План
1. Каковонародохозяйственное значение производства серной кислоты? Какие виды сырьяиспользуются для производства серной кислоты
2. Какова рольалюминия в социально-экономическом развитии страны? Какие виды сырьяиспользуются для производства алюминия
3. Какой процесспереработки твердого топлива называют коксованием? Дайте характеристикусовременного коксохимического производства. Какие эмиссии поступают вокружающую среду на различных стадиях коксохимического производства
4. Почему охранаатмосферного воздуха считается ключевой проблемой оздоровления окружающей среды
Список использованной литературы
1. Каково народнохозяйственноезначение производства серной кислоты? Какие виды сырья используются дляпроизводства серной кислоты?
Производство сернойкислоты имеет большое народнохозяйственное значение, и прежде всего из-заширокой области её применения. Серную кислоту применяют в производствеминеральных удобрений, как электролит в свинцовых аккумуляторах, для полученияразличных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей,дымообразующих веществ и взрывчатых веществ, в нефтяной, металлообрабатывающей,текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности. Ее используют впромышленном органическом синтезе в реакциях дегидратации (получениедиэтилового эфира, сложных эфиров), гидратации (этанол из этилена),сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты впроизводстве красителей), алкилирования (получение изооктана,полиэтиленгликоля, капролактама) и др. Самый крупный потребитель серной кислоты- производство минеральных удобрений. На 1 т Р2О5 фосфорных удобренийрасходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH4)2SO4 — 0,75 т сернойкислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводамипо производству минеральных удобрений. Мировое производство серной кислоты в2007 достигло 252 млн. тонн.
Сырьем для получениясерной кислоты служат: S, сульфиды металлов, H2S, отходящие газытеплоэлектростанций, сульфаты Fe, Ca и др. Основные стадии получения сернойкислоты: 1) обжиг сырья с получением SO2; 2) окисление SO2 до SO3 (конверсия);3) абсорбция SO3. В промышленности применяют два метода получения сернойкислоты, отличающихся способом окисления SO2, — контактный с использованиемтвердых катализаторов (контактов) и нитрозный — с оксидами азота. Для получениясерной кислоты контактным способом на современных заводах применяют ванадиевыекатализаторы, вытеснившие Pt и оксиды Fe. Чистый V2O5 обладает слабойкаталитической активностью, резко возрастающей в присутствии солей щелочныхметаллов, причем наибольшее влияние оказывают соли К. Промотирующая рольщелочных металлов обусловлена образованием низкоплавких пиросульфованадатов(3К2S2О7 · V2О5, 2К2S2O7 · V2O5 и K2S2O7·V2O5, разлагающихся соответственно при315-330, 365-380 и 400-405 °С). Активный компонент в условиях катализанаходится в расплавленном состоянии.
Схему окисления SO2 в SO3можно представить следующим образом:
/>
На первой стадиидостигается равновесие, вторая стадия медленная и определяет скорость процесса.
Производство сернойкислоты из серы по методу двойного контактирования и двойной абсорбции (рис. 1)состоит из следующих стадий. Воздух после очистки от пыли подается газодувкой всушильную башню, где он осушается 93-98%-ной серной кислотой до содержаниявлаги 0,01% по объему. Осушенный воздух поступает в серную печь послепредварительного подогрева в одном из теплообменников контактного узла. В печисжигается сера, подаваемая форсунками: S + О2 = SO2 + 297,028 кДж. Газ,содержащий 10-14% по объему SO2, охлаждается в котле и после разбавлениявоздухом до содержания SO2 9-10% по объему при 420°С поступает в контактныйаппарат на первую стадию конверсии, которая протекает на трех слояхкатализатора (SO2 + V2O2 = SO3 + 96,296 кДж), после чего газ охлаждается втеплообменниках. Затем газ, содержащий 8,5-9,5% SO3, при 200°С поступает напервую стадию абсорбции в абсорбер, орошаемый олеумом и 98%-ной сернойкислотой: SO3 + Н2О = Н2SO4 + 130,56 кДж. Далее газ проходит очистку от брызгсерной кислоты, нагревается до 420°С и поступает на вторую стадию конверсии,протекающую на двух слоях катализатора. Перед второй стадией абсорбции газохлаждается в экономайзере и подается в абсорбер второй ступени, орошаемый98%-ной серной кислотой, и затем после очистки от брызг выбрасывается ватмосферу.
/>
Рис. 1. Схемапроизводства серной кислоты из серы:
1 — серная печь; 2 — котел-утилизатор; 3 — экономайзер; 4 — пусковая топка; 5, 6 — теплообменникипусковой топки; 7 — контактный аппарат; 8 — теплообменники; 9 — олеумныйабсорбер; 10 — сушильная башня; 11 и 12 — соответственно первый и второймоногидратные абсорберы; 13 — сборники кислоты.
/>
Рис. 2. Схемапроизводства серной кислоты из колчедана:
1 — тарельчатыйпитатель; 2 — печь; 3 — котел-утилизатор; 4 — циклоны; 5 — электрофильтры; 6 — промывные башни; 7 — мокрые электрофильтры; 8 — отдувочная башня; 9 — сушильнаябашня; 10 — брызгоуловитель; 11 — первый моногидратный абсорбер; 12 — теплообменники; 13 — контактный аппарат; 14 — олеумный абсорбер; 15 — второймоногидратный абсорбер; 16 — холодильники; 17 — сборники.
/>
Рис. 3. Схемапроизводства серной кислоты нитрозным методом:
1 — денитрационнаябашня; 2, 3 — первая и вторая продукционные башни; 4 — окислительная башня; 5,6, 7 — абсорбционные башни; 8 — электрофильтры.
Производство сернойкислоты из сульфидов металлов (рис. 2) существенно сложнее и состоит изследующих операций. Обжиг FeS2 производят в печи кипящего слоя на воздушномдутье: 4FeS2 + 11О2 = 2Fe2 O3 + 8SO2 + 13476 кДж. Обжиговый газ с содержаниемSO2 13-14%, имеющий температуру 900°С, поступает в котел, где охлаждается до450°С. Очистку от пыли осуществляют в циклоне и электрофильтре. Далее газпроходит через две промывные башни, орошаемые 40%-ной и 10%-ной сернойкислотой. При этом газ окончательно очищается от пыли, фтора и мышьяка. Дляочистки газа от аэрозоля серной кислоты, образующегося в промывных башнях,предусмотрены две ступени мокрых электрофильтров. После осушки в сушильнойбашне, перед которой газ разбавляется до содержания 9% SO2, его газодувкойподают на первую стадию конверсии (3 слоя катализатора). В теплообменниках газподогревается до 420°С благодаря теплу газа, поступающего с первой стадииконверсии. SO2, окисленный на 92-95% в SO3, идет на первую стадию абсорбции волеумный и моногидратный абсорберы, где освобождается от SO3. Далее газ ссодержанием SO2 ~ 0,5% поступает на вторую стадию конверсии, которая протекаетна одном или двух слоях катализатора. Предварительно газ нагревается в другойгруппе теплообменников до420 °С благодаря теплу газов, идущих со второй стадиикатализа. После отделения SO3 на второй стадии абсорбции газ выбрасывается ватмосферу.
Степень превращения SO2 вSO3 при контактном способе 99,7%, степень абсорбции SO3 99,97%. Производствосерной кислоты осуществляют и в одну стадию катализа, при этом степеньпревращения SO2 в SO3 не превышает 98,5%. Перед выбросом в атмосферу газочищают от оставшегося SO2. Производительность современных установок 1500-3100т/сут.
Сущность нитрозногометода (рис. 3) состоит в том, что обжиговый газ после охлаждения и очистки отпыли обрабатывают так называемой нитрозой — серной кислотой, в которойрастворены оксиды азота. SO2 поглощается нитрозой, а затем окисляется: SO2 +N2O3 + Н2О = Н2SO4 + NO. Образующийся NO плохо растворим в нитрозе и выделяетсяиз нее, а затем частично окисляется кислородом в газовой фазе до NO2. Смесь NOи NO2 вновь поглощается серной кислотой и т.д. Оксиды азота не расходуются внитрозном процессе и возвращаются в производственный цикл, вследствие неполногопоглощения их серной кислотой они частично уносятся отходящими газами.Достоинства нитрозного метода: простота аппаратурного оформления, более низкаясебестоимость (на 10-15% ниже контактной), возможность 100%-ной переработкиSO2.
Аппаратурное оформлениебашенного нитрозного процесса несложно: SO2 перерабатывается в 7-8 футерованныхбашнях с керамической насадкой, одна из башен (полая) является регулируемымокислительным объемом. Башни имеют сборники кислоты, холодильники, насосы,подающие кислоту в напорные баки над башнями. Перед двумя последними башнямиустанавливается хвостовой вентилятор. Для очистки газа от аэрозоля сернойкислоты служит электрофильтр. Оксиды азота, необходимые для процесса, получаютиз HNO3. Для сокращения выброса оксидов азота в атмосферу и 100%-нойпереработки SO2 между продукционной и абсорбционной зонами устанавливаетсябезнитрозный цикл переработки SO2 в комбинации с водно-кислотным методомглубокого улавливания оксидов азота. Недостаток нитрозного метода — низкоекачество продукции: концентрация серной кислоты 75%, наличие оксидов азота, Feи др. примесей.
Для уменьшениявозможности кристаллизации серной кислоты при перевозке и хранении установленыстандарты на товарные сорта серной кислоты, концентрация которых соответствуетнаиболее низким температурам кристаллизации. Содержание серной кислоты втехнических сортах (%): башенная (нитрозная) 75, контактная 92,5-98,0, олеум104,5, высокопроцентный олеум 114,6, аккумуляторная 92-94. Серную кислотухранят в стальных резервуарах объемом до 5000 м3, их общая емкость на складе рассчитана на десятисуточньй выпуск продукции. Олеум и сернуюкислоту перевозят в стальных железнодорожных цистернах. Концентрированную иаккумуляторную серную кислоту перевозят в цистернах из кислотостойкой стали.Цистерны для перевозки олеума покрывают теплоизоляцией и перед заливкой олеумподогревают.
Определяют серную кислотуколориметрически и фотометрически, в виде взвеси BaSO4 — фототурбидиметрически,а также кулонометрическим методом.
Научно-техническаяреволюция и связанный с ней интенсивный рост химического производства, вызываетсущественные негативные изменения в окружающей среде. Серная кислота и олеум — чрезвычайно агрессивные вещества, поражают дыхательные пути, кожу, слизистыеоболочки, вызывают затруднение дыхания, кашель, нередко — ларингит, трахеит,бронхит и т.д. ПДК аэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны 1,0 мг/м3, ватмосферном воздухе 0,3 мг/м3 (максимальная разовая) и 0,1 мг/м3(среднесуточная). Поражающая концентрация паров серной кислоты 0,008 мг/л(экспозиция 60 мин), смертельная 0,18 мг/л (60 мин). Класс опасности 2.Аэрозоль серной кислоты может образовываться в атмосфере в результате выбросовхимических и металлургических производств, содержащих оксиды S, и выпадать ввиде кислотных дождей. Например отравление пресных вод, загрязнение земнойатмосферы, истребление животных и птиц. В результате мир оказался в тискахэкологического кризиса. Вредные выбросы сернокислых заводов следует оцениватьне только по действию содержащегося в них оксида серы на расположенные вблизипредприятия зоны, но и учитывать другие факторы — увеличение количества случаевреспираторных заболеваний человека и животных, гибель растительности иподавление ее роста, разрушение конструкций из известняка и мрамора, повышениекоррозионного износа металлов. По вине “кислых” дождей повреждены памятникиархитектуры (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 (веснойпри таянии снега, вызывает гибель икр и молоди рыб. Помимо экологическогоущерба налицо экономический ущерб — громадные суммы каждый год теряются прираскисление почв.
2. Каковароль алюминия в социально-экономическом развитии страны? Какие виды сырьяиспользуются для производства алюминия?
Алюминиеваяпромышленность, отрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия повыработке металлического алюминия. Она играет большую роль всоциально-экономическом развитии страны.
Хотя сегодня мировойрынок металла чрезвычайно разнообразен, в то же время в Республике Беларусь оннаходится на стадии формирования. Одним из наиболее важных факторов егостановления является наличие собственных производителей металлопроката.
Основными производителямии, естественно, поставщиками металлопродукции для Беларуси в настоящее времяявляются предприятия России и Украины. Но поскольку в стране высокоразвитыосновные металлопотребляющие отрасли: машиностроение, электротехническая,автомобильная и ряд других отраслей машиностроительной и металлообрабатывающейпромышленности, а также строительство, железно-дорожный транспорт, химическая,пищевая промышленность, сельское хозяйство, то для Беларуси, не обладающейзапасами руд цветных металлов, производство алюминия, может стать одной изважнейших, определяющих не только уровень экономического развития страны, но иее экономическую безопасность, экспортный потенциал. Так же продукция цветнойметаллургии разнообразна и востребована ключевыми отраслями экономики.
Цветная металлургия какотрасль промышленности обладает рядом особенностей, которые, безусловно,оказывают влияние на эффективность ее функционирования:
1. Цветная металлургияявляется наиболее материалоемкой отраслью промышленности. Она осуществляетпереработку полиметаллического сырья, бедного по содержанию полезныхкомпонентов и имеющего сложный вещественный состав. В исходном сырье чернойметаллургии содержание железа составляет 25-30 % (бедные руды) и 55-65 %(богатые руды). Предприятия цветной металлургии зачастую перерабатывают руды с содержаниемценного компонента 0,3-2,1 % (руды основных тяжелых цветных металлов) и отсотых долей до 0,5 % (руды редких и легирующих металлов). Лишь производствоалюминия базируется на более богатом сырье: самые богатые бокситы содержат40-45 % глинозема. Однако доля такого сырья все время уменьшается. Напроизводство 1 т олова расходуется свыше 300 т руды; 1 т никеля — 200 т руды; 1т меди — 100 т руды.
2. Цветная металлургия — топливо- и электроемкая отрасль. Наиболее топливоемкими являются производство меди,никеля, кобальта, свинца. При получении алюминия требуется 18 000-20 000кВт·ч/т, при электроплавке никеля — свыше 30 000 кВт·ч/т электроэнергии. (Длясравнения — расход электроэнергии на выплавку 1 т стали составляет 500 кВт·ч).
3. Цветная металлургияхарактеризуется высокими трудовыми затратами.
4. Руды, перерабатываемыена предприятиях цветной металлургии, как правило, полиметаллические. Поэтомуодной из основных особенностей цветной металлургии является комлексностьпереработки сырья.
5. Цветная металлургияхарактеризуется многостадийностью технологических процессов. Полный циклпредполагает добычу руды, ее обогащение, металлургический передел, обработкуметаллов.
6. Эффективностьпроизводственной деятельности в цветной металлургии зависит от природногосырьевого фактора.
7. Для цветнойметаллургии характерна высокая экологическая опасность производства.
Приведем пример. Натерритории многих регионов России с развитой цветной металлургией возниклирайоны с неблагополучной экологической обстановкой. Отдельные территорииТаймырского автономного округа (окрестности Норильского промышленного района)можно классифицировать как зоны экологического бедствия. Погибшие древостои взоне воздействия выбросов Норильского горно-металлургического комбината распространенык югу на 90 км, к юго-востоку — на 120 км от Норильска.
В Красноярскенеблагоприятное состояние атмосферного воздуха определяется выбросамиКрасноярского алюминиевого завода, составляющими почти 50 % общих выбросов погороду.
К особенностям цветнойметаллургии относятся также высокая капиталоемкость, фондоемкость, большаядлительность строительно-монтажного цикла.
Продукция цветной металлургии Тяжелые металлы Прокат и трубы Легкие металлы Полупровадниковые металлы Легирующие металлы Твердые сплавы Благородные металлы Углеродные материалы Редкие металлы Непрофильные виды продукции
Рис. 1. Классификацияпродукции цветной металлургии
Цветная металлургияпроизводит разнообразную продукцию, которая может быть подразделена на десятьгрупп (рис. 1). Продукция каждой группы находит широкое и разнообразноеприменение в различных металлопотребляющих отраслях.
Металлургический комплексБеларуси на сегодняшний день включает в себя 5 предприятий цветной металлургии,основные виды продукции которых, сертифицированы во многих странах мира исоответствуют международным стандартам. Однако Беларусь не располагаетполноценными месторождениями алюминиевой руды и полностью импортирует их.
Согласно положений иосновных задач Программы социально-экономического развития Республики Беларусьна 2005-2010 гг., в рамках научных исследований и опытно-конструкторскихразработок на базе внедрения новых и высоких технологий, на территории нашейреспублики, ученые осваивают производство, которое будет основано на технологииполучения цветных металлов из отработанных катализаторов (веществ, ускоряющиххимические процессы), которые являются отходами предприятий нефтехимическойпромышленности, таких как «Гродно Азот», «Нафтан», Мозырскийнефтеперерабатывающий завод». Суммарный объем которых оценивается в 200-250 т вгод, а содержание цветных металлов в них колеблется от 20 до 40%.
По расчетам специалистов,инвестиции окупятся менее чем за два года. Такое первое в Беларусигидрометаллургическое производство на базе Дзержинского опытного механическогозавода планируется открыть в Минской области. Реализацией этого проектазанимаются коммунальное унитарное предприятие «Минский областной инновационныйцентр» и ученые БНТУ в соответствии с Государственной программой инновационногоразвития Беларуси на период до 2010 г. Минимальный годовой объем производствана заводе может составить примерно по 78 т меди и цинка, по 80 т никеля,молибдена и алюминия. Сотрудники БНТУ успешно провели испытания по переработкекатализаторов в лабораторных условиях, примерно через 1,5 года эти технологииможно будет использовать в промышленных масштабах.
Сырье, материалы, топливои энергия являются основой нормального функционирования экономики государства.Сырье — предмет труда, на добычу или производство которого был затрачен труд икоторый под его воздействием претерпел определенные изменения, котороеподразделяется на промышленное и сельскохозяйственное (рис. 2).
/>
Рис. 2 Классификациясырья
Сельскохозяйственноесырье производится в отраслях сельского хозяйства (зерно, картофель, свекла) ипотребляется главным образом отраслями пищевой и легкой промышленности.
Промышленное сырье — этосырье, полученное в результате работы предприятий промышленных отраслей,потребляемое главным образом в отраслях тяжелой индустрии (руда, нефть, уголь,песок, щебень).
Промышленное сырье можетбыть первичным и вторичным. Первичное сырье — предмет, на который впервые былзатрачен труд. Вторичное сырье — отходы производства, физически или моральноустаревшие предметы, подлежащие переработке.
Первичное промышленноесырье может быть минеральным (продукция добывающих отраслей) и искусственным(синтетическим), произведенным в химических отраслях.
Минеральное сырьеподразделяется на следующие группы:
· энергохимическое(уголь, горючие сланцы, нефть, природный газ, торф);
· рудное (рудычерных, цветных, благородных и редких металлов);
· химическое(фосфориты, апатиты, калийные соли);
· нерудное(строительные материалы, графит, асбест)
Вторичное сырьеподразделяется на лом и отходы текущего производства (обрезь, стружка) иамортизационный лом, получаемый в результате износа основных средств.
Основное сырье дляцветной металлургии – руды, для производства алюминия, алюминиевые руды:бокситы, нефелины, алуниты и каолины. Наиболее широкое распространение вкачестве алюминиевого сырья получили бокситы, причём сначала из руд извлекаютполупродукт — глинозём (Al203), а затем уже из глинозёма электролитическимпутём получают металлический алюминий. В качестве алюминиевых руд применяютсянефелин-сиенитовые, а также нефелин-апатитовые породы, служащие одновременно иисточником получения фосфатов. В качестве минерального сырья для полученияалюминия могут служить алунитовые породы, лейцитовые лавы, лабрадориты, анортозиты,высокоглинозёмистые глины и каолины, кианитовые, силлиманитовые и андалузитовыесланцы.
В капиталистических иразвивающихся странах практически для получения алюминия пользуются лишьбокситами. В бывшем СССР, кроме бокситов, приобрели важное практическоезначение нефелин-сиенитовые и нефелин-апатитовые породы.
Таким образом, общийпромышленный цикл производства, это, добыча алюминиевых руд, производствоглинозёма (окиси алюминия) из руд или концентратов, электродов и анодной массы,фтористых солей (криолита, фторидов алюминия и натрия), выплавку металлическогоалюминия и получение полуфабрикатов из него…
В природе имеется большоеколичество минералов и горных пород, содержащих алюминий, из которых 40%относится к силикатным соединениям, однако лишь немногие из них могут бытьиспользованы для получения металлического алюминия. В земной коре содержаниеалюминия до 7,5%.
Рациональное размещениепредприятий по производству алюминия и успешность их дальнейшей деятельностизаключается в следующем:
максимальное приближениепромышленности к источникам сырья, энергии и районам потребления;
рациональноетерриториальное разделение труда с целью наиболее эффективной специализацииотдельных экономических районов по отраслям промышленности;
учет международногоразделения труда;
учет обороноспособностистраны;
учет экономической безопасностигосударства;
учет необходимостимаксимального использования природных и трудовых ресурсов с охватом ихдемографической структуры.
Размещение предприятийцветной металлургии происходит под влиянием многих природных и экономическихфакторов. В первую очередь оно зависит от географии месторождений руд цветныхметаллов. Алюминиевые заводы представляют собой исключение среди предприятийцветной металлургии. При их размещении учитывают прежде всего наличие мощногоисточника энергии (рис. 3). Объясняется это большим расходом электроэнергии приэлектролизе алюминия. Поскольку электроэнергию транспортировать много дороже,чем глинозем, сырье для алюминиевой промышленности иногда везут за многиетысячи километров.
/>
Рис.3. Размещениеалюминиевых заводов
Производство алюминия поправу должно стать одним из ведущих производств, ведь металлургия — одна изнемногих отраслей, которая играет важную роль в формировании макроэкономическихпоказателей экономики страны.
3. Какойпроцесс переработки твердого топлива называют коксованием? Дайте характеристикусовременного коксохимического производства. Какие эмиссии поступают вокружающую среду на различных стадиях коксохимического производства?
Коксование, промышленныйметод переработки природных топлив или продуктов их переработки, путемнагревания до 950-1050 °С без доступа воздуха. Основной продукт коксования –кокс. Кокс (нем. Koks, от англ. соке), искусственное твердое топливо повышеннойпрочности.
В зависимости от видасырья различают каменноугольный, электродный пековый и нефтяной кокс. Основноеколичество кокс производится из твердого топлива, каменного угля.
Коксование возникло в 18в., когда истребление лесов для получения древесного угля, первоначальношедшего на выплавку чугуна, стало угрожающим и потребовалось заменить этотминеральным топливом. В 1735 в Великобритании была проведена первая доменнаяплавка на коксе. Кокс выжигался в кучах, подобно тому как до этого выжигалсядревесный В конце 18 в. было освоено коксование в полузакрытых, а с 1830 — взакрытых камерах, причем выделяющиеся летучие продукты сжигались. С 70-х гг. 19в. начинают использовать летучие продукты; совершенствуются методы обогревапечей для коксования К началу 20 в. процесс коксования оформился в современномвиде.
На современном этапетехника коксования непрерывно совершенствуется: увеличивается размер камер печии механизируется их обслуживание; вводится загрузка печей высушенной иподогретой (до 200 °С) шихтой. Разрабатываются и принципиально новые,непрерывные методы коксования, основанные на формовании в потоке брикетов изугля, переведённого в пластическое состояние, и последующей прокалке брикетов.С развитием науки и техники, новых компьютерных технологий, коксованиеприобретает новый вид: производственные процессы механизируются, интенсифицируютсясуществующие и внедряются новые процессы; расширяется ассортимент углей,пригодных для коксования (использование газовых и слабоспекающихся углей);внедряется дистанционное и программное управление коксовыми машинами; осуществляютсямероприятия по улучшению условий труда и предотвращению загрязнения воздушногои водного бассейнов.
Современноекоксохимическое производство следует рассматривать как большую систему,представляющую собой организованную совокупность технологических процессов,оборудования и рабочих мест, способную перерабатывать поступающее сырье вготовую продукцию. Весь производственный процесс можно расчленить на рядопераций — производственных процессов, по характеру используемого сырья ивырабатываемой продукции. Предприятие следует рассматривать как систему,включающую в себя коллективы работающих. Это обстоятельство в значительной мереопределяет сложность, мобильность, динамичность, неуклонное развитие исоциальный характер функционирования современных предприятий.
Иерархическоепредставление структуры исследуемой системы позволяет рассматривать ееукрупненно, соблюдая условия достаточно детального изучения важнейшихсоставляющих ее подсистем и предъявляя ряд требований, а именно:
· число уровней виерархической структуре должно быть минимально возможным;
· рассматриваемыеподсистемы при правильном учете их связей между собой и звеньями системы могутрассматриваться как автономные;
· аналитическоеописание каждой из подсистем должно охватывать ее важнейшие экономические итехнологические особенности;
· алгоритм описанияфункционирования системы и увязка связей между подсистемами должнысоответствовать схеме согласования целей и задач развития всех подсистем в ихдвижении к оптимуму.
В первом приближениисовременное коксохимическое производство, можно рассматривать по структурнойсхеме, состоящей из трех укрупненных производственных блоков: углекоксового,химического и перерабатывающего. Между основными производственными блокамиосуществляется последовательная функциональная связь с замкнутым циклом покосовому газу, являющемуся не только носителем химических компонентов (прямойкоксовый газ), но и энергетическим потоком (обратный коксовый газ). Эта жесхема может быть представлена на межцеховом уровне. Специфической ееособенностью представляется, параллельно-последовательное расположение основныхпроизводственных цехов, а также наличие замкнутых внутренних циклов, как поосновным материальным потокам (газ коксовый прямой, смола каменноугольная,нафталин технический, пек каменноугольный), так и по вспомогательным(поглотительное масло, серная кислота, газ коксовый обратный).
Технологическая схемапроизводства в аварийных ситуациях предусматривает возможность переключениявнутренних связей между параллельно работающими технологическими нитками. Выборструктуры производства определяется, как правило, производительностьюаппаратуры, технологическим обеспечением, организацией производства,надежностью функционирования системы, наличием и степенью совершенства средствконтроля производства. Технологией производства предусмотрено использованиечастично или полностью продукции, вырабатываемой основными производственнымицехами внутри системы на собственные нужды. Это такие продукты, каккаменноугольная смола, серная кислота, среднетемпературный пек, техническийнафталин и поглотительное каменноугольное масло.
Таким образом,современное коксохимическое производство представляет собой сложнуюхимико-технологическую систему, насыщенную современным оборудованием большойединичной мощности и современными технологическими процессами. При изучениитаких систем приходится анализировать большое число связей элементов и явлений,подвергать их всестороннему исследованию, учитывать взаимодействие частей ицелого. Многофакторность, многооперационность и нелинейность процессов,протекающих в системе, могут приводить к неожиданным явлениям, при которыхконечный результат функционирования производственной системы достигаетсяразличными путями, чаще всего не оптимальными и трудоемкими. Вследствиебольшого числа факторов и их взаимодействий нередко возникает ситуация, при которойможно объяснить изменение процесса, но предсказать его течение и конечныерезультаты при изменении условий не всегда представляется возможным.
Информационная систематесно увязана с организационной структурой производства. Это обусловлено тем,что каждый уровень управления предприятия характеризуется присущей ему степеньюсложности и детализации информации. На низших уровнях иерархии обрабатываетсянаибольшее количество информации. Для них типична четкая формулировкапоставленных задач, имеющих, как правило, одно решение, результат которогоможет быть с достаточной степенью точности предсказан. Такие задачи вбольшинстве своем могут быть легко формализованы и отнесены к разряду простыхзадач.
На высших уровняхуправления информация характеризуется как сложностью и частотой повторения, таки важностью для предприятия в целом.
Наряду с распределениеминформации по иерархическим уровням управления происходит распределениеинформации и по горизонтали между структурными подразделениями и отдельнымиисполнителями, что обусловлено технологическими и организационнымиособенностями производства, а также системой разделения труда по обработкеинформации.
Таким образом,информационное обеспечение производства постоянно находится в движении. Можновыделить следующие стадии движения информации.
1. Сбор и накоплениеинформации от подсистем контроля и учета. Специфика организациитехнологического процесса, оперативность планирования и управленияпроизводством опеделяют периодичность сбора информации и ее характер.
2. Переработканакопленной информации путем преобразования первичной информации во вторичную.При этом происходит свертывание информации, получение обобщенных показателей.Частичная потеря информации на этом этапе компенсируется ее компактностью иудобством работы с ней.
3. Принятие решения наоснове переработанной информации и выработка рационального управляющеговоздействия.
4. Передача управляющеговоздействия исполнительным органам.
Важнейшая семантическаяхарактеристика информационного сигнала — его воспринимаемость приемником.Передаваемые данные могут быть информационным сигналом только в том случае,если в воспринимающей системе управления они будут реализованы.
Анализ изложенныхвопросов представляется неотъемлемой частью процесса разработки системы управлениятехнологией и производством в целом. За последние годы развивается тенденцияаналитического подхода к проблеме управления производством. Это стало возможнымблагодаря широкому применению вычислительной техники. Такой подход позволяетпроизводственникам глубже понять внутренний механизм производственных процессови эффективнее управлять производственной системой, а также направить силы насокращение производственных выбросов в окружающую среду.
Коксование углей, широкораспространённый технологический процесс, технологический процесс, которыйсостоит из стадий: подготовка к коксованию, собственно коксование, улавливаниеи переработка летучих продуктов.
Подготовка включаетобогащение (для удаления минеральных примесей) низкосернистых, малозольных,коксующихся углей, измельчение до зёрен размером около 3 мм, смешение нескольких сортов угля, сушка полученной т. н. «шихты». Шихта — смесь измельчённыхкаменных углей различных марок, служащая сырьём при производстве кокса.
Для коксования шихтузагружают в щелевидную коксовую печь (ширина 400—450 мм, объём 30-40 м3). Каналы боковых простенков печей, выложенных огнеупорным кирпичом, обогреваются продуктамисгорания газов: коксового (чаще всего), доменного, генераторного, их смесей идр. Генераторный газ (воздушный газ) — газовая смесь, содержащая (в среднем,об. %) CO — 25, N2 — 70, CO2 — 4 и небольшие примеси других газов.
Получают генераторный газпутём пропускания воздуха над раскалённым каменным углём или коксом вспециальных печах — газогенераторах (КПД процесса 65-70%). Выход из кокса 4,65м³/кг.
Теплотворная способностьгенераторного газа составляет 800—1000 ккал на кубометр, причём замена воздухана кислород при его получении ведёт к значительному увеличению доли монооксидауглерода и, соответственно, к увеличению теплотворной способности.
Генераторный газприменяется как топливо в металлургической, стекольной, керамическойпромышленности, для двигателей внутреннего сгорания, а так же для синтезааммиака.
Продолжительность нагревасоставляет 14-16 часов. Температура процесса — 900—1050 °C. Полученный кокс(75-78 % от массы исходного угля) в виде т. н. «коксового пирога» (спёкшейся впласт массы) — выталкивается специальными машинами («коксовыталкивателями») вжелезнодорожные вагоны, в которых охлаждается («тушится») водой или инертнымгазом (азотом).
Парогазовая смесьвыделяющихся летучих продуктов (до 25 % от массы угля) отводится черезгазосборник для улавливания и переработки. Для разделения летучие продуктыохлаждают впрыскиванием распыленной воды (от 70 °C до 80 °C) — при этом из паровой фазы выделяется большая часть смол, дальнейшее охлаждениепарогазовой смеси проводят в кожухотрубчатых холодильниках (до 25-35 °С). Конденсатыобъединяют и отстаиванием выделяют надсмольную воду и каменноугольную смолу.Затем сырой коксовый газ последовательно очищают от NH3 и H2S, промываютпоглотительным маслом (для улавливания сырого бензола и фенола), серной кислотой(для улавливания пиридиновых оснований). Очищенный коксовый газ (14-15 % отмассы угля) используют в качестве топлива для обогрева батареи коксовых печей идля других целей.
Из надсмольной воды (9-12% от массы угля) отгонкой с паром выделяют: NH3 (в виде концентрированнойаммиачной воды), фенолы, пиридиновые основания. Очищенную воду послеразбавления технической водой направляют на тушение кокса или на биологическуюочистку сточных вод на очистные сооружения.
Каменноугольная смола(3-4 % от массы угля) является сложной смесью органических веществ (в настоящеевремя идентифицировано только ~60 % компонентов смолы — более 500 веществ).Смолу методом ректификации подвергают разделению на фракции: нафталиновую,поглотительную, антраценовую и каменноугольный пёк. Из них, в свою очередь,кристаллизацией, фильтрованием, прессованием и химической очисткой выделяют: нафталин,антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.
Процесс коксования длитсяоколо 14 часов. После того как он закончится, образовавшийся кокс-«коксовыйпирог»-выгружают из камеры в вагон и затем гасят водой или инертным газом; вкамеру загружают новую партию угля, и процесс коксования начинается снова.Коксование угля – периодический процесс.
Основные продукты:кокс-96-98% углерода; коксовый газ-60% водорода, 25% метана, 7% оксида углерода(II) и др. Побочные продукты: каменноугольная смола (бензол, толуол), аммиак(из коксового газа) и др.
4. Почемуохрана атмосферного воздуха считается ключевой проблемой оздоровления окружающейсреды?
Охрана атмосферноговоздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды.Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы.Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек можетнаходиться без пищи пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха всего лишьпять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любоеотклонение от нормы опасно для здоровья.
Вопрос о воздействиичеловека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всегомира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемысовременности — «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадениекислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.
Атмосферный воздухвыполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю отабсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идутглобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживаетсямасса метеоритов.
Атмосфера обладаетспособностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей изатмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха,отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако всовременных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферысерьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений ватмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, втом числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не вполной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающиеэкологические функции.
Загрязнение атмосферноговоздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную средуразличными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) домедленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспеченияорганизма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурныекомпоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не всостоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизмгомеостаза не срабатывает.
Основными условиямиоздоровления окружающей среды, улучшения ее качества мы считаемсовершенствование природоохранного законодательства и всей нормативной базы вобласти природопользования и охраны окружающей среды, внедрение преимущественноэкономических методов управления в этой сфере, проведение государственной иобщественной экологической экспертизы проектов на строительство и реконструкциюпроизводственных и иных объектов, осуществление которых может повлиять наприродную среду, повышение экологической грамотности природопользователей иэкологической культуры населения, усиление контроля в областиприродопользования, охраны окружающей среды.
Список использованной литературы
1. Амелин А.Г., Технология сернойкислоты, 2 изд., М., 1983. – с. 82
2. Васильев Б.Т., Отвагина М.И.,Технология серной кислоты, М., 1985.—с. 103Голицин А.Н. Основы промышленнойэкологии. Учебник. – М.: Академа, 2002. – с. 175-186
3. Логинов В. Ф. Основы экологии иприродопользования. Полоцк: ПГУ, 1998. – с. 116
4. Лейбович Р.Е. Технологиякоксохимического производства. М.: Металлургия, 1966. – с. 236с.
5. Степановских А.С. Прикладнаяэкология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов. — М. Юнити-Дана, 2003. –с. 113-116, с. 501
6. Сысков К. И., Королёв Ю. Г.Коксохимическое производство. М., «Высшая школа», 1969.—с. 62
7. Ткачв В.С., Остапенко М.А.Оборудование коксохимических заводов. М.: Металлургия, 1983 – с. 136-137с.
8. Челноков А. А., Ющенко Л. Ф. Основыпромышленной экологии. Минск: Вышэйш. шк., 2001. – с. 173
9. Экология для технических вузов. Подред. В.М. Гарина. – Ростов н/д: Феникс, 2001. – с. 193
10. Шимова О.С., Соколовский Н.К. Основыэкологии и экономика природопользования. – Мн.: БГЭУ, 2001. – с. 381