Разработка новых природоохранных технологий и организация технологических схем

В решении вопроса организации оптимальных технологических ресурсосберегающих технологий можно выделить два направле­ния:

разработка новых природоохранных технологических процес­сов;

разработка комбинированных и перестраиваемых технологи­ческих схем.

Разработка новых природоохранных процессов. До последнего времени оценка технологического процесса осуществлялась по спросу на выпускаемый продукт и технико-экономическим пока­зателям его производства. Загрязнение биосферы не являлось ре­шающим фактором при организации производства и выборе тех­нологии.

В настоящее время предполагается, что экологические показа­тели должны превалировать над другими характеристиками про­цесса.

Создание новых экологически безопасных процессов является одной из важнейших задач научно-технического и социального прогресса.

Для решения этой проблемы предлагается:

разработка принципиально новых агрегатов, позволяющих совмещать в одном аппарате несколько технологических опера­ций;

разработка новых технологий и процессов, при внедрении которых исключается или существенно снижается образование токсичных полупродуктов или отходов;

создание энергосберегающих процессов.

Разработка новых агрегатов. Одним из способов решения этого вопроса является разработка аппаратов, совмещающих реакцион­ные камеры для проведения химических превращений и оборудо­вание для рационального использования энергетических ресурсов. Например, в контактном аппарате для окисления аммиака совме­щены камера для каталитического окисления аммиачно-воздушной смеси на платиновом катализаторе и котел-утилизатор, пред­назначенный для использования теплоты реакции.

Значительное уменьшение объема вредных выбросов обеспе­чивает укрупнение агрегатов с одновременным внедрением со­временных методов очистки. Так, в химической промышленности производство азотной кислоты было переведено на крупнотон­нажные агрегаты с двухступенчатой каталитической очисткой от­ходящих газов и внедрением замкнутых водооборотных циклов. В результате значительно сократился выброс в атмосферу окси­дов азота.

На современных заводах их содержание в отходящих газах не превышает 0,005 — 0,008%, что находится на уровне ПДК. При этом расход свежей воды на 1 т слабой азотной кислоты сокра­тился с 10 до 0,3 м³.

Разработка новых технологий позволяет улучшить производ­ственные показатели процесса, снизить объем техногенных вы­бросов.

Наиболее известным способом получения серной кислоты яв­ляется контактный метод, в основе которого лежит окисление сернистого ангидрида S0₂ до серного ангидрида S0₃ на ванадие­вом катализаторе.

Токсичный выброс производства серной кислоты — диоксид серы. Его концентрация в отходящих газах зависит от степени кон­тактирования. В классическом способе производства степень кон­тактирования составляет 96—98,5 %. В этом случае количество S0₂, которое переходит в отходящие газы, составляет от 20,2 до 9,8 кг на 1 т получаемой серной кислоты.

В настоящее время разработан и внедрен метод двойного кон­тактирования и двойной абсорбции (ДК/ДА). В результате степень конверсии сернистого ангидрида в серный ангидрид повысилась до 99,5 — 99,7 %, а выбросы в атмосферу S0₂ снизились в 5 —6 раз.

При производстве щелочи применяют два варианта проведе­ния технологического процесса. В первом щелочь получают электрохимическим путем при использовании твердого катода (Ст. 3). Процесс отличается достаточно хорошими экологическими пока­зателями, но щелочь получается низкого качества. Повысить каче­ство щелочи возможно, если применить метод электролиза с жид­ким катодом — ртутью. Однако это производство имеет низкие экологические показатели. Потери ртути при получении 1 т NaOH составляют от 300 до 500 г.

За рубежом разработан и внедрен в промышленность мембран­ный метод электрохимического получения щелочи в электроли­зерах с твердым катодом и ионообменной диафрагмой, которая в процессе производства осуществляет очистку щелочи.

Перевод процесса получения электролитической щелочи с ртутного метода на мембранный позволил полностью исклю­чить применение ртути и получать при этом щелочь высокого качества.

В черной металлургии внедряется бескоксовый метод получения железа восстановлением окатышей водородом или конвертиро­ванным природным газом. В результате устраняется доменный пе­редел и коксовое производство и значительно сокращается вы­брос вредных веществ.

Разработка комбинированных и перестраиваемых технологичес­ких схем. В технологических системах имеется несколько вариан­тов организации ресурсосберегающих технологических схем.

Комбинированное производство представляет собой взаимосвя­занные процессы для производства одного или нескольких про­дуктов. Наиболее экономичным было бы образование замкнутого производства, в котором все поступающее сырье перерабатывает­ся только на полезные, потребляемые продукты. Реализовать та­кой процесс в рамках одного производства затруднительно, это возможно только организацией территориально-промышленных комплексов.

Перестраиваемые технологические схемы позволяют на одном и том же оборудовании после его перенастройки, т.е. изменения некоторых связей и режимов, реализовать разные процессы, пе­рерабатывать несколько видов сырья или производить различные продукты.

Наибольшую известность получили гибкие автоматизирован­ные производственные системы, применяемые в металлообработке. Технологию обработки деталей настраивают автоматически. Из­меняя путь прохождения заготовок через станки, а также режимы работы станков, в одном станочном парке получают различные изделия.

Возможна разработка перестраиваемых схем, использующих Различные виды сырья или изменяющийся технологический ре­жим. Такие технологические системы относятся к многономенклатурному производству.

В качестве дополнительного узла можно установить новую си­стему очистки техногенных выбросов.

Эффективность перестраиваемой ТС оценивают из соотноше­ния затрат на систему и выигрыша от ее эксплуатации. Основные виды затрат включают расходы на дополнительное оборудование, автоматизацию и подготовку аппаратов к смене режимов. Выигрыш состоит в уменьшении времени перехода на выпуск новой про­дукции, снижении антропогенной нагрузки, в экономической ста­бильности производства.