Реализация процесса СКВО на экспериментальной (пилотной) установке проточного типа

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

© Р. Р. Габитов - асп. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, radif1954@mail.ru; В. Ю. Захарчук - студ. КНИТУ, 7аЬагеЬику1990@ mail.ru; В. А. Павлов - студ. КНИТУ; Р. А. Усманов - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, usmanoff@gmail.com.