13. Забруднення атмосфери при виробництві сірчаної кислоти

Воздействие на атмосферу

Из-за широкого использования сернистый ангидрид или диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Серный ангидрид образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно ни Можно выделить целый ряд экологических проблем, связанных с производством серной кислоты.

1. Связана с обжигом серного колчедана FeS2 и других сульфидных руд. При обжиге, протекающем в «кипящем слое», получающийся оксид металла, например Fe2O3, выделяется в атмосферу:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

Это можно объяснить тем, что для аппаратов обжига в «кипящем слое» требуется порошок руды, подвергшийся сильному измельчению. В результате обжига образуется оксид железа или другого металла с очень маленькими частицами. С улавливанием этих частиц фильтры могут не справиться. Частицы оксида могут попасть в атмосферу при выгрузке из печи. Попадание в атмосферу измельченных оксидов железа или других металлов называют металлизацией атмосферы.

2. При производстве серной кислоты в атмосферу попадает много оксида серы (IV):

2SO2 + O2 = 2SO3

Это связано с тем, что производственные установки не всегда герметичны, а также с тем, что иногда автоматические системы управления не справляются с работой, что приводит к аварийным выбросам.

3.Для производства серной кислоты нередко используется сера, получаемая из сероводорода (это вещество является отходом ряда производств). Производится сера с помощью неполного окисления сероводорода. Эта технологическая схема несовершенна - около 20% серы идет на образование оксида серы (IV), который выделяется в атмосферу. В ходе производства возможны выбросы в атмосферу оксида серы (VI) и серной кислоты:

SO3+ H2O = H2SO4

4. Взаимодействуя с другими компонентами воздуха и атмосферной влагой, оксид серы (VI) образует мельчайшие частицы сульфатных солей. Вместе с капельками серной кислоты они при определенных условиях (дождях, бурях) образуют «кислотные осадки», которые губят лесные массивы, нарушают жизнедеятельность водных экосистем, вызывают серьезные нарушения здоровья животных и человека, особенно их дыхательной системы. (рис. 4)

Эти выбросы считаются аварийными, но они возможны и, к сожалению, случаются нередко.

Способы решения экологических проблем, связанных с производством серной кислоты:

1. Один из способов разрешения экологических проблем — использование технологических схем, сводящих к минимуму загрязнение атмосферы:

1) непрерывность процесса;

2) циркуляционные процессы (не про реагировавшие вещества возвращаются в сферу реакции);

3) принцип противотока (увеличивается площадь поверхности реагирующих веществ и скорость реакции);

4) комплексное использование сырья, безотходная технология;

5) выбор оптимального сырья и режима его переработки.

В мире около 80% серной кислоты производится из серы, а не из пирита FeS2. Это позволяет избежать металлизации атмосферы.

2. Еще один важный путь — это совершенствование технологического оборудования, в частности различных фильтров и поглотителей. Большое значение имеет профилактический ремонт оборудования, а также установка современных автоматических систем управления производством.

Вредные выбросы сернокислых заводов следует оценивать не только по действию содержащегося в них оксида серы (IV) на расположенные вблизи предприятия зоны, но и учитывать другие факторы - увеличение количества случаев респираторных заболеваний человека и животных, гибель растительности и подавление ее роста, разрушение конструкций из известняка и мрамора, повышение коррозионного износа металлов. По вине “кислотных” дождей повреждаются и памятники архитектуры.

В зоне до 300 км от источника загрязнения (SO2) опасность представляет серная кислота, в зоне до 600 км - сульфаты. Серная кислота и сульфаты замедляют рост сельскохозяйственных культур. Закисление водоемов (весной при таянии снега), вызывает гибель икры и молоди рыб. Помимо экологического ущерба налицо экономический ущерб - громадные суммы каждый год теряются при раскисление почв. же.