3. Экологическая часть
С точки зрения экологии рассматриваемого производства следует организовать взаимную нейтрализацию кислых и щелочных вод, но для этого необходимо, чтобы соблюдалось соотношение кислоты и щелочи. Раствор А1Сl3 может быть использован как коагулянт для очистки сточныхвод, а смолы, получаемые в процессе, можно использовать как топливо и встроительстве.
В ходе производства происходит образование отходящих газов в состав которых входят метан, водород, азот, кислород оксид углерода, хлоридьводорода, этилен, этан и бензол. Одним из наиболее токсичных веществ, загрязняющих атмосферу, является оксид углерода СО, которыйактивно взаимодействует с гемоглобином крови и уже при очень низких концентрациях снижает ее способность переносить кислород. Содержание СО в воздухе около 0,01 % (по объему) вызывает головную боль, снижение умственной деятельности и расстройство ряда физиологических функций организма.
Оксид углерода (II) - химически довольно инертный газ: в тропосфере он очень медленно окисляется кислородом и озоном воздуха. Может продуцировать в почвах, причем и небиологическим путем. Его ПДКр.з-20 мг/мЗ, ПДКм.р. - 3 мг/мЗ.
Одним из наиболее распространенных методов улавливания оксида углерода является поглощение водой способ, не требующий сложной, дорогостоящей аппаратуры, расхода теплоты и основан на использовании дешевого растворителя. Однако он не достаточно эффективен. Для очистки газовых выбросов от СО используют реакцию его доокисления до СО2
СО + Н2О = СО2+ Н2 + 3,75 КДж/моль
проводимую с использованием оксидных железных катализаторов.
К числу глобальных загрязнений биосферы следует отнести ее загрязнение углеводородами. Почти не представляя опасности как самостоятельные загрязняющие вещества воздушной среды, углеводороды обусловливают мощность и плотность фотохимического смога. При этом в результате фотохимических реакций углеводороды образуют весьма токсичные продукты: альдегиды, кетоны. Метан и другие низшие алканы, такие, как этан, пропан, накапливаясь в атмосфере, влекут за собой постепенное повышение среднегодовой температуры, что является следствием «парникового» эффекта.
Метан устойчив в восстановительной среде, но при доступе кислорода и повышении окислительных потенциалов он уже в почве может окисляться метанотрофами с образованием углекислого газа и воды.
Таким образом, необходимо проводить доочистку отходящих газов во избежание попадания вредных токсичных веществ в атмосферный воздух.
Присутствующие в отходящих технологических газах и вентиляционных выбросах токсичные пары органических веществ в большинстве случаев подвергают деструктивной каталитической обработке. Катализаторы для таких процессов приготовляют на основе меди, хрома, кобальта, марганца, никеля, платины, палладия и других металлов. В отдельных случаях используют некоторые природные материалы (бокситы, цеолиты).
Схема установки каталитического дожигания отходящих газов представлена на рисунке 3.
Метод обеспечивает снижение содержания органических веществ в выхлопных газах до 0,005 %. Теплота реакции используется для получения пара.
Окисление идет до образования СО2 и Н2О, которые выбрасываются в атмосферу. При этом протекают следующие реакции:
СН3–СНО + 3О2 → 2СО2 +2Н2О;
СН3СООН + 2О2 → 2СО2 +2Н2О;
НСOОH+ 0,5O2 → СО2 +Н2О.
Более дешевым, но менее эффективным является метод абсорбции данных загрязняющих веществ водой, с последующим обезвреживанием или использованием в производстве.
Образующиеся в производстве уксусной кислоты сточные воды содержат остатки не прореагировавшего ацетальдегида, уксусную кислоту, продукты побочных реакций, которые при попадании в водные объекты могут оказать неблагоприятное воздействие на животных и растений.
Наиболее распространенными методами очистки сточных вод от органических соединений являются: химическое окисление, биохимические методы очистки, метод парофазного каталитического окисления.
В основе метода находится гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при высокой температуре летучих органических веществ, находящихся в промышленных сточных водах. Процесс протекает весьма интенсивно в паровой фазе в присутствии медно-хромового катализатора. Установка окисления представлена на рисунке 11. Сточную воду из сборника подают в выпарной аппарат, откуда упаренная пульпа поступает на центрифугу; где обезвоживается. Образующийся осадок направляют на сжигание в печь.
Рисунок 3 – Схема установки каталитического дожигания отходящих газов
1 – емкость, 2 – выпарной аппарат, 3 – теплообменник,
4 –контактный аппарат, 5 – котел-утилизатор, 6 – печь, 7 – центрифуга
Водяной пар вместе с летучими органическими веществами из выпарного аппарата поступает в тешюобменник, где нагревается за счет тепла парогазовой смеси, выходящей из контактного аппарата. После теплообменника пары смешивают с горячим воздухом и направляют в контактный аппарат, в котором происходит окисление органических веществ. Дымовые газы из печи поступают в котел-утилизатор, где образуется пар, направляемый в выпарной аппарат. Установки характеризуются высокой производительностью по сточной воде и высокой степенью обезвреживания, достигающей 99,8 %. Основной недостаток установки – возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы. Поэтому необходимо предварительное удаление каталитических ядов из сточных вод .