Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и

Рис. 1. Цикл фотохимических превращений оксидов азота в атмосфере

Монооксид азота окисляется также гидропероксидным ра­ дикалом с выделением НО*

HCV+NO — >- N02+ H 0 \

Получающиеся атомный кислород, озон и гидроксильный радикал инициируют окисление углеводородов.

Этот цикл образования оксидов азота в тропосфере допол­ няется образованием азотистой и азотной кислот, а также триоксида диазота

Оксиды азота образуются также в результате следующих ре­ акций:

Некоторые из этих соединений выводятся из данного рядач реакций, например, в присутствии капель водяных паров в ат­ мосфере

4N02 + 2H20 + 0 2 — * 4HNO3.

Диоксид азота гидролизуется также в газовой фазе

3N02 + H20 ч=± HNOg + NO.

В реальных условиях механизм химических превращений: оксидов азота намного сложнее.

Диоксид серы. Фотохимические превращения диоксида серы приводят к образованию аэрозолей, а рассеяние и поглощение радиации аэрозолями в атмосфере обусловливают снижение видимости. Туман серной кислоты и другие сульфатные части­

Таблица 6. ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (в мг1мъ)

ПДК некоторых вредных веществ, выбрасываемых в атмо­ сферу химическими производствами продуктов из углеводоро­ дов нефти и газа, приведены в табл. 6.

Для регулирования качества окружающей среды введен и строго контролируется предельно допустимый выброс (ПДВ), который является научно обоснованной технической нормой выброса вредных веществ из промышленных источников в ат­ мосферу, определяемой на основе различных параметров ис­ точников, свойств выбрасываемых вредных веществ и атмо­ сферных условий.

На предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимиче­ ской промышленности работы по нормированию выбросов на­ чаты в 1979 г. с инвентаризации вредных выбросов, проводимой предприятиями и специализированными организациями под контролем головных ведомственных организаций. Затем для определения степени загрязнения атмосферы выбросами пред­ приятия было рассчитано рассеивание по единой унифициро­ ванной программе «Эфир», разработанной Новокуйбышевским филиалом Гипрокаучука. На основе полученных данных раз­ работаны мероприятия по уменьшению выбросов и оценке их экологической эффективности с учетом развития предприятия, а также по регулированию выбросов при неблагоприятных ме­ теорологических условиях, организован контроль за соблюде­ нием установленных нормативов допустимых выбросов.

1.4.2. Методы определения загрязнений в атмосфере

Анализ воздуха, содержащего загрязнения, довольно сложен, так как необходимо, с одной стороны, проанализировать слож­ ную по составу многокомпонентную смесь, а с другой — про­ вести избирательное определение содержания вредных веществ при их концентрации в воздухе на уровне ПДК и ниже. Кроме того, определение не должно быть длительным (по ГОСТу дли­ тельность отбора проб не должна превышать 30 мин).

Определение загрязнений в атмосфере включает следующие операции: отбор проб воздуха и концентрирование микропри­ месей вредных веществ; подготовка пробы к анализу; анализ микропримесей; обработка результатов анализа.

Пробы атмосферного воздуха отбирают в сосуды ограни­ ченной емкости, как правило, аспирационным способом. Этот способ основан на извлечении анализируемого загрязнения по­ глотительными растворами или твердыми сорбентами с боль­ шой поглощающей поверхностью (силикагель, алюмогель, ак­ тивный уголь и др.). Широко распространено использование фильтрующих материалов из тонких и ультратонких волокон (ацетилцеллюлозы, полиакрилонитрила, полиакрилата и др.).

Подготовка пробы зависит от метода анализа загрязнений в атмосфере. Основные методы: фотометрический; полярогра­ фический; газохроматографический.

Фотометрический метод. Основан на определении степени поглощения света раствором в зависимости от концентрации загрязнения с помощью абсорберов, фотоэлектроколориметров, спектрофотометров. По характеру взаимодействия света с ана­ лизируемым раствором и способу его измерения различают сле­ дующие виды фотометрического анализа:

абсорбционный, включающий фотоколориметрию и спектро­ фотометрию, т. е. по поглощению света анализируемым раство­ ром в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра;

нефелометрический, т. е. по поглощению и рассеянию света взвешенными частицами определяемого вещества или его про­ изводного;

люминесцентный, основанный на измерении вторичного из­ лучения света, возникающего в результате взаимодействия лу­ чистой энергии с определяемым веществом.

Наибольшее распространение для определения загрязнений в атмосфере получили фотоколориметрический и спектрофото­ метрический методы. Они основаны на том, что световой поток при прохождении через слой раствора ослабляется в резуль­

сивность светового потока, прошедшего через раствор; lg/o// — степень ослабления света, или оптическая плотность А; еЛ—

зой служит жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый носитель), основанную на различной способности компонентов газов к абсорбции, т. е. связанную с распределением веществ между газом и жидкостью.

Газовая хроматография открыта в 1952 г. Мартином и Джеймсом.

Хроматограмма представляет собой график зависимости ве­ личины сигнала детектора от времени. Работа детектора осно­ вана на измерении разности теплопроводности газа—носителя и компонентов смеси, которая обусловливает разность потен­ циалов. Эта разность усиливается, передается на записывающее устройство и фиксируется в виде пика. Появлению каждого пика на хроматограмме соответствует определенное время, на­ зываемое временем удерживания туд и равное времени от мо­ мента ввода пробы в хроматограф до появления максимума пика xi, гг, тз соответственно. Чем больше сорбционная способ­ ность, тем больше время удерживания.

Времени удерживания соответствует объем газа-носителя, называемый объемом удерживания Гуд:

^уд= ^ уд.

где W — объемная скорость газа, мл/мин.

В ходе анализа удобнее пользоваться относительным объе* мом удерживания:

Г О Т Н = (Гуд Г о ) / (Гуд. С Т Г 0) = (Туд Т 0 ) / ('Гуд. с т — т о ) »

где Худ. ст, Гуд. ст— соответственно время и объем удерживания стандартного вещества; то, Го— соответственно время и объем удерживания воздуха.

По хроматограммам проводят количественный анализ ком­ понентов. Площадь пика измеряют как площадь треугольника умножением высоты пика на среднюю линию.

1.5. ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ОТ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ

Очистка газа — отделение от газа или перевод в безвредное со­ стояние загрязняющего вещества, выбрасываемого промышлен­ ным источником.

В практике газоочистки известны разнообразные методы и аппараты удаления пыли и вредных газов. При выборе метода учитывают вид загрязнений, их химические и физико-химиче­ ские свойства, характер производства, возможность использо­ вания имеющихся в производстве веществ в качестве погло­ тителей для газа, целесообразность утилизации отделенных при­ месей, затраты на очистку.

Устройства для очистки газов от твердых частиц (пыли) можно разделить на следующие группы:

устройства для механической очистки газов, в которых пыль отделяется под действием силы тяжести, инерции или центро­ бежной силы;

аппараты мокрой очистки газов, в которых твердые части­ цы улавливаются жидкостью;

фильтры из пористых материалов, на которых оседают час­ тицы пыли;

электрофильтры, в которых частицы осаждаются в резуль­ тате ионизации газа и содержащихся в нем твердых частиц.

Пылеулавливатель выбирают с учетом степени запыленно­ сти газа, измельченное™ частиц и требований к очистке газа.

Эффективность очистки характеризуется так называемой эф­ фективностью по массе или коэффициентом улавливания. Этот коэффициент показывает, какая доля общей массы частиц бу­ дет улавливаться, т. е. является обобщенным параметром, от­ ражающим эксплуатационные качества газоочистного устрой­ ства. Коэффициент улавливания рассчитывают по формуле:

1.5.1. Устройства для механической очистки газов от пыли

Основное достоинство этих устройств — простота конструкции. Они пригодны, главным образом для предварительной грубой очистки.

Пылеосадительная камера. Это наиболее простое устройство для улавливания пыли. Она предназначена для предваритель­ ной очистки газов с улавливанием грубодисперсных частиц размером от 50 до 500 мкм. Взвешенная в потоке газа пыль осаждается под действием силы тяжести.

Камера представляет собой пустотелый или с горизонталь­ ными полками во внутренней полости металлический прямо­ угольный короб с бункером внизу для сбора пыли (рис. 3 ). Площадь короба значительно больше сечения подводящих га-