
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1.2. Стехиометрия химических реакций
- •Глава 2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- •§ 2.1. Равновесие химических реакций
- •§ 2.2. Способы смещения равновесия
- •§ 2.3. Зависимость константы равновесия от температуры
- •§ 2.5. Термодинамический анализ
- •§ 3.2. Зависимость скорости химических реакций от концентрации реагентов. Кинетические уравнения
- •Глава 4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ
- •Вопросы и упражнения для повторения и самостоятельной проработки
- •§ 5.1. Реактор идеального смешения
- •§ 5.2. Реактор идеального вытеснения
- •§ 5.4. Каскад реакторов идеального смешения
- •Глава 7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРЕБЫВАНИЯ В ПРОТОЧНЫХ РЕАКТОРАХ
- •§ 7.1. Функции распределения времени пребывания
- •§ 7.2. Экспериментальное изучение функций распределения
- •Глава 8. ТЕПЛОПЕРЕНОС В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ
- •§ 8.1. Уравнение теплового баланса. Тепловые режимы химических реакторов
- •§ 8.5. Тепловая устойчивость химических реакторов
- •Глава 9. ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
- •§ 9.1. Общие особенности
- •§ 9.2. Диффузионные стадии
- •Глава 10. ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
- •§ 10.1. Общие представления о катализе
- •§ 11.1. Сырьевая база
- •§ 11.3. Принципы обогащения сырья
- •§ 11.4. Вода и воздух
- •§ 12.1. Классификация промышленных загрязнений биосферы
- •§ 12.2. Источники загрязнения атмосферы
- •§ 12.3. Состав, свойства и классификация сточных вод
- •§ 12.4. Очистка промышленных выбросов
- •§ 12.6. Очистка сточных вод химических производств
- •§ 12.7. Создание водооборотных циклов
- •Глава 13. ТЕХНОЛОГИЯ СВЯЗАННОГО АЗОТА
- •§ 13.1. Сырьевая база азотной промышленности
- •§ 13.2. Получение технологических газов
- •§ 13.3. Очистка отходящих газов от оксидов азота
- •§ 13.5. Синтез аммиака
- •§ 13.6. Технология азотной кислоты
- •§ 14.1. Технология серной кислоты
- •§ 14.2. Технология минеральных удобрений
- •Вопросы и упражнения для повторения и самостоятельной проработки
- •Глава 15. ТЕХНОЛОГИЯ НЕФТИ
- •§ 15.1. Важнейшие нефтепродукты
- •§ 15.2. Первичная переработка нефти
- •§ 15.3. Деструктивная переработка нефти
- •§ 15.4. Очистка нефтепродуктов
- •Глава 16. СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА
- •§ 16.1. Синтез метанола
- •Вопросы для повторения и самостоятельной проработки
- •Глава 17. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ БИОТЕХНОЛОГИИ
- •§ 17.1. Микробиологический синтез
- •§ 17.3. Основные тенденции развития биотехнологии
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 12. Химическая технология и охрана окру.жштцей среды |
335 |
§ 12.1. Классификация промышленных загрязнений биосферы
Загрязнение биосферы - комnлекс разнообразных воздействий
на нее человеческого общества, nриводящих к увеличению уровня содержания вредных веществ в биосфере, nоявлению новых хими
ческих соединений, частиц и чужеродных nредметов, чрезмерно
му повышению температуры, шума, радиоактивности и т. n.
Источники загрязнения современного nредnриятия в зависи
мости от ситуации возникновения делят на эксnлуатационные
и аварийные. Эксплуатационные источники загрязнения в свою
очередь nодразделяют на три большие групnы.
Первая групnа объединяет источники загрязнений, возникаю щие из-за несовершенства технологии. Так, на нефтеперерабаты
вающем предnриятии nервая груnпа источников загрязнения воз
духа связана с процессами каталитического крекинга (выжигание
кокса), nроизводства элементной серы (дожиг остаточного серово дорода), битума (дожига абгазов кубов окислителей), синтетичес ких жирных кислот (дожиг газов омыления). Основными источ
никами загрязнения воды технологическими отходами являются:
электрообессоливание нефти (вода с высоким содержанием солей и нефти); nроцессы щелочной сернокислотной очистки нефтеnро
дуктов - сернисто-щелочные стоки; nерсгонка с водяным nаром
(стоки с содержанием нефтеnродуктов); nроцессы алкилирования
(кислые стоки); селектинная очистка масел и др.
Вторую групnу источникон загрязнения составляет оборудова
ние основных технологических цехов и вспомогательных произ
водств. Загрязняющее действие оборудования не зависит от техно
логии nроцесса, а является результатом недостатков конструкции
и специфики функционирования оборудования. В состав нторой
группы источников загрязнения входят: печи технологических
установок, барометрические конденсаторы, резервуары хранения
нефти и нефтепродуктов, градирни, нефтеловушки, nруды -отстой
ники, шламонакопитсли, насосы и комnрессоры, оборудование факелов, сливаналивные эстакады, сушильные nечи катализатор ных фабрик, система циркуляции катализатора на установках ка
талитического крекинга. Групnа оборудования - источников за
грязненияявляется самой многочисленной как по количеству
точек-источников, так и по объему выделяемых загрязнений . Третья группа источникоn загрязнения окружаюшей среды
результат низкой культуры эксnлуатации оборудования. Загряз
нения этой груnпы nроявляются в аварийных ситуациях и в условиях нормальной эксnлуатании nри низких ответственности
и квалификации кадров или недостатке организационного порядка.
336 Разdел второй. Промышленпые химико-технологические процессы
Причинами появления этой группы источников являются, напри
мер, утечки нефти и нефтепродуктов при отборе проб, персливы
при заполнении резервуаров, наполнении цистерн на сливаналив
ных эстакадах, разгерметизация аппаратуры и арматуры из-за ее
неисправности, спуск нефтепродуктов и реагентов в канализацию в аварийных ситуациях и при подготовке аппаратуры к ремонту.
Таким образом, вредные выбросы подразделяют на три группы:
технологические отходы, источниками которых служат процес
сы-загрязн ител и;
потери продуктов из-за несовершенства оборудования и низ кой культуры его эксплуатации;
дымовые газы, образующиеся при сжигании топлива в печах технологических установок, при сжигании газов на факеле и др.
Доля каждой группы загрязнителей в общем балансе вредных выбросов колеблется на разных предприятиях.
Промышленные загрязнения биосферы (рис. 12.1) подразделя ют на две основные группы: материальные (т. е. вещества), вклю чающие в себя механические, химические и биологические за грязнения, и энергетические (физические) загрязнения.
Кмеханическим загрязнениям относятся аэрозоли, твердые тела
ичастицы в воде и почве. Химические загрязнения - разнообраз
ные газовые, жидкие и твердые химические соединения, вступаю
щие во взаимодействие с биосферой. Биологические загрязнения -
микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности - это качест
венно новый вид загрязнений, возникший в результате процессов
микробиологического синтеза различных видов микроорганизмов (дрожжевых, актиномицетов, бактерий, плесневых грибов и др.).
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ
МАТЕРИАЛЬНЫЕ (МЕХАНИЧЕСКИЕ,
ИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ)
"'::а |
|
|
|
"'::а |
"'::а |
<>..> |
|
|
~:t |
|
|
::"'а |
.... ~ |
::а |
|
||
..ом |
|
|
UQ |
|
||||
:t"' |
|
|
:t::;; |
:t |
:t |
"'::а |
||
мD. |
|
|
:t |
"":t |
:t |
:r |
||
oj\0 |
|
<>..> |
<>..> |
|||||
D.O |
"' |
::а |
:t |
о,_ |
:z: |
u |
:t |
|
|
:to |
:r |
||||||
\00 |
q |
"' |
м |
" |
|
|||
oro |
"" |
<>..> |
о о |
D. |
...."" |
u |
||
<>..> |
||||||||
OD. |
"с; |
D. |
s |
"'D. |
"' |
о |
||
|
;;.;:" |
|
~ |
|
|
" |
||
М::! |
~ |
u |
'<\О |
'- |
:r:"' |
eS"" |
||
..:З::;: |
~~ |
м"' |
::а |
|
u |
<i. |
о |
|
D. |
|
\0 |
:::1 |
::а |
" |
"' |
"'о.,., |
\0;,., |
|
::"'а |
<'ОМ |
"'о |
""' |
::;D·"'. |
|
~2 |
»:О |
3~ |
|
<>..> |
|
|
|
::а |
|
|
|
":t |
|
|
|
~о. |
|
|
|
-"<>..> |
|
|
|
:tм |
|
|
|
uro |
|
|
"'::а |
D. |
|
|
"'"; |
|
||
"'"' |
|
||
:t |
~~ |
|
|
.... |
"' |
||
:t |
.",-о |
||
:z:t- |
|||
:t |
3" |
||
'- |
"~ |
Q |
|
~ |
·о"' |
»'< |
|
~~~ |
Q.:t |
||
"' |
|||
о |
-"-&:t |
==М О) |
|
|
|||
~ |
"'"''"':I: .... |
||
"""' |
t~~ |
о"' |
|
о |
|
""" |
|
(!):::~ |
|
=:02 |
|
"'"'u"'""'">.::;: |
Рис. 12.1. Схема классификации промышленных загрязнений биосферы
Глава 12. Химическая технология и охрана окру.ж:ающеiJ среr!ы |
337 |
К энергетическим загрязнениям относятся rкс виды энергии |
|
тепловой, механической (вибрации, шум, ультрювук), |
световой |
(видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излу•1сние), элект ромагнитные поля, ионизирующие излучения (альфа-, бета-, гам ма-, рентгеновское и нейтронное) - как отходы разнообразных
производств. Некоторые виды загрязнений, например радиоактив ные отходы и выбросы, образующисся при взрывах ядерных заря
дов и авариях на атомных электростанциях и IIредприятиях, явля
ются одновременно материальными и энергетическими.
Для снижения уровня энергетических загрязнений, в основ ном, экранируют источники шума, электромагнитных полей и
ионизирующих излучений, используют rюглощеiiИС шума, демп
фирование и динамическое гашение вибраций.
Источники загрязнения биосферы водразделяют на сосредото ченные (точечные) и рассредоточенные, а также непрерывного и периодического действий. Загрязнен ин разделяют также на стой кис (неразрушае~!Ыс) и разрушас!\IЫе под действием природных химико-биологических процL .:сов.
§ 12.2. Источники загрязнения атмосферы
Загрязнение воздушного бассейна происхолит как естественным, так и искусственным путем. Естественнос загрязнение -это пыль
ные бури, вулканическая деятельность, лесные пожары, унос ка
пельной влаги с поверхности морей и океанов и т. л. В атмосферу
при этом попадают как твердые, так и газообразные вещества.
Пыль, поднимаемая с поверхности земли, состоит из мелких
частиц горных пород, почвы, остатков растительности и живых
организмов.
При извержении вулканов в атмосферу вместе с газообразны
ми продуктами, содержащими хлороводород, фтороводород, ам
миак, хлор, оксидидиоксид углерода, диоксид серы, сероводород,
водяные пары, выбрасывается вепел, частицы которого состоят
в основном из кремнезема.
Канельный унос с поверхностей морей и океанов приводит к загрязнению атмосферы растворенными в воде солями кальция,
магния, натрия, калия в виде микроскопи•zеских кристаллов.
В атмосфере помимо частиц неорганического происхождения
содержатся в разных количествах мельчайшие микроорганизмы,
грибки, бактерии, споры.
Естественное загрязнение атмосферы учитывается при опреде лении общего уровня загрязнения воздушного бассейна.
Основными источниками искусственного загрязнения явля
ются мощные тепловые электростанции, работающие на твердом,
338 Раздел второй. Промытленные химико-технологические процессы
жидком или газообразном топливе, автотранспорт, а также пред приятия черной и цветной металлургии.
Наиболее характерными выбросами предприятий черной и uветной металлургии являются пыль, диоксид серы, оксид угле
рода, углеводороды.
Предприятия химической промышленности выбрасывают ват
мосферу значительно меньше вредных веществ, но многообразие химических производств и их близкое расположение к населен ным пунктам часто делают эти выбросы наиболее опасными, так как среди них имеется ряд особо вредных химических соедине ний, отличающихся высокой токсичностью.
Вес примеси, содсржащиеся в газообразных отходах, по агре гатному состоянию подразделяют на взвешенные частиuы (аэро золи) твердых веществ - пыль, дым; жидкости - туман и газо и параобразные соединения.
Наиболее массовыми загрязнителями атмосферы являются ли
оксид серы, оксид углерода, оксиды азота, различные углеводоро
ды и пыль. На их долю приходится до 85% общего количества
вредных веществ, выбрасываемых в воздушный бассейн. Так, при сжигании органического топлива из воздуха забирается большое количество кислорода, а выделяются диоксид углерода, водяной
пар, вредные азотные, сернистые и другие соединения 11 зола. По
имеющимся расчетам расход кислорода на сжигание всех видов
топлива составлял в 1860 г. 1,3 млрд т, в 1960 г.- 12, в 2000 г.-
57 млрд т. За один год в мире с продуктами сгорания выбрасыва ется в атмосферу более 400 млн т твердых веществ (золы, сажи и пыли), почти 150 млн т диоксида серы, 300 млн т оксида углерода, 50 млн т оксидов азота, до 5 млн т сероводорода и других вредных
газов.
Токсичными выбросами в атмосферу предприятий химической
промышленности являются органические растворители, амины,
альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, синильная кис
лота, соединения фтора, диоксид серы, фосфор, ртуть, сероводо
род, сероуглерод, металлоорганические соединения и др. Значи
тельные количества вредных веществ выбрасываются в атмосферу
при производстве кислот, щелочей, удобрений, uемента, соды,
аммиака, искусственных волокон, красителей, ядохимикатов, ре
зиновых изделий, органических растворителей и т. п.
Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида
серы, который взаимодействует с парами воды и аммиаком, а об
разующисся при этом серная кислота и сульфат аммония возв ращаются на поверхность Земли вместе с атмосферными осад
ками. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит