Оценка влияния деятельности предприятия на состояние атмосферного воздуха, на здоровье людей, находящихся в зоне риска. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в соответствии с действующим законодательством в сфере охраны окружающей среды.
Аннотация к работе
В результате такого прогноза можно выбрать место строительства предприятий; определить максимально допустимые размеры санитарно - защитной зоны, обеспечивающие безопасный уровень загрязнения воздуха жилых районов и сельскохозяйственных угодий; обосновать рациональное расположение производственных корпусов на промышленной площадке, при котором максимально используются возможности естественного проветривания; установить требования к технологическим процессам и оборудованию в отношении сокращения выбросов; оценить требуемую эффективность очистных устройств; определить оптимальное расположение источников примесей и высоты их выбросов, а так же зоны с наиболее чистым воздухом, в которых следует размещать воздухозаборные устройства приточной вентиляции, и решать ряд других практических задач. Проведение работ по инвентаризации выбросов в соответствии с утвержденными методами и методиками включает следующие этапы: - определение содержания вредных компонентов в отходящем от технологического оборудования газе или воздухе инструментальным или расчетным методом; Предельно допустимый выброс - это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте. Если исходный воздух содержит приблизительно 79% азота и 21% кислорода, то в результате естественного кинетического перераспределения в жидкости будет 65% азота и 35% кислорода, а в газе над жидкостью - 87% азота и 13% кислорода.В проекте инвентаризации приведены общие сведения о предприятии, установке разделения воздуха и описание технологического процесса, а также использованы методы расчета загрязнения атмосферы в случае выброса газа.
Введение
Длительное время локальные загрязнения атмосферы сравнительно быстро разбавлялись массами чистого воздуха. Пыль, дым, газы рассеивались воздушными потоками и выпадали на землю с дождем и снегом, нейтрализовались, вступая в реакции с природными соединениями.
Для обеспечения высоких гигиенических требований к составу воздуха необходимо использовать последние достижения науки и практики в области аэрации промышленных площадок и примыкающим к ним жилых застроек, рассеяния выделяемых промышленными предприятиями вредных веществ на застроенных территориях, анализа климатических данных, рельефа местности и фоновых загрязнений атмосферы в районе предлагаемого строительства предприятия. При проектировании каждого предприятия устанавливались величины ожидаемых концентраций примесей и на основе их сопоставления с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) разрабатывался комплекс мероприятий, обеспечивающий надлежащую чистоту атмосферы. В результате такого прогноза можно выбрать место строительства предприятий; определить максимально допустимые размеры санитарно - защитной зоны, обеспечивающие безопасный уровень загрязнения воздуха жилых районов и сельскохозяйственных угодий; обосновать рациональное расположение производственных корпусов на промышленной площадке, при котором максимально используются возможности естественного проветривания; установить требования к технологическим процессам и оборудованию в отношении сокращения выбросов; оценить требуемую эффективность очистных устройств; определить оптимальное расположение источников примесей и высоты их выбросов, а так же зоны с наиболее чистым воздухом, в которых следует размещать воздухозаборные устройства приточной вентиляции, и решать ряд других практических задач.
1. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ
Инвентаризация выбросов - это систематизация сведений о распределении источников на территории предприятия, количестве и составе выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
Проведение работ по инвентаризации выбросов в соответствии с утвержденными методами и методиками включает следующие этапы: ? определение содержания вредных компонентов в отходящем от технологического оборудования газе или воздухе инструментальным или расчетным методом;
? расчет валовых выбросов и выделений с учетом нестандартности процессов;
? оценка экологических характеристик используемых на предприятии технологий и эффективности использования сырьевых ресурсов, утилизации отходов;
? выявление исходных данных для разработки и установления предельно допустимых выбросов (ПДВ) и предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения;
? заполнение форм статистической отчетности полученными характеристиками выбросов;
? составление технического отчета по инвентаризационному обследованию с представлением расчетно?пояснительной записки, результатами обследования, выводами и рекомендациями.
? согласование технического отчета по инвентаризации выбросов с Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора.
2. Предельно допустимый выброс
Предельно допустимый выброс ? это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы. Каждое предприятие, которое имеет один или несколько источников загрязнения атмосферы, должно разрабатывать проект нормативов ПДВ - проект нормативов предельно допустимых выбросов.
Разработкой ПДВ решаются конкретные практические задачи, выполнение которых крайне важно как для государства, так и для предприятия: ? на основе исследований рассчитываются нормативы предельных выбросов и составляется проект нормативов ПДВ, в котором, кроме обоснования допустимых выбросов, содержатся разработки по периодичности контроля выбросов и предложения по их оптимизации;
? исследуются состав и количество загрязняющих выбросов предприятия, состояние атмосферы в прилегающем к предприятию районе и разрабатываются меры по сокращению выбросов и снижению уровня вредных веществ, а также особые меры на период неблагоприятной метеорологической обстановки;
? разработка проекта ПДВ и его согласование дают предприятию законное право на атмосферные выбросы и правовую защиту перед контролирующими органами, в полномочия которых при отсутствии проекта входит наложение штрафов и приостановление процесса производства.
3. Предельно допустимая концентрация
Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ - это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.
В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта. Для контроля их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м3. Разработаны ПДК не только для воздуха, но и для пищевых продуктов, воды (питьевая вода, вода водоемов, сточные воды), почвы.
В зависимости от значения ПДК химические вещества в воздухе классифицируют по степени опасности ? лимитирующий признак вредности вещества в атмосферном воздухе.
В нашей стране нормативы предельно допустимой концентрации разрабатываются и утверждаются органами санитарно? эпидемиологической службы и государственными органами в области охраны окружающей среды. Нормативы качества окружающей среды являются едиными для всей территории РФ. С учетом природноклиматических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий для них могут быть установлены нормативы предельно допустимой концентрации, отражающие особые условия.
Химические методы оценки качества окружающей среды очень важны, однако они не дают прямой информации о биологической опасности загрязняющих веществ - это задача биологических методов. Предельно допустимые концентрации являются определенными нормами щадящего воздействия загрязняющих веществ на здоровье человека и природную среду.
ПДКМР - предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест. Концентрация загрязняющего вещества, не вызывающая при вдыхании в течение 20?30 минут рефлекторных реакций в организме человека.
ПДКСС - предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация, не оказывающая на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.
ПДКРЗ - предельно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны. Это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
4. Общие сведения об объекте ЗАО “Кубаньтехгаз”
Рисунок 4.1 - Филиалы ЗАО “Кубаньтехгаз” в г.Краснодар
ЗАО Кубаньтехгаз является одним из старейших предприятий на юге России по производству продуктов разделения воздуха. История предприятия насчитывает более 65 лет деятельности. Построенный в 1946 году, в настоящее время завод занимает лидирующие позиции в своем регионе на рынке технических газов.
Предприятие производится и реализуется полный спектр промышленных газов. Обладая достаточно крупным парком собственных железнодорожных цистерн и специализированного автотранспорта, завод осуществляет доставку продукции не только в Краснодарском крае, но и во многие другие регионы.
Грамотно проведя маркетинговую политику, ЗАО «Кубаньтехгаз» ведет свою деятельность через 50 обособленных подразделений, расположенных в четырех субъектах РФ - Ростовская и Астраханская области, Краснодарский и Ставропольский края.
Бурное развитие в последнее время получили сопутствующие виды деятельности - продажа газоэлектросварочного оборудования, продажа и обслуживание криогенного оборудования, оказание услуг по пусконаладочным работам, ремонту, обслуживанию и техническому освидетельствованию криогенного оборудования. ЗАО «Кубаньтехгаз» ? одно из немногих предприятий Краснодарского края, имеющее лицензию на поверку и освидетельствование сосудов, работающих под давлением, и криогенного оборудования.
В настоящее время ведется модернизация завода. В 2012 году, в дополнение к двум действующим воздухоразделительным установкам АЖ?2, эксплуатируемым уже более 30 лет и морально устаревшим, планируется ввести в эксплуатацию еще одну, производительностью до 6 тонн жидкого кислорода в час. Уже полностью завершены общестроительные работы, и ведется монтаж основного технологического оборудования.
5. Технические газы, производимые предприятием
Азот
Азот ? инертный, при нормальных условиях двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде (2,3 мл/100г при 0 °C, 0,8 мл/100г при 80 °C).
В жидком состоянии (темп. кипения ?195,8 °C) - бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При контакте с воздухом поглощает из него кислород.
При ?209,86 °C азот переходит в твердое состояние в виде снегоподобной массы или больших белоснежных кристаллов. При контакте с воздухом поглощает из него кислород, при этом плавится, образуя раствор кислорода в азоте.
В настоящее время азот находит широкое применение.
Благодаря низкой температуре кипения (?196 °C) жидкий азот применяется как хладагент. Промышленные применения газообразного азота обусловлены его инертными свойствами. Если в процессе, традиционно проходящем с использованием воздуха, окисление или гниение являются негативными факторами ? азот может успешно заместить воздух.
В горнодобывающем деле азот может использоваться для создания в шахтах взрывобезопасной среды, для распирания пластов породы.
В металлургии при криообжиге и криозакаливании металлов, для вакуумной дегазации расплавов, в качестве инертной среды для непрерывной разливки стали, для травления холодом. Большие количества азота используются в коксовом производстве («сухое тушение кокса») при выгрузке кокса из коксовых батарей.
В нефтедобыче как безопасный рабочий агент при газлифтном способе добычи нефти и при запуске скважин (заменитель сжатого воздуха), при авариях на нефтепроводах (замораживание порыва), для тушения пожаров на нефтяных и газовых скважинах, создание криоледяных платформ в открытом море или на слабых грунтах для ведения бурения.
В химической и нефтехимической промышленности как инертная среда в химических процессах, для криогенного разделения продуктов химических реакций, в криохимии для получения полимеров высокого качества - при производстве этилена, полиэтилена, пропилена, полиформальдегида и т. д., для очистки взрывчатых смесей, регенеративных катализаторов, для хранения и перевозки легковоспламеняющихся жидкостей. Важной областью применения азота является его использование для дальнейшего синтеза самых разнообразных соединений, содержащих азот, таких, как аммиак, азотные удобрения, взрывчатые вещества, красители и т. п.
В машиностроении и строительстве ? упрочнение стальных деталей и инструментов методом низкотемпературной закалки, запрессовка и выпрессовка сопрягаемых деталей холодом, замораживание грунтов при строительстве метро и трубопроводов, вымораживание и снятие плиток, глубокое охлаждение минерального сырья для его последующего тонкого размола (например при производстве цемента высшего качества), при изготовлении туфового покрытия.
В производстве электроники азот применяется для продувки областей, не допускающих наличия окисляющего кислорода.
В сельском хозяйстве как инертная среда для хранения пищевых продуктов, для хранения спермы племенных животных, заморозка продуктов в полевых условиях.
В пищевой промышленности азот зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941, как газовая среда для упаковки и хранения, хладагент, а жидкий азот применяется при розливе масел и негазированных напитков для создания избыточного давления и инертной среды в мягкой таре.
В пожаротушении литр жидкого азота, испаряясь и нагреваясь до 20°C, образует примерно 700 литров газа. На этом факте основан принцип тушения пожаров жидким азотом. Испаряясь, азот вытесняет кислород, необходимый для горения, и пожар прекращается. Так как азот, в отличие от воды, пены или порошка, просто испаряется и выветривается, азотное пожаротушение ? самый эффективный с точки зрения сохранности ценностей механизм тушения пожаров.
В медицине для сохранения крови и кровесодержащих препаратов, для быстрого замораживания и хранения тканей и различных органов, в технологиях получения полноценных порошковых лекарственных препаратов, в криотерапии.
Азот применяется также для «передавливания» топлива в ракетах из баков в насосы или двигатели.
Сам по себе атмосферный азот достаточно инертен, чтобы оказывать непосредственное влияние на организм человека и млекопитающих, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду, не токсичен, не горюч и не взрывоопасен. Тем не менее, при повышенном давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь.
Аргон
Аргон ? инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Аргон ? одноатомный газ с температурой кипения (при нормальном давлении) ?185,9 °C (немного ниже, чем у кислорода, но немного выше, чем у азота). Температура плавления ?189,4°С. В 100 мл воды при 20 °C растворяется 3,3 мл аргона, в некоторых органических растворителях аргон растворяется значительно лучше, чем в воде.
Аргон находит широкое применение благодаря своему основному свойству ? химической неактивности.
Первоначально главным потребителем аргона была электровакуумная техника. И сейчас подавляющее большинство ламп накаливания (миллиарды штук в год) заполняют смесью аргона (86%) и азота (14%). Переход с чистого азота на эту смесь повысил светоотдачу ламп. Поскольку в аргоне удачно сочетаются значительная плотность с малой теплопроводностью, металл нити накаливания испаряется в таких лампах медленнее, передача тепла от нити к колбе в них меньше. Используется аргон и в современных люминесцентных лампах для облегчения зажигания, лучшей передачи тока и предохранения катодов от разрушения.
Однако в последние десятилетия наибольшая часть получаемого аргона идет не в лампочки, а в металлургию.
Уже существуют металлургические цеха объемом в несколько тысяч кубометров с атмосферой, состоящей из аргона высокой чистоты. В этих цехах работают в изолирующих костюмах, а дышат подаваемым через шланги воздухом (выдыхаемый воздух отводится также через шланги); запасные дыхательные аппараты закреплены на спинах работающих.
В среде аргона ведут процессы, при которых нужно исключить контакт расплавленного металла с кислородом, азотом, углекислотой и влагой воздуха. Аргонная среда используется при горячей обработке титана, тантала, ниобия, бериллия, циркония, гафния, вольфрама, урана, тория, а также щелочных металлов. В атмосфере аргона обрабатывают плутоний, получают некоторые соединения хрома, титана, ванадия и других элементов.
Продувкой аргона через жидкую сталь из нее удаляют газовые включения. Это улучшает свойства металла.
Все шире применяется дуговая электросварка в среде аргона. В аргонной струе можно сваривать тонкостенные изделия и металлы, которые прежде считались трудносвариваемыми. При сварке в аргонной струе нет надобности во флюсах и электродных покрытиях, а стало быть, и в зачистке шва от шлака и остатков флюса. Аргон относится к инертным газам, которые химически не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем. Инертные газы применяют для сварки химически активных металлов (титан, алюминий, магний и др.), а также во всех случаях, когда необходимо получать сварные швы, однородные по составу с основным и присадочным металлом (высоколегированные стали и др.). Инертные газы обеспечивают защиту дуги и свариваемого металла, не оказывая на него металлургического воздействия.
Аргон используется в плазменной сварке и резке металлов как плазмообразующий газ. При микроплазменной сварке большинство металлов сваривают в непрерывном или импульсном режимах дугой прямой полярности, горящей между вольфрамовым электродом плазмотрона и изделием в струе плазмообразующего инертного газа - (чаще всего) аргона.
Электрическая дуга в аргонной атмосфере внесла переворот в технику резки металлов. Процесс намного ускорился, появилась возможность резать толстые листы самых тугоплавких металлов. Продуваемый вдоль столба дуги аргон (в смеси с водородом) предохраняет кромки разреза и вольфрамовый электрод от образования окисных, нитридных и иных пленок. Одновременно он сжимает и концентрирует дугу на малой поверхности, отчего температура в зоне резки достигает 4000?6000°С. К тому же, эта газовая струя выдувает продукты резки.
Поскольку аргон обладает низкой теплопроводностью его используют при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов.
Защитные функции выполняет аргон и при выращивании монокристаллов (полупроводников, сегнетоэлектриков).
Стремление использовать свойства и возможности сверхчистых материалов ? одна из тенденций современной техники. Для сверхчистоты нужны инертные защитные среды, разумеется, тоже чистые; аргон ? самый дешевый и доступный из благородных газов.
Аргон высокой чистоты применяют в спектроскопических установках для анализа чистоты материалов и в аргоновых лазерах.
В пищевой промышленности аргон зарегистрирован в качестве пищевой добавки E938, в качестве пропеллента и упаковочного газа.
Используется аргон и в качестве огнетушащего вещества в газовых установках пожаротушения.
Инертные газы обладают физиологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм. Наркотический эффект от вдыхания аргона проявляется только при барометрическом давлении свыше 0,2 МПА.
Содержание аргона в высоких концентрациях во вдыхаемом воздухе может вызвать головокружение, тошноту, рвоту, потерю сознания и смерть от асфиксии (в результате кислородного голодания).
Гелий
Гелий является вторым по легкости (после водорода) химическим элементом. Простое вещество гелий ? нетоксично, не имеет цвета, запаха и вкуса. При нормальных условиях представляет собой одноатомный газ.
Жидкий гелий - бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 КПА (760 мм.рт.ст.) 4,215 К (минус 268,9°С) наименьшей среди всех простых веществ и плотностью 124,9 кг/м3.
Твердый гелий получен лишь при давлениях выше 25 атмосфер ? при атмосферном давлении он не переходит в твердую фазу даже при крайне близких к абсолютному нулю температурах.
При нормальных условиях гелий ведет себя практически как идеальный газ. Фактически при всех условиях гелий моноатомный. Плотность 0,17847 кг/м3. Он обладает теплопроводностью (0,1437 Вт/(м·К) при н.у.) большей, чем у других газов, кроме водорода, и его удельная теплоемкость чрезвычайно высока (ср = 5,23 КДЖ/(кг·К) при н.у., для сравнения ? 14,23 КДЖ/(кг·К) для Н2).
При пропускании тока через заполненную гелием трубку наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным образом от давления газа в трубке. Обычно видимый свет спектра гелия имеет желтую окраску. По мере уменьшения давления происходит смена цветов ? розового, оранжевого, желтого, ярко?желтого, желто?зеленого и зеленого.
Гелий менее растворим в воде, чем любой другой известный газ. В 1 л воды при 20 °C растворяется около 8,8 мл (9,78 при 0 °C, 10,10 при 80 °C), в этаноле ? 2,8 (15 °C), 3,2 (25 °C). Скорость его диффузии сквозь твердые материалы в три раза выше, чем у воздуха, и приблизительно на 65 % выше, чем у водорода.
В настоящее время гелий находит широкое применение.
Является инертной средой для дуговой сварки особенно магния и его сплавов. Многие технологические процессы и операции нельзя вести в воздушной среде. Чтобы избежать взаимодействия получаемого вещества (или исходного сырья) с газами воздуха, создают специальные защитные среды, и нет для этих целей более подходящего газа, чем гелий.
В медицине смеси He?O2 применяют, благодаря их низкой вязкости, для снятия приступов астмы и при различных заболеваниях дыхательных путей.
В химии при получении Si, Ge, Ti и Zr.
В дыхательных смесях для работ под давлением, так как гелий хуже растворим в крови, чем азот, например при морских погружениях, при создании подводных тоннелей и сооружений. При использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного газа из крови) у водолаза протекает менее болезненно, менее вероятна кессонная болезнь, исключается такое явление, как азотный наркоз, ? постоянный и опасный спутник работы водолаза.
В военно?промышленных комплексах инертный, легкий, подвижный, хорошо проводящий тепло гелий ? идеальное средство для передавливания из одной емкости в другую легковоспламеняемых жидкостей и порошков; именно эти функции выполняет он в ракетах и управляемых снарядах.
В ядерной промышленности в гелиевой защитной среде проходят отдельные стадии получения ядерного горючего. В контейнерах, заполненных гелием, хранят и транспортируют тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. С помощью особых течеискателей, действие которых основано на исключительной диффузионной способности гелия, выявляют малейшие возможности утечки в атомных реакторах и других системах, находящихся под давлением или вакуумом. В качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов.
В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа.
При консервировании в среде гелия пищевые продукты сохраняют свой первоначальный вкус и аромат.
В наружной рекламе для заполнения газоразрядных трубок в смеси с другими благородными газами.
В точных приборах для газовой смазки подшипников в различных приборах и оборудовании систем навигации (гироскопы), в счетчиках нейтронов (гелий?3), в газовых термометрах, в рентгеновской спектроскопии, в течеискателях.
Как компонент рабочего тела в гелий?неоновых лазерах.
В переключателях высокого напряжения в качестве изолирующего газа.
Используется в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние).
Поскольку гелий негорюч, его добавляют к водороду для заполнения оболочки дирижаблей.
И наконец всем известное применение гелия как легкого газа для наполнения воздушных шаров и оболочек метеорологических зондов.
Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен. Оказывает вредное воздействие лишь в той мере, в какой своим присутствием будет снижать концентрацию кислорода в организме, что может создать условия невозможные для дыхания. При высоких концентрациях в воздухе вызывает состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий - низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Двуокись углерода
Диоксид углерода ? CO2 бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом.
Плотность при нормальных условиях 1,98 г/л. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твердого состояния в газообразное. Твердый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают ее. В то же время он поглощает испускаемые Землей инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов, вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления. Постоянный рост уровня содержания этого газа в атмосфере наблюдается с начала индустриальной эпохи.
Двуокись углерода нашла применение в различных отраслях.
В машиностроении и строительстве для холодной посадки частей машин, в процессах тонкой заточки, для электросварки, основанной на принципе защиты расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха
Электросварка в защитной среде углекислоты повышает производительность труда по сравнению с ручной сваркой, снижает более чем в два раза себестоимость наплавленных металлов, обеспечивает отличное качество сварных швов.
В металлургии продувка углекислым газом литейных форм, при производстве алюминия и других легкоокисляющихся металлов
В сельском хозяйстве для создания искусственного дождя
В экологии заменяет сильнодействующие минеральные кислоты для нейтрализации щелочной отбросной воды
В изготовлении противопожарных средств применяется в углекислотных огнетушителях в качестве огнетушащего вещества, эффективно останавливает процесс горения
В парфюмерии при изготовлении духов
В горнодобывающей промышленности при методе беспламенного взрыва горных пород.
В пищевой промышленности диоксид углерода используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е290, в качестве разрыхлителя теста, для производства газированных напитков.
Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.
Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/ м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.
Кислород
Кислород ? это газ без цвета, вкуса и запаха.
При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объема O2 в 1 объеме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.
При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C ? 0,03 %, при 2600 °C ? 1 %, 4000 °C ? 59 %, 6000 °C ? 99,5 %.
Жидкий кислород (темп. кипения ?182,98 °C) это бледно?голубая жидкость.
Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века, после изобретения турбодетандеров ? устройств для сжижения воздуха и его разделения.
В машиностроении и строительстве для напыления и наплавки металлов, для кислородно?ацетиленовой газосварки и газорезки металлов, для плазменного высокоточного раскроя металлов.
В нефтедобыче закачка в пласт для повышения энергии вытеснения (создание эффективного движущегося внутрипластового очага горения ВПОГ).
В горнодобывающей промышленности и металлургии при конвертерном производстве стали, кислородном дутье в доменных печах, извлечении золота из руд, производстве ферросплавов, выплавке никеля, цинка, свинца, циркония и других цветных металлов, прямое восстановление железа, огневая зачистка слябов в литейном производстве, огневое бурение твердых пород.
При сварка и резке металлов кислород в баллонах широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.
В медицине кислород применяется в лечебной практике для обогащения дыхательных газовых смесей при легочных, сердечных и других заболеваниях, когда затруднено дыхание. Подкожное введение кислорода является эффективным средством лечения таких тяжелых заболеваний, как гангрена, тромбофлебит, слоновость, трофические язвы.
В экологии применяется для очистки питьевой воды, вторичной переработки металлов, продувки сточных вод кислородом, обезвреживания химически активных отходов в очистных установках.
В химической промышленности применяется при изготовлении взрывчатых веществ, производстве химических веществ (ацетилен, целлюлоза, метиловый спирт, аммиак, азотная и серная кислот), производстве синтетического аммиака, высокотемпературной конверсии метана. В энергетике при газификации твердого топлива, обогащение воздуха для бытовых и промышленных котлов, для сжатия водно?угольной смеси. В военной технике в барокамерах, для работы дизельных двигателей под водой, в качестве окислителя для ракетного топлива
В сельском хозяйстве при изготовление кислородных коктейлей для прибавки животных в весе и обогащении кислородом водной среды в рыболовстве. В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ. Кислород не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению. Поэтому для работы в контакте с кислородом могут использоваться только разрешенные для этого материалы. Накопление кислорода в воздухе помещений создает опасность возникновения пожаров. Объемная доля кислорода в рабочих помещениях не должна превышать 23 %. В помещениях, где возможно увеличение объемной доли кислорода, должно быть ограничено пребывание людей и не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы. Эти помещения должны быть оборудованы средствами контроля воздушной среды и вытяжной вентиляцией для проветривания. Длительная ингаляция газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких.
После пребывания в среде, обогащенной кислородом, не разрешается курить, использовать открытый огонь и приближаться к огню. Одежда должна быть проветрена в течение 30 мин.
При контакте кислорода со смазочными материалами происходит взрыв, поэтому загрязнение баллонов маслом недопустимо.
6. Технологический процесс разделения воздуха
Различные газы, входящие в состав атмосферного воздуха, можно преобразовать в жидкое и даже твердое состояние, если соответственно повысить давление и понизить температуру. Люди нашли для воздуха многочисленные и разнообразные применения. Масштабы применения газовых компонентов атмосферного воздуха в науке и технике, промышленности и быту во много раз расширились после того, как был разработан способ разделения воздушной смеси на отдельные компоненты. Этот способ состоит в том, что воздух сначала преобразуется в жидкое состояние, а затем подвергается дистилляции или ректификации (фракционированию) точно так же, как нефть?сырец разделяется на различные нефтепродукты. Для промышленного применения ректификационного разделения воздуха важны два обстоятельства. Во?первых, газы, входящие в состав воздуха, образуют физическую смесь, а не химическое соединение, и, во ?вторых, точки кипения разных компонентов воздуха существенно различаются. Технические средства, созданные с учетом того и другого, обеспечивают практически полное разделение основных компонентов воздуха, причем с высокой степенью чистоты каждого компонента.
Процесс разделения воздуха протекает в три этапа: ? подготовка, или очистка, воздуха;
? преобразование очищенного воздуха в жидкую фазу (ожижение);
? ректификационное разделение жидкой смеси на отдельные газы.
Перед разделением (ректификацией) воздух осушается, очищается и отделяется от углекислого газа в секции очистки. (Порядок следования показан сплошной линией со стрелками.) В следующей секции осуществляется его ожижение. В газообразном виде воздух проходит через теплообменники, где дополнительно очищается от углекислого газа и паров воды. Одновременно остальные составляющие газы охлаждаются и ожижаются. Газы с самыми низкими температурами кипения дополнительно охлаждаются, расширяясь и отдавая свою энергию в детандере. В третьей секции воздух подвергается ректификации в колоннах, в результате чего большинство газов отделяется и замораживается. Дальнейшая обработка может состоять в разделении газов с близкими температурами кипения и очистке кислорода.
Рисунок 6.1 - Схема воздухоразделительной установки
Прежде чем воздух поступит на вход ожижительной и ректификационной секций воздухоразделительной установки, из него удаляются все примеси, которые либо взвешены в атмосферном воздухе в виде твердых частиц, либо легко могут превратиться в твердые при понижении температуры. В противном случае неизбежна быстрая закупорка узких каналов оборудования. К таким посторонним примесям относятся водяной пар, пыль, дым и пары других веществ, а также углекислый газ. Основная часть этих примесей задерживается масло? и влагоуловителями, как правило, после компрессорного сжатия. Осушка воздуха после сжатия более предпочтительна, так как в этом случае меньше воды приходится удалять в виде пара, поскольку при сжатии он большей частью превращается в жидкость. Дальнейшая сушка воздуха производится пропусканием его через адсорберы с активированным оксидом алюминия или силикагелем (частично дегидратированным диоксидом кремния). Углекислый газ можно удалять химическим путем за счет реакции с гидроксидом калия или натрия. Однако эти химикаты быстро расходуются и требуют частого пополнения. На крупных воздухоразделительных установках используются теплообменные аппараты, в которых удаляются одновременно углекислый газ и водяной пар, а также охлаждается воздух, поступающий на вход системы. Легкозамораживаемые газы оседают в твердом виде на металлических поверхностях теплообменников, которые поддерживаются при очень низких температурах потоком отделенных газов, проходящим по их внутренним каналам. Систему периодически очищают от накопившихся примесей, обращая поток газов в теплообменнике.
Очищенный воздух поступает в секцию ожижения и охлаждается в системе механической рефрижерации, пока основная его часть не превратится в жидкость. В зависимости от давления, до которого воздух был сжат первоначально, его температура здесь снижается до примерно 100 К. Давления цикла находятся в пределах от 0,6 до 20 МПА. При охлаждении используется холод отделенных ранее газов, поступающих из ректификационной секции. В оптимально сконструированном теплообменнике холод отделенных газов практически полностью передается входящему воздуху. На некоторых установках, в частности таких, где часть отделенных газов отбирается в жидком виде, для предварительного охлаждения до примерно ?40° С (230 К) предусматриваются теплообменники с фреоном или метилхлоридом. При более низких температурах, необходимых для ожижения воздуха, охлаждающей средой служит либо входящий воздух, либо отделенный азот. Этот газ, сжатый до определенного давления, приводит в движение расширительную машину, или детандер (обращенный компрессор). Расширяясь, газ перемещает поршень, который через коленчатый вал приводит во вращение электрогенератор, выполняющий функцию "тормоза". Поскольку газ при расширении в детандере совершает работу, его теплосодержание и температура понижаются. При первом пуске установки необходимо сначала охладить ее до рабочей температуры, а для этого требуется больше холода, чем в установившемся рабочем режиме (захолаживание установки). Охлаждение можно также осуществлять за счет расширения сжатых газов в газообразной или жидкой фазе при истечении через дроссельный клапан. В этом случае понижение температуры обусловлено эффектом Джоуля ? Томсона (дроссель?эффектом). Указанные методы охлаждения основаны на разных термодинамических эффектах, и если ввести их в цикл в правильной последовательности, то можно использовать преимущества каждого из них
Вывод
В проекте инвентаризации приведены общие сведения о предприятии, установке разделения воздуха и описание технологического процесса, а также использованы методы расчета загрязнения атмосферы в случае выброса газа.
Предприятие по производству, хранению и транспортировке продуктов разделения воздуха может представлять собой опасность для рабочего персонала и управляющего состава, находящихся в зоне возможной аварийной ситуации.
При выбросе в атмосферу азота концентрация превысила ПДК в 13 раз, то есть в случае аварии последствия имеют летальный исход.
Прежде всего это наступает при нарушении правил безопасности, несоблюдении технологического процесса, отказа или неисправности оборудования, ошибках хранения и транспортировки технических газов.
Во избежание необходимы меры по защите рабочего персонала и руководящего состава в случае аварийной ситуации, а также усовершенствование оборудования и процесса производства, а также ужесточение мер наказания при нарушении правил безопасности.
Список литературы
1. Кулагина, Т.А. Теоретические основы защиты окружающей среды: учеб. пособие. 2-е изд. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. - 332 с.
2. «Методика расчета выбросов от неорганизованных источников». - Новороссийск, 1989. - С. 3.
3. «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД?86». - Ленинград, Гидрометеоиздат, 1986.
4. «Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух». - Санкт?Петербург, «Интеграл», 2005.
5. «Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами». - Ленинград, Гидрометиздат, 1986. - 161 с.
6. ГОСТ 17.2.3.02?78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. - Москва, Из?во стандартов, 1979.
7. ГОСТ 17.2.1.04?77. Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Основные термины и определения. - Москва, Из?во стандартов, 1977.
8. СН 245?17. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. - Москва, Из?во литературы по строительству,1972.