ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическая технология и защита биосферы из "Проектные исследования химических производств" Одним из основных источников загрязнений и отравлений биосферы являются химические производства. Неуклонный рост производства различных химикатов сопровождается соответствующим увеличением количества вредных выбросов. В результате в ряде мест наблюдается катастрофическое загрязнение почвы, водоемов и атмосферы. Отвалы отходов химических производств полностью уничтожили, растительный покров на отдельных участках почвы. Некоторые крупные реки Европы насыщены таким количеством химических веществ, что на ряде участков в них практически полностью исключена возможность существования рыб. В последние годы происходит значительное загрязнение океанов. Так, препарат ДДТ проник в бассейн Антарктиды. [c.166] Выбросы в атмосферу промышленных предприятий и транспорта США [75] в 1968 г. содержали 100 млн.т окиси углерода, 33 млн. т окислов серы, 32 млн. т углеводородов, 20 млн. т окислов азота, 20 млн. т пыли 14% этих выбросов приходится на долю химической и металлургической отраслей промышленности. [c.166] Бели на протяжении ближайших лет не будут приняты существенные меры по созданию безотходной технологии (во всех отраслях промышленности включая химическую), а также по утилизации и обезвреживанию отходов, то тенденция загрязнения окружающей среды не уменьшится. В этом случае можно ожидать, что через 25—30 лет поступление в биосферу планеты различных загрязнений может достигнуть катастрофических размеров [75а] углекислого газа — 43 млрд. т, двуокиси серы — 355 млн. т, азотистых соединений — 180 млн. т, твердых отходов—15 млрд. т, сточных вод— 15270 млрд. т и т. д. [c.166] Наиболее существенными источниками загрязнения окружающей среды химическими производствами являются отходы, образующиеся в ходе химико-технологи-ческого процесса. К их числу относятся продукты побочных химических реакций неполного или чрезмерно глубокого превращения сырья полимеризации или конденсации сырья, промежуточных или готовых продуктов фильтраты, промывные 1воды, воды от абсорбционных установок очистки хвостовых газов газообразные продукты пиролиза отработанный воздух окислительных процессов не полностью вступившие в реакцию газы (хлор, аммиак и другие), и т. п. [c.167] Источником загрязнения окружающей среды являются также вспомогательные вещества и материалы, применяемые в химико-технологических процессах. Сюда относятся отработанные катализаторы, адсорбенты, растворители вода от промывки тары, оборудования, помещений осушающие агенты воздух, применяемый для транспорта продуктов, для сушки, разогрева, охлаждения и регенерации катализаторов, для продувок осадков на фильтрах воздух, вытесняемый из аппаратов при их заполнении газы, отсасываемые при создании вакуума тара и фильтровальные материалы, не пригодные для повторного использования, и т, д. [c.167] Кроме того, источниками загрязнения окружающей среды химическими производствами являются механические потери сырья, промежуточных и готовых продуктов вследствие негерметичности оборудования и коммуникаций, а также из-за недостаточной герметизации процессов выгрузки и загрузки тары. [c.167] Защита биосферы от вредного влияния отходов химической промышленности может осуществляться по нескольким направлениям использование отходов производства в качестве побочных товарных продуктов или в качестве сырья для других производств уничтожение или обезвреживание токсичных и ядовитых отходов исключение их образования в процессе синтеза химикатов. [c.167] Иногда отходы производства можно использовать вместо природного сырья, хотя последнее, возможно, дешевле. Например, сернистый натрий можно вырабатывать из сульфата натрия (получаемого в виде отходов производства), используемого взамен природного [76]. Однако, по расчетам [77], в ближайшие годы отходы сульфата натрия, получаемые отечественной промышленностью, составят 3 млн. т, отходы поваренной соли— 50 млн. т (что в два раза превысит потребность всей страны в этом продукте). Кроме того, из основных отходов предполагается получать 1 млн. т отработанной серной кислоты, около 700 000 т соляной кислоты, примерно 500000 т железного купороса. Указанные цифры рассчитаны исходя из стабильности существующей технологии химических цроизводств. [c.168] Нетрудно видеть, что утилизация столь больших количеств отходов с использованием их в производственном цикле крайне затруднительна необходимы большие капитальные и эксплуатационные затраты для облагораживания этих отходов, для доведения их кондиции до уровня систематически возрастающих требований к качеству исходного сырья. Таким образом, при разработке технологии новых производств и рационализации действующих необходимо изыскивать возможности создания производств без отходов или доведения их количеств до минимума. [c.168] Для уничтожения твердых отходов их сжигают, закапывают в землю, вывозят на специально подготовленные площадки или производят захоронение в море. Последний метод широко применяют [83] по отношению к трудносгораемым органическим веществам (синтетические волокна, смолы, полимерные материалы). Однако применение известных и разработка новых методов очистки вредных выбросов не могут полностью решить задачу защиты окружающей среды. [c.170] Известно, что о количестве образующихся отходов можно судить по суммарному удельному расходу сырья и вспомогательных материалов (катализаторов, адсорбентов и проч.) на единицу массы готовой продукции, т. е. по материальному индексу производств. В идеальном случае, т. е. при отсутствии отходов, он должен быть равен единице. Во всех реальных производствах он больше, избыток сырья и вспомогательных продуктов идет на образование отходов. [c.171] Для отдельных групп производств, а тем более для отдельных производств химической промышленности, коэффициенты, характеризующие материальный индекс производства, значительно отличаются. Например, для производства ароматических аминов методом каталитического восстановления соответствующих нитросоединений водородом материальный индекс составляет 1,5. Для процессов получения полупродуктов, красителей типа нафтиламиносульфокислот, амияофенолов материальный индекс лежит в пределах 9—17. Для процессов получения малеинового и фталевого ангидридов методом парофазного каталитического окисления кислородом воздуха исходных углеводородов (бензола, о-ксилола, нафталина) материальный индекс равен 35. При этом примерно 34 массовые единицы составляет воздух, превращающийся в процессе окисления в хвостовые газы, содержащие токсичные и дурно пахнущие вещества. [c.171] Ниже приводятся некоторые технические решения в области разработки новых и рационализации действующих производств органического синтеза, позволяющие знач Ительно уменьшить количество отходов или свести их к нулю. [c.171] Основной метод производства фталевого ангидрида — парофазное каталитическое онисление нафталина или о-коилола кислородом воздуха. В связи с резким возрастанием мощности заводов (до 70 000 т/год) количество отходящих хвостовых газов достигает 200 ООО м /ч. Газы содержат до 20 различных органических продуктов, некоторые из них весьма токсичны. Сброс таких газов в атмосферу без предварительной очистки недопустим. Очистку осуществляют каталитическим дожиганием содержащихся в них органических примесей или промывкой газов водой. В первом случае требуются существенные капитальные затраты и, кроме того, теряется фталевый ангидрид, содержащийся в газах (потери составляют 1—2% от общей выработки ангидрида). Во втором случае образуется большое количество токсичных сточных вод, которые перед сбросом в водоемы необходимо подвергать тщательной очистке и обезвреживанию. [c.173] При получении некоторых органических продуктов в качестве окислителя применяют водный раствор нитрита натрия в кислой среде. В результате в производстве некоторых продуктов — добавок к полимерным материалам— образуется сульфат натрия. При замене нитрита перекисью водорода (что вполне возможно в некоторых производствах) количество солевых отходов удалось уменьшить на 1,7 т/т, что для производства крупнотоннажных продуктов весьма существенно. Поэтому 1С точки зрения защиты окружающей среды очень перспективна замена окислителя типа нитрита и хлоратов перекисью водорода. [c.174] В производстве некоторых органических веществ количество образующихся побочных продуктов, поступающих затем в отходы, иногда зависит от длительности пребывания ингредиентов в зоне реакции. Увеличение скорости реакции, например, путем интенсификации ма-сообмена, дает возможность существенно повысить скорость процесса, сократив тем самым длительность пребывания продуктов в реакторе. В производствах двух органических продуктов, служащих сырьем для получения химикатов, применяемых в сельском хозяйстве, таким образом было снижено количество органических отходов (смол) в одном случае с 1,7 до 0,1 т/т, в другом — с 0,3 до 0,03 т/т. [c.174] Приведенные примеры иллюстрируют возможности создания методов производств, применение которых позволяет практически предотвратить образование вредных отходов или получать их в минимальных количествах. Такое решение задачи наиболее перспективно с точки зрения защиты окружающей среды от вредного влияния химических производств. Поэтому при разработке новых технологических схем или рационализации действующих в первую очередь следует изучить возможность создания технологии, позволяющей избежать образования вредных отходов. [c.174] Вернуться к основной статье