Очистка газовоздушных выбросов от токсичных углеводородов

Казанский Национальный Исследовательский  Технологический Университет

Кафедра инженерной экологии

 

 

 

 

 

Реферат

«Очистка газовоздушных выбросов от токсичных углеводородов»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка гр.718121

Бригаднова  А.

Проверил :

Савельев 

 

Казань,2011

Содержание:

1.Введение………………………………………………………….3

2. Бенз(а)пирен …………………………………………………….5

3.Диоксины и фураны……………………………………………...8

4.Вывод ……………………………………………………………..

5. Список используемой  литературы……………………………..

6. Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Есть образное выражение  – человечество живет в эпоху  трех «Э»: экологии, экономики, энергетики. В сознании у многих экология ассоциируется либо с катастрофами, о которых сообщают средства массовой информации, либо с рекламой типа «хорошая экология – хорошее качество жизни». Выражение «Атмосферный воздух» является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

 Результаты экологических  исследований, как в России, так  и за рубежом, однозначно свидетельствуют  о том, что загрязнение приземной  атмосферы – самый мощный, постоянно  действующий фактор воздействия  на человека, пищевую цепь и  окружающую среду. Атмосферный  воздух имеет неограниченную  емкость и играет роль наиболее  подвижного, химически агрессивного  и всепроникающего агента взаимодействия  вблизи поверхности компонентов  биосферы, гидросферы и литосферы.  Выражение «в городе плохая экология» бессмысленно.

До определенного этапа  развития человеческого общества, в  частности индустрии, в природе  существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов или  очень незначительно влияла на них. Экологическое равновесие в природе  с сохранением естественных экологических  систем существовало миллионы лет и  после появления человека на Земле. Так продолжалось до конца XIX в. Двадцатый  век вошел в историю как  век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло  и продолжает расти вредное воздействие  индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной мере непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля.

 В настоящее время  с ростом и бурным развитием  промышленности большое внимание  уделяется ее экологической обоснованности, а именно проблеме очистке  и утилизации отходов. В данной  работе рассматривается один  из видов отходов промышленности  – газовые выбросы предприятий.

Целью данной работы является изучение методов очистки газовоздушных выбросов от токсичных углеводородов. Необходимо выявить токсичные углеводороды, поступающие в атмосферу, изучить источники поступления  и методы очистки.

В данной работе работе более подробно рассмотрим следующие токсичные углеводороды, поступающие  в атмосферу:

• Бенз(а)пирен
• Диоксины и фураны
• Выхлопные газы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бенз(а)пирен

 В последние годы  из общего числа вредных веществ  выделяют те, которые в малых  дозах оказывают сильное индуцирующее  или ингибирующее действие на ферменты, - так называемые суперэкотоксиканты. Наиболее распространенным в окружающей среде из суперэкотоксикантов является бенз(а)пирен. Бенз(а)пирен-канцерогенное вещество 1-ого класса опасности. В связи с этим вопрос его разложения в газовых выбросах стоит достаточно остро. Это вещество выделено в качестве индикатора для всей группы канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ) и имеет ПДК, равную 0.020 мг/кг.

 В тех объектах, где  обнаруживается бенз(а)пирен, как правило, присутствуют и другие ПАУ, среди которых он является одним из сильнейших канцерогенов, образующихся в результате пиролитических реакций. Основным условием образования ПАУ является высокая температура - 800-1000°С, поэтому основными источниками выбросов ПАУ являются дымовые трубы технологических печей и установки производства битума.

Антропогенные источники  бенз(а)пирена могут быть:

1. Стационарными:
• Промышленные предприятия
• ТЭЦ
• Крупные и мелкие отопительные системы

Такие источники загрязняют атмосферу лишь в ограниченных районах.

2. Передвижными:
• Транспорт

Такие выбросы распространяются на значительно большие пространства.

 Одним из широко  распространённых источников бенз(а)пирена является процесс горения практически всех видов горючих материалов. Бенз(а)пирен присутствует в дымовых газах, копоти и саже, оседающих в дымоходах и на поверхностях, имевших контакт с дымом, точнее в смолистых веществах, содержащихся в продуктах сгорания. Бенз(а)пирен находят и в местах стихийно возникающих лесных пожаров, он появляется в атмосфере также в результате извержения вулканов. Однако, следует уяснить, что собственно процесс горения (т.е. окисление углерода) не обязателен для возникновения бенз(а)пирена. Он образуется в результате протекания процессов полимеризации относительно простых по структуре осколков молекул (в основном свободно радикального характера), которые образуются из исходного топлива вследствие действия высоких температур, при неблагоприятных условиях горения. Одним из наиболее распространённых источников образования бенз(а)пирена является также пиролиз.

 Большой процент выбросов бенз(а)пирена приходится на промышленные предприятия — коксохимические и металлургические, предприятия переработки медицинских отходов, мусороперерабатывающие заводы.

В молекулярно-дисперсном состоянии  бенз(а)пирен может находиться лишь в ничтожно малых количествах. В воздухе он преимущественно связан с твердыми частицами атмосферной пыли. Твердые частицы, содержащие бенз(а)пирен, довольно быстро выпадают из воздуха вследствие седиментации (разрушение коллоида и выпадение осадка), а также с атмосферными осадками и переходят в почву, растения, почвенные воды и водоемы. Это обуславливает довольно большую изменчивость концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе, которая зависит не только от интенсивности выброса его из источника загрязнения, но и от метеорологических условий. Будучи химически сравнительно устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами, не обладающие способностью синтезировать бенз(а)пирен, становятся его вторичными источниками.

Рассмотрим методы очистки  газовоздушных выбросов от бенз(а)пирена.

Сегодня уровень содержания бенз(а)пирена в газовых выбросах снижается путем оптимизации технологических процессов, в которых это загрязняющее вещество образуется. В частности, речь идет о горении в кипящем слое, регулировании сырья и температуры, а также оптимизации конструкции реакторов.

Когда речь идет о разложении бенз(а)пирена, ситуация осложняется высокими температурами, при которых это вещество образуется и разлагается, поэтому плазмокаталитическая очистка, несмотря на неоспоримые достоинства (сравнительно низкие затраты на эксплуатацию), не подходит для обезвреживания бензпиренов. Данный вид очистки не приемлем при высоких температурах выбросов. Одним из наиболее эффективных на сегодняшний день методов разложения газовых выбросов является термокаталитический метод.

 

 

 

 

 

 

 

Диоксины и фураны

В последнюю четверть века к обширному перечню экологических  бедствий, угрожающих цивилизации, добавилось ещё одно: опасность общепланетарного отравления среды нашего обитания диоксинами и им родственными соединениями.

Диоксины - абсолютно уникальные вещества. Специально их никто не производит, они образуются как побочные продукты высокотемпературных химических реакций с участием хлора и попадают в окружающую среду с продукцией или отходами многих технологий. Данные ксенобиотики (вещества, являющиеся чужеродными естественной среде и человеку) представляют собой группу химических соединений, характеризующуюся наличием хлора, связанного с атомами углерода.

Диоксины — это полихлорированные дибензопарадиоксины, относящиеся к классу плоскостных трициклических ароматических соединений. Известно 75 изомеров, различающихся свойствами. Эти твердые бесцветные вещества, плохо растворимые в органических растворителях и очень плохо - в воде. Диоксины - сильно токсичные соединения, отрицательно воздействуют на иммунную систему человека, нарушают функционирование печени, вызывают атрофию селезенки, влияют на рост числа заболеваний раком, выкидышей и врожденных уродств у потомства. У людей, подвергнутых действию диоксина (в результате аварий), проявлялись различные психические отклонения и кожные заболевания. Заболевания раком вызывают диоксины при концентрации 2,8 – 10-14 г/кг. Серьезную тревогу вызывает то, что воздействие даже крайне низких концентраций диоксинов резко усиливается в присутствии других биологически активных загрязняющих веществ.

Кроме диоксина может образовываться фуран, отличающийся от первого отсутствием одного атома кислорода в химической структуре соединения. Суммарное воздействие их усиливается. Поэтому вводится понятие «токсичного эквивалента», выражающегося в нг/м3 газа. Предельно допустимая концентрация «токсичного эквивалента» в воздухе во многих странах установлена равной 0,1 нг/м3.

Источники поступления:

Загрязнение окружающей среды  диоксинами происходит в основном за счет антропогенных источников, к которым относятся в первую очередь мусоросжигательные промышленные и городские станции (инсинераторы) и черная металлургия. В США выброс диоксинов в атмосферу составляет 2,9 кг/год, в Швеции – 0,2 кг/год.

Для образования диоксинов необходимы органические соединения, кислород и определенная температура. Оптимальные условия образования диоксинов создавались в инсинераторах. Катализаторами, во много раз увеличивающими содержание диоксинов в продуктах горения, являются тяжелые металлы, такие как медь. Диоксины разлагаются при высоких температурах, однако при прохождении продуктов высокотемпературного горения через газоходы неудачной конструкции установок они могут образовываться снова.

Во Франции провели  определение содержания «токсичного эквивалента» в газах, выбрасываемых инсинераторами, аглофабриками, коксовыми печами и дуговыми сталеплавильными печами (на заводах фирмы Usinor). Несколько инсинераторов было остановлено. Выявили, что коксовые печи не выбрасывают диоксины, аглофабрики и дуговые печи выбрасывают соответственно 0,5-3,3 и 0,01—1,3 нг/м3 «токсичного эквивалента» (максимальные значения относятся к дуговым печам, выплавляющим углеродистую сталь и работающим с подогревом лома, особенно к шахтным дуговым печам). Печи, работающие без подогрева лома, выбрасывают меньше «токсичного эквивалента». Практически не выбрасывают диоксинов/фуранов печи, выплавляющие легированную сталь.

Следовательно, выбросы диоксинов/фуранов в атмосферу определяются

• типом печи,
• наличием горелок,
• систем дожигания технологических газов и подогрева лома,
• качеством лома
• надлежащей эксплуатацией всего оборудования дуговых печей.

Существует также классификация  способов поступления диоксинов в биосферу. Согласно ей, выделяют три основные группы способов:

• функционирование несовершенных, экологически небезопасных технологий производства продукции химической, целюллозно-бумажной, металлургической промышленности. Для них всех характерны диоксинсодержащие отходы и сточные воды в период регулярной деятельности, а также большие дополнительные выбросы в случае аварийной обстановки;
• использование химической или иной продукции, содержащей примеси (диоксинов или их предшественников) и/или продуцирующей их в процессе использования или аварии;
• несовершенство и небезопасность технологии уничтожения, захоронения и преобразования отходов.

Рассмотрим подробнее  эти группы источников.

Металлургическая промышленность

В последние годы выявлена новая группа локальных источников диоксинов. Как оказалось, они образуются на металлургических заводах, например, при электрохимическом получении никеля и магния из их хлоридов, в сталелитейных производствах, при переплаве лома железа, меди и других металлов, при производстве алюминия и т.д. ПХДД и ПХДФ находят повсюду – в аквафауне, донных отложениях, а также в сточных водах этих производств, и почве окружающих территорий, в воздушном бассейне и т.д.

Целлюлозно-бумажное производство