Введение

Многие технологические процессы на предприятиях металлургической, химической, нефтехимической промышленности, в ряде цехов машиностроительных заводов, на многих других производствах сопровождаются поступлением вредных газов и паров в атмосферу. Активным загрязнителем атмосферного воздуха является транспорт, в первую очередь, автомобильный.

На выбросы энергетических объектов приходится около 60%, транспорт 20 ... 25%, промышленность 15 ... 20%. В связи со значительным увеличением автомобильного парка постоянно его роль в загрязнении атмосферного воздуха.

К загрязнениям относятся вещества, содержащиеся в атмосфере в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека, животных и растения, здания и сооружения, материалы и оборудование. Некоторые газы сульфору, нитрогенуму оксиды и др..) Обычно присутствуют в атмосфере в низких (фоновых) концентрациях, не опасных для объектов биосферы.

Загрязнение воздуха в результате поступления в него различного рода вредных веществ имеет ряд неблагоприятных последствий.

Газовые загрязнения, как и аэрозольные, загрязняя атмосферный воздух, значительно ухудшают его качество, а в ряде случаев делают его непригодным для нахождения в нем людей. |

Кроме аэрозольных частиц в воздух поступают газы, пары, а также микроорганизмы и радиоактивные вещества. Качество воздуха ухудшается также из-за присутствия в воздухе носителей неприятных запахов.

Содержание

Задание…………………………………..……………………………...……………. Введение………………………………………………………………………… 1.Завдання 1……………………………………………………………………….1.1 Токсикологическая характеристика N2O4………….1.2 Токсикологическая характеристика СО……………………………….1.3 Токсикологическая характеристика HCl………………………... 2. Завдання 2………………………………………………………………………..2.1 Очистка от N2O4………………………………………………………...2.2 Очистка от СО ……………………………………………………….2.3 Очистка от HCl …………………………………………………. 3.Завдання 3………………………………..……….……………………………… Литература……………………………………………………..

1 Задание № 1

1.1 Токсикологическая характеристика N2O4 ( NO2 )

Встречается при использовании концентрированой азотной кислоты (например, при нитровании целлюлозы, глицерина, при травлении меди и медных сплавов). Применяется как нитрующий агент; гомогенный катализатор при получении серной кислоты камерным (башенным) способом. Получается. Промежуточный продукт окисления аммиака при производстве азотной кислоты. Физические и химические свойства. Бурый газ с удушливым запахом. Плотн. 3,3 г/л. В сжиженном состоянии светло-желтая жидкость. Плотн. 1,491 (0°). Замерзает в бесцветные кристаллы. Т. плавл. —11,2°; т. кип. 20,7°; т. Крит. 158°; давл. крит. 99 кгс/см2; давл. паров 2,38 кгс/см2 (40°). При низких температурах NO2

полимеризуеться в N2O4. Смесь N2O4 и NO2 содержит при 40° 31% NО2, при 100°—88%, около 140° — только NO2, выше 140° NO2 начинает распадаться на NO и O2, при 600° распадается полностью. С водой н растворами щелочей образует смесь азотной и азотистой кислот или, соответственно, их солей. Сильный окислитель: уголь, сера, фосфор, органические соединения загораются. Взрывается в смеси с жидким аммиаком, водородом, СО, Н2S, метаном, бутаном. Токсическое действие. Сравнительная токсичность NO и NO2 зависит от их концентрации и длительности воздействия. При 1—5 мг/л NO токсичнее NO2-При 0,2—0,7 мг/л, но длительном воздействии (6—8 ч), наоборот, NO2 токсичнее окиси азота. Так же, NO2 обладает выраженным раздражающим и прижигающим действием на дыхательные пути, особенно глубокие, что приводит к развитию токсического отека легких; угнетает аэробное и стимулирует анаэробное окисление в легочной ткани. Не исключена возможность общего действия, в том числе за счет всасывающихся в кровь с поверхности легких продуктов клеточного распада. Человек. Ощущение запаха и небольшого раздражения во рту и зеве наблюдалось при 0,008 мг/л, а в ряде случаев — при 0,0002 мг/л; максимальная неощутимая концентрация — 0,00011 мг/л; порог по изменению световой чувствительности глаза 0,00014 мг/л (5 мин); концентрация, не действующая на световую чувствительность глаза, 0,000087 мг/л; при вдыхании через рот порог выше — 0,00027 мг/л. При 0,014 мг/л отмечается раздражение глаз и носа; при 0,095 мг/л раздражение через 1 мин и уменьшение диффузии СO2в легких через 15 мин; при 0,12 мг/л раздражение и одышка. Продолжительность пребывания при 0,019 мг/л ограничивается 1 ч, при 0,038 — 20 мин, при 0,051 — 10 мин; при повторении воздействия наступало привыкание. Испытуемые не чувствовали запаха и раздражения при постепенном увеличении концентрации от 0 до 0,05 мг/л в течение 54 мин . При более высоких концентрациях наблюдаются тяжелые отравления, вплоть до смертельных. Вдыхание в течение 5 мин 0,51—0,76 мг/л вызывает бронхопневмонию; 0,95 мг/л — отек легких в течение 5 мин. С воздействием чистой NО2 связывают отравления, наблюдавшиеся у сельскохозяйственных рабочих в невентилируемых силосных башиях. Ранее подобные случаи приписывали действию СО или недостатку O2.

Индивидуальная защита. При работе с жидким N2 защитные перчатки, очки, вентиляция помещений, обеспечение безопасного транспорта. При водолазных работах применение гелия вместо N2 смеси He и O2 вместо воздуха.

1.2 Токсикологическая характеристика СО (Угарный газ)

Встречается везде, где существуют условия для неполного сгорания веществ, содержащих углерод. Так, СО входит в состав газов» выделяющихся в процессах выплавки и. переработки черных и цветных металлов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорании, газов, образующихся при взрывных работах и при взрывах некоторых природных газов и др. Применяется как одно из исходных соединений, лежащих в основе современной промышленности органического синтеза. Используют для восстановления металлов нз окислов, получения карбонилов металлов, фосгена, сероокиси углерода, ароматических альдегидов, формамида; муравьиной кислоты, гексаокснбензола, хлористого алюминия, метилового спирта, а также в реакциях карбонилирования, в которых СО взаимодействует с ненасыщенными органическими соединениями, гидроформилирования. Из смеси СО и Н2 можно получать синтин (синтетический бензин), синтол (смесь карбоновых кислот, спиртов, альдегидов, кетонов и углеводородов). Как исходный продукт для синтезов, требующих совместного присутствия СО и Н2, применяют водяной газ. Для синтеза муравьиной кислоты применяют воздушный газ. В составе генераторных газов СО, используется как топливо в различных производствах, для бытовых нужд, в двигателях внутреннего сгорания, в газовых турбинах. Получается совместно с водородом, двуокисью углерода, азотом, метаном и его гомологами, тяжелыми углеводородами и сероводородом газификацией твердых топлив, а также при взаимодействии СО2 с раскаленным углем и при конверсии метана в присутствии различных катализаторов. Физические и химические свойства. Бесцветный газ без запаха и вкуса, вес 1 л при 0° и 760 мм рт. ст. 1,2500 г. Т. плавл. —205°; т. кип. —191,5°> плотн. 0,97. Горит синим пламенем до образования С02 с выделением тепла. Пределы вос-пламеняемости в смеси с воздухом 12,5—74,2%. Смесь двух объемов СО а одного объема 02 взрывается при зажигании. При низких температурах СО достаточно инертна; при высоких температурах и в присутствии катализаторов легко вступает в различные реакции, особенно в реакции присоединения СО в процессе органического синтеза. В присутствии смеси окислов Мп и Си окисляется в С02 при комнатной температуре, что используется в противогазах, предназначенных для защиты от СО. Обладает восстановительными свойствами. Общий характер действия. СО вытесняет О2 из оксигемоглобина (НbО) крови, образуя карбоксигемоглобин (СОНb), содержание 02 может снижаться с 18—20 до 8% (аноксемия), а разница между содержанием НbО в артериальной и венозной крови уменьшается с 6—7 до 2—4%. Способность вытеснить O2 из соединения с гемоглобином объясняется гораздо более высоким сродством последнего к СО, чем к O2. Кроме того, в присутствии СО в крови ухудшается способность НbО к диссоциации, и отдача O2 тканям происходит только при очень низком парциальном давлении его в тканевой среде. При острых отравлениях в соответствии с концентрацией СО и O2 во вдыхаемом воздухе через некоторое время в крови

устанавливается равновесие: определенный процент НЬ оказывается связанным с СО, остальная часть — с 02. Равновесие между концентрацией СО в крови и в воздухе достигается в течение довольно длительного времени — тем раньше, чем больше минутный объем дыхания. Когда содержание СО во вдыхаемом воздухе и в растворе в жидкой части крови уменьшается, начинается отщепление СО от СОНb и обратное выделение ее через легкие. Выделение идет довольно долго но может затягиваться на сутки. Диссоциация СОНb происходит в 3600 раз медленнее, чем НЬО.Человек. При вдыхании небольших концентраций (до 1 мг/л) тяжесть и ощущение сдавливания головы, сильная боль во лбу и висках, головокружение, шум в ушах, покраснение и жжение кожи лица, дрожь, чувство слабости и страха, жажда, учащение пульса, пульсация височных артерий, тошнота, рвота. Последовательность появления этих симптомов может быть различной. В даль-нейшем при сохранении сознания оцепенелость, слабость и безучастность (или даже ощущение приятной истомы), из-за которых вскоре человек не может выйти из опасной зоны. Затем нарастают сонливость и оцепенение или же спутанность сознания и опьянение; может повышаться температура тела до 38—40°. Слабость в ногах свидетельствует о распространении действия на спинной мозг. В типичных случаях отравленный теряет сознание, причем могут быть еще рвота и непроизвольное опорожнение мочевого пузыря и кишечника. Индивидуальная защита. Фильтрующий противогаз марки СО; время защитного действия при концентрации СО в воздухе 6,2 г/м3 — 150 мин. Фильтрующий противогаз марки М; время защитного действия при той же концентрации СО в воздухе — 90 мин (противогаз этой марки нельзя использовать при наличии в воздухе органических веществ). При наличии хотя бы самых начальных признаков отравления работающий должен немедленно покинуть помещение. Применяя противогаз марки М для защиты от СО, нужно учитывать при периодическом использовании также время пребывания в противогазе даже при отсутствии СО в воздухе

1.3 Токсикологическая характеристика HCl

Применяется. для получения хлоридов металлов, органических продуктов , органических красителей, гидролизного спирта, глюкозы, сахара, латыни и клея; для дубления и покраски кожи, омыление жиров; при производстве активных углей, окраске тканей, пищеварении металлов; в гидрометаллургических процессах; в гальванопластики , нефтедобычи. Физические и химические свойства. HCl- Бесцветный газ с резким запахом. Т. плавл. 5-114,2 °; т. кип. -85,1 °; плотно. 1639 г/л; давление. паров 25,46 кгс/см^2 (0 °), 45,58 кгс/см^2 (20 °); коэф. раств. в воде 485,6 (20 °), 477,2 (30 °). В воздухе образует белый туман. Сухой HCl на металлы почти не действует. Как раствор HCl в воде, при концентрации 38% (масс.) плотно. 1,19. Растворяет большинство металлов, кроме золота, Ag, Pt, Nb и некоторых других.

Токсическое действие. Обычно причина отравлений не газообразный HCl, а туман HCl образующийся при взаимодействии газа с водяными парами воздуху. Следует учитывать также загрязненность HCl и возможность появления при работах с ней других ядовитых веществ. Человек. При высоких концентрациях - раздражение слизистых, в особенности носа, конъюнктивит, помутнение роговицы. Охриплость, ощущение удушья, покалывания в груди, насморк, кашель, иногда кровь в мокроте. Концентрации 0,05-0,075 мг/л переносятся с трудом, хотя «привычные» люди выносят в нескольких минут даже концентрации 1-2 мг/л. Хроническое отравление вызывает катары дыхательных путей, разрушение зубов, прорыв носовой перегородки; желудочно-кишечные расстройства; возможны воспалительные заболевания кожи. Описанный случай тяжелого отравления: сильнее похудание, слабость, горячая, сухая, землистая кожа, кашель, учащенное дыхание, хрипы, мокрота отхаркивается с большим трудом; сердечная деятельность нормальная, но по несколько раз в день сильные сердцебиения. Пульс - 70-80. Острые боли в области желудка, рвота желтоватой слизью. Индивидуальная защита. Фильтрующий промышленный противогаз марки В. Спецодежда с кислотой устойчивой ткани (винитроновая ткань; Ткань ШхВ-30-КП; шерсть с 30% хлорида волокна, нитрон; или ткань, обработанная латексами) фартуки из неопрена, текстовинита. Рукавицы, перчатки с устойчивой резины сапоги с противокислотной гуммы. Вентиляция производственных помещений.

2 Задание №2

2.1 Очистка от оксидов азота

Одним из направлений снижения концентрации окислов азота в газах является каталитического восстановления окислов азота горючими газами: водородом, природным газом, оксидом углерода, аммиак.Процесс основан на сжигании оксидов азота на катали пробке с помощью горючих газов. В отличие от других способов очистки в данном случае оксида азота не улавливаются, а разрушаются, устанавливаться до элементарного азота. Себестоимость этого способа очистки зависит от стоимости катализатора и газ восстановителя, механической прочности катализатора, а также узла каталитической очистки выхлопных газов с аппаратурного оформления самого узла каталитической очистки. В качестве катализаторов наиболее широкое распространение получили металлы платиновой группы и некоторые оксиды, включая природные минералы, представляющие собой сложную комбинацию различных оксидов. Капитальные затраты на строительство подобных реакторов, как правило, на 15-20% меньше, степень очистки газов от пыли на 1,5-1,8% выше. Совмещенный реактор можно разместить на площади 60-70 м^2, а промышленный реактор такой же производительности (например, 20 тыс. м^3 /ч) требует не менее 120 м^2. Замену катализатора можно проводить с помощью запорного устройства без остановки реактора. На основании лабораторных исследований подобраны дешевые катализаторы: марганцевая руда, марганцевый агломерат и медно хромовый контакт. Реактор рекомендован для внедрения на опытной установке шахты и на химическом заводе.

Рис.2.1. - Принципиальная схема каталитической очистки

Так же используют и другие методы очистки от двуокиси азота, такие как : - полное окисление NO2 и NO в газовой фазе; - использование селективных абсорбентов; - окисление в жидкой фазе или использование жидкофазных катализаторов абсорбции.

2.2 Очистка от оксида углеца

Оксид углерода образуется при неполном сгорании веществ, содержащих углерод. Он входит в состав газов, выделяющихся в процессе выплавки и переработки черных и цветных металлов, выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газов, образуемых при взрывных работах.Для очистки газов от оксида углерода используют абсорбцию или промывки газа жидким азотом. Абсорбцию проводят также водно-аммиачным раствором закисных солей ацетата, формиата или карбоната меди. Абсорбционная способность раствора увеличивается с повышением концентрации одновалентной меди, давлением СО уменьшением температуры абсорбции. Соотношение свободных аммиака и диоксида углерода в растворе также влияет на впитывающую способность раствора. Схема процесса показана на рис. 2.2.Для обеспечения глубокой очистки абсорбцию проводят под давлением 11,8-31,4 МПа при температуре раствора 0-20 ° С. Раствор регенерируют нагреванием его паром до температуры 80 ° С. Регенерированный раствор возвращается в абсорбер, а газы - на переработку.

Добавление раствора метанола, этанола, этиленгликоля или глицерина увеличивает его абсорбционную способность, снижает парциальное давление оксида и дюксиду углерода над раствором, что позволяет вести процесс очищения газов под меньшим давлением.

1 – абсорбер; 2 – помпа; 3 – водяной холодильник; 4 – аммиачный холодильник; 5 – сосуд; 6 – десорбер;

Рис. 2.2 – Схема установки очистки газов от оксида углерода.

Ещё могут применяться следующие способы очистки воздуха (газов) от оксида углерода: сорбция СО жидкими и твердыми поглотителями, каталитическое окисление СО в значительно менее опасный диоксид углерода СO2 при сравнительно невысокой температуре и, наконец, дожигание СО до СO2. Дожигание СО и С02 можно осуществить, если температура поддерживается выше 800°С, т. е. выше температуры воспламенения СО, и концентрация СО в очищаемом газе составляет более 12%. В большинстве случаев параметры воздуха не позволяют использовать данный метод. Каталитическое окисление СО и СO2 — наиболее реальный и перспективный способ очистки газов от СО. Большое значение придается выбору наиболее эффективного катализатора. Одним из них является катализатор платиновой группы. При пропуске очищаемого газа через данный катализатор с толщиной слоя 150 мм, при температуре 300-350 °С и гидравлическом сопротивлении слоя 15 кПа достигается полное окисление СО до СO2 .

2.3 Очистка от водородистого хлора.

Так как водородистый хлор создает туман кислотный, то для улавливания туманов применяют волокнистые и сеточные фильтры туманоуловители и мокрые электрофильтры. Принцип действия волокнистых фильтров туманоуловители заключается в улавливании частиц жидкости волокнами при прохождении туманов через волокнистый слой. При контакте с поверхностью волокна, происходит коалисценция улавливания частиц и образование пленки жидкости, которая движется внутри слоя волокна, а затем она розлаживаеться на отдельные капли, которые удаляются из фильтра. Преимущество фильтров: высокая эффективность

улавливания (в том числе тонкодисперсных туманов), надежность в работе простота конструкции, монтаж и обслуживание.Недостатки: возможность быстрого уплотнения пор фильтра при значительном содержании в тумане твердых частиц или при образованные нерастворимых солей вследствие взаимодействия солей жесткой воды с газами.Перемещение задержанной жидкости в фильтре происходит под действием гравитационной, аеродинамичной и капиллярной силами. Оно зависит от структуры волокнистого слоя.

1 – осаждающийся электрод; 2 – коронующий электрод;3– рама; 4 – струшующий прибор; 5 – изолятор.

Рис 2.3 - Трубчатый электрофильтр для очистки НСl

3 Задание № 3

Таблица 3.1 – Даные для рассчетаВредноевещество

q,кг/час

K,Кг/т

Р,т/год

τ,час/год

nЛимит,т/год

N2O4 0,2 - - 2400 20 3CO - 25 1000 - 20 10HCl 0,5 - - 2400 10 1

ВариантKп Кнас

Кф Ki

20 4 3 1.35 1.25 4.67

Згідно з формулою (3.1 - 3.2) визначаємо фактичну масу викиду шкідливих речовин в атмосферу без газоочистки:

(3.1)

(3.2)

По формуле (3.3) рассчитываем массу вредных веществ, которые выловлены аппаратами газоочистки (будем считать, что обеспечение газоочистного оборудования 100%. Степень очистки от всех трёх элементов - 0,9):

(3.3)

Тогда масса выброса вредных веществ с учетом газоочистки:

(3.4)

Для оценки экологического ущерба определим показатели относительной опасности вредного вещества:

Для СO ГДКсд = 3 мг/м3 Для HCL ГДКсд = 0.2 мг/м3 Для NO2 ГДКсд = 0,04 мг/м3

m1CO 25 1000 20 103 500 т/год

m2HCL 0.5 2400 10 103 12 т/год

m3NO2 0.2 2400 20 103 9.6 т/год

y1 500 0.9 1 450 т/год

y2 12 0.9 1 10.8 т/год

y3 9.6 1 0.9 8.64 т/год

M1 m1CO y1 50 т/год

M2 m2HCL y2 1.2 т/год

M3 m3NO2 y3 0.96 т/год

(3.5)

умов т/т

умов т/т

умов т/т

Откуда приведенная масса выброса:

(3.6)

До очистки:

После очистки:

При отсутствии условий о характере рассеивания вредных веществ в атмосфере экологический ущерб от загрязнения атмосферы составляет: (3.7)

До очистки:

грн/год

После очистки:

Расчет платы за загрязнение атмосферы:

(3.8)

До очистки:

грн/год

После очистки:

A1

1

30.333

A2

1

0.25

A3

1

0.0425

Mdo 500 0.333 12 5 9.6 25 466.5 усл. т/год

Mposle 50 0.333 10.8 5 0.96 25 94.65 усл. т/год

Wposl 9.6 1 4 94.65 3.635 103 грн/год

Задание

1. Приведите краткую токсикологическую характеристику

загрязнителей атмосферы, укажите их нормирования согласно варианту

задания.

2. Предложите методы очистки от загрязнителей. Оцените уменьшение

массы выброса (сброса) ШР в результате использования методов защиты

окружающей среды.

3. Рассчитайте суммарные экологические убытки и платежи за

загрязнение окружающей среды, а также меру экологического ущерба и

уменьшения платежей.

Pd 50 3 1.2 3 0.96 80( ) 1.25 1.35 4.6 1.788 103 грн/год

Литература

1. Левинский М. И., Мазанко А. Ф., Новиков И. Н. Хлористый водород и соляная кислота. – М.: Химия, 1985. – 160с.

2. Вредные вещества в промышлености. Справочник для химиков, инженеров и врачей. В трех томах.Под ред. Н.В Лазарев, Э.Н. Левиной. – Л., «Химия»,1976.

3. Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів заочної форми навчання з дисципліни «Екологія довкілля»/Укл.: Костенко І.А. ,Цибуля С.Д. , Мартинюк О.Г. , Іваненко К.М. , - Чернігів: ЧДТУ, 2008. – 59 с.

Мiнiстерство освiти і науки, молоді та спорту УкраїниЧернігівський державний технологічний університет

Кафедра…………………………………………………………

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни:……………………………………

Виконав: студент групи: …………………….

Керівник: ……………………… …………………….

ЧДТУ 2011