Частина iii екологічні проблеми основних виробництв - документ - стор

Глибина вітчизняної нафтопереробки за останні 30 років, незважаючи на багаторазове прийняття державних програм з цієї проблеми, практично не підвищувалася і «застигла» на рівні 64-65%. При нинішньому стані техніки і технології нафтопереробки вітчизняні НПЗ здатні перетворити в моторне паливо лише дистиляти фракції нафти, що википають до 500 ° С (

2/3 її частини). Решта її третина у вигляді сірчистого і високосірчаного котельних палив спалювалась і продовжує спалюватися тепло- і електростанціями, викидаючи в повітряний басейн величезні кількості токсичних оксидів сірки та азоту. В даний час і в перспективі немає альтернативи раціонального і комплексного використання нафти, її глибокої, «безостаточного» переробці.

Яка основна причина утворення великої кількості відходів при переробці нафти вУкаіни?

Які основні методи запобігання забруднення атмосфери на НПЗ?

Чим викликано наявність палаючих факелів на НПЗ?

Яким чином здійснюється очищення нафтовмісних стічних вод до ГДК?

Як здійснюється знешкодження нафтошламів?

Які шляхи переробки кислих гудронів?

Чому майбутнє в переробці нафти за нефтехимией?

12. Екологічні проблеми коксохімічного виробництва

Кокс - «хліб» промисловості.

В даний час коксохімічне виробництво - одне з найбільш «брудних» сучасних виробництв. Коксохімічне виробництво є основним джерелом забруднення навколишнього середовища фенолом, бенз (а) пиреном, іншими органічними сполуками, аміаком, оксидом вуглецю, сполуками азоту і сірки, воднем і пилом. Більшість цих речовин - високотоксичні або можуть перетворюватися в токсичні сполуки при взаємодії з іншими речовинами. Деякі речовини (СО2. Оксиди азоту та метан) є парниковими газами і сприяють потеплінню клімату на планеті.

У більшості випадків коксохімічні підприємства розташовані в регіонах зі значною концентрацією промислового виробництва і високою щільністю населення. Вкрай несприятлива екологічна обстановка, що склалася в останні роки в великих металургійних центрах, в певній мірі обумовлена ​​низькими темпами технічного переозброєння коксохімічної підгалузі, повільним впровадженням в практику нових технологічних процесів, сучасних агрегатів і устаткування.

У той же час ні сьогодні, ні в найближчому майбутньому неможливо буде відмовитися від коксу і хімічних продуктів коксохімічних виробництв. Тому необхідно розробляти такі виробничі комплекси, які дозволили б зберегти і спробувати поліпшити нинішній стан навколишнього середовища. Єдиний шлях скорочення шкідливого впливу в даних умовах - подальший розвиток найбільш сучасних технологій і виробництв при одночасному скороченні шкідливих викидів, а також питомої витрати ресурсів і енергії на одиницю продукції.

12.1. Для чого потрібен кокс?

Коксування виникло в 18 столітті, коли винищення лісів для отримання деревного вугілля, спочатку йшов на виплавку чавуну, стало загрозливим і потрібно було замінити це вугілля мінеральним паливом. У 1735 році у Великобританії була проведена перша доменна плавка на коксі. Кокс випалювався в купах, подібно до того, як до цього випалювався деревне вугілля. В кінці 18 ст. було освоєно коксування в напівзакритих, а з 1830 - в закритих камерах, причому виділяються летючі продукти спалювалися. З 70-х рр. 19 століття починають використовувати леткі продукти; удосконалюються методи обігріву печей для коксування. До початку XX в. процес коксування оформився в сучасному вигляді і в подальшому відбувалося лише його вдосконалення 35. На рис. 12.1 представлений загальний вид коксової батареї.

Мал. 12.1. Загальний вигляд коксової батареї:

1 - відведення коксового газу, 2 - вантажна візок,

3 - розподільна вежа, 4 - гасильний вежа, 5 - відділення для дроблення і змішування вугілля, 6 - приймальний бункер для сирого кам'яного вугілля, 7 - платформа для вивантаження остудженого коксу, 8 - гасильний вагон, 9 - кокс, 10 - камера коксування, 1 - коксовиталківателей.

Коксохімія - область хімії та хімічної промисловості, що займається переробкою природних палив (головним чином кам'яного вугілля) в кокс та інші цінні продукти методом коксування (шляхом нагрівання до 950 - 1050С без доступу повітря). Основними коксохімічні продуктами (крім коксу) є коксовий газ, продукти переробки сирого бензолу, кам'яновугільної смоли і аміаку (аміачні добрива); їх повний асортимент включає близько 80 найменувань.

Кокс - тверді горючі залишки, що виходять при термічній обробці різних органічних речовин без доступу повітря. Зазвичай високотемпературний кокс називають просто коксом. Залежно від сировини, з якого отримано твердий залишок, розрізняють буровугільний, торф'яної, кам'яновугільний, пековий і інші коксу. Назви «доменний» і «ливарний» кокси вказують на процеси або виробництва, де використовується даний вид коксу.

Виробництво коксу нерозривно пов'язане з виробництвом електродної продукції, яке почало розвиватися в кінці 19 ст. після того як була показана можливість перетворення, при високих температурах, вугілля в графіт, що володіє високими електропровідними і іншими властивостями.

Основними споживачами коксу є чорна і кольорова металургія, ливарне виробництво і хімічна промисловість.

Кокс в доменному виробництві є джерелами тепла, відновником залізних руд і розпушувачем шихтових матеріалів. У ливарному виробництві кокс є основним джерелом тепла, необхідного для переплавки чавуну і скрапу.

Кокс також застосовують для відновлення свинцевих, олов'яних і мідних руд, у виробництві цинку, для випалу вапняку і цементу.

Кокс з розміром частинок 10 - 25 мм, тобто кокс класу 10 - 25. широко використовується у виробництві феросплавів (феросиліцію, ферохрому, феромарганцю і т.п.). Кокс класу 40 - 25 застосовують для виробництва карбіду кальцію. Коксова широко використовується для агломерації залізних руд.

12.2. Сировина і технологія виробництва коксу

Динаміка виробництва кам'яновугільного коксу вУкаіни, СРСР і РФ

З даної таблиці чітко видно, що потреба, а отже, і виробництво коксу стає дедалі більше. Коливання виробництва коксу пов'язано з політичною обстановкою в країні. Кокс і хімічні продукти коксування виробляються на сучасних коксохімічних заводах, що мають в своєму складі ряд основних виробничих цехів і допоміжних служб.

До основних виробничих цехів відносяться:

Вуглепідготовчий цех, де здійснюються прийом, зберігання, підготовка вугілля і отримання вугільної шихти для коксування;

Коксовий цех, в якому відбувається термічна переробка вугільної шихти з одержанням коксу і парогазових продуктів коксування;

Цех охолодження й уловлювання парогазових продуктів і виділення хімічних сполук (аміаку, сирого бензолу, кам'яновугільної смоли і ін.);

Цех з переробки уловлених продуктів (ректифікації, Смолоперегонний, пекококсовий і ін.).

До допоміжних служб відносяться: залізничний і ремонтно-механічний цехи, центральна і цехова заводська лабораторії, відділ технічного контролю (ВТК), енергетичний і інші відділи.

Технологія процесу коксування вугілля. Коксування здійснюється в високопродуктивних коксових печах, що обігріваються низькокалорійним (доменним) або висококалорійним (коксівним і ін.) Газом. На ріс.12.2 представлена ​​одна з існуючих схем виробництва коксу.

Для отримання коксу спочатку використовують суміш вугілля різних складів. Змішування вугілля здійснюється безпосередньо на коксової установки і супроводжується значним виділенням пилу.

Коксування вугілля протікає в декілька стадій. При нагріванні до 300С, виділяється невелика кількість легкої смоли, що утворюється при розщепленні кисневих сполук, що входять до складу вугілля. Приблизно при 350С вугілля розм'якшується, переходячи в тістоподібне, пластичний стан. У розплаві відбувається інтенсивне розкладання вугілля з виділенням так званих первинних продуктів (первинного газу і первинного дьогтю), що мають складний склад.

Важкі вуглецеві залишки від розкладання вугілля спікається при температурі близько 500С, утворюється твердий пористий продукт - напівкокс. Після охолодження і конденсації з летючих продуктів виділяють напівкоксового або низькотемпературну смолу, газоподібні продукти - напівкоксового газ.

Напівкокс знаходить широке застосування. Зокрема, він є високоефективним побутовим і енергетичним паливом, так як горить практично бездимний, не утворюючи смол при нагріванні, як багато вугілля, володіє великою реакційною здатністю при взаємодії з киснем. Напівкокс використовується також в процесах газифікації і при виробництві феросплавів. Останнім часом напівкокс застосовується в якості проміжного продукту при виробництві формованого металургійного коксу. Буровугільний напівкокс можна використовувати в шихті для коксування. Значний ефект досягається при вдування подрібненого напівкоксу в доменну піч, де він грає роль палива, а також хімічного реагенту, що дозволяє заощадити значну кількість доменного коксу з дорогих і дефіцитних спікливих вугілля.

Напівкоксового газ в основному використовується на нагрівання палива та інші потреби на самому підприємстві, де проводиться коксування. Надлишок напівкоксового газу може бути використаний як побутове паливо, а також для органічного синтезу.

Напівкоксового смоли, в принципі, можуть бути сировиною для отримання моторних палив, фенолів, парафінів, вуглеводнів ароматичного ряду, зокрема, бензолів, гомологів нафталіну і ін.

При подальшому нагріванні напівкокс втрачає залишкові леткі речовини, головним чином водень, і зазнає усадку, що викликає його розтріскування. При температурі від 650С до 800С напівкокс переходить в кокс среднетемпературного коксування. Вище 950С напівкокс повністю перетворюється на кокс. Первинні ж продукти розкладання, стикаючись з розпеченими стінками і зведенням печі, а також з коксом, піддаються піролізу і перетворюються на вторинні продукти. У складі газу переважаючими стають Н2 (50% об.) І СН4 (25% об.). Вторинні продукти уловлюються і використовуються як цінна сировина для хімічної промисловості.

У коксової печі коксування протікає пошарово, причому температура шарів знижується від нагрітих (понад 1000С) стінок печі до середини завантаження. Відповідно до цього і склад шарів (починаючи від стінок) міняється в послідовності: кокс - напівкокс - вугілля в пластичному стані - сухе вугілля - сирий вугілля. Коксування вважається закінченим, коли все збільшуються по товщині шари коксу зійдуться в середині печі. До кінця коксування, внаслідок усадки, що утворився «коксовий пиріг» виявляється розділеним навпіл швом-розривом, що йде паралельно стінок камери, а кожна половина «пирога» - розчленованою на більш-менш великі шматки тріщинами, що проходять перпендикулярно стінці. Коксування триває 13 - 18 годин.

Після закінчення процесу коксування готовий кокс вивантажують (виштовхують) з камерних печей. На рис. 12.3 представлена ​​схема коксової печі.

Мокре гасіння коксу. Технологічний процес виробництва коксу закінчується видачею його з печей з температурою 950 - 1100С. Щоб запобігти горіння розпеченого коксу після вивантаження з печі, а так само зробити кокс придатним для транспортування і зберігання, необхідно знизити його температуру до 250 - 100С, при якій виключається самозаймання і тління, тобто кокс необхідно «загасити».

Коксотушільная установка складається з гасильний вежі і відстійників для освітлення вод гасіння. Під куполом або навісом гасильний вежі перебувати зрошувальний пристрій, над ним витяжна труба для відводу водяної пари. Вода на гасіння подається в зрошувальну систему насосами зі збірки освітленої води. Витрата свіжої води, що надходить на гасіння, залежить від властивостей коксу, в середньому він становить 4 - 5 м³ / т коксу. Частина (10 - 15%) води, що йде на гасіння, випаровується, частина залишається в коксі. При цьому його вологість збільшується в середньому до 3 - 5%, а все тепло коксу, поглинене водою, втрачається повністю. Більша ж частина води входить в оборотний цикл; вода оборотного циклу забруднюється коксової дрібницею і надходить для освітлення в спеціальні відстійники. Після відстою вода знову використовується для гасіння коксу. Коксовий шлам грейфером періодично видаляють з відстійників.

Сухе гасіння коксу. Метод заснований на охолодженні розпеченого коксу циркулюючими газами з подальшим використанням тепла в котельні установки.

Переваги даного методу в порівнянні з мокрим гасінням:

Відсутність викидів парів води в атмосферу і стічних вод гасильний вежі;

Отримання споживачем сухого коксу з мінімальною вологістю;

Отримання більш однорідного коксу по крупності;

Поліпшення якості коксу, тому що в цьому випадку він не відчуває руйнування через різке охолодження (витрата цього коксу в доменному виробництві на 2 - 3% нижче, ніж коксу мокрого гасіння);

Усунення корозії металоконструкцій від парів мокрого гасіння та ін.

Основний недолік - сильне запилювання. Розпечений кокс піднімається до розвантажувального пристрою камери сухого гасіння в орендованому кузові гасильного (коксовозний) вагона спеціальним підйомником і через завантажувальний пристрій потрапляє в форкамеру установки, розташованої безпосередньо над камерою гасіння. Між камерою і форкамерою є вікна для виведення з камери гасіння гарячих газів. Форкамера призначена для прийому і поступової подачі гарячого коксу в камеру гасіння. Між нижньою конусоподібної частиною камери і її циліндричної частиною (висота циліндричної частини приблизно 9 м, а діаметр  6 м) вмонтовані пристрої для введення охолоджених газів. У нижній частині конуса знаходиться пристрій для випуску різних галузей промисловості на конвеєри. У циліндричної частини камери кокс охолоджується рухомими знизу газами і поступово опускається за рахунок безперервної вивантаження його на конвеєр, провідний на коксосортіровкі. Охолоджуючі гази подаються в камеру по всьому периметру конусоподібної частини і в центрі через розподільник. Цим досягається рівномірний розподіл газів по всій масі коксу і його однакове охолодження на горизонтальному перерізі камери гасіння.

У верхній частині камери нагріті гази відводяться по всьому периметру горизонтального перетину камери через вікна в кільцевої газохід, потім в камеру знепилювання, проходять поверхні нагрівання котла-утилізатора, а потім охолодженими надходять в димососи через спеціальні циклони для додаткового відділення пилу, щоб знизити ерозію робочих поверхонь димососа.

Продуктивність кожної такої камери  50 т коксу на годину. Вона працює в блоці з котлом-утилізатором, який виробляє пар під тиском 3822 кПа і при температурі 450С. Температура різних галузей промисловості близько 250С. З 1т погашеної коксу можна отримати близько 0,42 т пара зазначених параметрів.

Циркулює газ являє собою суміш горючих і негорючих складових. Зразковий склад циркулюючого газу,%:  CO2  18 CO 666 N2  04 O2. Кількість СО може збільшитися до 23 - 24%.

Склад газоподібної і рідкої фаз після процесу коксування вугілля. До складу газів, що відходять входять в%. 46 - 65 H₂. 22 - 32 CH₄, 4 - 10 CO, 1 - 3 CO₂, 0,7 - 9 N₂. 1 O₂. 2 - 5 CmHn, 0,5 - 4,5 H₂S, 1,5 - 9 NH3. 21 - 36 C₆H₆, 1,5 - 3 толуолу, 0,03 - 0,08 бенз (а) пірену і 1,8 - 36 пилу.

У процесі коксування вугілля в камерних печах йде піроліз вугільної суміші, тому відбувається також виділення гідрованих ароматичних з'єднань, парафінів, олефінів, фенольних сполук, сполук азоту.

У процесі коксування утворюється велика кількість стічних вод. Їх приблизна кількість і склад можна представити таким чином, в м³ / т коксу:

Надсмольная вода після аміачної колони 0,280;

Вода з циклу кінцевого охолодження 0,050;

Сепараторна вода відділення уловлювання бензольних вуглеводнів 0,076;

Сепараторні води СМОЛОПЕРЕРОБНИЙ цеху 0,090;

Періодичні стоки 0,042;

Зливові стоки 0,046.

Разом, забруднених стоків 0,584.

Крім того, в системі оборотного водопостачання циркулює 27 - 37 м³ умовно чистої води в розрахунку на 1т коксу.

12.3. Токсичні речовини коксохімічних підприємств

У всіх цехах коксохімічного виробництва виділяється велика кількість токсичних речовин. У табл. 12.3 наведено перелік основних речовин, із зазначенням токсичності і граничних допустимих концентрацій в повітрі і воді. Всі ці речовини мають значний негативний вплив на здоров'я людей, завдаючи серйозної шкоди крові, органам дихання, нервової системи і печінки, генетичного апарату. Особливо небезпечні 3,4-бенз (а) пірен та деякі інші поліциклічні ароматичні вуглеводні, здатні викликати розвиток злоякісних новоутворень (канцерогени). В реальних умовах дію токсичних речовин може взаємно підсилюватися. Так, феноли самі по собі не є канцерогенами, але в їх присутності канцерогенні поліциклічні ароматичні вуглеводні краще проникають в організм і утримуються в ньому.