Отраслевые особенности промышленной экологии. Химическая промышленность

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное бюджетное государственное  образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

Пермский национальный исследовательский  политехнический университет

 

Кафедра охраны окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа «Отраслевые  особенности промышленной экологии. Химическая промышленность»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ЗОС-10 Галкина О. А.

Проверил: профессор кафедры  ООС,       д-р техн.наук Коротаев В. Н.22

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь, 2013

Содержание

 

Введение 2

1. ХАРАКТЕРИСТИКА  ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 4

1.1 Понятие  химической промышленности 4

1.2 Отраслевой  состав химической промышленности 4

1.3 Значение  отрасли в хозяйстве РФ 5

1.4 География  ресурсов отрасли 7

2. ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ 8

2.1 Технологическая  схема производства 8

2.2 Окисление  аммиака 9

2.2 Окисление  оксида азота 11

2.3 Абсорбция  оксидов азота 11

3. ВОЗДЕЙСТВИЕ  НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 13

3.1 Воздействие  на атмосферу 13

3.2 Воздействие  на гидросферу 14

3.3 Образование  твердых отходов 16

4. ТЕХНИКА  ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 17

4.1 У тилизация и обезвреживание твердых отходов 17

4.2 Утилизация  и обезвреживание жидких отходов 19

4.3 Обезвреживание газообразных отходов 19

5. ПЕРСПЕКТИВЫ  РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ 21

ВЫВОДЫ 23

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 26

 

 

 

 

Введение

Химическая промышленность представляет собой одну из ведущих  отраслей тяжелой индустрии, является научно-технической и материальной базой химизации народного хозяйства  и играет исключительно важную роль в развитии производительных сил, укреплению обороноспособности государства и  в обеспечении жизненных потребностей общества[1].

Отрасль объединяет целый комплекс отраслей производства, в которых преобладают химические методы переработки предметов овеществленного труда (сырья, материалов), позволяет решить технические, технологические и экономические проблемы, создавать новые материалы с заранее заданными свойствами, повышать производительность и экономить затраты общественного труда. Химическая промышленность включает производство нескольких тысяч различных видов продукции, по количеству которых уступает только машиностроению.

Цель работы: рассмотреть отраслевые особенности химической промышленности России.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. На основании изучения специальной литературы дать общую характеристику отрасли.

2. Изучить характеристику основного производства.

3. Проанализировать воздействие отрасли на окружающую среду.                   4. Ознакомиться с техникой защиты окружающей среды.

5. На основе полученных результатов сделать вывод о перспективе решения экологических проблем химической отрасли.

 

 

 

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1 Понятие  химической промышленности

Химическая промышленность – отрасль тяжелой индустрии. Она определяет развитие научно-технического прогресса, обеспечивает  все отрасли народного хозяйства химическими технологиями и материалами, в том числе новыми, прогрессивными, а также производит  товары массового народного потребления.

Химическая промышленность потребляет многие виды сырья:

минеральное сырье (сера, фосфориты, соли) и минеральное топливо (нефть, газ, уголь), растительное сырье (отходы лесной промышленности), воду и воздух. производственные отходы предприятий металлургии и нефтепереработки (коксовый и сернистый газы), сельскохозяйственные отходы. Среди важнейших продуктов следует назвать кислоты, щелочи, соли, минеральные удобрения, растворители, масла, пластмассы, каучуки и резины, синтетические волокна и многое другое. В настоящее время химическая промышленность выпускает несколько десятков тысяч наименований продукции.

1.2 Отраслевой состав химической промышленности

Химическая промышленность объединяет свыше 200 специализированных подотраслей и производств, разнородных по сырью и по назначению выпускаемой продукции.

Подотрасли   химической   промышленности :

• горно-химическая (добыча  и  обогащение химического минерального сырья - фосфоритов, апатитов, калийных и поваренных солей, серного колчедана);
• основная (неорганическая) химия (производство неорганических кислот, минеральных солей, щелочей, удобрений, химических кормовых средств, хлора, аммиака, кальцинированной и каустической соды);
• органическая химия: (производство синтетических красителей, выработка органических красителей, полупродуктов, синтетических дубителей);
• производство синтетических смол и пластических масс;
• производство искусственных и синтетических волокон и нитей;
• производство химических реактивов, особо чистых веществ и катализаторов;
• фотохимическая (производство фотокинопленки, магнитных лент и других фотоматериалов);
• лакокрасочная (получение белил, красок, лаков, эмалей, нитроэмалей);
• химико-фармацевтическая (производство лекарственных веществ и препаратов);
• производство химических средств защиты растений (инсектицидов);
• производство товаров бытовой химии;
• косметика и парфюмерия;
• микробиологическая  отрасль.

1.3 Значение отрасли в хозяйстве РФ

Химический комплекс объединяет химическую и нефтехимическую отрасли и является стратегической составляющей промышленности России, имеет огромное общехозяйственное и оборонное значение для развития экономики страны. В нем насчитывается около 760 крупных и средних предприятий, более 100 научных и проектно-конструкторских организаций, работают более 770 тысяч человек[2]. На функционирование химического комплекса значительное влияние оказывают вертикально интегрированные структуры (РАО «Газпром», ОАО «АК «Сибур», ЗАО «Лукойл-Нефтехим», ООО «Амтел» и др.), которые производят значительную часть внутреннего валового продукта. Эти корпорации занимают лидирующее положение на рынке химикатов России.

Российская химическая промышленность по объему производства находится на одиннадцатом месте в мире после  таких стран как США, Япония, Германия, Китай.  Доля отрасли в общем  объеме промышленного производства страны составляет 6%. На химических предприятиях сосредоточено 7% основных фондов (пятое  место после машиностроения, топливной  промышленности, энергетики и металлургии), обеспечивающих 8% стоимости промышленного  экспорта и 7% налоговых поступлений  в бюджет. В 2009 году было экспортировано 3,1 млн тонн аммиака на сумму 626 млн долларов, 814 тыс. тонн метанола на сумму 156 млн долларов, 22 млн тонн минеральных удобрений на сумму 5,6 млрд долларов, 702 тыс. тонн синтетического каучука на сумму 1,2 млрд долларов[9].

Ведущей подотраслью химической промышленности в Пермском крае является производство минеральных удобрений. На долю края приходится 100%  производства калийных удобрений в России. В Пермском крае расположено крупнейшее в мире Верхнекамское месторождение калийных солей. Добыча руды и производство калийных удобрений осуществляется в Березниках (ОАО «Уралкалий») и Соликамске (ОАО «Сильвинит»). Компании «Уралкалий» и «Сильвинит» -одни из крупнейших в мире производителей и экспортеров калийных удобрений. Производство азотных удобрений размещено в г. Пермь (ОАО «Минеральные удобрения») и г. Березники (ОАО «Азот»).

Крупнейшими компаниями химической отрасли в Перми и Пермском крае являются: ОАО «Метафракс», ООО «Пермнефтегазпереработка»,     ОАО «Минеральные Удобрения», ОАО «Березниковский Содовый Завод», ОАО «Хенкель-Пемос», ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО «Галоген»,             ООО «Уралхимпром», ООО «Сода-Хлорат», ОАО «Сорбент», ОАО «Камтэкс-Химпром», ОАО «Бератон», ОАО «Камтэкс-Полиэфиры» и др.

1.4 География  ресурсов отрасли

Основные факторы, влияющие на размещение отраслей химической промышленности - сырьевой, топливно-энергетический, водный, потребительский.

Под влиянием сырьевого фактора  размещают предприятия горно-химической отрасли (главные районы ее развития - Уральский и Северный), а также  многие отрасли основной химии (производство калийных удобрений, кальцинированной соды и т.д.). Топливно-энергетический фактор влияет на размещение предприятий  по производству синтетического каучука, химических волокон и т. д.

В России выделяются следующие  основные районы химического производства:

• Центральный район – производятся пластмассы и изделия из них, химические волокна, красители и лаки, синтетический каучук и шины, удобрения, серную кислоту;
• Уральский район – выпускаются удобрения, серную кислоту, соду, полимерную химию;
• Северо-Западный район – производятся удобрения, химические волокна, серная кислота, пластмассы и синтетические смолы;
• Поволжье – выпуск полимерной продукции;
• Сибирь – азотная промышленность, химия органического синтеза и полимерная химия, шинное производство.

Из субъектов Федерации, являющихся крупными производителями  разнообразной химической продукции, следует назвать Татарстан, Башкортостан, Москву, Московскую, Самарскую области, Пермский край[2].

 

 

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

2.1 Технологическая  схема производства

Химическая промышленность является комплексной отраслью и  состоит из множества специализированных подотраслей, описанных выше. В данной работе рассмотрено производство кислот на примере азотной кислоты.

Основным способом производства азотной кислоты является получение её из аммиака [1]. Сырьем процесса служат синтетический аммиак, кислород воздуха и вода. Содержание аммиака в смеси составляет 10-12 %. Аммиак, поступающий из цеха синтеза, тщательно очищается от катализаторной пыли и масла фильтрованием через матерчатые и керамические фильтры. Аналогично очищают от механических и химических примесей воздух.

Существует 2 способа производства азотной кислоты:

1. Получение разбавленной кислоты с последующим концентрированием в случае необходимости.
2. Получение концентрированной кислоты.

Наиболее распространен  первый способ, так как в народном хозяйстве используются кислоты  различной концентрации. Методы различаются  физико-химическими закономерностями протекающих процессов и технологическими схемами. Однако независимо от схемы, синтез азотной кислоты из аммиака описывается  общей химической схемой, при которой 

протекают следующие реакции:

окисление аммиака кислородом воздуха

 

окисление оксида азота до диоксида азота

 

поглощение  водой с образованием азотной кислоты

 

Одновременно с третьей  реакцией проводят вторую, с тем, чтобы  весь превращался в . Все реакции экзотермические.

Исходя из схемы химических превращений, технологическая схема  производства должна включать систему  окисления аммиака, последующее охлаждение газов, окисление оксида азота и абсорбцию образующихся нитрозных газов водой.

Данная технологическая  схема представлена на рис.1.

Воздух

Аммиак

 

 

 

Рис. 1. Технологическая схема  производства азотной кислоты:

1 - окисление аммиака; 2 - охлаждение газов; 3 - окисление оксида азота;       4 – абсорбция.

Рассмотрим стадии производства азотной кислоты.

2.2 Окисление  аммиака

Окисление аммиака – сложная необратимая экзотермическая каталитическая реакция. В зависимости от условий между аммиаком и кислородом  могут протекать следующие реакции:

 1.  ;

2.   ;

3. .

В отсутствие катализаторов  окисление идет в основном с образованием азота (реакция 3).  Для более полного  окисления аммиака (реакция 1) применяют катализаторы. В качестве них используется платина или платинапалладийродиевый сплав, содержание платины в котором находится в пределах 81-92 %. Селективность процесса 98%. Катализатор представляет собой сетку из металлической проволоки диаметром 0,09 мм.               Процесс окисления протекает с большой скоростью. Оптимальное время контактирования газа с катализатором составляет 0,0001-0,0002 с. При увеличении этого времени выход оксида азота снижается из-за протекания побочных реакций.

Повышение температуры приводит к увеличению выхода NO, причем с увеличением давления температура максимального выхода NO увеличивается. Температура процесса – 850-900˚С.

Процесс синтеза аммиака  проводят при повышенном давлении. В России наиболее распространен  процесс под давлением 0,73 МПа.

Причины использования повышенного  давления:

• Увеличение давления значительно улучшают абсорбцию: вместо 6-8 абсорбционных колонн, используемых при атмосферном давлении, при давлении 0,7 МПа достаточно одной колонны.
• Уменьшаются габариты оборудования.
• Возможность создания энерготехнологической системы (системы    АК-72, в которой окисление проводят при 0,4-0,45 МПа, нитрозный газ перед абсорбцией сжимают до 1-1,2 МПа).