Установка для достижения нормативов предельно допустимых выбросов органических веществ от стационарных источников

Звонова Н. И., Кузан Ю. С., Государственный научно-исследовательский и проектный институт титана, Запорожье, Украина
Майков В. В., ООО «Промтеплоэкопомощь», Запорожье, Украина

Министерством охраны окружающей природной среды Украины 27 июня 2006 г. издан приказ № 309 «Про затвердження нормативів граничнодопустимих викидів забруднюючих речовин iз стаціонарних джерел». Величина предельно допустимого выброса загрязняющего вещества нормируется в мг/м³ в зависимости от массы выброса загрязняющего вещества в г/ч. При одновременном присутствии в выбросах загрязняющих веществ, относящихся к одному классу опасности, их суммарная концентрация не должна превышать норматив, установленный для этого класса опасности. При одновременном присутствии веществ 1-го и 2-го классов опасности их суммарная концентрация не должна превышать 1 мг/м³, а при одновременном присутствии веществ 1-го и 3-го или 2-го и 3-го классов опасности — 5 мг/м³. Например, при одновременном наличии в выбросах бенз(а)пирена (1-й класс опасности) и бензола (3-й класс опасности) их суммарная концентрация должна быть не более 5 мг/м³. Для достижения установленных нормативов предприятия вынуждены оптимизировать технологические процессы, переоснащать производство и внедрять новые технологии.

В коксохимическом процессе образуется сложная смесь органических веществ, часть которых, включая бенз(а)пирен, обладает ярко выраженными канцерогенными и мутагенными свойствами. Бенз(а)пирен способен к биоаккумуляции. Он представляет собой сильный канцероген, который вызывает, в частности, лейкемию, врожденные уродства и др. Канцерогенные свойства бенз(а)пирена усиливаются другими продуктами — сажами, смолами, маслами. Получены достоверные доказательства связи между их воздействием на человека и заболеваемостью раком.

Повышенная экологическая опасность выбросов токсичных органических веществ определяет важность работ по внедрению технологий их обезвреживания, для чего используют методы электростатического осаждения, термического и термокаталитического окисления, адсорбции.

Наиболее широко применяют электростатическое осаждение, достоинства которого — невысокая стоимость оборудования и простота обслуживания. Однако этот способ не обеспечивает соблюдения установленных нормативов. При его использовании возникает проблема утилизации и безопасного хранения уловленного продукта, содержащего вещества 1-го и 2-го классов опасности. Термическое окисление более эффективно, но требует больших энергетических затрат (происходит при температуре не менее 1 000 °С) и приемлемо при незначительных объемах отходящих газов. Адсорбционный метод не обеспечивает высокой степени очистки, но целесообразен в случае использования отработанного адсорбента в собственном производстве.

По нашему мнению, наиболее перспективен метод термокаталитического окисления. Путем подбора катализаторов обеспечивается высокая эффективность обезвреживания при более низких энергетических затратах (температура 350—450 °С) по сравнению с термическим окислением.

В 2009 г. на ОАО «Запорожкокс» внедрена опытно-промышленная установка термокаталитического дожигания паров пека в цехе смолоперегонного производства. На установку поступает отходящий загрязненный воздух следующих технологических участков: установки грануляции пека; погрузки пека в железнодорожные цистерны; погрузки дорожного дегтя в железнодорожные цистерны; хранилища дорожного дегтя и напорных баков пека (через гидрозатвор).

Объем поступающих на очистку газов — 1 300 м³/ч (приведен к нормальным условиям). Проект установки выполнен ОАО «Коксохимпроект» (г. Донецк). Технология термокаталитической очистки и конструкторская документация на термокаталитический реактор (ТКР) разработаны ООО «Промтеплоэкопомощь» при участии Государственного научно-исследовательского и проектного института титана (г. Запорожье). Поставка ТКР осуществлена ООО «Промтеплоэкопомощь». Для определения содержания бенз(а)пирена в газах в период пусконаладочных работ привлечен Институт гигиены и медицинской экологии им А. Н. Марзеева.

Установка состоит из теплогенератора, ТКР с каталитической насадкой, теплообменника воздух — воздух и дымососа. В теплогенераторе установлена горелка коксового газа типа СГЛ-15 с блоком автоматического управления «КотБус». Используемая в ТКР каталитическая насадка не содержит драгоценного металла, устойчива к тепловым ударам в процессе эксплуатации, выдерживает температуру до 1 200 °С без изменения физико-химических свойств и относится к 4-му классу опасности.

Загрязненный органическими соединениями воздух предварительно нагревается в теплообменнике до температуры 280—300 °С (с использованием тепла очищенных газов) и далее в теплогенераторе до 400—450 °С, а затем поступает в ТРК с каталитической насадкой, где при высокой температуре в присутствии катализатора происходит окисление токсичных органических соединений, в том числе бенз(а)пирена, и образование конечных продуктов — диоксида углерода и воды. Очищенный в ТКР воздух при температуре 400—600 °С направляют в теплообменник, в котором его теплом подогревают загрязненный воздух, поступающий на очистку. Охлажденный в теплообменнике очищенный воздух при помощи дымососа через дымовую трубу выбрасывается в атмосферу.

Контроль за эффективностью обезвреживания органических веществ осуществляли путем определения содержания фенола, бензола, нафталина и бенз(а)пирена в пробах загрязненного и очищенного воздуха. Наиболее стойким соединением, требующим особых условий окисления, оказался бенз(а)пирен. Состав загрязненного воздуха на входе в ТКР, мг/м³: фенол — 5,4; бензол — 15,0; нафталин — 829,0; бенз(а)пирен — 0,511. Испытания показали, что эффективность обезвреживания органических соединений составила 99,0—99,8 %.

Установка надежна в эксплуатации, с большим запасом обеспечивает соответствие нормативам предельно допустимых выбросов по фенолу, бензолу, нафталину, бенз(а)пирену и рекомендуется для эксплуатации в условиях коксохимического производства и на аналогичных технологических переделах.

Авторы выражают благодарность ОАО «Запорожкокс» за значительный вклад в улучшение экологического состояния г. Запорожья и предоставленную возможность отработать технологию в условиях действующего производства.

The Plant Designed to Ensure Compliance with Emission Limits Set for Organic Compounds Released from Stationary Sources

Zvonova N. I., Kuzan Yu. S., State Titanium Research and Design Institute, Zaporizhzhya, Ukraine
Maykov V. V., Promteploekopomosch Ltd, Zaporizhzhya, Ukraine

The thermocatalytic detoxification of toxic organic substances is proposed as an efficient option for achieving compliance with emission limits set for stationary sources. The paper describes the design of a pilot thermocatalytic afterburning plant for pitch fumes generated in the coal-tar processing shop and the plant operation results achieved at the OJSC «ZaporizhCoke». The benzapyrene detoxification efficiency of the plant is about 99 %. The plant is recommended to various coking chemistry plants.

Главная страница

Сведения об авторах

Звонова Наталья Ивановна, зав. лабораторией очистки технологических газов, Государственный научно-исследовательский и проектный института титана, просп. Ленина, 180, Запорожье, 69035, Украина. Тел. (061) 289-81-73, факс (061) 289-81-85. E-mail
Кузан Юлия Сергеевна, инженер, лаборатория очистки технологических газов, Государственный научно-исследовательский и проектный института титана, просп. Ленина, 180, Запорожье, 69035, Украина. Тел. (061) 289-81-73, факс (061) 289-81-85
Майков Вячеслав Владимирович, директор, ООО «Промтеплоэкопомощь», ул. Звеногородская, 3, к. 77, Запорожье, 69093, Украина. Тел./факс (061) 217-21-28