Аналіз стану, впливу промислових відходів та шкідливих викидів на навколишнє природне середовище в Україні. Процес очищення газоподібних викидів з використанням блочних масообмінних елементів. Обґрунтування одержаних закономірностей, методів розрахунку.
Аннотация к работе
Усе це повною мірою відноситься до промислових підприємств, що випускають поверхнево-активні речовини (ПАР), діяльність яких зараз характеризується істотним забрудненням навколишнього природного середовища. Виробництво ПАР складається з наступних стадій: одержання сульфатуючого агента, сульфатування органічної сировини, нейтралізація проміжного продукту, очищення газоповітряного потоку від двооксиду сірки. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: · провести аналіз стану та впливу промислових відходів та шкідливих викидів на навколишнє природне середовище в Україні, у тому числі системний аналіз стану екологічної безпеки виробництва ПАР; · розробити енергозберігаюче устаткування для підвищення рівня екологічної безпеки: контактний апарат для окислення двооксиду сірки, реактор сульфатування органічної сировини, абсорбційну колону для очищення газоповітряного потоку від SO2 на основі математичних моделей технологічних процесів виробництва ПАР; · Вперше експериментально підтверджена можливість одержання екологічно безпечних миючих засобів та піноутворюючих сполук шляхом проведення процесу сульфатування сумішей органічної сировини у прямоточному трубчастому реакторі, що дозволяє вирішити питання ресурсозбереження сировини, досягнути при використанні ПАР вмісту шкідливих газоподібних викидів органічної сировини у приземному шарі атмосферного повітря нижче орієнтовано безпечного рівня впливу.Зроблено висновок, що підвищення екологічної безпеки основних технологічних процесів одержання і застосування ПАР є науковою проблемою, рішення якої дозволить створити екологічно безпечне ресурсозберігаюче виробництво ПАР і знизити його техногенний вплив на навколишнє природне середовище і здоровя населення. На стадії одержання сульфатуючого агента проводиться каталітичне окислення двооксиду сірки під атмосферним тиском зі ступенем перетворення SO2 у SO3 не більш 95%, що призводить до погіршення екологічних і ресурсозберігаючих характеристик процесу. Процес реалізується в обємних апаратах зі ступенем сульфатування органічної сировини не більш 90%, що також призводить до погіршення ресурсозберігаючих і екологічних характеристик процесу та якості продукту. Хімічні фактори - це шкідливі газоподібні викиди органічної сировини (А11) і викиди двооксиду сірки (А21) в атмосферу, а також скидання стічних вод, що містять фосфати (А31). Така концентрація SO2 у газоповітряному потоці дозволяє на стадії очищення, по-перше, довести величину концентрації SO2 у приземному шарі атмосферного повітря до відповідних норм ГДК і, по-друге, одержати лужний розчин, що містить 0,2% сульфіту натрію, який може бути використаний далі у процесі нейтралізації, що дозволить виключити рідкі відходи виробництва.Розрахунок абсорбційної колони проводили з застосуванням математичної моделі, що представлена системою рівнянь (14-19), з яких: 14 - розрахунок коефіцієнта витягу; 15 - розрахунок витрати поглинача; 16 - розрахунок абсорбційного фактора; 17 - розрахунок висоти одиниці переносу; 18 - розрахунок числа одиниць переносу; 19 - розрахунок висоти абсорбційної колони: , (14) Результати розрахунку показали, що абсорбційна колона, наприклад при продуктивності 10 тис. т/рік, буде мати наступні розміри: діаметр колони 0,8 м, загальна висота 6 м, висота насадки 4,2 м. Дослідні випробування процесу одержання сульфатуючого агента проводили в контактному апараті діаметром 0,12 м, висотою 2,5 м з 2-мя шарами каталізатора СВД (висота 1-го шару 0,4 м, 2-го шару 0,6 м). Технологічні параметри, наприклад, для сумішей органічної сировини були наступні: мольне співвідношення реагентів 1,07:1, концентрація триоксиду сірки в газоповітряному потоці 5%, температура в реакторі 310 К, щільність зрошення 0,8?10-2 м3/м2?с. Реактор сульфатування складався з кожухотрубного елемента з 35-ю реакційними трубками діаметром 0,05 м при наступних технологічних параметрах: витрата органічної сировини 0,4-0,45 кг/с; витрата газоповітряного потоку 0,8-0,9 м3/с; витрата охолоджуючої води - 0,02-0,024 м3/с; концентрація триоксиду сірки в газоповітряному потоці 5-8%; мольне співвідношення реагентів 1,07:1, щільність зрошення 0,8?10-2 м3/м2?с.У дисертації наведено нове рішення науково-технічної проблеми, що виражається в розробці екологічно безпечних ресурсозберігаючих технологічних процесів та устаткування у виробництві поверхнево-активних речовин шляхом виключення рідких відходів і мінімізації шкідливих викидів в атмосферне повітря. Уперше вивчено закономірності утворення відходів та шкідливих викидів виробництва ПАР і показано, що щорічно в навколишнє природне середовище лише одним підприємством викидається: рідких лужних відходів - 1600 т, газоподібних викидів органічної сировини - 779 т, газоподібних викидів двооксиду сірки - 5,5 т. Вперше сформульовано і науково обґрунтовано спосіб одержання ПАР сульфатуванням сумішей органічної сировини, що дає можливість створити екологічно безпечні миючі засоби та піноутворюючі сполуки зі зменшенням їх впливу на навколишнє природ