Управление воздействием на окружающую среду предприятия по производству соляной кислоты

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

Институт экономики  и права

Кафедра «Промышленная  экология и защита в чрезвычайных ситуациях»

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой ПЭЗЧС

_________ Ю.М. Ханхунов

 

 

 

 

 

 

 

КурсовАЯ РАБОТА

 

На тему: «Управление воздействием на окружающую среду предприятия по производству соляной кислоты»

 

По дисциплине: «Управление воздействием на окружающую среду»

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:        студент гр. 5170-1

                                                                                                          Третьяков Н.В.

 

 

 Руководитель работы:       Чудинова О.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Улан-Удэ, 2013

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Восточно-Сибирский государственный  университет технологий и управления

Кафедра «Промышленная экология и  защита в чрезвычайных ситуациях»

 

ЗАДАНИЕ 

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Студента_____________________________________________________________________

1. Тема работы________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Сроки выполнения курсовой  работы «_____»______________20___г.

3. Исходные данные____________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Содержание расчетно-пояснительной  записки (перечень подлежащих  разработке вопросов)

_____________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. Дата выдачи задания «_____»__________________20___г.

Руководитель работы___________________________________________________________

Задание принял к исполнению___________________________________________________

                                                                

                                                                                       (дата и подпись студента)

 

 

 

 

 

Содержание

 

   Введение  4

1 Общие сведения о  предприятии  5

2 Характеристика производственной  деятельности предприятия 6

2.1 Технологическая схема  производства 6

2.2 Характеристика сырья  и материалов  8

2.3 Характеристика используемого  оборудования  10

3 Характеристика предприятия как источника воздействия на окружающую среду.  11

3.1  Характеристика предприятия  как источника воздействия на  атмосферный воздух  11

3.2  Характеристика предприятия  как источника воздействия на  водные объекты 12

3.3  Характеристика предприятия как источника воздействия на образования отходов производства и потребления                                                                                                      12

4 Управление воздействием на  окружающую среду в чрезвычайных  ситуациях  14

4.1  Характеристика чрезвычайных  ситуаций экологического характера   14

4.2  Характеристика последствий  чрезвычайных ситуаций на окружающую  среду 14

4.3  Мероприятия по обеспечению  безопасности в чрезвычайных  ситуаций 16

   Заключение  18

   Список используемых источников 19

   Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Проблемы и задачи производства соляной кислоты являются, несомненно, актуальными и представляют большой научный и практический интерес.

В мировой практике производится около 25 млн. т хлора. Значительная часть его расходуется на производство хлорсодер-жащих продуктов, в результате которых более 50% используемого хлора превращается в побочный продукт - так называемый абгазный хлористый водород или абгазную соляную кислоту.

Цель курсовой работы – управление воздействием на окружающую среду предприятия по производству соляной кислоты.

           Основным  задачами курсовой работы являются:

1. Дать характеристику производственной деятельности предприятия
2. Дать характеристику предприятия как источника воздействия на окружающую среду.
3. Дать характеристику управления воздействием на окружающую среду в чрезвычайных ситуациях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общие сведения о предприятии

 

Общая информация

Наименование производства: ООО «СпецСервис» 

Адрес:  140200, г. Воскресенск, Московская обл. ул. Ленина, д. 2, Москва, Россия 

Телефон:+7 (985) 972-95-83, http://vk.com/public35234141

Сайт:  http://ss-company.ru

Количество сотрудников:  11-50 человек

Год основания:  2004

Организационно-правовая форма:  Общество с ограниченной ответственностью

Рыночная деятельность

Объемы продаж за год:  1 млн. - 5 млн. USD

Объемы покупок за год:  1 млн. - 5 млн. USD

Размеры производственных площадей:  300-1000 кв. м

Местонахождение производства:  г Воскресенск

Контроль качества:  Внутренний

Кол-во производственных линий:  2

Отгрузка кислоты соляной  ингибированной осуществляется по железной дороге (цистернами, вагонами, контейнерами) и автомобильным транспортом (самовывоз, автодоставка).

Продукция отпускается в следующих видах фасовки: п/э канистры 31,5 л. (35 кг.),п/э бочки 227 л. (250 кг.), п/э кубовые емкости в стальной обрешётке (1110 кг).

Производственная площадка ООО  «СпецСервис» расположена на восточной  окраине г. Воскресенска. Северная сторона  промплощадки примыкает к автодороге Воскресенск-Камов. С южной стороны расположена железнодорожная станция.

На основании СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" предприятия  по производству соляной кислоты относятся ко 2-ому классу опасности. Таким образом, размер СЗЗ ООО «СпецСервис» составляет 500м. Расстояние до ближайшей жилой зоны составляет 2500 метров.

 

 

 

 

 

2 Характеристика производственной деятельности предприятия

 

2.1 Технологическая схема производства

 

Соляная кислота (хлороводородная  кислота), по химическому составу  отвечающая хлориду водорода находит  широкое применение в ряде отраслей народного хозяйства.

В промышленности соляную кислоту  получают следующими способами:

• сульфатным;
• синтетическим,
• из абгазов (побочных газов) ряда процессов.

Однако следует отметить, что  первые два метода теряют свое промышленное значение.

Производство соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетической абгазной) заключается в получении HCI с последующей его абсорбции водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции, которая достигает 72,8 кДж/моль процессы разделяются на изотермические (при постоянной температуре), адиабатические (без теплообмена с окружающей средой) и комбинированные.

1. Сульфатные метод основан на взаимодействии хлорида натрия NaCl с концентрированной серной кислотой H₂SO₄ при 500-550 С. Реакционные газы, отходящие от муфельных печей содержат 50-65% хлороводорода, а газы от реакторов с кипящим слоем до 5% HCI. В настоящее время предложено заменить серную кислоту на смесь SO₂ и О₂ с использованием в качестве катализатора Fe₂O₃ и проведением процесса при температуре 540 С.
2. В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:

Р₂-CI₂+2HCI +184,7кДж

Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный  уголь, пористая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц.

глина). Синтез в камерах сжигания ведут с избытком в 5-10% Н₂. Камеры выполнены из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения

 

 

реагенты  смешивают непосредственно в  факеле пламени горелки. В верхней  зоне камер сжигания устанавливают  теплообменники для охлаждения реакционных  газов до 150-160С. Мощность современных  графитовых печей достигает 65 т/сут (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% HCI). В случае дефицита водорода применяют различные модификации процесса. Например, пропускают смесь CI₂ c водяным паром через слой пористого раскаленного угля:

CO+H₂O+CI₂=2HCI+CO₂ 

Более 90% соляной кислоты в СНI в настоящее время получают их абгазного хлороводорода HCI, образующегося при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, пиролизе хлорорганических отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорированных удобрений и др.

Абгазные газы содержат различные  количества хлороводорода, инертные примеси (N₂H₂CH₄), малорастворимые в воде органические вещества (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые вещества (уксусная кислота, хлораль), кислые примеси и воду.

В промышленности для получения соляной кислоты наиболее широко применяют схемы адиабатической абсорбции. Абгазные газы вводят в нижнюю часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту – противотоком в верхнюю).

Соляная кислота нагревается до температуры кипения благодаря температуре растворения HCI. Зависимость изменения температуры абсорбции и концентрации HCI показана на рисунке 1:

Рисунок 1- Схема распределения температур (кривая 1) и концентрации (кривая 2) HCI при высоте адиабатического абсорбера.

 

Температура абсорбции определяется температурой кипения кислоты соответствующей  концентрации, максимальная температура  кипения азеотропной смеси находится  около 110С.

 

Получение соляной кислоты из абгазных газов с использованием комбинированной 

схемы абсорбции представлено в  виде типовой схемы на рисунке 2.

В колонне адиабатической абсорбции  получают соляную кислоту пониженной концентрации, но свободную от органических примесей. Кислоту с повышенной концентрацией HCI производят в колонне изотермической абсорбции при пониженной температуре. Степень извлечения HCI из абгазов при использовании в качестве абсорбентов разбавленных кислот составляет 90-95%. При использовании в качестве абсорбента чистой воды степень извлечения почти полная.

Рисунок 2- Схема типовой комбинированной абсорбции соляной кислоты из абгазных газов.

 

Хлористый водород используют для  производства хлорорганических продуктов  путем гидрохлорировании органических соединений, например этилена, ацетилена.

 

2.2. Характеристика сырья и материалов

 

 

 Хлор

Простое вещество хлор - при нормальных условиях - газ желтовато - зеленого цвета, с резким запахом. Молекула хлора  двухатомная (формула Cl₂).Хлор очень активен - он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе он встречается только в виде соединений в составе минералов: галита

 

NaCl; сильвина KCl; сильвинита KCl·NaCl.

В организме человека и животных хлор содержится в основном в межклеточных

жидкостях (в том числе в крови) и играет важную роль в регуляции  осмотических

процессов, а также в процессах, связанных с работой нервных  клеток.

Газообразный хлор относительно легко  сжижается. Начиная с давления в 0,8 МПа (8 атмосфер), хлор будет жидким уже при комнатной температуре. При охлаждении до температуры 34⁰ C хлор тоже становится жидким при нормальном атмосферном давлении.

Жидкий хлор - жёлто-зелёная жидкость, обладающая очень высоким коррозионным действием (за счёт высокой концентрации молекул). Повышая давление, можно добиться существования жидкого хлора вплоть до температуры +144⁰ C (критической температуры) при критическом давлении в 7,6 МПа.

 

Водород

Водород – первый элемент периодической  системы элементов. Атом водорода наименьший по размерам и самый легкий среди атомов всех элементов.

Водород самый распространенный элемент  во Вселенной. На его долю приходится около 92% всех атомов. Таким образом, водород – основная составная  часть звезд и межзвездного газа.

Водород – самый легкий газ, он легче воздуха 14,5 раз. Молекула водорода двухатомна – Н₂. При нормальных условиях – это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г / л (н.у.)

Хлористый водород

Применяется для получения хлоридов металлов, органических продуктов - хлоропрена, органических красителей, гидролизного спирта, глюкозы, сахара, желатины и клея; для дубления и окраски кож, омыления жиров; при производстве активного угля, крашении тканей, травлении металлов; в гидрометаллургических процессах; в гальванопластике, нефтедобыче.

Хлористый водород получается взаимодействием  Н₂ и Сl₂ при ~2400⁰ С или NaCl с H₂SO₄ при 500-550⁰ С; как побочный продукт в процессах хлорирования органических соединений; в некоторых процессах неорганической технологии.

Хлористый водород - бесцветный газ  с резким запахом. Т плавления -114,2⁰ С; Т кипения - 85,1⁰ С; плотность - 1,639 г / л; давление паров 25,46 кгс / см² (0⁰С), 45,58 кгс / см² (20⁰ С); коэффициент растворимости в воде 485,6 (20⁰ С), 477,2 (30⁰ С). В воздухе образует белый туман. Образует ряд жидких гидратов. Сухой хлористый водород на металлы почти не действует.

 

 

2.3. Характеристика используемого оборудования

 

Основным оборудованием является адиабатический абсорбер.

Движение газа и жидкости в насадочных абсорберах обычно осуществляется противотоком, но созданы абсорберы и с нисходящим прямотоком. Эти колонны работают со скоростями газа до 10м / с, что позволяет интенсифицировать процесс при уменьшенных габаритах аппарата и более низком, чем при противотоке, гидравлическом сопротивлении.

Контрольно - измерительная аппаратура адиабатической системы точна, проста и надежна. Регулятор температуры, контролирующий температуру кипения  кислоты нужной концентрации регулирует поток исходной жидкости. С помощью  регулятора уровня жидкости постоянно поддерживается уровень кислоты на всасывающем насосе или холодильнике.

В адиабатических системах концентрация кислоты достигает 32%. При получении  кислоты с концентрацией более 32% уменьшается эффективность абсорбции.

На переработку можно направлять газ с любой концентрацией HCl.

Типовая схема адиабатической абсорбции HCI из абгазов, образующихся при хлорировании, представлена на рисунке 2. Хлороводород поглощается в абсорбере 1, а остатки  малорастворимых в воде органических веществ отделяют от воды после конденсации в аппарате 2, дочищают в хвостовой колонне 4 и сепараторах 3,5 и получают товарную соляную кислоту.

1 – адиабатический абсорбер; 2 – конденсатор; 3, 5 – сепараторы; 4 – хвостовая колонна; 6 – сборник органической фазы; сборник водной фазы; 8,12 – насосы; 9 – отдувочная колонна; 10- теплообменник, 11 – сборник товарной кислоты.

Рисунок 3- Схема типовой адиабатический абсорбции соляной кислоты из абгазов.

3 ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРЕДПРИЯТИЯ КАК ИСТОЧНИКА ВОЗДЕЙСТВИЯ  НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 

 

3.1. Характеристика  предприятия как источника воздействия  на атмосферный воздух

 

ПДК НСl в воздухе рабочей зоны 5,0 мг/м³ , ПДК НСl в воздухе населенных пунктов 0,2 мг/м³                                                  

При концентрации 15 мг/м³ поражаются слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз, появляется першение в горле, охриплость голоса, кашель, насморк, одышка, затрудняется дыхание. При концентрациях от 50 мг/м³ и выше возникают клокочущее дыхание, резкие боли за грудиной и в области желудка, рвота, спазм и отек гортани, потеря сознания. Концентрация 50-75 мг/м³ переносится с трудом. Концентрация 75-100 мг/м³ – непереносима. Концентрация 6400 мг/м³  в течение 30 минут - смертельна. Максимально допустимая концентрация при применении промышленных и гражданских противогазов составляет 16000 мг/м³.

         Хлористый  водород является токсичным веществом.  Отравления вызывает обычно туман  соляной кислоты, образующийся  при взаимодействии газа с  влажным воздухом. При попадании  внутрь концентрированного раствора  соляной кислоты происходит сильный ожог слизистой оболочки носа, пищевода, желудка. Вдыхание концентрированных паров вызывает сильное раздражение верхних дыхательных путей, в результате чего появляется кашель, удушье и ожог гортани, в отдельных случаях эмфизема легких. Пары безводного НСl или растворы кислоты при попадании на кожу вызывают сильные ожоги, при повторном попадании возникают дерматиты. При длительной работе в атмосфере НСl наблюдаются катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой оболочки носа, желудочно-кишечные расстройства. Стойкие хронические отравления отсутствуют.

          Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих  соляную  кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.  В атмосфере встречаются как примесь  молекулы хлора  и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется

видом соединений и их концентрацией.

 

 

 

 

3.2. Характеристика предприятия как источника воздействия на водные объекты

 

ПДК хлоридов в питьевой воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 - не более 350 мг/дм³, ПДК для рыбохозяйственного производства - 300 мг/дм³; для морских водоемов – 11900 мг/л; необходим контроль водородного показателя в воде (pH=6,5-8,5).

       При снижении  водородного показателя в воде  водоемов (pH<4,0) наблюдается токсическое действие на рыб уже через несколько часов. При этом кожные покровы и жабры покрываются слизью, респираторный эпителий, а затем жаберные листки разрушаются. Очень чувствительны к кислоте карпы, снижение pH до 4,8 является для них критическим. 

 

3.3. Характеристика предприятия  как источника воздействия на  образования отходов производства  и потребления

 

           Возникновение отходов неизбежно в любом производстве, но именно химическая отрасль, порой, способна давать самые опасные отходы, правильная утилизация которых, является очень серьезной проблемой

          С развитием хлорорганических производств возрастает количество токсичных отходов, содержащих хлорорганические соединения. В основном эти отходы представляют собой жидкости (безводные кубовые остатки и сточные воды), реже -твердые вещества. Обычно кубовые остатки содержат большой набор различных соединений, а сточные воды кроме хлорорганических содержат и другие органические и минеральные вещества. Для биохимической очистки сточных вод требуется многократное их разбавление; большинство хлорорганических соединений плохо подвергается биохимическому окислению. Сложный состав отходов не позволяет эффективно обезвреживать их различными физическими и химическими методами.

         В настоящее время в мировой практике наиболее универсальным и надежным методом обезвреживания хлорорганических отходов является огневой - с его помощью ежегодно в мире обезвреживается около 1 млн. т указанных отходов. Однако процесс огневого обезвреживания в данном случае не является конечным, так как горение или окисление хлорорганических соединений сопровождается образованием нового токсичного соединения НС1. Поэтому процесс огневого обезвреживания хлорорганических отходов необходимо дополнять процессом очистки отходящих газов НС1. Возможны два принципиально различных способа очистки дымовых газов от HQ:

1) нейтрализация НС1 щелочами в  огневом реакторе или в скрубберах;

2) переработка отходящих  газов на соляную кислоту или  сухой хлористый в водород.

        При огневом обезвреживании сточных вод, содержащим хлорорганические соединения, концентрация образующегося НС1 в дымовых газах обычно не превышает 1%, а концентрация водяных паров доходит до 40--45%. Из таких отходящих газов абсорбцией может быть получена очень разбавленная соляная кислота; выход кислоты обычно невелик. При таких условиях невозможно осуществить рентабельное производство товарной соляной кислоты, необходима нейтрализация образующегося НС1 щелочами. По тем же причинам нерентабельно производство соляной кислоты при огневом обезвреживании безводных или слабообводненных кубовых остатков с содержанием хлора менее 55%, когда в отходящих газах концентрация НС1 не превышает 7%.

При концентрации хлора в отходах  более 55% становится технически возможным и экономически рентабельным получение соляной кислоты или сухого газообразного хлороводорода. Стоимость этих продуктов во всем мире невысока. Однако возможность использования их непосредственно в производствах, порождающих рассматриваемые отходы, и экономия на транспортных средствах делают такой круговорот хлора достаточно выгодным. По данным одной из японских фирм, минимальная производительность установок по отходам составляет 400 кг/ч, что соответствует производству около 650 кг/ч 35%-ной соляной кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ

 

4.1 Характеристика чрезвычайных ситуаций экологического характера

 

Чрезвычайная ситуация — это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Чрезвычайные ситуации экологического характера – это экстремальные  ситуации, связанные с изменением состояния суши, кризисные ситуации, связанные с изменением свойств  атмосферы, водной среды.

Наиболее опасные аварийные  ситуации, связанные с разгерметизацией резервуаров для хранения и транспортировки соляной кислоты, что влечет за собой выбросы больших количеств опасного вещества. Основные причины аварий:

1. отказы (неполадки) оборудования (нарушение гидродинамики технологических процессов, физический износ, коррозия, ошибки при проектировании и изготовлении, прекращение подачи энергоресурсов и пр.);
2. ошибочные действия персонала (нарушение требований технологических инструкций, неадекватное восприятие информации, ошибки при локализации и ликвидации аварийных ситуаций и пр.);
3. нерасчетные внешние воздействия природного и техногенного характера.[1]

  При регулярном эксплуатационном  контроле, принятия своевременных  мер по предупреждению риска  аварии и по уменьшению и  устранению их последствий, вероятность возникновения аварийных ситуаций и масштабов негативных последствий можно свести к минимуму.

 

4.2 Характеристика последствий чрезвычайных ситуаций для окружающей среды.

             

Зона химического заражения (ЗХЗ) — территория и акватория, в пределах

 

 

 

 

которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в 

концентрациях или количествах, создающих  опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного  времени.

Опасность на ХОО реализуется в виде химических аварий. Химической аварией называется авария на химически опасном объекте, сопровождающаяся проливом или выбросом опасных химических веществ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к химическому заражению окружающей природной среды.

В результате аварий или катастроф  на химических предприятиях возникает  очаг химического заражения (ОХЗ). В  очаге химического поражения или зоне химического заражения (ЗХЗ) может оказаться само предприятие и прилегающая к нему территория. В соответствии с этим выделяют 4 степени опасности химических предприятий:

1. В зону возможного заражения попадают более 75000 человек
2. В зону возможного заражения попадают 40000 – 75000 человек
3. В зону возможного заражения попадают менее 40000 человек

4. Зона возможного химического заражения  не выходит за пределы предприятия.