Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра «Промышленной экологии и безопасности»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»

«Очистка паров бензина абсорбционной установкой типа АСУР-ПБ»

КП-02068999-46-07-00.00.000.ПЗ

Проект выполнил:

студент гр. ИЗб-420

Иванова В.Н.

Проверил:

д.т.н., профессор каф. ПЭБ

Аистов И.П.

Омск 2014

Введение

Данный курсовой проект разработан на основе проекта нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) для автотранспортного предприятия (ПДВ 0208999 - 46 - 15 - 00.01.00 3.3), в котором, по результатам расчётов было выявлено превышение ПДВ на технологическом участке «Ремонт резинотехнических изделий» по веществу «2704. Бензин нефтяной».

Одним из наиболее массовых и глобальных загрязнений атмосферы являются углеводороды, среди которых большую опасность представляют пары органических растворителей и лёгких нефтепродуктов, отрицательно действующие на здоровье людей и оказывающие необратимые воздействия на флору и фауну. Среди последних наиболее остро стоит проблема улавливания паров бензина, выделяющегося в атмосферу при приготовлении клея, промазке клеем и сушке. бензин паровоздушный адсорбция

Бензин - бесцветная летучая легко воспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Пары бензина оказывают отравляющее действие. Применяется бензин для обезжиривания деталей, так как он является хорошим растворителем жиров.

Пары бензина в смеси с воздухом образуют огнеопасные смеси, а при содержании в воздухе более 0,3 мг/л вызывают отравление. Отравляющее действие паров бензина является следствием того, что они растворяют в организме жиры и при длительном вдыхании поражают нервную систему.

Для обезжиривания деталей бензином следует применять специальные установки, оборудованные вентиляцией.

Одним из наиболее простых и эффективных приёмов рекуперации газообразных паров является адсорбция, основанная на поглощении вышеназванных соединений углеродными адсорбентами, обладающими достаточно высокой стоимостью, лимитирующей широкое распространение данного приёма на практике.

В данной работе мы рассмотрим адсорбционную технологию рекуперации паров керосина, выделяющегося на участке ремонта резинотехнических изделий.

1. Сведения по веществу «2704. Бензин нефтяной»

1.1 Характеристика бензина

Молекулярная масса: около 72.

Физико-химические свойства: Бензин - жидкость, температура кипения - 70 - 225 °C, растворимость в воде - нерастворим.

Агрегатное состояние в воздухе - пары.

Токсикологическая характеристика: обладает раздражающим и наркотическим действием. Вызывает острые отравления.

Класс опасности IV. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - 100 мг/м³

Физические свойства адсорбата:

Бензин

- плотность 0,75 г/см³;

- вязкость 0,5- 0,7 мм²/с (при 20°C) с понижением температуры вязкость повышается;

- температура вспышки ниже 0°C;

- теплота сгорания около 46 МДж/кг.

- температура кипения: 33-205°C;

- температура замерзания: ниже -60°C;

- относительная плотность пара: 3-4;

- температура самовоспламенения: 257 °C;

Таблица 1. Физические свойства адсорбата

1.2 Расчёт загрязнения по веществу «2704. Бензин»

Полное наименование вещества с кодом 2704 - Бензин (нефтяной, малосернистый) /в пересчёте на углерод/. Максимально разовая предельно допустимая концентрация составляет 5 мг/мі, класс опасности 4.

Количество источников загрязнения атмосферы, учтённых в расчёте составляет - 6 (в том числе: организованных - 5, неорганизованных - 1). Распределение источников по градациям высот составляет: 0-10 м - 6; 11-20 м - нет; 21-29 м - нет; 30-50 м - нет; 51-100 м - нет; более 100 м - нет.

Суммарный выброс, учтённых в расчёте источников, составляет 0,765 грамм в секунду и 0,69 тонн в год.

Расчётных точек - 11, расчётных площадок - 1 (узлов расчётной сетки - 960).

Максимальная расчётная приземная концентрация (Cм), выраженная в долях ПДК населённых мест, по расчётной площадке № 1 составляет:

- на границе СЗЗ 0,237, которая достигается в точке № 1 X=7150,25 Y=21209,78, при направлении ветра 176°, скорости ветра 0,5 м/с, в том числе: вклад источников предприятия 0,237;

- в жилой зоне 0,017, которая достигается в точке № 11 X=7078,75 Y=21810,36, при направлении ветра 174°, скорости ветра 0,5 м/с, в том числе: вклад источников предприятия 0,017.

Для каждого источника определены опасная скорость ветра, максимальная концентрация выброса в долях ПДК и расстояние, на котором достигается максимальная концентрация.

Ситуационная карта-схема района размещения предприятия, с нанесёнными изолиниями расчётных концентраций, выраженных в долях ПДК, по расчётной площадке № 1 приведена в масштабе 1:5000 на рисунке 1.

2. Процесс адсорбции

Метод адсорбции является основным для очистки газовых выбросов от химических соединений и примесей и основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой (адсорбентов) селективно (т. е. избирательно) извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты (адсорбаты) из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной структурой - поверхностное поглощение заполняется капиллярной конденсацией. Таким образом, под прямым процессом адсорбции понимают: адсорбент "поглощает" адсорбат (газ). Адсорбция подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию.

При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). При этом выделяется теплота, которая зависит от степени этих межмолекулярных сил и по порядку соизмерима с теплотой конденсации паров (Q_физ.ад. ~ 2…20 кДж/моль). Достоинство физической адсорбции - обратимость процесса, т. е. либо при уменьшении давления адсорбата в газовой смеси, либо при увеличении температуры поглощенные компоненты газа легко десорбируются без изменения химического состава. Обратимость данного процесса исключительно важна в том случае, когда экономически выгодно рекупирировать адсорбируемый газ или адсорбент.

В основе хемосорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбатом. Действующие при этом силы взаимодействия (сцепления) значительно больше, чем при физической адсорбции, и поэтому выделяющаяся теплота также больше и соизмерима с теплотой химической реакции (Q_хим.ад. ~20…400 кДж/моль). Процесс хемосорбции, как правило, необратим, так как при этом меняется химический состав адсорбата. Поэтому если желательна регенерация адсорбента или рекуперация адсорбата, то адсорбирующую среду следует выбирать таким образом, чтобы преобладали процессы физической адсорбции

В качестве адсорбентов (или поглотителей) применяют вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы (например, удельная поверхность активированных углей составляет порядка 10⁵…10⁶ м²/кг).

В практике очистки газов наиболее широко используется активированный уголь, который применяют для очистки газов от органических паров (соединений), удаления неприятных запахов, а также летучих растворителей и газообразных примесей, содержащихся в незначительных количествах в промышленных выбросах.

В качестве адсорбентов применяют также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, цеолиты), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако их нельзя использовать для очистки очень влажных газов.

Одним из основных параметров при выборе адсорбента является адсорбционная способность по извлекаемому компоненту, которая характеризуется массой вещества m_a (мг/г), поглощенной единицей массы абсорбента, и зависит от концентрации адсорбируемого вещества (или парциального давления p_i) у поверхности адсорбента, общей площади этой поверхности, физических, химических и электрических свойств адсорбирующих веществ, наличия примесей и температурных условий.

Наибольшее распространение получили адсорберы периодического действия, в которых период адсорбирования очищаемого газа чередуется с периодом регенерации (десорбции) адсорбента.

2.1 Адсорбция с неподвижным слоем адсорбента

Установки периодического действия (с неподвижным слоем адсорбента) отличаются конструктивной простотой, но имеют низкие допускаемые скорости газового потока, и следовательно, повышенную металлоемкость и громоздкость (на 1 м³ очищаемого газа).

Процесс очистки в таких аппаратах имеет периодический характер, т.е. отработанный и потерявший активность поглотитель (адсорбент) время от времени заменяют или регенерируют.

Существенный недостаток таких аппаратов -большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравлического сопротивления адсорбента. Таким образом, газовую смесь необходимо подвергать предварительной очистке от пыли и тумана, поскольку пыль довольно быстро заполняет промежутки между зернами адсорбента, а туман осаждается на поверхности зерен, перекрывая поры

3. Принцип работы установки

Установка АСУР-ПБ-40 предназначена для улавливания паров бензина из паровоздушной смеси, которая выбрасывается из резервуаров автозаправочных станций во время их заполнения бензином, а так же во время его хранения.

Установка АСУР-ПБ-40 состоит из блока абсорбционной колонны насоса и пульта управления. В адсорбционном блоке происходит улавливание парообразных углеводородов абсорбентом - дизельным топливом. Пульт управления обеспечивает автоматическую работу установки.

Установка АСУР-ПБ-40 работает на АЗС в двух режимах: "большого дыхания" и "малого дыхания". При "большом дыхании" паровоздушная смесь, всегда имеющаяся над поверхностью бензина в резервуарах, подается в абсорбционный блок (1) за счет избыточного давления, возникающего в резервуарах при операциях слива бензина из автоцистерн. При этом расход паровоздушной смеси может достигать 40 м3/час. На режиме "большого дыхания" установка АСУР-ПБ-40 пропускает через блок абсорбции за час 500 л дизельного топлива.

Блок абсорбции установки типа АСУР-ПБ включает в себя абсорбер, ротор которого вращается мотор-редуктором, насос для подачи абсорбента (дизельного топлива), теплообменники для его охлаждения, электроклапаны и шаровые краны для управления установкой во время ее работы и проведения регламентных работ, фильтры, перепускной клапан, сифон, а также трубопроводы абсорбента (дизельного топлива) и ПВС.

Конструктивно блок абсорбции собран внутри каркаса, сваренного из стальных труб прямоугольного сечения. Для уменьшения потерь холода снаружи каркас закрыт теплоизолирующими панелями, в которых имеются уплотненные дверцы, обеспечивающие доступ к агрегатам и элементам управления установкой. Через верхнюю теплоизолирующую панель проходят входной патрубок паро-воздушной смеси и выходной патрубок очищенного воздуха. Патрубки подвода и отвода дизельного топлива и хладоносителя, а, так же, кабель управления и силовой кабель проходят через нижнюю теплоизолирующую панель установки. Холодильный блок установки АСУР-ПБ-40 выполнен на основе компрессионной холодильной машины 300МВТ11-2-0 с воздушным охлаждением конденсатора. В качестве хладоносителя используется 40% раствор этиленгликоля, охлажденного в испарителе холодильной машины до -4 °С. Моноблочный многоступенчатый насос САМ 60Е обеспечивает расход хладоносителя 1000 л/час.

Пульт управлении установки АСУР-ПБ включает в себя микроконтроллер, обеспечивающий включение и выключение электроклапанов и электродвигателей по заданной программе, и преобразователь частоты, позволяющий изменять число оборотов электродвигателя насоса. Пульт размещен во влагозащищенном металлическом корпусе и имеет герметичные кабельные выводы, устанавливается в помещении.

При необходимости увеличения полноты улавливания паров до 95% возможно применение холодильной установки для охлаждения абсорбента.

4. Общая схема процесса улавливания ПВС

1. Установка типа АСУР-ПБ монтируется в непосредственной близости от железнодорожных и автомобильных эстакад налива и резервуаров с бензином и дизельным топливом, абсорбционный блок -во взрывоопасной зоне, холодильный блок и пульт управления - вне взрывоопасной зоны.

2. Образование при реализации/перевалке/хранении Паровоздушной Смеси (ПВС).

3. Сбор и транспортировка ПВС через коллектор в абсорбционный блок АСУР -ПБ

4. Принцип работы абсорбционного блока заключается в следующем. В корпус абсорбера, разделенный неподвижными кольцевыми перегородками на секции, в которых на валу установлены пакеты с контактными дисками, в режиме противотока поступает паровоздушная смесь (ПВС) и абсорбент, уровень которого поддерживается на заданной высоте.

5. Реализация уловленного продукта

Вывод

В данном курсовом проекте мы определили, что одним из методов снижения выбросов паров керосина в атмосферный воздух является «адсорбционная технология очистки атмосферного воздуха от паров углеводородов».

После очистки имеем:

- очищенный воздух;

- восстановленный керосин в результате рекуперации паров.

Рекуперация («обратное получение») возвращение части материалов или энергии для повторного использования в том же технологическом процессе.

В результате рекуперации получаем восстановленный керосин.

- в результате регенерации получаем восстановленный адсорбент.

Регенерация («восстановление») восстановление адсорбционной способности адсорбентов.

Эффективность технологии очистки атмосферного воздуха от паров углеводородов в установке для адсорбции активированы углем составляет около 94-96 %.

6. В результате внедрения данного технологического процесса снизилось влияние керосина на здоровье человека и животных, а также на состояние окружающей сред

Список использованных литературных источников

1. Аистов, И.П. Защита атмосферы от промышленных выбросов: учеб. пособие / И.П. Аистов. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - 92 с.

2. Газоочистное оборудование: Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988. - 120 с.

3. Техника и технология защиты воздушной среды: Учеб. пособие для вузов / В.В. Юшин, В.М. Попов, П.П. Кукин и др. - М.: Высш. шк., 2005. - 391 с.

Размещено на Allbest.ru