Технологии очистки газообразных выбросов и полезной утилизации промышленных отходов

 

Газообразные выбросы негативно влияют на экологическую обстановку в местах расположения этих промышленных предприятий, а также ухудшают санитарно-гигиенические условия труда.

Например, азотнокислотные заводы нашей страны ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов кубометров окислов азота, представляющих собой сильный и опасный яд. Из этих окислов азота можно было бы выработать тысячи тонн азотной кислоты.

Не менее важной задачей является очистка газов от двуокиси серы. Общее количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу только в виде сернистого газа, составляет около 16 млн. т. в год. Из этого количества серы можно выработать до 40 млн. т. серной кислоты.

С дымовыми газами из заводских труб и энергетических установок ежегодно выбрасываются в атмосферу несколько миллиардов кубометров углекислого газа. Этот газ может быть использован для получения эффективных углеродсодержащих удобрений.

Приведенные примеры показывают, какие огромные материальные ценности выбрасываются в атмосферу с газообразными выбросами.

Но более серьезный ущерб эти выбросы приносят тем, что они отравляют воздушный бассейн в городах и на предприятиях: ядовитые газы губят растительность, крайне вредно действуют на здоровье людей и животных, разрушают металлические сооружения и коррозируют оборудование.

Несмотря на то, что в последние годы отечественные промышленные предприятия работают не на полную мощность, все-же проблема борьбы с вредными выбросами стоит очень остро. А учитывая общую экологическую обстановку на планете, необходимо принять самые срочные и самые радикальные меры по очистке выбросных газов от вредных примесей.

ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА. Существующие методы очистки подразделяются на три группы:

поглощение окислов азота жидкими сорбентами;

поглощение окислов азота твердыми сорбентами;

восстановление окислов азота до элементарного азота на катализаторе.

Наиболее распространенным методом в нашей стране является очистка газов от окислов азота путем поглощения их растворами Na2CO3 и Са (ОН) 2, сравнительно реже - NaOH и КОН.

Метод щелочной очистки требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но главный его недостаток в том, что степень абсорбции окислов азота не превышает 60-75% и, таким образом, этот метод не обеспечивает санитарной нормы очистки газов.

Полученные в процессе очистки щелока нуждаются в дальнейшей многостадийной переработке для получения из них твердых солей. Метод поглощения окислов азота твердыми сорбентами - силикагелем, алюмогелем, активированным углем и другими твердыми поглотителями - не нашел промышленного применения из-за сложности, малой надежности и дороговизны.

Метод каталитического восстановления окислов азота начал применяться только в последние годы и пока является наиболее совершенным методом.

Главными его недостатками являются:

большие капитальные затраты;

громоздкость оборудования, изготовляемого из дефицитной нержавеющей стали;

необходимость применения дорогостоящего катализатора;

большие потери катализатора при регенерации;

значительные расходы газов восстановителей (Н2, СН4 или СО).

В результате каталитической очистки в атмосферу выбрасывается другой ядовитый газ - окись углерода в количестве 0,10-0,15 %. Кроме того, каталитическая очистка не предусматривает утилизацию окислов азота и применима лишь в случае очистки слабо концентрированных газов, содержащих лишь до 0,5 % NO+NO2 и до 4-5 % кислорода.

Основная трудность очистки выхлопных газов от окислов азота состоит в том, что в газах присутствуют окислы азота с различной степенью окисленности:

газы слабо окисленные (содержание окиси азота в газе более 60% от общего количества NO+NO2)

средне окисленные (содержание NO в пределах 45-60%)

высоко окисленные (окислы азота преимущественно в виде NO2 более 60-70 % от их общего количества).

Наиболее трудно производить очистку слабо окисленных газов. Двуокись и высшие окислы азота сравнительно хорошо поглощаются водой и водными растворами некоторых солей, окись азота (NO) большинством из указанных растворов не поглощается. Для полного поглощения окислов азота из газовых смесей необходимо предварительное окисление NO до NO2 не менее чем на 50-55%. Разработаны конструкции абсорбционных аппаратов, работающих при высоко турбулентном режиме, - это механические ротационные аппараты горизонтального и вертикального типов и полые распылительные абсорберы.

Поглощение окислов азота жидкими сорбентами в механических абсорберах с большим числом оборотов. Влияние гидродинамических условий на скорость абсорбции окислов азота определялись в механических абсорберах с большим числом оборотов, а в качестве поглотителей испытывались растворы Са (ОН) 2, NH3, Na2CO3 и др.

Горизонтальный механический абсорбер представляет собой разъемный цилиндр, выполненный из нержавеющей стали. Внутри цилиндра на подшипниках установлен вал с закрепленными на нем перфорированными дисками. Вал приводится в движение электродвигателем через редуктор или клиноременную передачу.

На 1/3 диаметра диски имеют радиальные разрезы, с помощью которых формируются лопатки, отогнутые навстречу друг-другу под углом 15-17°. Области между дисками в аппарате разделены полудисками, создающими зигзагообразное движение газа в аппарате.

При вращении дисков лопатки захватывают жидкость, которая заполняет нижнюю часть аппарата и распыляет ее по всему объему аппарата, при этом обеспечивается интенсивное перемешивание газа с жидкостью и высокоразвитая поверхность контакта фаз.

Поглощение окислов азота раствором Са (ОН) 2 протекает с образованием нитрит-нитратных солей по уравнению:

 

NО2 + 2 Са (ОН) 2 == Са (NO3) 2 + Са (NO2) 2 + 2 Н2О.

 

В случае взаимодействия Са (ОН) 2 с N2O3 образуется только Са (NО2) 2 по уравнению:

2О3 + Са (ОН) 2 = Са (NО2) 2 + Н2О.

 

Механические абсорберы являются эффективными массообменными аппаратами, но применение их наиболее целесообразно при переработке сравнительно небольших количеств газа.

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДВУОКИСИ СЕРЫ

Среди газообразных веществ, загрязняющих атмосферный воздух, одно из главных мест занимает сернистый ангидрид (двуокись серы). В обычных условиях это бесцветный газ с резким раздражающим запахом.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха двуокисью серы являются отходящие газы заводов цветной металлургии, выхлопные газы сернокислотных заводов и дымовые газы теплоэнергетических установок, сжигающих высокосернистое топливо.

Существующие методы очистки газов от SO2 можно разделить на три группы:

методы, основанные на окислении и нейтрализации SO2 без последующего ее выделения;

циклические;

комбинированные методы.

К первой группе относятся методы очистки газов от SO2 с переработкой ее в серную кислоту или сернистокислые соли.

К циклическим относятся методы, позволяющие извлекать SO2 из разбавленных газов при низкой температуре и выделять поглощенную SO2 при последующем нагреве поглотителя.

При использовании комбинированных методов поглощение двуокиси серы производится различными основаниями с последующим действием на них сильных кислот, в результате чего выделяется концентрированная двуокись серы и соответствующие соли.

Выбор метода извлечения двуокиси серы зависит от концентрации SO2, температуры, влажности, наличия в газе других примесей, а также от специфических местных условий.

При выборе метода необходимо учитывать масштабы производства, наличие местного сырья для приготовления поглотительных растворов, возможность реализации получаемых при очистке продуктов и т.д.

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ СО2 В настоящее время в промышленной практике применяются в основном три метода очистки газа от СО2: водная, щелочная (NаОН или Nа2СОз) и моноэтаноламиновая.

Очистка газа водой осуществляется под давлением 12-30 атм и при этом степень очистки не превышает 80%. Метод требует больших расходов электроэнергии. Очистка газа щелочью является дорогостоящей операцией и поэтому применяется лишь для поглощения малых концентраций СО2. Наиболее совершенной является моноэтаноламиновая очистка, которая находит все более широкое применение.

Исследованы следующие методы:

поглощение СО2 водноаммиачным раствором с одновременным полученим углеаммонийных солей;

поглощение СО2 суспензией СаSO4 в аммиачной воде с одновременным получением сульфата аммония;

поглощение СО2 раствором гидросульфида кальция с выделением в газовую фазу сероводорода;

интенсификация процесса очистки газа от СО2 раствором моноэтаноламина в ротационных аппаратах, совместное поглощение СO2, Н2 и других кислых компонентов из коксового газа торфоаммиачным поглотителем в аппаратах с кипящим слоем.

В первых двух случаях продукты очистки - углеаммонийные соли и сульфат аммония - являются удобрениями для сельского хозяйства. Третий метод является одной из стадий процесса синтеза тиомочевины. В последнем методе получается комбинированное органоминеральное удобрение.

Заключение

 

В данной курсовой работе была определена номенклатура отходов производства аммиака, которые являются основной причиной негативного воздействия данного производства на среду обитания человека. Составлены паспорта загрязнителей (Диоксид серы, Оксид углерода, Диоксид углерода, Аммиак, Диоксид азота, Моноэтаноламин, Диамид угольной кислоты) и паспорта опасности отходов. Которые позволяют получить достоверную информацию обязательного характера, необходимую для принятия решений любого уровня о порядке обращения с отходами в зависимости от вида и степени их опасности для здоровья и жизни людей, для обеспечения требований охраны окружающей среды, а также о необходимых и целесообразных способах их использования или обезвреживания.

Отходы, образующиеся при производстве аммиака, относятся ко второму классу токсичности и подлежат упаковке в полиэтиленовые мешки. Захоронение таких отходов следует осуществлять в шахтах или котлованах в специальных контейнерах с учётом всех выше перечисленных требований безопасности: коды - D.1 Захоронение в земле или сброс на землю (на свалку и т.д.), D.12 Захоронение (захоронение контейнера в шахте и т.д.).

Список литературы

 

1. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков. Изд.7-ое пер. и доп. В 3-х томах/ под редакцией В.Н. Лазарева. - М.: Химия, 1977

2. Пожаро - и взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ. Изд. В 2-х книгах/под редакцией А.Н. Баратова, А.Я. Корольченко. - М.: Химия, 1990. - 496 с

3. Беспамятов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985. - 528 с

4. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. Учебник для химико-технологических вузов. Изд.3-е, доп. Л.: Химия, 1987. - 528 с

5. http://www.safework.ru/ilo/ICSC/cards/view/? 0930 <http://www.safework.ru/ilo/ICSC/cards/view/?0930> - Интернет-академия безопасного труда

6. ГОСТ 12.1.007.76 ССБТ Вредные вещества

7. Захаров Л.Н. Техника безопасности в химической лаборатории. Л.: Химия, 1991. - 156 с

8. Химическая энциклопедия: в 5-ти томах., том 1: А - Дарзана/ ред. Кнунянц И.Л. - М.: Советская Энциклопедия., 1988 - 623 с.

9. Химическая Энциклопедия. Ред. Кнунянц И.Л. и др., том 1 - М.: Советская Энциклопедия., 1961.

10. ГОСТ 30774-2001 Паспорт опасности отходов

11. КирюшкинА.А., Капитоненко З.В., Петров С.И. Определение номенклатуры отходов промышленного производства, составление паспортов загрязнителей и опасности отходов: Методические указания к курсовой работе. / Под ред. Г.К. Ивахнюха. СПб., СПбГТИ (ТУ), 2003. - 31с.

12. Конспект лекций.