емкостей биохимической регенерации снабжена эрлифт-насосом, устройством отвода шлама и шламоуловителем и по меньшей мере одним теплообменным элементом.
9. 9. Устройство по любому из пп.7 или 8, отличающееся тем, что каждая емкость биохимической регенерации абсорбента снабжена среднепузырчатым аэратором и насадочными элементами.
10. 10. Устройство по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что в качестве бионасадки используется синтетическая нить.