МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра инженерной экологии

Расчетно-технологическое задание по курсу ПиАЗОС №1

Разработка технологического процесса

Очистки отходящих газов от углекислого газа

Выполнили:

Студенты группы 4124-81

Аскаров И.В

Гатиятов Р.Р

Зайнуллин А.Ф

Степанова О.П.

Хайрутдинов Р.И.

Проверил:

Савельев С.И.

Казань,2015

Содержание

Список условных обозначений и сокращений...................................................4

Задание……………………………………….......................................................7

Введение.................................................................................................................8

1. Литературный обзор .........................................................................................20

1.1. Материальный баланс…………………………………………................20

1.2. Технологическая схема установки………………....................................20

1.2.1. Понятие технологической схемы……………………………………20

1.2.2. Этапы формирования технологической схемы………………….....21

1.2.2.1. Операционная технологическая схема………………………….21

1.2.2.2. Операционная блок-схема……………………………………….21

1.2.3. Оформление технологической схемы………………………………22

1.3. Методы очистки газовых потоков............................................................24

1.3.1. Методы очистки газовых потоков от СО₂………………………….24

1.3.1.1. Абсорбция водой............................................................................24

1.3.1.2. Поглощение растворами этанол-аминов......................................24

1.3.1.3. Поглощение холодным метанолом…………...............................24

1.3.1.4. Очистка цеолитами типа СаА…………………………………...25

1.3.2. Методы очистки газовых потоков от СО…………………………...25

1.3.2.1. Дожигание на платино-палладиевом катализаторе …………...25

1.3.2.2. Восстановительные каталитические методы …………………..25

1.3.3. Методы очистки газовых потоков от NO_х ………………................25

1.3.3.1.Окислительный метод…………………………………………....25

1.3.3.1. Очистка газа от сероводорода гидратом окиси железа………..25

1.3.3.2. Очистка газа от сероводорода активированным углём………..25

1.3.3.3. Сорбционные методы …………………………………………....26

1.3.4. Методы очистки газовых потоков от SO₂…………………………..26

1.3.4.1. Известковый метод ………………………………………………26

1.3.4.2. Аммиачный способ улавливания………………………………..27

1.3.4.3. Магнезиальные методы ………………………………………….27

1.3.5. Методы очистки газовых потоков от H₂S …………………………27

1.3.5.1. «Сиборд-процесс» ……………………………………….………27

1.3.5.2. «Вакуум-карбонатный метод»…………………..........................28

1.3.5.3. Горячий поташный метод ……………………………….............29

2. Расчетно-технологическая часть......................................................................30

2.1. Расчет материального баланса узла абсорбции.......................................31

2.2. Метод рассеивания……………….............................................................41

2.3. Описание технологической схемы............................................................43

Вывод......................................................................................................................45

Список литературы................................................................................................46

Приложение............................................................................................................

Список сокращений и обозначений

СО₂ – углекислый газ, оксид углерода (IV)

н – начальный

к – конечный

п – потери

мм – миллиметр

м – метр

ЕСКД – единая система конструкторской документации

N₂O – оксид азота(I)

pH –

COHb – карбоксигемоглобин

СS₂ – дисульфид углерода

мг – миллиграмм

л – литр

мин – минута

млн – миллион

м³ – кубический метр

МЭК – международная электротехническая комиссия

Н₂О₂ – пероксид водорода

нм – нанометр

Н₂ – водород

ТУ – техусловия

тыс. т. – тысяч тонн

N₂ – азот

CO – угарный газ, оксид углерода (II)

NO₂ – оксид углерода (IV)

NO – оксид углерода (II)

SO₂ – оксид серы (IV)

O₂ – кислород

SO₃ – оксид серы (VI)

H₂O – вода

H₂SO₄ – серная кислота

HNO₃ – азотная кислота

ДНК − дезоксирибонуклеиновая кислота

ТС − технологическая схема

КИП и СА – контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации

NaOH – гидроксид натрия

Na₂CO₃ – карбонат натрия

NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия

Ca(OH)₂ – гидроксид кальция

CaCO₃ – карбонат кальция

CaO – оксид кальция

кг − килограмм

МПа – мегапаскаль

CI₂ – хлор

HCI – соляная кислота

HF – фтороводород

NH₃ – аммиак

(NH₄)₂SO₃ – сульфит аммония

H₂S − сероводород

Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III)

Fe₂S₃ – сульфид железа (III)

FeS – сульфид железа (II)

S − сера

калл − каллорий

CH₄ − метан

реак – реакционный

р-р – раствор

погл – поглощенный

непогл – непоглощенный

физ.аб – физическая абсорбция

атм – атмосфера

К – кельвин

р-ль – растворитель

K₂CO₃ – карбонат калия

KOH – гидроксид калия

хим – химический

ПДК – предельно допустимая концентрация

Задание

Рассчитать материальный баланс узла адсорбции углекислого газа 12 % гидроксидом калия при давлении, равным одной атмосфере и температуре 25˚С в инертном газоносителе – азоте.

Разработать технологическую схему процессов абсорбции, подобрать основное оборудование, включая стадию подготовки абсорбента и его регенерации.

Разработать мероприятия по обеспечению санитарных норм выбросов.

Исходные данные для расчета:

− расход газовой смеси G, м³/ч

G = 15000

− начальная концентрация СО₂ γ_н, об%

γ_н = 10

− конечная концентрация СО₂ γ_к, об%

γ_к = 0,1

− поглотительная способность СО₂ гидроксидом калия β_СО2, м³/м³

β_СО2 = 34

− поглотительная способность азота ɑ_N2, м³/м³

ɑ_N2 = 1,675•10^-3.

Введение

Оксид углерода (II)

Природные источники поступления в атмосферу СО

Небольшое количество монооксида углерода природного происхождения образуются в результате вулканической деятельности и окисления метана в атмосфере. [1]

Антропогенные источники поступления в атмосферу СО

Антропогенные источники образования связаны в первую очередь с автотранспортом, так как у двигателей внутреннего сгорания оптимальные условия окисления топлива создаются только при выходе на определенный рабочий режим. Как правило, это соответствует 3/4 общей мощности двигателя; напротив, максимальные выбросы СО происходят на холостом ходу. Еще СО попадает в атмосферу за счет курильщиков. Внутри помещения СО появляется в результате неполного сгорания топлива в печах. [1]

Влияние СО на организм человека

СО способен оказывать непосредственное токсическое действие на клетки, нарушая тканевое дыхание и уменьшая потребление тканями O₂. СО соединяется не только с гемоглобином, но и с гуминовыми ферментами (цито хромами и цитохромоксидазой и с миоглобином), с восстановленной формой пероксидазы, давая соединение, напоминающее карбоксигемоглобин и с каталазой. Угнетает активность тирозиназы и сукцинатдегидрогеназы в печени, сердце и в мозге. Подтверждением цитотоксического действия СО являются многочисленные све­дения о токсическом эффекте (преимущественно при длительном отравлении малыми концентрациями), когда содержание СОНb не превышает нормального. В ряде острых отравлений СО смерть также наступала при относительно невы­соком содержании СОНb – 45-55%. Хроническое отравление СО может разви­ваться без аноксемии. СО влияет на углеводный обмен, повышая уровень сахара в крови (до 300 мг), в ликворе (до 120 мг) и вызывая появление, сахара в моче, что вероятно, связано не с аноксемией, а со специфическим токсическим действием. СО нарушает фосфорный обмен, сильно возбуждает каротидные химиорецепторы; нарушение азотистого обмена вызывает азотемию, изменение со­держания белков плазмы, снижение активности холинэстеразы крови и уровня витамина В₆.

Человек при вдыхании небольших концентраций (до 1 мг/л) тяжесть и ощущение сдавливания головы, сильная боль во лбу и висках, головокружение, шум в ушах, покраснение и жжение кожи лица, дрожь, чувство слабости и страха, жажда, учащение пульса, пульсация височных артерий, тошноте, рвота Последовательность появлении этих симптомов может быть различной. В дальнейшем при сохранении сознания оцепенелость, слабость к безучастность (или даже ощущение приятной истомы), из-за которых вскоре человек не может выйти из опасной зоны; затем нарастают сонливость и оцепенение или же спу­танность сознания и опьянение; может повышаться температура тела до 38-40. Слабость в ногах свидетельствует о распространении действия на спинкой мозг.

В типичных случаях отравленный теряет сознание, причем могут быть еще рвота н непроизвольное опорожнение мочевого пузыря и кишечника. Кома длится часто 1—2 дня. В редких случаях при тяжелых отравлениях сознание сохраняется до самой смерти. При этом наблюдаются обычно фибриллярные подергивания или клонические и тонические судороги отдельных мышц и мышечных групп. Может быть повышение рефлекторной возбудимости и тетанус. Одновременно с судорогами (иногда раньше или позднее) появляется одышка, которая может длиться часами и даже сутками и заканчиваться смертью от остановки дыхания.

Индивидуальные различия в чувствительности к острым и химическим отравлениям СО довольно велики. Особо чувствительны молодые люди и беремен­ные женщины. Тяжело переносит отравление также алкоголики, курящие, лица, страдающие бронхитом н астмой, пневмокониозом и другими болезнями легких, сердечными заболеваниями, нарушениями кровообращения, неврастенией. ане­мией, диабетом, заболеваниями печени. При резкой анемии возможна смерть даже тогда, когда всего 20% гемоглобина связано с СО. [3]

Влияние СО на биосферу

Монооксид углерода является одним из токсических компонентов фотохимического смога, ускоряющих скорость превращения компонентов фотохимического смога и веществ выхлопных газов более ядовитые вещества. [4]

Применение СО в промышленности

Применяется как одно из исходных соединений, лежащих в основе совре­менной промышленности органического синтеза. Используют для восстановления металлов из окислов, получения карбонилов металлов, фосгена, сероокиси угле­рода, ароматических альдегидов, формамида, муравьиной кислоты, гексаоксибензола, хлористого алюминия, метилового спирта, а также в реакциях карбонилирования, в которых СО взаимодействует с ненасыщенными органическими соеди­нениями, гидроформилирования. Из смеси СО и Н₂ можно получать синтин (синтетический бензин), синтол (смесь карбоновых кислот, спиртов, альдегидов, кетонов и углеводородов). Как исходный продукт для синтезов, требующих совместного присутствия СО и Н₂, применяют водяной газ. Для синтеза муравьи­ной кислоты применяют воздушный газ. В составе генераторных газов СО используется как топливо в различных производствах, для бытовых нужд, в дви­гателях внутреннего сгорания, в газовых турбинах. [3]

Оксид углерода (IV)

Природные источники поступления в атмосферу СО₂

Атмосферный СО₂ находится в состоянии постоянного обмена с почвой, водами и живыми организмами, в результате чего создается постоянный кругооборот его в природе. В этом кругообороте источниками СО₂ служат вулканические извержения, выветривание содержащих углерод горных пород, микробиологический распад органических соединений над почвой и в почве, дыхание животных и растений, лесные пожары и сжигание природного топлива. [1]

Антропогенные источники поступления в атмосферу СО₂

Наряду с сжиганием природного топлива человек находит другой повод для вмешательства в природные кладовые углерода. В результате интенсивной обработки земли и создания новых пашен идет быстрое разрушение слоя гумуса в почве и ускоренный переход углерода в атмосферу. К этому добавляется вырубка лесов, особенно ликвидация тропической растительности, в которой издавна накопились огромные запасы углерода. Эти вырубки в значительной мере способствуют нарушению равновесия между связыванием и выбросом углерода. [1]

Влияние СО₂ на организм человека

Наркотик, раздражает кожу и слизистые обо­лочки. В относительно малых концентрациях возбуждает дыхательный центр в очень больших - угнетает. Обычно высокое содержание СО₂, связано с пони­женным содержанием О₂ в воздухе, что также является причиной быстрой смерти СО₂ оказывает центральное сосудосуживающее и местное сосудорасши­ряющее действие, вызывает ацидоз, повышение содержания адреналина и норадреналина и уменьшение аминокислот в крови, ингибирование ферментов в тканях.

Вдыхание 0,25—1% СО₂ сопровождается изменением функции внешнего дыхания и кровообращения; 2,5—5% CO₂ вызывает головную боль, раздражение верхних дыхательных путей, чувство тепла в груди, увеличение легочной вентиляции за счет учащения и углубления дыхания, учащение сердце­биений, повышение кровяного давления. При 7% СО₂ и выше к этому присоединяются потливость, шум в ушах, учащение сердцебиений, головокружение, может быть психическое возбуждение, рвота, снижение температуры тела, нарушения зрения (темновой адаптации, аккомодации, светобоязнь), проявления поражения головного и спин­ного мозга. По зарубежным данным, концентрацию 6% люди выдерживали добровольно до 22 мин, 10,4% — не более 0,5 мин. [3]

Влияние СО₂ на биосферу

Попавший в атмосферу СО₂, остается в ней в среднем 2 − 4 года. За это время СО₂ повсеместно распространяется по всей земной поверхности, входя в состав атмосферы. Влияние СO₂ выражается не только в токсическом действии на живые орга­низмы, но и в способности поглощать инфракрасные лучи.

При нагревании земной поверхности солнечными лучами

часть тепла в виде инфракрасного излучения отдается обратно в мировое пространство. Это возвращаемое тепло частично пе­рехватывается газами, поглощающими инфракрасное излучение, которые в результате нагреваются. Если это явление происходит в тропосфере, то с ростом температуры могут происходить кли­матические изменения («парниковый эффект»). Одна из основ­ных проблем нашего времени состоит в том, чтобы определить масштабы и временные рамки климатических изменений в ре­зультате накопления тепла за счет СО₂. [1]

Применение СО₂ в промышленности

Применяется в производстве сахара, пива, газированных вод, для изготовления «сухого льда»; для получения соды (бикарбоната натрия), карбоната и бикарбоната аммония, свинцовых белил, мочевины и оксикарбоновых кислот, как инертная среда при проведении некоторых реакций; как теплоноситель в графи­товом реакторе; как нагнетающий газ для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей; в металлургии; в жидком виде − в качестве хладагента. [3]

Оксид серы (IV)

Природные источники поступления SО₂ в атмосферу

К природным источникам SО₂ в первую очередь относятся вулканы, лесные пожары, морская пена и микробиологические превращения серусодержащих соединений. [1]

Антропогенные источники поступления SО₂ в атмосферу

Диоксид серы антропогенного происхождения образуется при сгорании угля и нефти, в металлургических производствах, при переработке содержащих серу руд, при различных химических технологических процессах. Большая часть антропогенных выбросов SO₂ связана с энергетикой и промышленностью. [1]

Влияние SО₂ на организм человека

У людей SО₂ раздражает слизистую оболочку, вызывая силь­ный кашель. У взрослых здоровых людей эти симптомы появля­ются только при концентрациях, соответствующих МЭК 5 млнˉ¹ (13 мг/м³). В течение короткого времени воздействия можно выдержать и десятикратную концентрацию. Значительно сложнее обстоит дело с людьми, обладающими повышенной чувствительностью к SО₂. К этой группе относится около 10% людей. У них уже кратковременное воздействие SО₂ при кон­центрации 1,3 мг/м³ вызывает спазмы дыхательных путей, и требуется немедленное медицинское вмешательство. Таким же образом реагируют на загрязнение атмосферы SО₂ и больные астмой.

Считают, что физиологическое действие SО₂ в первую очередь связано с образованием H₂SО₄ на влажной слизистой бронхов. Аналогично действуют и аэрозоли серной кислоты. В тяжелых случаях может возникнуть отек легких. При длитель­ном воздействии SО₂ пропадает чувствительность к запахам и вкусам. В организме H₂SО₃ окисляется в H₂SО₄ и выводится почками, при этом понижается pH мочи, который в нормальных пределах лежит между 4,8 и 7,5. [1]

Влияние SO₂ на биосферу

Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Серный ангидрид образуется при постепенном окислении сернистого ангидрида кислородом воздуха с участием света. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий чаще отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты, что доказывает присутствие её в окружающей среде в существенных количествах. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Необходимо отметить также, что диоксид серы имеет максимум в спектре поглощения света в ультрафиолетовой области (190-220 нм), что совпадает с максимумом в спектре поглощения озона. Это свойство диоксида серы позволяет утверждать, что наличие этого газа в атмосфере имеет также положительный эффект, предотвращая возникновение и развитие онкологических заболеваний кожи человека. Диоксид серы в атмосфере Земли существенно ослабляет влияние парниковых газов (диоксид углерода, метан) на рост температуры атмосферы. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии. [5]

Применение SО₂ в промышленности

Большая часть SO₂ используется для производства сернистой кислоты. Используется также в виноделии в качестве консерванта. Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. SO₂ используется для отбеливания соломы, шелка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях. [5]

Оксиды азота

Природные источники поступления NO_х в атмосферу

Природные загрязнения атмосферы оксидами азота связаны с электрическими разрядами, при которых образуется NO, а в последствии – NO₂. В очень небольших количествах NO₂ может выделяться в процессе ферментации силоса. Основная часть оксидов азота перерабатывается в почве микроорганизмами, причем образуется N₂O. Эти микробиологические преобразования особенно успешно протекают в почвах с рН более 4,5, с плохой воздухопроницаемостью, но относительно богатых азотосодержащими удобрениями. Главным местом протекания этих процессов служат рисовые чеки, неделями залитые водой. [1]

Антропогенные источники поступления NO_х в атмосферу

Оксиды азота наполовину или более состоят из NO образующегося при сгорании топлива, особенно если температура превышает 1000 ̊С. Оксиды азота также образуются в некоторых отраслях химической промышленности, при процессах нитрования, производстве суперфосфата, очистке металлов азотной кислотой, изготовлении взрывчатых веществ и плавке. Но главным источником выбросов оксидов азота все же остается автомобильный транспорт. [1]

Влияние NO_х на организм человека

Образующийся главным образом естественным путем N₂O - безвреден для человека, что позволяет использовать его для на­ркоза.

Монооксид азота не раздражает дыхательные пути, и поэто­му человек может его не почувствовать. При вдыхании NO обра­зует с гемоглобином нестойкое нитрозосоединение, которое бы­стро переходит в метгемоглобин, при этом Fe²⁺ переходит в Fe³⁺. Ион Fe³⁺ уже не может обратимо связывать О₂ и, таким образом, выходит из процесса переноса О₂. Концентрация метгемоглобина в крови 60 — 70% считается летальной. Но такое предельное значение может быть создано только в закрытом по­мещении, на открытом воздухе это невозможно.

По мере удаления от источника выброса все большее количе­ство NO переходит в NO₂. Этот последний желто-коричневый саз особенно сильно раздражает слизистые оболочки. При контакте с влагой в организме образуются азотистая и азотная кис­лоты, которые разъедают стенки альвеол лег­ких, подобно многим другим кислотам. При этом, стенки альве­ол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемы, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Если своевременно не перекрыть доступ жидкости в альвеолы, то отек легких мо­жет привести к смерти. Поскольку критические концентрации не могут быть достигнуты на открытом воздухе, а устанавливают­ся только в закрытых помещениях, то избежать этого можно, соблюдая надлежащие меры предосторожности. В промышлен­ных районах и городах наблюдается концентрация NO₂ 0,4 - 0,8 мг/м³, при образовании смога - 1 мг/м³. Максимально до­пустимая эмиссионная концентрация (МЭК) составляет 9 мг/м³.

Оксиды азота должны рассматриваться как вещества, пред­ставляющие серьезную опасность для здоровья человека, даже когда фактическое содержание NО_х в воздухе меньше МЭК. Нор­мы МЭК предназначены только для взрослого человека, кроме того, они не учитывают возможности комбинированного дей­ствия других вредных газов. При длительном действии оксидов азота, даже в концентрациях ниже МЭК, следует опасаться рас­ширения клеток в корешках бронхов (тонкие разветвления воз­душных путей альвеол), ухудшения сопротивляемости легких к бактериям, а также расширения альвеол.[1]

Влияние NO_x на биосферу

Выбросы NO_x считаются одной из основных причин образования фотохимического смога. Соединяясь с парами воды в атмосфере, они образуют азотную кислоту, и, вместе с оксидами серы, являются причиной образования кислотных дождей. [6]

Применение NO_x в промышленности

NO₂Применяется в производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах. [10]

NO [9]

Получение NO является одной из стадий получения азотной кислоты

N₂O [8]

Существует два вида закиси азота − пищевая или медицинская для медицинского применения (высокой степени очистки) и техническая − технический оксид диазота, в котором есть примеси, количество которых указывается в соответствующих техусловиях (ТУ) на данный газ. «Медицинская» закись азота используется в основном как средство для ингаляционного наркоза, находит применение и в пищевой промышленности (например, для изготовления взбитых сливок) в качестве пропеллента. Также иногда используется для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания. В промышленности применяется как пропеллент и упаковочный газ. Может использоваться в ракетных двигателях в качестве окислителя, а также как единственное топливо в монокомпонентных ракетных двигателях.

Н₂S

В природе встречается довольно редко в составе попутных нефтяных газов, природного газа, вулканических газах, в растворённом виде в природных водах (например, в Чёрном море слои воды, расположенные глубже 150—200 м содержат растворённый сероводород). Образуется при гниении белков, только тех, которые содержат в составе серосодержащие аминокислоты метионин и/или цистеин. Небольшое количество сероводорода содержится в кишечных газах человека и животных. [2]

Антропогенные источники поступления в атмосферу СО, СО₂, SО₂, NO, NO₂, NO_х, H₂S

H₂S

Встречается в воздухе промышленных предприятий при осаждении меди и серебра из растворов, при очистке H₂SO₄ и HCI; в производстве сульфидов металлов СS₂, ультрамарина, пигментов; в кожевенном производстве при работе с Na₂S или серной печенью, при применении сернистых красок в ситценабивных цехах. Постоянно содержится в воздухе фабрик искусственного шелка, свеклосахарных заводов, при розливе сернистых минеральных вод и в грязелечебницах, при дроблении доменных шлаков, в производстве асфальта, на коксогазовых и сланцеперерабатывающих заводах. [3]

H₂S

Сильный нервный яд, вызывающий смерть от остановки дыхания. Реагируя с железом в цитохромах типа а,б и с, а также в цитохромоксидазе, подобно HCN, приводит к тканевой аноксии. Раздражает дыхательные пути и глаза. В результате окисления H₂S в тканях возможно образование перекисных соединений (и том числе Н₂О₂), угнетающих гликолиз. Особая чувствительность центральной нервной системы к H₂S может быть свя­зана с отсутствием в ткани мозга глутатионпероксидазы, восстанавливающей перекисные соединения в других тканях, и низкой активностью каталазы, ко­торая защищает клетки от их действия.

Порог ощущения запаха 0,000012 – 0,00003 мг/л .Незначительный, но явно ощутимый запах отмечается при 0,0014 – 0,0023 мг/л; сильный запах, но для привыкших к нему не тягостный – при 0,003 мг/л; значительный запах – при 0,004; при 0,007 – 0,011 мг/л – запах тягостный даже для привыкших к нему. При более высоких концентрациях запах менее сильный и неприятный.

При 4 – часовом вдыхании 0,006 мг/л – головная боль, слезотечение, свето­боязнь, насморк, боли в глазах, снижение воздушной и костной звукопроводи­мости. При 0,2 – 0,28 мг/л – жжение в глазах, светобоязнь, слезо­течение, полнокровие конъюнктивы, раздражение в носу и зеве, металлический вкус во рту, усталость, головные боли, стеснение в груди, тошнота.

Воздействие 0,7 мг/л в течение 15 – 30 мин вызывает болезненное раздражение конъюнктивы, насморк, тошноту, рвоту, холодный пот, колики, иногда понос, боли при моче­испускании, одышку, кашель, боли в груди, сердцебиение, головную боль, ощу­щение сжимания головы, слабость, головокружение, иногда обморочное состоя­ние или возбуждение с помрачением сознания. Более длительное вдыхание может привести к бронхиту или воспалению и отеку легких.

При вдыхании 1,0 мг/л и выше отравление может развиться почти мгновенно: судороги и потеря сознания оканчиваются быстрой смертью от останов­ки дыхания (апоплектическая форма отравления), а иногда и от паралича сердца. Могут наблюдаться клонические судороги, синюха, вялая реакция зрачков на свет. [3]

H₂S

Любая из форм серы, находящейся в нефти (сероводород, сульфиды, меркаптаны, свободная сера), оказывает токсичное воздействие на живые организмы. С увеличением сернистости увеличивается опасность сероводородного заражения нефтезагрязненных почв с избыточным увлажнением (оглеенных, болотных, луговых). [7]

Применение газов СО, СО₂, SО₂, NO, NO₂, NO_х, H₂S в промышленности

NO_x

NO₂ [10]

Применяется в производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

NO [9]

Получение NO является одной из стадий получения азотной кислоты

N₂O [8]

Существует два вида закиси азота − пищевая или медицинская для медицинского применения (высокой степени очистки) и техническая − технический оксид диазота, в котором есть примеси, количество которых указывается в соответствующих техусловиях (ТУ) на данный газ. «Медицинская» закись азота используется в основном как средство для ингаляционного наркоза, находит применение и в пищевой промышленности (например, для изготовления взбитых сливок) в качестве пропеллента. Также иногда используется для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания. В промышленности применяется как пропеллент и упаковочный газ. Может использоваться в ракетных двигателях в качестве окислителя, а также как единственное топливо в монокомпонентных ракетных двигателях.

H₂S

Применяется для получения элементарной серы, серной кислоты, различных сульфидов и тиосоединений; для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. [3]

Динамика выбросов газов СО, СО₂, SО₂, NO, NO₂, NO_х, H₂S в г.Казань

Таблица 1. − Динамика выбросов загрязняющих веществ атмосферу в г. Казань тыс. т. [11]

Наименование загрязняющих веществ	2000.			2001.			2002..			2003.			2004.
	Промышленностоь	Транспорт	Промышленность		Транспор	Промышленность		Транспорт	Промышленность		Транспорт	Промышленность		Транспорт
Всего твердые диоксид сиры оксид углерода диоксид азота углеводороды		41,0 32,6 2,5 5,9	30,69 2,035 2,417 5,709 9,677 1,087 9,617 0,147		37,5 29,9 2,2 5,4	35,018 2,222 5,363 6,214 8,508 1,023 11,556 0,131		48,9 39,4 2,8 6,7	36,169 2,448 5,508 5,664 9,09 4,521 8,635 0,303		53,0 41,2 3,9 7,9	36,17 2,363 5,974 6,150 7,480 4,387 8,944 0,871		51,500 41,100 3,090 7,310

1. Литературный обзор

1.1. Материальный баланс.

По закону сохранения массы количество поступающих веществ ∑G н должно быть равно количеству веществ ∑G к получаемых в результате проведения процесса, с учетом потерь ∑G п: ∑ G н = ∑ G к + ∑ G п .

Материальный баланс составляют для процесса в целом или для отдельных его стадий. Баланс может быть составлен для всех веществ, участвующих в процессе, и лишь для одного из компонентов, если обрабатываемая смесь является двух- или многокомпонентной. Баланс составляют за единицу времени (например, за 1 час или 1 сутки) в расчете на единицу количества исходных или конечных продуктов. На основе материального баланса определяют выход продукта на единицу затраченного сырья, под которым понимают выраженное в % отношение полученного количества продукта к максимальному , то есть теоретически возможному. [12]

1.2. Технологическая схема установки

1.2.1. Понятие технологической схемы

В соответствии с ГОСТ 2.701-84 схемы подразделяются на виды и типы. Код схемы состоит из буквенной части, определяющей вид, и цифровой определяющей тип схемы.

В зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, схемы подразделяются на следующие типы: электрические, гидравлические, пневматические, кинематические, оптические и т.д. В ГОСТ 2.701-84 отсутствует вид схем химико-технологических процессов, однако предусмотрена возможность разработки таких схем, наименование и обозначение которых определяется отраслевыми стандартами. Так ,в частности, технологическая схема обозначается буквой «ТC».

В зависимости от основного назначения схемы подразделяются на: структурные, функциональные, принципиальные, соединений и так далее. На стадии технического проекта разрабатываются структурные и функциональные схемы , а все остальные на стадии рабочей документации.

1.2.2. Этапы формирования технологической схемы

1.2.2.1. Операционная технологическая схема

После сбора и обработки данных на разработку технологической схемы приступают к составлению операционной технологической схемы.

Результаты изображают графически: отдельные процессы обозначают прямоугольником или кружками, пути перемещения материалов – сплошными линиями различной толщины. Каждому процессу и технологической линии присваивается номер. Весь чертеж называется схемой материальных и технологических потоков производства.

1.2.2.2. Операционная блок-схема

Следующим этапом является составление операционных блок-схем отдельных стадий производства. Блок-схема обычно включает следующие стадии:

-подготовительная обработка сырья;

-химическая схема получения целевого продукта;

-разделение реакционной смеси;

-обработка технических продуктов;

-переработка побочных продуктов;

Очистка промышленных стоков и атмосферных выбросов во всех стадиях технологической схемы.

1.2.3. Оформление технологической схемы

Схемы выполняются без соблюдений масштаба, однако условные обозначения должны обеспечивать четкость схемы и быть вычерчены в соотношениях, в которых они выполнены в стандартах. Графические обозначения элементов и линии связи нужно располагать так, чтобы обеспечить наилучшее представление о структуре изделия и взаимодействии его составных частей.

Графическое обозначение на схемах следует обозначать линиями той же толщины, что и линии связи. Линии связи выполняют толщиной 0,2-1,0 мм в зависимости от формата схемы. Рекомендуется 0,3-0,4 мм. Линии связи должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее количество изломов и взаимных пересечений. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм, а между графическими обозначениями – не менее 2 мм.

При выполнении схем применяют условные графические обозначения, установленные в стандартах ЕСКД, а также построенные на их основе. Условные обозначения, для которых установлено несколько допустимых вариантов выполнения, следует применять исходя из вида и типа разрабатываемой схемы. Так, при выполнении функциональной схемы технологической установки следует применять условные графические обозначения элементов и аппаратов химических производств, построенные по функциональным признакам (ГОСТ 2.793-79). Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, крайний 90˚С.

Каждый элемент или устройство, изображенные на схеме, должны иметь позиционное обозначение, состоящее из буквенного обозначения и, если необходимо, порядкового номера, представленного после буквенного обозначения. Буквенное обозначение должно представлять собой сокращенное наименование элемента, составление из его начальных или характерных букв.

Порядковые номера нужно присваивать, начиная с единиц, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например КМ1, КМ2 и т.д. Буквы и цифры в позиционных обозначениях следует выполнять одним размером шрифта. Порядковые номера должны быть присвоены в соответствии с последовательностью расположения элементов на схеме сверху вниз и в направлении слева направо. Позиционные обозначения проставляются на схеме рядом с графическими обозначениями элементов с правой стороны или над ними.

Данные о всех элементах должны быть записаны в перечень элементов. Перечень элементов помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа. Перечень элементов оформляют в виде таблицы, заполняемой сверху вниз.

При выполнении перечня элементов на первом листе схемы его располагают, над основной записью на расстоянии не менее 12 мм. Элементы в перечень записывают группами в алфавитном порядке буквенных позиционных обозначений. В пределах каждой группы, имеющей одинаковые буквенные позиционные обозначения, элементы одного типа с одинаковыми параметрами, имеющие на схеме последовательные порядковые номера, допускается записывать в перечень в одну сторону.

На схемах можно помещать различные технические данные, указывая их либо около графических обозначений и линий связи, либо на свободном поле схемы. Для отличия линий связи различного назначения допускается применять цифровые обозначения с расшифровкой на поле схемы. [13]