Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Московскийгосударственный университет
Экономическийфакультет
Курсовая работа
по курсу«Экономика природопользования»
На тему:«Классификация методов очистки газового потока от сероводорода»Москва/>/>2010
/>/>Содержание
Введение
1. Загрязняющее вещество
2.Классификация методов очистки сероводорода
3. Преимущества и недостатки методовочистки
4. Расчет показателей оценкиабсорбционных методов очистки газового потока
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Одной из важнейшихпроблем в природоохранной деятельности является защита атмосферы отзагрязнений, которые в значительных масштабах выбрасываются промышленностью,энергетическими производствами и транспортом. Из всех составных частей биосферыдля нормальной жизнедеятельности человека, преждевсего, нужен воздух. Без еды человек может прожитьдо пяти дней, без воздуха не более пяти минут. Жизнь начинается с дыхания изаканчивается с его прекращением. Газовая оболочка Земли в основном состоит изкислорода и азота. В небольшом количестве в ней содержатся углекислый газ, атакже инертные газы – озон, гелий, ксенон и др. Человек может отказаться отприема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но не дышать он не может.В процессе своей жизнедеятельности человек, так или иначе, вмешивается вприроду и изменяет ее. Таким образом, сохранение природы в первозданном видетам, где живет человек, практически невозможно.
Цель данной курсовойработы есть анализ преимуществ и недостатков классифицированных методов очисткивыбросов в атмосферу загрязняющих веществ, а также расчет показателей оценкиметодов очистки для сероводорода.
В ходе работы будутрассмотрены методы очистки вещества (в данном случае сероводород), загрязняющегоатмосферу, а также будет сделан детальный обзор одного метода очистки газовогопотока, на основе которого будут рассчитаны коэффициенты очистки, экономичностьи эффективность очистки, по данным которых будут построены графики зависимостипоказателей оценки.
1.Загрязняющее вещество
Загрязнение воздуха – результат выбросов загрязняющихвеществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явлениянужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся повоздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; ватмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращенияодних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.
Атмосферныезагрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, ивторичные, являющиеся результатом превращения первичных загрязнителей. Одним изосновных первичных загрязнителей является сероводород.
Сероводородпоступает в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы.Основными источниками выброса сероводорода являются предприятия по изготовлениюискусственного волокна, сахара, коксохимические и нефтеперерабатывающиепредприятия, а также нефтепромыслы. 2.Классификация методов очистки сероводорода
Сероводород содержитсякак примесь в топливе. Топочные газы, содержащие сероводород, оченькоррозионноактивны.
Для очистки газов отсероводорода применяются различные хемосорбционные методы.
1) Вакуум-карбонатныеметоды. В этих методах сероводород поглощается из газов водным растворомкарбоната натрия или калия. Затем раствор регенерируют нагреванием подвакуумом, охлаждают и снова возвращают на абсорбцию.
Если производитсярегенерация раствора без рекуперации сероводорода, то раствор нагревают врегенераторе и из него воздухом обдувают сероводород.
2) Абсорбционные методы:
А) Фосфатный процесс. Дляабсорбции сероводорода фосфатным методом применяют растворы, содержащие 40 –50% фосфата калия.
Из раствора сероводородудаляют кипячением.
Б) Мышьяково-щелочныеметоды. В зависимости от абсорбента эти методы разделяются на мышьяково-содовыйи мышьяково-аммиачный.
Очищаемый газ поступает вабсорбер, где происходит его очистка от сероводорода. Далее насыщенныйсероводородом раствор перекачивают через теплообменник, где он нагревается до40°С и затем поступает на регенерацию. В регенератор подают сжатый воздух,который барботирует через раствор. После окисления кислородом воздуха иотделения серы, которая всплывает вместе с пузырьками воздуха в сепараторе,раствор возвращают на абсорбцию. Серу отделяют на вакуум-фильтре.
На интенсивностьабсорбции влияет концентрация мышьяка в поглотителе и рН раствора.
Технологические схемы иаппаратура мышьяково-содового и мышьяково-аммиачного способов идентичны.
В) Процесс «Stгеtfогd». Вэтом процессе сероводород абсорбируют щелочным раствором (рН = 8,5–9,5),содержащим кроме карбоната натрия эквимолекулярное количество ванадатанатрия-аммония и антрахинон – 2,6–2,7 – дисульфоната (АДА). Кроме того, к растворудобавляют натрий-калиевую соль винной кислоты, чтобы ванадат не выпадал в осадок.
Достоинством процесса являетсявозможность исключить очень токсичные арсениты.
4) Хемосорбционные методы:
А) Железо-содовый метод. Вэтом процессе для поглощения используют взвесь гидроксидов двух- и трехвалентногожелеза. Суспензию приготавливают смешением 10%-го раствора Nа2СО3 с 18%-м растворомжелезного купороса.
Метод позволяет достичь степениочистки более 80%.
Б) Щелочно-гидрохиноновыйметод. Сущность метода заключается в поглощении сероводорода щелочными растворамигидрохинона. При регенерации растворов выделяются элементная сера и тиосульфат натрия.Гидрохинон является катализатором. Чем выше концентрация хинона в растворе, темактивнее раствор. Метод состоит из следующих стадий: взаимодействие сероводородас карбонатом натрия (содой); окисление гидросульфида натрия хиноном (окисленнаяформа гидрохинона); регенерация соды; регенерация хинона.
Метод позволяет очищать газот начального содержания сероводорода.
5) Адсорбционные методы очистки.Наиболее глубокую очистку газов от H2S обеспечивают адсорбционные методы с использованиемгидроксида железа, активного угля, цеолитов и других поглотителей.
Процесс очистки газов от H2Sгидроксидом железа, используется давно. При прохождении газа через слой гидроксидажелеза H2S поглощается. Одновременно образуется некоторое количество FeS. Присутствующийв очищаемом газе кислород окисляет сульфидную серу с образованием гидроксида железа.
Очистку проводят при «близкомк атмосферному» давлении и температуре 28–30°С.
Рекуперацию серы из отработанногопоглотителя обычно проводят путем его обжига, направляя образующиеся в этом процессегазы в сернокислотное производство.
Эффективным поглотителем H2Sявляется активный уголь. Высокая экзотермичность процессов окисления H2S при значительныхконцентрациях его в очищаемых газах обусловливает интенсивный разогрев слоя поглотителяи связанный с этим риск возгорания активного угля. В этой связи использование активногоугля для очистки газов от H2S обычно ограничивают.
3.Преимущества и недостатки методов очистки
Абсорбционные и хемосорбционныеметоды широко применяют для очистки газов от сероводорода.
Сущность метода заключаетсяв поглощении удаляемых компонентов жидкими поглотителями — абсорбентами и хемосорбентами,в качестве которых используют растворы минеральных и органических веществ, суспензиии органические жидкости. В процессе хемосорбционной очистки выделяемые из газовкомпоненты вступают в химические реакции с хемосорбентами, при этом образуются новыевещества, регенерирующиеся и возвращающиеся вновь на абсорбцию.
Хемосорбционные методы подразделяютпо типу хемосорбента и по типу получаемого продукта.
Процесс абсорбции (хемосорбции)газов проводят в пленочных, насадочных (с неподвижной и подвижной насадкой), тарельчатыхи других аппаратах, называемых абсорберами. При этом абсорберы должны иметь высокуюпропускную способность по газу, высокую эффективность, низкое гидравлическое сопротивление,простоту конструкции и удобство эксплуатации, небольшую металлоемкость; кроме этогоаппаратура не должна забиваться осадками и коррозировать.
Очистка газов от диоксидасеры ведется преимущественно хемосорбционными методами на основе извести или известняка.Достоинства этих методов — доступность и дешевизна абсорбентов, простая технологическаясхема процесса, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, а недостатками методовявляются — невысокая эффективность, недостаточная степень использования известняка,образование отходов в виде шлама или загрязненного гипса.
Адсорбционные методы — избирательноепоглощение одного или нескольких компонентов из газовой фазы твердыми телами — адсорбентами.
При адсорбционных методахгазы поглощаются твердыми пористыми веществами. Поглощаемые молекулы газа удерживаютсяна поверхности твердых тел за счет физической адсорбции (силы Ван-дер-Ваальса) либохимическими силами.
Адсорбция рекомендуется дляочистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов. Адсорбированные веществаудаляются из адсорбентов десорбцией инертным газом или паром. В некоторых случаяхпроводят термическую регенерацию. Достоинствами этого процесса являются высокаястепень очистки, газы не охлаждаются, и отсутствуют жидкости.
Адсорбционную очистку газовпроводят в аппаратах адсорберах с неподвижным, движущимся и псевдосжиженным слоемсорбента в установках периодического и непрерывного действия. Наиболее часто этотметод применяют при регенерации органических растворителей.
Существуют следующие видысорбентов:
а) неполярные твердые вещества,на поверхности которых происходит в основном физическая адсорбция;
б) полярные твердые вещества,на поверхности которых происходит химическая адсорбция без изменения структуры молекулгаза и поверхности адсорбента;
в) вещества, на поверхностикоторых протекает чисто химическая адсорбция, причем десорбция молекул газа возможнатолько в результате химической или каталитической реакции.
Из неполярных адсорбентовсамый распространенный — активированный уголь, а также часто используют синтетическиеминеральные силикогели и алюмогели. В качестве полярных адсорбентов применяют хемосорбентына основе оксидов железа, меди и цинка, которые обеспечивают проектную степень очисткидаже от технологических газов.
Например, при адсорбции газов,содержащих SO2, применяют как активированные угли, так и полукоксы, активированныйсиликагель, карбонат кальция, активированный MnO2.
В конце хочется упомянутьспособ очистки газов с использованием микроорганизмов, который пока не нашел широкогоприменения, однако он весьма перспективен.
Например, подобную очисткуприменяют для дезодорации воздуха, удаления из отходящих газов примесей аммиака,формальдегида, фенола, цианистого водорода, бутилацетата, фурфурола, азот- и серосодержащихсоединений и других загрязнителей. Газы фильтруют через твердый слой, содержащийбиологически активные вещества — ферменты, либо промывают суспензиями с частицамиактивного ила.
В качестве фильтрующего слояиспользуют почву, компост, торф, а также их смеси с активным илом, к которому добавляютпитательные вещества.
В настоящее время областьпромышленного применения метода ограничена только теми компонентами газовых потоков,которые поддаются биохимическому окислению. 4. Расчет показателей оценкиабсорбционных методов очистки газового потокаНаименование параметров До очистки Варианты очистки Показатель относительной опасности (усл. т/т) Фосфатный процесс Мышьяково-щелочьной метод Stretford Виды выбрасываемого вещества(т/тп)
H2S 0.5 0.1 0.035 0.01 54.8 Себестоимость продукции (р/тп) 7200 7750 7420 8000 Капитальные вложения (млн) - 9.8 13.4 16
Объем выпуска 10000(т/год)
Завод работает 3 года. Процентнаяставка банка – 17%.
Показатель, учитывающий характеррассеивания – 1.5.
Норматив экологического ущербаот загрязнения атмосферы – 2.4(руб/усл.т)
Показатель типа территории– 2.
Расчет показателей оценкидля фосфатного процесса очистки:
КОГ1=(0.5-0.1)*54.8*10000/(0.5*54.8)*10000=219200/274000=0.8
C=2.4*1.5*2=7.2
e1=(7.2*219200)/(7750-7200)*10000=1578240/5500000=0.29
а1=1
а2=0.85
a3=0.73
а=1+0.85+0.73=2.58
Э1=(1578240-5500000)*2.58/9800000=-1.03(руб/руб)
Расчет показателей оценкидля мышьяково-щелочного метода очистки:
КОГ1=(0.5-0.035)*54.8*10000/(0.5*54.8)*10000=254820/274000=0.93
C=2.4*1.5*2=7.2
e1=(7.2*254820)/(7420-7200)*10000=1834704/2200000=0.83
а1=1
а2=0.85
a3=0.73
а=1+0.85+0.73=2.58
Э1=(1834704-2200000)*2.58/13400000=-0.07 (руб/руб)
Расчет показателей оценкидля метода очистки Stretford:
КОГ1=(0.5-0.01)*54.8*10000/(0.5*54.8)*10000=268520/274000=0.98
C=2.4*1.5*2=7.2
e1=(7.2*268520)/(8000-7200)*10000=1933344/8000000=0.24
а1=1
а2=0.85
a3=0.73
а=1+0.85+0.73=2.58
Э1=(1933344-8000000)*2.58/16000000=-0.98(руб/руб)
/>
Из графика видно, что эффективностьувеличивается при увеличении капитальных вложений в очистительные сооружения.
/>
Судя по графику зависимостиэффективности от ставки процента можно сказать, что эффективность падает при увеличенииставки процента, следовательно, здесь обратная зависимость.
/>
Из графика видно, что чембольше норматив экологического ущерба, тем эффективнее внедрение очистительных систем.
/>
Та же самая зависимость наблюдаетсяи с коэффициентом рассеивания. Зависимость линейная
/>
При большем объеме загрязняющеговещества до очистки наблюдается большая эффективность использования очистительныхсистем
/>Зависимость между эффективностью и кол-во загрязняющего веществапосле очистки обратно пропорциональна.
Заключение
Проанализировав классификациюметодов очистки атмосферы от сероводорода, а также, показав преимущества и недостаткиэтих методов, мы произвели расчеты показателей оценки трех методов очистки атмосферыот сероводорода:
1) фосфатного метода
2) мышьяково-щелочного метода
3) метода Stretford
С точки зрения экономии мышьячно-щелочныйметод наиболее эффективен, хотя издержки все равно превышают выгоду от использованияэтого метода очистки сероводорода.
Поэтому абсорбционный методнаиболее целесообразен при очистке газового потока от сероводорода. Процесс абсорбции(хемосорбции) газов проводят в пленочных, насадочных (с неподвижной и подвижнойнасадкой), тарельчатых и других аппаратах, называемых абсорберами. При этом абсорберыдолжны иметь высокую пропускную способность по газу, высокую эффективность, низкоегидравлическое сопротивление, простоту конструкции и удобство эксплуатации, небольшуюметаллоемкость; кроме этого аппаратура не должна забиваться осадками и коррозировать.
Список используемой литературы:
1. Арустамов Э.А. Природопользование. М.:Дашков и К, 2005.
2. Ганз С.Н., Кузнецов И.Е. Очистка промышленныхгазов. Киев, 1967
3. Криксунов Е.А. Экология. М.: Дрофа, 1995.
4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России.М.: АО МДС, Юнисам, 1995.
5. Муравьева С.И., Прохорова Е.К. Справочникпо контролю вредных веществ в воздухе. — М.: Химия, 1988.
6. Мухутдинова А.А. Основы и менеджмент промышленнойэкологии. Казань: Магариф, 1998.
7. Снакин В.В. Экология и охрана природы:Словарь-справочник. — М.: Академия, 2000.
8. Чуйкова Л.Ю. Общая экология. — М., 1996.