11. Екологічні проблеми виробництва сірчаної кислоти

Охорона навколишнього середовища,

пов'язана з виробництвом сірчаної кислоти.

Основною сировиною для виробництва сірчаної кислоти, є сірка. Вона відноситься до числа найбільш поширених числа хімічних елементів на нашій планеті.

Виробництво сірчаної кислоти відбувається в три стадії на першій стадії отримують SO2, шляхом випалу FeS2, потім SO3, після чого на третій стадії отримують сірчану кислоту.

Науково-технічна революція і пов'язаний з нею інтенсивне зростання хімічного виробництва, викликає суттєві негативні зміни в навколишньому середовищі. Наприклад отруєння прісних вод, забруднення земної атмосфери, винищення тварин і птахів. В результаті світ опинився в лещатах екологічної кризи. Шкідливі викиди сірчанокислих заводів слід оцінювати не лише за дією що міститься в них оксиду сірки на розташовані поблизу підприємства зони, але і враховувати інші фактори - збільшення кількості випадків респіраторних захворювань людини і тварин, загибель рослинності і придушення її зростання, руйнування конструкцій з вапняку і мармуру, підвищення корозійного зносу металів. З вини "кислих" дощів пошкоджено пам'ятники архітектури (Тадж-Макао).

У зоні до 300 км від джерела забруднення (SO2) небезпеку становить сірчана кислота, у зоні до 600 км. - Сульфати. Сірчана кислота і сульфати сповільнюють зростання с/г культур. Закислення водойм (навесні під час танення снігу, викликає загибель литок і молоді риб. Крім екологічного збитку в наявності економічний збиток - величезні суми щороку втрачаються при Розкислювання грунтів.

Розглянемо хімічні методи отчистки від найбільш поширених газоподібних забруднюючих повітря речовин. Відомо понад 60 методів. Найбільш перспективні методи, засновані на поглинання оксиду сірки вапняком, розчином сульфіту - гідросульфіту амонію та лужним розчином алюмінату натрію. Інтерес також представляють каталітичні методи окислення оксиду сірки в присутності оксиду ванадію.

Особливе значення має очищення газів від фторовмісних домішок, які навіть у незначній концентрації шкідливо впливають на рослинність. Якщо в газах міститься фтороводень і фтор, то їх пропускають через колони з насадкою протитечією по відношенню до 5-10% розчину гідроксиду натрію. Протягом однієї хвилини протікають наступні реакції:

F2 +2 NaOH-> O2 + H2O 2 NaF

HF + NaOH-> NaF + H2O;

Утворюється фторид натрію обробляють для регенерації гідроксиду натрію:

2NaF + CaO + H2O-> CaF2 +2 NaOH

12. Пути решения екологических проблем в производстве серной кислоты.

Способы решения экологических проблем , связанных с производством серной кислоты :

1. Один из способов разрешения экологических проблем — использование технологических схем, сводящих к минимуму загрязнение атмосферы:

1) непрерывность процесса;

2) циркуляционные процессы (непрореагировавшие вещества возвращаются в сферу реакции);

3) принцип противотока (увеличивается площадь поверхности реагирующих веществ и скорость реакции);

4) комплексное использование сырья, безотходная технология;

5) выбор оптимального сырья и режима его переработки.

В мире около 80% серной кислоты производится из серы, а не из пирита FeS2. Это позволяет избежать металлизации атмосферы.

2. Еще один важный путь — это совершенствование технологического обо рудования, в частности различных фильтров и поглотителей. Большое значение имеет профилактический ремонт оборудования, а также установка современных автоматических систем управления производством .

Вредные выбросы сернокислых заводов следует оценивать не только по дейст вию содержащегося в них оксида серы (IV) на расположенные вблизи предпри ятия зоны, но и учитывать другие факторы - увеличение количества случаев рес пираторных заболеваний человека и животных, гибель растительности и подавле ние ее роста, разрушение конструкций из известняка и мрамора, повышение кор розионного износа металлов. По вине “кислотных” дождей повреждаются и памятники архитектуры.

В зоне до 300 км от источника загрязнения (SO2) опасность представляет серная кислота , в зоне до 600 км - сульфаты. Серная кислота и сульфаты замедляют рост сельскохозяйственных культур. Закисление водоемов (весной при таянии снега), вызывает гибель икры и молоди рыб. Помимо экологического ущерба налицо экономический ущерб - громадные суммы каждый год теряются при раскисление почв.

3. Рассмотрим химические методы отчистки: наиболее перспективны методы, основанные на:

--поглощение оксида серы (IV) известняком;

--поглощение раствором сульфита - гидросульфита аммония ;

--поглощение щелочным раствором алюмината натрия;

--интерес также представляют каталитические методы окисления оксида серы (IV) в присутствии оксида ванадия (V).

Мне кажется, что всем отходам должно быть придумано повторное применение, так как сложно представить полностью безотходное производство . Вклад химии в защиту окружающей среды может стать значительно больше, если будет изучен процесс взаимодействия человека и природы.

Наибольшей преградой на пути к безопасному использованию химических веществ является недостаточность знаний.

Этапы решения экологических проблем .

В начале важно подчеркнуть, что в сернокислотном производстве перерабатывают и получают такие вещества, как сероводород H₂S, оксид серы (IV) SO₂, оксид серы (VI) SO₃, серную кислоту H₂SO₄. Эти вещества, присутствуя в воздухе, вредно отражаются на здоровье людей, губительно действуют на растения, разрушают постройки и т. п. Именно поэтому уделяется серьезное внимание проблеме охраны окружающей среды от загрязнения.

Далее можно выделить целый ряд экологических проблем , связанных с производством серной кислоты . Первая связана с обжигом серного колчедана FeS₂ и других сульфидных руд. При обжиге, протекающем в «кипящем слое», получающийся оксид металла, например Fe2O3, выделяется в атмосферу:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₂ + 8SO₂

Это можно объяснить тем, что для аппаратов обжига в «кипящем слое» требуется порошок руды, подвергшийся сильному измельчению. В результате обжига образуется оксид железа или другого металла с очень маленькими частицами. С улавливанием этих частиц фильтры могут не справиться. Частицы оксида могут попасть в атмосферу при выгрузке из печи. Попадание в атмосферу измельченных оксидов железа или других металлов называют металлизацией атмосферы.

При производстве серной кислоты в атмосферу попадает много оксида серы:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

Это связано с тем, что производственные установки не всегда герметичны, а также с тем, что иногда автоматические системы управления не справляются с работой, что приводит к аварийным выбросам. Для производства серной кислоты нередко используется сера, получаемая из сероводорода (это вещество является отходом ряда производств ). Производится сера с помощью неполного окисления сероводорода. Эта технологическая схема настолько несовершенна, что около 20% серы идет на образование оксида серы, который выделяется в атмосферу.

В ходе производства возможны выбросы в атмосферу оксида серы и серной кислоты :

SO₃ + Н₂О = H2SO₄

Эти выбросы считаются аварийными, но они возможны и, к сожалению, случаются нередко. Один из способов разрешения экологических проблем — использование технологических схем, сводящих к минимуму загрязнение атмосферы:

1) непрерывность процесса;

2) циркуляционные процессы (непрореагировавшие вещества возвращаются в сферу реакции);

3) принцип противотока (увеличивается площадь поверхности реагирующих веществ и скорость реакции);

4) комплексное использование сырья, безотходная технология;

5) выбор оптимального сырья и режима его переработки.

Так, например, в мире около 80% серной кислоты производится из серы, а не из пирита FeS₂. Это позволяет избежать металлизации атмосферы.

Еще один важный путь —это совершенствование технологического оборудования, в частности различных фильтров и поглотителей. Большое значение имеет профилактический ремонт оборудования, а также установка современных автоматических систем управления производством