- •Социально-этические проблемы охраны окружающей среды
- •Международное сотрудничество и природоохранное законодательство
- •Природные системы
- •Природные экологические системы
- •Условия функционирования природно-технических экологических систем
- •Промышленные производства
- •Структура производства
- •Технологические параметры и критерии эффективности процесса
- •Технологические параметры процесса
- •Критерии эффективности производственного процесса
- •Экологические показатели производства и порядок их нормирования
- •Технологические системы
- •Модели технологических систем
- •Анализ технологических систем
- •Синтез и построение технологических систем
- •Безотходные производства
- •Принципы создания природоохранных производств
- •Концепция полного использования сырья
- •Разработка новых природоохранных технологий и организация технологических схем
- •Создание замкнутых производственных циклов
- •Комплексное использование сырья и вторичных ресурсов Характеристика сырья
- •Методы обогащения сырья
- •Комплексное использование сырья
- •Вторичные энергетические ресурсы
- •Энерготехнологические схемы
- •Безотходные территориально-промышленные комплексы
Принципы создания природоохранных производств
Создание ресурсосберегающих технологических систем заключается в определении основных технологических операций и установлении последовательности их проведения, выборе элементов схемы и расчете параметров технологического режима отдельных элементов и всей системы в целом.
При проектировании производства первоначально необходимо определить место строительства. Это может быть новое производство или реконструкция существующих технологических систем. В любом случае должна быть учтена имеющаяся инфраструктура района или предприятия.
Поэтому при разработке технологической схемы первоначально выделяют условия, которые должны быть выполнены при проектировании и эксплуатации нового производства или реконструкции действующих предприятий. К ним относятся:
вид, качество и количество потребительского продукта, который необходимо произвести;
вид и состав исходного сырья;
ресурсы предприятия, на котором предполагается размещение проектируемой технологической схемы.
В основу разработки ресурсосберегающей технологической системы должны быть положены следующие концепции:
максимально полное использование сырья;
минимизация отходов или их применение в качестве вторичного сырья;
совершенствование систем очистки техногенных выбросов и Уменьшение антропогенной нагрузки на промышленные регионы.
Далее будут рассмотрены некоторые принципы и методы, применяемые при решении этих вопросов.
Способы обогащения и комплексного использования сырья будут изложены в последующих главах.
Концепция полного использования сырья
Уровень переработки сырья в технологических процессах характеризуется степенью конверсии. Чем выше этот показатель, тем большее количество сырья используется по целевому назначению.
В концепциях наиболее полного использования сырья (сырьевая подсистема) можно выделить несколько основных направлений.
Выбор технологической схемы — одно из перспективных направлений.
Пример. При получении хлорвинила одним из исходных веществ является этилен. Процесс можно проводить в две стадии: 1) хлорирование этилена с применением хлора; 2) пиролиз образовавшегося дихлорэтана. Выход по этилену составляет 90%, а по хлору — 50%. В качестве отхода производства образуется хлорид водорода. Существует другой вариант проведения процесса в одну стадию. В этом случае хлорирование заменяют гидрохлорированием (вместо хлора применяют хлорид водорода). Степень использования этилена и хлора составляет 95 %.
При осуществлении одностадийного процесса происходит экономия сырья и значительно сокращается количество отходов.
Применение одного из реагирующих веществ в избытке смещает равновесие обратимых реакций в сторону образования целевого продукта и позволяет более полно использовать второй реагент. Обычно при реализации этого принципа в промышленности в реакционную смесь вводят избыток менее токсичного или менее ценного сырьевого компонента. Например, для увеличения степени использования S02 в процессе получения серной кислоты применяют реакционную газовую смесь S02 и 02, содержащую избыток кислорода.
Использование метода противотока. Противоточное движение фаз — известный способ для увеличения движущей силы. При этом возрастает и скорость процесса. Метод широко применяется в теплообменных процессах при организации схемы движения теплоносителей, а также в различных отраслях промышленности для увеличения скорости в гетерогенных системах, например при абсорбции.
Применение рециркуляционных процессов (см. рис. 3.1). Существует много процессов, в которых сырье не полностью переходит в готовый продукт. В этом случае целесообразно готовый про- дукт отделять от непрореагировавшего сырья и возвращать в производство. Таким образом, удается повысить степень использования сырья.
Существует несколько разновидностей рециркуляционных процессов:
фракционный рецикл (см. поз. 7, рис. 3.1) предполагает выделение непрореагировавшего сырья после завершения процесса и возвращение его на переработку;
регенерация с рециклом заключается в регенерации вспомогательного материала после его использования с последующим возвращением в процесс.
5. Утилизация отходов позволяет получить дополнительные полезные продукты из побочных продуктов или неиспользованного сырья. Одним из направлений в решении этого вопроса является использование отходов других производств или поиск альтернативных источников для замены первичного сырья.
Например, относительная ограниченность запасов нефти обусловливает разработку процессов получения других видов сырья для производства моторных топлив и исходных продуктов для органического синтеза. Одним из таких методов является гидрогенизация угля до С02 и Н2 с последующим каталитическим синтезом углеводородов.