Применение сорбционных процессов в промышленности. Физико-химические свойства торфа, технологическая схема производства сорбентов. Расчет технологического оборудования и числа работы в сутки. Модель сырьевых баз предприятий торфяной промышленности.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Производство сорбентов на основе фрезерного торфа

Оглавление

• Введение
• Технология производства. Общие сведения о предприятии

Расчет технологического оборудования, входящего в комплект. Уточнение числа работы в сутки

• Модель сырьевых баз предприятий торфяной промышленности
• Технологические расчёты
• Список используемой литературы

Введение

Сорбционные процессы широко применяются в промышленности для очистки и регенерации сложных жидких и газообразных смесей, извлечения из растворов отдельных компонентов, а также для за щиты окружающей среды от вредных выбросов.

В настоящее время в зависимости от требований к процессу сорбции используется широкий спектр синтетических (полипропиленовые, полиэтиленовые и др.) и природных неорганических, органических и органоминеральных материалов (золы, кокс, силикагели, алюмогели, глины и др.) [1]. Однако торф занимает среди них особенное место, что связано с большим разнообразием сырьевых баз и многообразием свойств данного материала.

Как известно, сорбционные свойства материала определяются его поровым пространством и природой активных центров. В зависимости от механизма заполнения поры разделяют на три основные разновидности (по Дубинину М.М.): макропоры, мезопоры (переходные) и микропоры. Причем для торфа характерно наличие всех вышеуказанных видов пор [2]. Торфяные системы обладают большим числом функциональных групп, что обусловлено сложностью их состава. Такими функциональными группами как-ОН,-СООН и др., в той или иной мере обладают водорастворимые и легкогидролизуемые соединения, целлюлоза, гуминовые кислоты и лигнин [3].

Анализ физико-химических свойств торфа как природного сорбента гидрофильного типа был выполнен в ряде работ [2, 3]. Вопросам практического использования ионообменных свойств данного материала посвящено довольно большое количество исследований. Кроме того, были изучены методы химического и термического [А, 5] модифицирования торфяных систем. Актуальность исследований получения торфяных сорбентов также подтверждается большим количеством патентов, полученных как в России, так и за рубежом (обзор представлен в работе [6]).

Следует отметить, что такая остро стоящая проблема как загрязнение окружающей среды нефтепродуктами ставит весьма жесткие требования к сорбентам для сбора разливов с поверхности суши и водных акваторий. Анализ различных работ показал, что торфяные сорбенты характеризуются рядом преимуществ, которые позволяют конкурировать им с другими материалами (табл. 1).

Среди неорганических сорбентов большую часть составляют глины и диатомиты в силу их низкой стоимости и возможности крупнотоннажного производства. Также используется кварцевый песок для засыпки небольших разливов. Однако качество неорганических сорбентов неприемлемо с точки зрения экологии, поскольку они имеют очень низкую емкость 10,5...1,5 г нефти/г), совершенно не удерживая легкие фракции, а при ликвидации разливов на воде неорганические сорбенты тонут вместе с нефтепродуктами.

Синтетические сорбенты чаще всего изготавливают из полипропиленовых волокон, формируемых в нетканые рулонные материалы. Кроме того, используют полиуретан в различных видах, формованный полиэтилен с полимерными наполнителями и другие пластики. В то же время применение их в виде тонких порошков для повышения эффективности использования на тонких пленках недопустимо из-за опасности нанесения вреда здоровью людей.

Природные органические и органоминеральные сорбенты являются наиболее перспективным видом сорбентов для ликвидации нефтяных загрязнений. Чаще всего применяют отходы зернопродуктов и древесины, торф, шерсть и др. Отличительными особенностями сорбентов на основе торфа являются низкая стоимость и простота производства (например, в соответствии с [7], торфяные сорбенты приобретают гидрофобные свойства при температуре 120°С).

При проведении литературного обзора было отмечено, что торфяные сорбенты и методы их получения довольно сильно различаются (учитывая то, что торф может быть использован как гидрофильный или гидрофобный материал в зависимости от технологии переработки). Зафиксировано сильное различие и в технологических подходах. Вследствие этого была поставлена задача выполнить анализ работ, имеющихся в данном направлении, выделить основные виды продукции и технологические операции.

Первоначальной задачей, которую необходимо решить при разработке технологии производства сорбентов, является выбор сырьевой базы. Поскольку основными технологическими показателями, определяющими свойства сырья, являются тип залежи и степень разложения, поэтому оценка сорбционных свойств проводилась по данным показателям. Однако на практике возможны и другие подходы (по составу растений торфообразователей, компонентному составу и др.).

Как следует из экспериментального анализа поглотительной способности торфа, максимальное значение показателя В₄₈ для всех видов растворов соответствует образцам с наименьшей степенью разложения, что обусловлено большим значением порового пространства (рис. 1). Опыт создания и применения торфяных сорбентов для поглощения нефти и продуктов ее переработки свидетельствует о том, что наиболее подходящим видом сырья является верховой сфагновый торф малой степени разложения.

Так как для получения качественной продукции следующим этапом является сушка, то режим сушки должен быть подобран таким образом, чтобы обеспечить требуемые усадочные свойства (выражающиеся в плотности и пористости сорбентов) и заданную гидрофильность/гидрофобность материала (смачиваемость различными жидкостями). Управление процессом сушки заключается в варьировании режима подвода тепла, температуры, времени обработки. Как следует из анализа графиков для композиционных материалов (рис. 5) при повышении температуры сушки снижается поглощение влаги, что свидетельствует о протекании процессов гидрофобизации в структуре данных материалов.

Одним из направлений последующего изменения свойств сорбентов является термическое модифицирование

При этом во всех вариантах возможно модифицирование (термическое или химическое). Необходимо обратить внимание на то, что также можно вводить дополнительный технологический прием -- внесение добавок, повышающих смачиваемость, набухание, гранулируемосгъ и т. д., то есть получать композиционные сорбционные материалы.

Таким образом, результаты данной работы отражают многообразие видов продукции для сорбции жидких загрязнений различной природы (нефтепродукты, загрязнение на водной основе) и могут быть использованы при разработке технологической схемы производства сорбентов с заданными качественными показателями.

Технология производства. Общие сведения о предприятии

Технологический процесс и прессовое оборудование для получения сорбентов в качестве тепличного субстрата внедрены на торф предприятие «Экоторф» с проектной мощность 125 тыс. т в год и установкой в нем трёх прессов.

Для приготовления торфяных сорбентов используется верховой фрезерный торф моховой группы степенью разложения не более 15%, влагой не более 60%, обменной кислотностью (рН солевой суспензии) - 2,5ч3,5, зольностью не более 10% с примесью частиц очёса и древесных включений размером свыше 25 мм не более 10% (ТУ 214РСФСР9-86).

Торфяные сорбенты согласно ТУ, должны отвечать следующим требованиям: масса каждой гранулы- не более 4 г, массовая доля влаги 16% до 30%, кислотность рН_сол - 5,5ч6,5, влагоёмкость не менее 5.

Торфяные сорбенты укладываются на полиэтиленовую плёнку сплошной полосой в один или два ряда (в зависимости от выращиваемой культуры). Между пакетами следует оставлять зазор от 3 до 5 см., так как при увлажнении линейные их размеры увеличиваются. Перед высадкой рассады торфяные плиты увлажняются до содержания массовой доли влаги 65…70%.

С точки зрения обеспечения оптимального водно-воздушного режима грунтов следует придавать большое значение подготовке исходного сырья, поэтому в проекте предусматриваются технологические мероприятия по классификации высушенного торфа, направленные на снижение содержания частиц размером менее 1 мм в конечном продукте, что увеличивает воздухоёмкость и коэффициент набухания. Отсев может быть использован для подготовки теплоносителя. А так же для большой механической прочности после увлажнения вводить в торф связующие вещества.

Расчет технологического оборудования, входящего в комплект. Уточнение числа работы в сутки

Для двух схем производства фрезерного торфа - бункерными уборочными машинами МТФ-43А и подборщиками-погрузчиками МТТ-17 по установленному количеству уборочных машин определяется размер и число комплектов оборудования.

Расчет технологического оборудования для бункерных уборочных машин

Так как количество уборочных машин равно четырем, то в работе на торфопредприятии будет находиться один участок с одним рабочим комплектом машин.

В комплект оборудования будут входить следующие марки машин: МТФ-14, ВФ-18СЗА, МТФ-33Б, МТП-43, МТФ-72.

Установив количество уборочных машин на участке определим площадь нетто, закрепленную за одним комплектом:

где S_уб - цикловая производите...