Сделай Сам Свою Работу на 5

связанная с производством серной кислоты.

Основным сырьем для производства серной кислоты, является сера. Она относится к числу наиболее распространенных числу химических элементов на нашей планете.

Производство серной кислоты происходит в три стадии на первой стадии получают SO2, путем обжига FeS2, затем SO3, после чего на третьей стадии получают серную кислоту.

Научно-техническая революция и связанный с ней интенсивный рост химического производства, вызывает существенные негативные изменения в окружающей среде. Например отравление пресных вод, загрязнение земной атмосферы, истребление животных и птиц. В результате мир оказался в тисках экологического кризиса. Вредные выбросы сернокислых заводов следует оценивать не только по действию содержащегося в них оксида серы на расположенные вблизи предприятия зоны, но и учитывать другие факторы - увеличение количества случаев респираторных заболеваний человека и животных, гибель растительности и подавление ее роста, разрушение конструкций из известняка и мрамора, повышение коррозионного износа металлов. По вине “кислых” дождей повреждены памятники архитектуры (Тадж-Макал).

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 с/х культур. Закисление водоемов (весной при таянии снега, вызывает гибель икр и молоди рыб. Помимо экологического ущерба налицо экономический ущерб - громадные суммы каждый год теряются при раскисление почв.

Рассмотрим химические метода отчистки от наиболее распространенных газообразных загрязняющих воздух веществ. Известно более 60 методов. Наиболее перспективны методы, основанные на поглощение оксида серы известняком, раствором сульфита - гидросульфита аммония и щелочным раствором алюмината натрия. Интерес также представляют каталитические методы окисления оксида серы в присутствии оксида ванадия.

Особое значение имеет очистка газов от фторсодержащих примесей, которые даже в незначительной концентрации вредно влияют на растительность. Если в газах содержится фтороводород и фтор, то их пропускают через колоны с насадкой противотоком по отношению к 5-10% раствору гидроксида натрия. В течении одной минуты протекают следующие реакции:



 

F2+2NaOH-> O2+H2O+2NaF

 

HF+NaOH->NaF+H2O;

Образующийся фторид натрия обрабатывают для регенерации гидроксида натрия:

 

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

35. Технология получения минеральных удобрений (фосфорных).

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фтор-апатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфатCa(H2PO4)2. Процесс разложения может быть представлен следующим суммарным уравнением:

Практически в процессе производства простого суперфосфата разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуются фосфорная кислота и полугидрат сульфатакальция:

Выкристаллизовавшиеся микрокристаллы сульфата кальция образуют структурную сетку, удерживающую большое количество жидкой фазы, и суперфосфатная масса затвердевает. Первая стадия процесса разложения начинается сразу после смешения реагентов и заканчивается в течение 20 – 40 мин в суперфосфатных камерах.

После полного израсходования серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (30%) разлагается фосфорной кислотой:

Основные процессы проходят на первых трех стадиях: смешение сырья, образование и затвердевания суперфосфатной пульпы, дозревания суперфосфата на складе.

Простой гранулированный суперфосфат – дешевое фосфорное удобрение. Однако он имеет существенный недостаток – низкое содержание основного компонента (19 – 21% усвояемого ) и высокую долю балласта – сульфата кальция. Его производят, как правило, в районах потребления удобрений, так как экономичнее доставлять концентрированное фосфатное сырье к суперфосфатным заводам, чем перевозить на дальние расстояния низкоконцентрированный простой суперфосфат.

Получить концентрированное фосфорное удобрение можно, заменив серную кислоту при разложении фосфатного сырья на фосфорную. На этом принципе основано производство двойного суперфосфата.

Двойного суперфосфата – концентрированное фосфорное удобрение, получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Он содержит 42 – 50% усвояемого , в том числе в водорастворимой форме 27 – 42% , т. е. в 2 – 3 раза больше, чем простой. По внешнему виду и фазовому составу двойной суперфосфат похож на простой суперфосфат. Однако он почти не содержит балласта – сульфата кальция.

Двойной суперфосфат можно получать по технологической схеме, аналогичной схеме получения простого суперфосфата. Такой метод получения двойного суперфосфата носит название камерного. Его недостатками являются длительное складное дозревание продукта, сопровождающееся неорганиванными выделениями вредных фтористых соединений в атмосферу, и необходимость применения концентрированной фосфорной кислоты.

Более прогрессивным является поточный метод производства двойного суперфосфата. В нем используют более дешевую неупаренную фосфорную кислоту. Метод является полностью непрерывным (отсуствует стадия длительного складского дозревания продукта).

Простой и двойной суперфосфаты содержат в легко усваиваемой растениями форме. Однако в последние годы больше внимания стало уделяться выпуску удобрений с регулируемам сроком действия, в частности долговременно действующих. Для получения таких удобрений можно покрыть гранулы суперфосфата оболочкой, регулирующей высвобождение питательных веществ. Другой путь – смешение двойного суперфосфата с фосфоритной мукой. Это удобрение содержит 37 – 38% , в том числе около половины – в быстродйствующей водорастворимой форме и около половины – в медленнодействующей. Применение такого удобрения удлиняет срок его эффективного действия в почве.

 

36. Технология минеральных удобрений (азотных). Охрана окружающей среды при производстве минеральных удобрений.

Азотные удобрения – азотосодержащие вещества, которые используются для повышения содержания азота в почве. В зависимости от формы азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп. Используются в основной прием как припосевные удобрения и в качестве подкормок. Производство основано на получении синтетического аммиака из молекулярного водорода и азота.

Группы азотных удобрений

В зависимости от содержащегося азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп:

· Нитратные (натриевая селитра, кальциевая селитра);

· Аммонийные (сульфат аммония, сульфат аммония-натрия, хлористый аммоний);

· Аммонийно-нитратные (Аммиачно-нитратные) (аммиачная селитра);

· Амидные (мочевина);

· Жидкие аммиачные (безводный аммиак, аммиачная вода, карбамид-аммонийно-нитратные (КАС);

  • Группы азотных удобрений
  • Нитратные удобрения
  • Аммонийные удобрения
  • Сульфат аммония
  • Сульфат аммония-натрия
  • Хлористый аммоний (хлорид аммония)
  • Аммонийно-нитратные удобрения

Производство азотных удобрений основывается на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода.

Азот образуется при прохождении воздуха через генератор с горящим коксом.

Источники водорода – природный газ, нефтяные или коксовые газы.

Из смеси азота и водорода (соотношение 1: 3) при высокой температуре и давлении и в присутствии катализатора образуется аммиак:

N2+ 3H2→ 2NH2

Синтетический аммиак идет на производство аммонийных азотных удобрений и азотной кислоты, которая используется для получения аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.[1]

Азотным удобрениям принадлежит ведущая роль в повышении урожайности различных сельскохозяйственных культур. Это связано с ролью азота как важного биологического элемента, играющего исключительную роль в жизни растений.

Достаточное снабжение азотом усиливает синтез органических азотистых веществ. У растений образуются мощные листья и стебли, интенсивность зеленой окраски усиливается. Растения хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие органов плодоношения. Эти процессы способствуют повышению урожайности и содержанию белка.

Однако необходимо учитывать, что односторонний избыток азота может задерживать созревание растений, способствуя развитию вегетативной массы при уменьшении развития зерна, корнеплодов или клубней. У льна, зерновых и некоторых других культур избыток азота вызывает полегание и ухудшение качества растениеводческой продукции.

Так, в клубнях картофеля может снизиться содержание крахмала. В корнеплодах сахарной свеклы снижается сахаристость и возрастает содержание небелкового азота.

При избытке азотных удобрений в кормах и овощах накапливаются потенциально опасные для здоровья человека и животных нитраты

 

37. Первичная переработка нефти. Охрана окружающей среды при нефтепереработке.

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции. Сначала промышленная нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей — этот процесс называется первичной сепарацией нефти.

Сырая нефть содержит растворенные в ней газы, называемыми попутными, воду, минеральные соли, различные механические примеси. Подготовка нефти к переработке сводится к выделению из нее этих включений и нейтрализации химически активных примесей.

Выделение из нефти попутных газов производиться в газоотделителях путем уменьшения растворимости газов за счет снижения давления.

В специальном подогревателе выделяют из нефти легкие бензиновые фракции, а затем, добавив в нее деэмульгатор, направляют в отстойные резервуары. Здесь происходит освобождение нефти от песка и глины и обезвоживание. Более качественным способом разрушения эмульсий является электрический способ, заключающийся в пропускании нефти между электродами, включенными в цепь переменного электрического тока высокого напряжения (30 – 45 тыс. В). При обезвоживании нефти происходит и удаление значительной части солей (обессоливание). Установки, служащие для удаления солей из нефти способом, сочетающим термохимическое отстаивание с обработкой эмульсии в электрическом поле, называются электрообессоливающими (ЭЛОУ).

Присутствующие в нефти химически активные примеси в виде серы, сероводорода, солей, кислот нейтрализуются с помощью растворов щелочей или аммиака. Этот процесс, имеющий целью предотвращение коррозии аппаратуры, называется защелачиванием нефти.

 

Предотвращению потерь углеводородов способствует соединение резервуаров между собой газоуравнительными линиями, позволяющими выделять пары, вытесняемые из резервуара при закачивании в него продукта, не в атмосферу, а в соседний резервуар. Практика эксплуатации нефтеперерабатывающих заводов показала, что в ряде случаев можно вообще отказаться от сооружения резервуарных парков, перейти к использованию так называемой жесткой связи между установками - поставщиками и потребителями сырья.

Узлы водооборотного водоснабжения и очистные сооружения канализационных систем - второй по размерам источник загрязнения атмосферы углеводородами и сероводородом. Наиболее эффективное средство борьбы с потерями - сокращение загрязнения оборотной воды и канализационных стоков нефтью и нефтепродуктами, применение более эффективных радиальных отстойников. Сооружение аппаратов воздушного охлаждения вместо водяных кожухотрубчатых холодильников, замена сальниковых уплотнений насосов торцевыми, внедрение герметичных насосов и компрессоров без смазки создали условия для значительного уменьшения потерь нефтепродуктов с водой и стоками.

Для снижения вредного влияния выбросов от факельных свечей на нефтеперерабатывающих заводах добиваются максимально возможного сокращения сброса паров и газов в факельные системы, улавливают и возвращают на повторную переработку поступающие в факельную систему продукты, улучшают условия сгорания на факельной свече.

В результате проведения комплекса мероприятий, в том числе герметизации резервуаров и дренажных устройств, насосного оборудования и арматуры, улучшения товарно-транспортных операций, повышения эффективности улавливания нефтепродуктов в водоочистных сооружениях, продувок при подготовке оборудования к ремонту удалось значительно сократить потери нефти и нефтепродуктов.

Эффективным методом защиты окружающей среды является внедрение малоотходных или безотходных процессов, позволяющих уменьшать или исключать сброс отработанных реагентов, шлаков, снизить водопотребление, нейтрализовать дымовые и отходящие газы.

Важной проблемой для отрасли остается сокращение выбросов диоксида серы. Эффективное средство предотвращения образования S02 удаление серы из сырья установок каталитического крекинга. Для этого все вновь строящиеся установки каталитического крекинга сернистого сырья оборудуют блоками гидроочистки вакуумного дистиллята.

Предотвращение выброса оксида углерода достигается созданием систем дожигаСО, а для очистки от катализаторной пыли служат эффективные системы улавливания, состоящие из циклонов и электрофильтров.

Загрязнения водоемов продуктами переработки нефти можно избежать, если при проектировании и эксплуатации предприятия использовать: системы оборотного водоснабжения; воздушное охлаждение вместо водяного; глубокую очистку стоков с последующим возвратом их в оборотное водоснабжение, более полную утилизацию технологических конденсатов внутри установок; включение в случае необходимости в состав завода установок по упариванию воды из солесодержащих стоков, утилизации сернисто-щелочных стоков и шламов; а также исключить: залповые сбросы сточных вод; применение в вакуумных системах конденсаторов смещения; охлаждение горячих стоков и конденсатов непосредственным смещением с водой.

Выполнение этих требований позволяет свести к минимуму потребление свежей воды, сбрасывать в водоем только очищенные сточные воды.

 

38. Деструктивная переработка нефти. Очистка нефтепродуктов.

При глубокой переработке нефти остатки прямой перегонки подвергаются крекингу и пиролизу.

На установках каталитического крекинга продукты прямой перегонки нефти подвергаются прямому расщеплению молекул тяжелых углеводородов с целью получения высокооктановых бензинов и индивидуальных ароматических углеводородов. Процесс ведется при высоких температурах и давлениях. Очистка жидких продуктов проводится также щелочью. Охлаждение и конденсация готовых продуктов ведется с помощью воды в поверхностных конденсаторах и холодильниках. Вода при этом нагревается до 70-80 °С. Загрязнение нефтепродуктами охлаждающей воды возможно лишь при неисправности и негерметичностн аппаратов.

Кроме воды, используемой для охлаждения готовых продуктов при их конденсации, в канализацию сбрасывается и вода из водоотделителей. Последняя образуется главным образом в результате конденсации водяного пара, поступающего в установки, так называемые технологические конденсаты. Из-за непосредственного контакта с нефтепродуктами в технологическом конденсате могут содержаться значительные концентрации углеводородов, а при переработке сернистых и высокосернистых нефтейтакжесульфиды аммония и фенолы.

Для удаления нежелательных примесей применяют химические и физико – химические методы очистки: обработку щелочью и серной кислотой, карбамиднуюдепарафинизацию, адсорбцию, каталитическую очистку, экстракцию и другие методы.

Щелочная очистка (защелачивание) предназначена для удаления из нефтепродуктов кислых (нафтеновые и жирные кислоты, фенолы) и сернистых соединений (сероводород, меркаптаны).

Сернокислотная очистка применяется для удаления из нефтепродуктов алкенов, аренов, смолистых, азотистых и отчасти сернистых соединений.

Адсорбционная и каталитическая очистка. Адорбционная очистка служит для удаления непредельных углеводородов из ароматических, для освобождения светлых нефтепродуктов от смолистых, асфальтеновых и других нежелательных соединений. В качестве адсорбентов используют естественные глины, силикагели, алюмогель, активированный уголь, синтетические алюмосиликаты и другие твердые вещества.

Каталитическая очистка применяется для повышения качества нефтепродуктов, полученных при первичной перегонке и вторичных процессах нефтепереработки.

В промышленной практике распространены следующие методы очистки с применением катализаторов: очистка от сернистых, азотистых, кислородных, металлорганических соединений в присутствии алюмокобальтмолибденовых и алюмоникельмолибденовых катализаторов под давлением водорода (гидроочистка); очистка от непредельных углеводородов с использованием синтетических алюмосиликатов (тритинг); очистка от сернистых соединений с помощью природных бокситов и алюмосиликатов; каталитическая демеркаптанизаuия (процесс Мерокс).

Гидроочистка. Гидроочистке подвергают почти все нефтяные топлива, как прямогонные, так и вторичного происхождения: бен­зин, керосин, реактивное и дизельное топливо, вакуумный газойль. Процесс гидроочистки применяют для облагораживания компо­нентов смазочных масел и парафинов.

Очистка селективными растворителями. Этот метод очистки наиболее широко применяется в производстве смазочных масел. В качестве селективных растворителей в промышленности используют жидкий диоксид серы, нитробензол, фурфурол, фенол, крезол, дихлорэтан, карбамид, пропиленкарбонат и др. При селективной очистке растворители поглощают нежелательные компоненты, не затрагивая совсем или растворяя лишь в незначительной степени основные компоненты нефтепродуктов, или, наоборот, хорошо растворяют углеводороды, а незначительные примеси осаждаются из раствора и легко отделяются.

Абсорбционные методы. Для удаления сероводорода наибольшее распространение получила очистка этаноламинами, фенолятами, фосфатами

39. Синтез метанола. Охрана окружающей среды при производстве метанола.

Синтез метанола основан на обратимых реакциях, описываемых уравнением:

(1)

(2)

Реакции (1) и (2) экзотермичны и протекают с уменьшением объема. Из этого следует, что для достижения максимальных значений выхода метанола и степени превращения синтез – газа необходимо проведения процесса при низких температурах и высоких давлениях.

Константу равновесия реакции (2) можно рассчитать, исходя из значений константы равновесия реакции (1), а также используя константу равновесия реакции, которая сопровождает образование метанола:

(3)

При этом . Такой метод расчета констант равновесия в данном случае применим, так как уравнение (2) можно получить, вычтя из уравнения (1) уравнение (3).

Содержание метанола в газовой смеси расчет с повышением давления и снижением температуры. Однако для увеличения скорости реакции необходимо повышение температуры. При этом, выбирая оптимальный температурный режим, следует учитывать образование побочных соединений: метана, высших спиртов, кислот, альдегидов, кетонов и эфиров.

Охрана окружающей среды при производстве метанола

Газовые выбросы в производстве метанола подразделяют на две категории: постоянные и периодические. К постоянным относятся отходящие газы и пары, выделяющиеся из емкостей. Основной категорией выбросов в атмосферу являются периодические, которые возникают при остановках агрегатов, отдельных машин, аппаратов, узлов технологической линии. Из остановленных систем выбрасываются при продувке оставшиеся в них газы и пары. Основным направлением уменьшения периодических выбросов газов в окржающий воздушный бассейн является повышение надежности всех узлов систем, сведение количества остановок и пусков агрегатов до минимума, удлинение пробегов между ремонтами.

Второй источник загрезнения биосферы в производстве метанола – сточные воды. В них содержится до 0,3% метанола и других кислородсодержащих соединений углерода. В основном это воды от промывки шлаков и емкостей вместе с отходами со стадии очистки метанола. Практически полная очистка сточных вод достигается только при их биологической обработке. Биологическое окисление проводят в аэротенках с активным илом. Предельно допустимая концентрация метанола в сточных водах, поступающих на биохимическую очистку, - до 200 мг/л. Как правило, до поступления на биологические очистные сооружения сточные воды производства метанола многократно разбавляются сточными водами других производств и хозяйственно – бытовыми водами.

 

40. Особенности процессов биотехнологии.

Биотехнологические процессы условно можно подразделить на биологические, биохимические и биоаналогичные. К первым относят те из них, которые основываются на использовании акариот, прокариот и эукариот, вторые - на использовании ферментов и третьи - на химическом синтезе или полусинтезе веществ, функционально близких или эквивалентных первичным (получение аминокислот и др.) или вторичным метаболитам живых организмов (получение производных пенициллина и цефалоспорина, тетрациклина, нуклеиновых оснований и др.). В общем виде любой биотехнологический процесс включает 3 основные стадии: предферментационную, ферментационную и постферментационную.

Важной задачей в создании любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. При организации биотехнологических производств частично был заимствован опыт развитой к тому времени химической технологии. Однако биотехнологические процессы имеют существенные отличия от химических, поскольку в биотехнологии используют более сложную организацию материи - биологическую. Каждый биологический объект (клетка, фермент и т. д.) - это автономная саморегулирующаяся система. Природа биологических процессов сложна и далеко не выяснена окончательно. Для микробных популяций, например, характерна существенная гетерогенность по ряду признаков - возрасту, физиологической активности, устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов среды. Они также подвержены случайным мутациям, частота которых составляет 10-4-10-8. Гетерогенность также может быть обусловлена наличием поверхностей раздела фаз и неоднородностью среды. В основу подразделения биотехнологических процессов могут быть положены различные принципы, например, оценка принадлежности объектов к надцарствам живых существ, функциональной активности биообъекта, возможности вычленения отдельных этапов из биотехнологических схем производства в виде самостоятельных процессов: выделение, очистка и упаковка

готового продукта и т.д. (табл. 2.1).

 

Классификационные схемы подобного рода оправданы и ими можно пользоваться как равноправными. Биотехнологические процессы условно можно подразделить на биологические, биохимические и биоаналогичные. К первым относят те из них, которые основываются на использовании акариот, прокариот и эукариот, вторые - на использовании ферментов и третьи - на химическом синтезе или полусинтезе веществ, функционально близких или эквивалентных первичным (получение аминокислот и др.) или вторичным метаболитам живых организмов (получение производных пенициллина и цефалоспорина, тетрациклина, нуклеиновых оснований и др.). В общем виде любой биотехнологический процесс включает 3 основные стадии: предферментационную, ферментационную и постферментационную. Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов в общем виде может быть представлена схемой, в которой сделана попытка отразить все варианты ферментационных процессов (рис. 2.1).



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.