- •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
Разработка новых природоохранных технологий и организация технологических схем
В решении вопроса организации оптимальных технологических ресурсосберегающих технологий можно выделить два направления:
разработка новых природоохранных технологических процессов;
разработка комбинированных и перестраиваемых технологических схем.
Разработка новых природоохранных процессов. До последнего времени оценка технологического процесса осуществлялась по спросу на выпускаемый продукт и технико-экономическим показателям его производства. Загрязнение биосферы не являлось решающим фактором при организации производства и выборе технологии.
В настоящее время предполагается, что экологические показатели должны превалировать над другими характеристиками процесса.
Создание новых экологически безопасных процессов является одной из важнейших задач научно-технического и социального прогресса.
Для решения этой проблемы предлагается:
разработка принципиально новых агрегатов, позволяющих совмещать в одном аппарате несколько технологических операций;
разработка новых технологий и процессов, при внедрении которых исключается или существенно снижается образование токсичных полупродуктов или отходов;
создание энергосберегающих процессов.
Разработка новых агрегатов. Одним из способов решения этого вопроса является разработка аппаратов, совмещающих реакционные камеры для проведения химических превращений и оборудование для рационального использования энергетических ресурсов. Например, в контактном аппарате для окисления аммиака совмещены камера для каталитического окисления аммиачно-воздушной смеси на платиновом катализаторе и котел-утилизатор, предназначенный для использования теплоты реакции.
Значительное уменьшение объема вредных выбросов обеспечивает укрупнение агрегатов с одновременным внедрением современных методов очистки. Так, в химической промышленности производство азотной кислоты было переведено на крупнотоннажные агрегаты с двухступенчатой каталитической очисткой отходящих газов и внедрением замкнутых водооборотных циклов. В результате значительно сократился выброс в атмосферу оксидов азота.
На современных заводах их содержание в отходящих газах не превышает 0,005 — 0,008%, что находится на уровне ПДК. При этом расход свежей воды на 1 т слабой азотной кислоты сократился с 10 до 0,3 м3.
Разработка новых технологий позволяет улучшить производственные показатели процесса, снизить объем техногенных выбросов.
Наиболее известным способом получения серной кислоты является контактный метод, в основе которого лежит окисление сернистого ангидрида S02 до серного ангидрида S03 на ванадиевом катализаторе.
Токсичный выброс производства серной кислоты — диоксид серы. Его концентрация в отходящих газах зависит от степени контактирования. В классическом способе производства степень контактирования составляет 96—98,5 %. В этом случае количество S02, которое переходит в отходящие газы, составляет от 20,2 до 9,8 кг на 1 т получаемой серной кислоты.
В настоящее время разработан и внедрен метод двойного контактирования и двойной абсорбции (ДК/ДА). В результате степень конверсии сернистого ангидрида в серный ангидрид повысилась до 99,5 — 99,7 %, а выбросы в атмосферу S02 снизились в 5 —6 раз.
При производстве щелочи применяют два варианта проведения технологического процесса. В первом щелочь получают электрохимическим путем при использовании твердого катода (Ст. 3). Процесс отличается достаточно хорошими экологическими показателями, но щелочь получается низкого качества. Повысить качество щелочи возможно, если применить метод электролиза с жидким катодом — ртутью. Однако это производство имеет низкие экологические показатели. Потери ртути при получении 1 т NaOH составляют от 300 до 500 г.
За рубежом разработан и внедрен в промышленность мембранный метод электрохимического получения щелочи в электролизерах с твердым катодом и ионообменной диафрагмой, которая в процессе производства осуществляет очистку щелочи.
Перевод процесса получения электролитической щелочи с ртутного метода на мембранный позволил полностью исключить применение ртути и получать при этом щелочь высокого качества.
В черной металлургии внедряется бескоксовый метод получения железа восстановлением окатышей водородом или конвертированным природным газом. В результате устраняется доменный передел и коксовое производство и значительно сокращается выброс вредных веществ.
Разработка комбинированных и перестраиваемых технологических схем. В технологических системах имеется несколько вариантов организации ресурсосберегающих технологических схем.
Комбинированное производство представляет собой взаимосвязанные процессы для производства одного или нескольких продуктов. Наиболее экономичным было бы образование замкнутого производства, в котором все поступающее сырье перерабатывается только на полезные, потребляемые продукты. Реализовать такой процесс в рамках одного производства затруднительно, это возможно только организацией территориально-промышленных комплексов.
Перестраиваемые технологические схемы позволяют на одном и том же оборудовании после его перенастройки, т.е. изменения некоторых связей и режимов, реализовать разные процессы, перерабатывать несколько видов сырья или производить различные продукты.
Наибольшую известность получили гибкие автоматизированные производственные системы, применяемые в металлообработке. Технологию обработки деталей настраивают автоматически. Изменяя путь прохождения заготовок через станки, а также режимы работы станков, в одном станочном парке получают различные изделия.
Возможна разработка перестраиваемых схем, использующих Различные виды сырья или изменяющийся технологический режим. Такие технологические системы относятся к многономенклатурному производству.
В качестве дополнительного узла можно установить новую систему очистки техногенных выбросов.
Эффективность перестраиваемой ТС оценивают из соотношения затрат на систему и выигрыша от ее эксплуатации. Основные виды затрат включают расходы на дополнительное оборудование, автоматизацию и подготовку аппаратов к смене режимов. Выигрыш состоит в уменьшении времени перехода на выпуск новой продукции, снижении антропогенной нагрузки, в экономической стабильности производства.