МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра «Прикладної екології та охорони навколишнього середовища»

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: «Моніторинг навколишнього середовища»

на тему: «МОНІТОРИНГ ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НА ПІДПРИЄМСТВАХ ОДЕРЖАННЯ СИНТЕТИЧНОГО АМІАКУ»

Виконавець:

студент групи ЕП-08 ___________ С.В. Смірнова

(підпис, дата)

Керівник:

___________ Н. К. Пушина

(підпис, дата)

Донецьк, 2011

РЕФЕРАТ

Курсова робота: 23с., 1 додаток, 4 посилань.

Метою даної роботи є вивчення методів та засобів очищення стічних вод та повітря, а також моніторинг забруднення навколишнього середовища на підприємствах одержання синтетичного аміаку.

У роботі розглянуто сучасні засоби виробництва аміаку, розглянуті заходи санітарних норм викидів в атмосферу і скидань стічних вод, наведена характеристика шкідливих хімічних речовин, що використовуються в виробництві аміаку, а також зроблений огляд роботи державного моніторингу.

АМІАК, СИНТЕЗ, АЗОТНА ПРОМИСЛОВІСТЬ, СТІЧНА ВОДА, ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА, КАТАЛІЗАТОР, МОНІТОРИНГ.

ЗМІСТ

РЕФЕРАТ………………………………………………………………………. 2

ЗМІСТ.………………………………………………………………………...... 3

ВСТУП…………………………………………………………………………. 4

1 СИНТЕЗ АМІАКУ ...…………………………………………….................. 5

1.1 Синтез-газ з твердих палив………………………………………..... 6

1.2 Синтез - газ з рідких вуглеводнів………………………………....... 7

1.3 Синтез-газ з природного газу………………………………………. 8

2 КАТАЛІЗАТОРИ, ЗАСТОСОВУВАНІ У ВИРОБНИЦТВІ АМІАКУ….. 9

3 ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА АМІАКА…...…………… 11

4 ЗАБРУДНЕННЯ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ВИРОБНИЦТВА АМІАКА.. 13

4.1 Забруднення природних вод...……………………………………... 13

4.2 Забруднення ґрунтів та ґрунтових вод...………………………….. 14

5 МОНІТОРИНГ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА...………………. 17

5.1 Система моніторингу атмосфери...………………………………… 17

Висновки……………………………………………………………………….. 20

Перелік посилань……………………………………………………………… 22

Додаток 1.……………………………………………………………………… 23

ВСТУП

Протягом останніх років в усьому світі гостро стають питання про охорону здоров’я і добробуту людини від можливих негативних наслідків господарської діяльності які безпосередньо на виробництві так і поблизу від джерел впливу. У такій ситуації особливо важлива об’єктивна інформація про критичні фактори антропогенного впливу, про фактичний стан біосфери і прогнози її майбутнього стану. Функції спостереження властивостей абіотичних, біологічних об’єктів, джерел антропогенного впливу, що дозволяють виявити, оцінити і спрогнозувати зміну стану цих об’єктів покладені на моніторинг навколишнього середовища.

Аміак є одним з найважливіших хімічних продуктів. В основному він використовується для виробництва азотної кислоти й азотовмісних добрив. Його одержують синтезом з азоту і водню, пропускаючи суміш цих газів крізь каталізатор.

Основною сировиною для одержання азотоводородної суміші є природний газ, що піддається конверсії. Після конверсії він містить домішки СО₂ і СО. В залежності від способу конверсії поширені дві схеми: з каталітичною конверсією при атмосферному тиску і з каталітичною конверсією під тиском.

В відділенні конверсії природний газ насичується парами води до співвідношення пар:газ - 1:11. Ця суміш нагрівається в теплообміннику й у конверторах метану відбувається взаємодія кисню з вуглеводнями.

Після конверсії газ очищують від СО₂ абсорбцією моноетаноламіном, чи водою лужним розчином. У відділенні компресії газ стискується до визначеного тиску. Після кожної ступіні стиску він проходить холодильник та масловідділитель. Скомпремірований газ очищують від СО ацетатним і мідно-аміачним розчином і від СО₂ – розчином лугу. Розчин після очищення регенерують.

Таким чином, виробництво аміаку складається з наступних стадій: конверсія метану, очищення газу від СО₂, компресія газу, очищення від СО, синтез аміаку. На кожній з цих стадій утворюються стічні води та різні викиди.

1 Синтез аміаку

Сировиною для одержання продуктів в азотній промисловості є атмосферне повітря і різні види палива.

У число постійних складових повітря входять наступні гази (у% за об'ємом): азот - 78,16; кисень - 20,90; аргон - 0,93; гелій, неон, криптон, ксенон і інші інертні гази - 0,01. У технічних розрахунках приймають, що повітря містить 79% азоту і 21% кисню.

Для синтезу аміаку в деяких схемах необхідна азотоводородная суміш у співвідношенні N₂: H₂ = 1: 3. Азот одержують поділом повітря або ж спільно з воднем у вигляді азотоводородной суміші. В інших схемах використовують і чистий рідкий азот для тонкого очищення синтез - газу від шкідливих домішок, і газоподібний, вводячи його в строго коректованим співвідношенні в конвертований газ. В останньому випадку повітря піддають поділу методом глибокого охолодження.

Синтез аміаку з елементів здійснюється за рівнянням:

N2 +3 H2 ↔ 2NH3; ΔH <0

Реакція оборотна, екзотермічна, характеризується великим негативним ентальпійним ефектом (ΔH298 = - 91,96 кДж / моль) і при високих температурах стає ще більш екзотермічної (ΔH725 =- 112,86 кДж / моль). Згідно з принципом Ле Шательє при нагріванні рівновага зміщується вліво, у бік зменшення виходу аміаку. Зміна ентропії в даному випадку теж негативно (ΔS298 =- 198,13 кдж / моль К) і не сприяє протіканню реакції.

Реакція синтезу аміаку протікає зі зменшенням обсягу. Відповідно до рівняння реакції 4 моль вихідних газоподібних компонентів утворюють 2 моль газоподібного продукту. В умовах рівноваги вміст аміаку в суміші буде більше при високому тиску, ніж при низькому.

Оцінка умов термодинамічної рівноваги дозволяє зробити висновок, що максимального виходу аміаку можна досягти, проводячи процес при високому тиску і низькій температурі. Однак навіть при дуже високих температура (вище 1000 °С) процес синтезу в гомогенної газовій фазі практично не здійснимо.

Синтез аміаку протікає з помітною швидкістю лише в присутності каталізатора, причому каталізаторами даної реакції служать тверді речовини. Гетерогенний - каталітичний синтез аміаку має складний механізм, який може бути описаний такими стадіями:

• дифузія молекул азоту і водню до поверхні каталізатора;

• хемосорбція молекул реагентів на поверхні каталізатора;

• поверхнева хімічна реакція з утворенням нестійких проміжних комплексів і взаємодії між ними;

• десорбція продукту;

• дифузія продукту реакції (аміаку) в газову фазу.

Реакція синтезу аміаку оборотна, тому повного перетворення азоту і водню в аміак за час їх одноразового проходження через апарат не відбувається. Умови рівноваги процесу та кінетичні закономірності його протікання на залізних каталізаторах обумовлюють можливість перетворення в аміак лише 20-40% вихідної реакційної суміші. Для більш повного використання реагентів необхідна їх багаторазова циркуляція через колону синтезу.

Щоб виділити аміак, азотоводородную суміш разом з аміаком охолоджують до температури скраплення аміаку. Досягти повної конденсації аміаку не вдається; невелика частина його залишається в азотоводородной суміші. Не прореагованою азотоводородная суміш із залишковим аміаком знову повертається на синтез аміаку.