- •Федеральное агентство по образованию
- •Воронежская государственная технологическая академия Кафедра промышленной экологии
- •По дисциплине «промышленная экология»
- •Часть 1
- •Введение. Промышленная экология — основа рационального природользования
- •Тема 1. Производственные процессы Иерархическая организация производственных процессов
- •Критерии оценки эффективности производства
- •Технологические системы (тс)
- •Структура и описание тс
- •Синтез и анализ тс
- •Сырьевая и энергетическая подсистемы тс
- •Тема 2. Рациональное использование атмосферного воздуха Анализ основных источников и загрязнителей атмосферы
- •Промышленные источники загрязнения воздушного бассейна
- •Основные промышленных методы очистки газовых выбросов
- •Очистки промышленных газов от твердых частиц и аэрозолей
- •Очистка топочных газов от диоксида серы
- •Очистка промышленных газов от оксидов азота
- •Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов
- •Очистка газовых выбросов от фторсоединений
- •Очистка газовых выбросов от хлорсоединений
- •Замкнутые газооборотные системы
- •Тема 3. Рациональное использование воды
- •Основные источники загрязнения природных вод
- •Состав и свойства сточных вод
- •Создание замкнутых водооборотных систем
- •Основные принципы создания замкнутых водооборотных систем
- •Очистка сточных вод
- •Классификация методов
- •Восстановление диоксидом серы происходит по схеме
- •Очистка от органических веществ
- •Очистка от неорганических веществ
- •Тема 4. Переработка и использование отходов производства и потребления
- •Классификация отходов
- •Вторичные материальные ресурсы
- •Переработка твердых отходов
- •Физико-химические методы переработки
- •Уничтожение и переработка токсичных отходов
- •Сбор, переработка, обезвреживание и утилизация твёрдых бытовых отходов
- •Полигоны для твердых отходов
- •1 Лесозащитная полоса (зеленая зона); 2 промежуточный изолирующий слой;
- •3 Отходы; 4 укрывающий наружный слой растительного грунта;
- •5 Естественное или искусственное водоупорное основание (глина)
- •Компостирование твердых бытовых отходов
- •Тема 5. Безотходное или чистое производство — основа рационального природопользования Принципы создания безотходных производств
- •Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий
- •Создание ресурсо- и энергосберегающих производств
- •Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов
- •Взаимодействие промышленного предприятия с окружающей средой
- •Тема 7. Характерные экологические проблемы и пути их решения Хозяйственная деятельность человека
- •Рост народонаселения
- •Изменение состава атмосферы и климата
- •Загрязнение природных вод
- •Производство энергии
- •Сведение лесов
- •Истощение и загрязнение почвы
- •Пути решения экологических проблем
- •Формирование единых экологических норм развития промышленно развитых стран
- •Федеральное агентство по образованию
- •«Воронежская государственная технологическая академия» Кафедра промышленной экологии
- •По дисциплине «промышленная экология»
- •Часть 2
- •Тема 5. Безотходное или чистое производство — основа рационального природопользования Понятие безотходного или чистого производства
- •Создание принципиально новых и реконструкция существующих производств
- •Методологические принципы
- •Химические принципы
- •Технологические принципы
- •Организационные принципы
- •Алгоритм создания безотходных производств
- •Тема 6. Технологии основных промышленных производств Производство этилового и изопропилового спиртов
- •Синтез изопропанола
- •Охрана окружающей среды в производстве низших спиртов
- •Принципы в технологии гидратации низших олефинов в спирты
- •Производство стирола и бутадиена–1,3
- •Охрана окружающей среды в производстве ароматических углеводородов
- •Технология производство бутадиена–1,3 Получение бутадиена–1,3 дегидрированием н–бутенов
- •Получение бутадиена-1,3 одностадийным дегидрированием н-бутана
- •Производство этилбензола и изопропилбензола
- •Теоретические основы процессов алкилирования изопарафинов олефинами
- •Технология алкилирования ароматических углеводородов
- •Процессы окисления
- •Надкислоты получают действием пероксида водорода на кислоту
- •Производство фомальдегида
- •Производство уксусной кислоты
- •Производство циклогексанола
- •Производства акролеина и акриловой кислоты
- •Исходным сырьем для получения синильной кислоты служит метан
- •Наряду с основной реакцией протекают побочные
- •Обезвреживание отходящих газов в производстве нитрила акриловой кислоты
- •Производство оксида этилена окислением этилена
- •Принципы в технологии производства оксида этилена окислением этилена
- •Производство малеинового и фталевого ангидридов
- •Технология совместного синтеза стирола и оксида пропилена
- •Принципы в технологии совместного получения стирола и оксида пропилена
Получение бутадиена-1,3 одностадийным дегидрированием н-бутана
Процесс одностадийного дегидрирования н-бутана проводят на неподвижном катализаторе с адиабатическим регенерированием циклом (процесс Гудри). При одностадийном процессе протекают последовательные реакции.
–H2 –H2
CH3−CH2−CH2−CH3 ↔ CH3−CH=CH−CH3 ↔ CH2=CH−CH=CH2
Наряду с бутадиеном-1,3 образуется значительное количество н-бутенов, которые возвращают в процесс. Чтобы увеличить содержание бутадиена-1,3 в продуктах реакции, необходимо проводить процесс в вакууме и при повышенной температуре, но не выше 600 оС (температура разложения н-бутана и н-бутенов). Процесс осуществляют в цилиндрических горизонтальных реакторах диаметром 6 мм и длиной 12-14 м, выполненных из углеродистой стали и футерованных огнеупорным кирпичом, на алюмохромовом катализаторе (18-20 % оксида хрома, нанесенного на оксид алюминия), размещенном в реакторе на решетке слоем 0,9-1,2 м. Срок службы катализатора примерно 2 года. Катализатор должен обладать высокой и стабильной активностью, повышенной прочностью, легко регенерироваться.
Процесс проводят циклически в батарее из нескольких (5-8) реакторов. Поскольку процесс дегидрирования является эндотермическим, для восполнения потерь тепла выжигают кокс, отлагающийся на катализаторе (регенеративный принцип). Однако фактически теплоты требуется больше, чем получается при выжигании кокса. Поэтому приходится регулировать температуру сырья, температуру и количество воздуха, подаваемого на регенерацию катализатора.
Выход бутадиена-1,3 существенно зависит от времени цикла. При продолжительности дегидрирования 9 мин температура контактной массы понижается на 30 оС, а при 5 мин — всего на 10-15 оС. Поэтому чтобы повысить выход бутадиена-1,3, процесс осуществляют короткими циклами. Следовательно, при сокращении продолжительности цикла уменьшается перепад температуры, и процесс приближается к изотермическому. Продолжительность каждого цикла равна 5-10 мин. Полный цикл работы для батареи из шести реакторов составляет 20 мин и распределяется так: дегидрирование 8 мин, продувка системы воздухом 2 мин, регенерация катализатора 8 мин, продувка системы воздухом 2 мин.
Легкие и тяжелые смолы образуются в производствах бутадиена-1,3 и изопрена ("зеленое масло"). Они не находят квалифицированного использования, и их сжигают как топливо.
Большой проблемой в производствах бутадиена-1,3 и изопрена является квалифицированное использование отработанных катализаторов, поскольку основную их часть направляют на захоронение, что экологически крайне неблагоприятно. Так, отработанный катализатор ИМ-2201 стадии дегидрирования н-бутана и изопрена представляет собой влажный шлам (влажность 40-60 %) серо-зеленого цвета, с запахом углеводородов, содержит 73-75 % мас. оксида алюминия и 12-15 % мас. оксида хрома. Норма образования шлама — 27-30 кг на 1 т мономера.
В НИИМСК разработан процесс гранулирования отработанного катализатора ИМ-2201 для использования в электрометаллургической промышленности с целью получения хромосодержащих ферросплавов и синтетического шлама. Кроме того, отработанный катализатор ИМ-2201 частично используют как сырье в производстве огнеупоров.