CC BY
85
Р. Р. Габитов, В. Ю. Захарчук, В. А. Павлов,
Р. А. Усманов
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СКВО НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ (ПИЛОТНОЙ) УСТАНОВКЕ ПРОТОЧНОГО ТИПА
Ключевые слова: сверхкритическое водное окисление, установка проточного типа, сточные воды
Приведены методика и результаты экспериментального исследования процесса СКВО сточных вод на экспериментальной (пилотной) установке проточного типа
Keywords: Supercritical water oxidation, installing a flow type, waste water.
The method and the results of experimental investigation of SCWO of sewage on the experimental (pilot) of installing a flow type
В настоящее время в различных отраслях промышленности широко внедряются процессы, основанные на прогрессивных сверхкритических флюидных (СКФ) технологиях. Один из таких примеров, применение процесса сверхкритического водного окисления (СКВО) в очистке сточных вод различных производств [1]. Как известно, при температурах и давлениях выше критических (для воды 374 °С и 22,1 МПа) плотность насыщенного пара и жидкости становится одинаковой (0,05-0,30 г/см3), а граница между фазами исчезает. В данных СКФ условиях вода превращается в идеальный растворитель. В такой воде органические соединения хорошо растворяются и с большой скоростью реагируют с окислителем (кислородом или перекисью водорода), образуя углекислый газ, воду и неорганические кислоты или соли. Неорганические соединения выпадают в осадок и легко отделяются.
Окисление отходов в среде сверхкритической воды имеет значительное преимущество, перед часто используемым сейчас термическим обезвреживанием, за счет уменьшения количества выбросов в атмосферу, улучшения качества обезвреживания, возможности рецикла
обезвреженной воды.
На кафедре ТОТ создана экспериментальная (пилотная) установка проточного типа,
позволяющая проводить различные процессы в СКФ условиях при температурах до 6000С и давлениях до 40МПа в непрерывном режиме (рис.1). На данной установке успешно осуществлен процесс получения биодизельного топлива в СКФ условиях [2,3].
Конструкция данной установки позволяет так же осуществить процесс СКВО без значительных переделок. Так как сверхкритическая вода является чрезвычайно агрессивной средой проточная часть и реактор установки (см. рис.2) изготовлены из материалов, стойких к коррозии.
Установка работает следующим образом -сточная вода и окислитель (перекись водорода) предварительно смешиваются и подаются с помощью насоса высокого давления в реактор, где поддерживаются сверхкритические флюидные условия для воды (5000С, 30 МПа). Тепло,
выделяющееся в ходе экзотермических окислительных реакций, позволяет поддерживать высокую температуру в реакторе.
Рис. 2 - Реактор
экспериментальной (пилотной) установки проточного типа
Рис. 1 -
Экспериментальная (пилотная) установка
проточного типа для
осуществления процессов в СКФ
условиях в
непрерывном режиме
На выходе из реактора поток охлаждается, давление снижается до атмосферного и происходит разделение на фазы - жидкость, пар и нерастворимый осадок, в виде солей
неорганических соединений.
Для исследования процесса СКВО на данной установке были использованы отходы производства эпоксидирования пропилена ОАО
Нижнекамскнефтехим (20% концентрации) [4]. В качестве окислителя применялась 30% перекись водорода, объемное соотношение стоков к перекиси 1:2. Для оценки эффективности очистки стоков в процессе СКВО использовался показатель -химическое потребление кислорода (ХПК). Так показатель ХПК при анализе сточных вод составил
800000 мг О2/л и во взятых пробах после обработки на установке он снизился до 400 мг О2/л, что позволяет использовать полученную воду вторично в качестве технической воды (см. рис. 3).
3
Рис. 3 - Результаты анализа на ХПК процесса СКВО:1- стоки ННХ - 800 000 мг О2/л; 2 - стоки после СКВО - 400 мг О2/л; 3 - техническая вода -1000 мг О2/л
Соли металлов, в том числе молибдена, содержащиеся в отходе в процессе СКВО переводятся в безопасный и удобный для последующего использования вид.
Выводы
Проведенные эксперименты показали возможность применения экспериментальной (пилотной) установки проточного типа для осуществления процесса СКВО и утилизации промышленных стоков для получения неорганических соединений и воды, пригодной для вторичного использования в производстве.
«Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Нанотехнологии и наноматериалы» при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» по госконтракту № 16.552.11.7012».
Литература
1. А.А. Галкин, В.В. Лунин, Успехи химии, 74, 1 (2005);
2. Р.А. Газизов, Р.А.Усманов, Ш.А. Бикташев, Ф.М. Гумеров, Ф.Р. Габитов, Вестник Казан. технолог. ун-та, 13, 2, 221-224 (2010);
3. Р.А. Усманов, Р.Р. Габитов, Ш.А. Бикташев, Ф.Н. Шамсетдинов, Ф.М. Гумеров, Ф.Р. Габитов, З.И. Зарипов, Р.А. Газизов, Р.С. Яруллин, И.А. Якушев, Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика, 6, 3, 45-61 (2011);
4. Р.А. Каюмов, А.А. Сагдеев, Ф. М. Гумеров, Вестник Казан. технолог. ун-та, 15, 1, 44-48 (2012)
© Р. Р. Габитов - асп. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, [email protected]; В. Ю. Захарчук - студ. КНИТУ, 7аЬагеЬику1990@ mail.ru; В. А. Павлов - студ. КНИТУ; Р. А. Усманов - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, [email protected].
