Министерство  образования и науки

Санкт-Петербургский  государственный 

политехнический университет

Кафедра экономики и менеджмента недвижимости и технологий 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая работа по экономике природопользования

на  тему: «Выбор метода очистки газового потока от сероводорода» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проверила доктор эк. наук, проф. ___________ Т.П. Некрасова

Сдал  студент группы ______________  
 
 
 
 
 
 

г. Санкт-Петербург

2011 г.

 

     Оглавление

 

     Введение

 

    Одной из важнейших проблем в природоохранной  деятельности является защита атмосферы  от загрязнений, которые в значительных масштабах выбрасываются промышленностью, энергетическими производствами и транспортом.

    В настоящее время, в результате производственной и хозяйственной деятельности человека в атмосферу выбрасывается громадное  количество кислых газов, в основном сернистых соединений, поступающих  в атмосферу в результате сжигания твердого, жидкого и газообразного серосодержащего топлива в котельных, электростанциях и промышленных печах, относительно быстро осаждающегося на землю, преимущественно в виде кислотных дождей.

    Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу  и сточные воды агломератами токсичны для человека и вызывают не только загрязнение окружающей среды, но и разрушение строительных конструкций и сооружений, а также активную коррозию технологического оборудования. Поэтому на сегодняшний день остро стоит проблема отчистки. В частности от такого опасного вещества как сероводород H₂S_.

    Цель  данной курсовой работы – рассмотреть наиболее эффективные методы очистки газовых потоков от сероводорода с точки зрения экологии и экономики.

 

    1. Сероводород как один из опаснейших видов загрязняющих веществ

    

    Сероводород – газ, тяжелее воздуха, на открытом воздухе может скапливаться в малопроветриваемых низинах в больших концентрациях.

    Сероводород - термически неустойчив (при температурах более 400°С разлагается на простые элементы).

    Класс опасности – 2, имеет запах тухлых яиц. ПДК_мр равно 0,008 мг/м³. 

    1.1 Нахождение в природе и техногенные источники.

    В природе сероводород встречается  в составе нефти, природного газа, вулканических газов и в горячих источниках.

    Поступает в атмосферу раздельно или  вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса  являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

    Среднее содержание в атмосфере 0,3 мкг/м³ (0,0003 мг/м³). Достаточно высокие концентрации могут наблюдаться вблизи точечных источников (до 0,20 мг/м³). 

    2.2 Трансформация в окружающей среде.

    В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву.

    Некоторые фотосинтезирующие бактерии, например, зеленые серные бактерии, в качестве донора водорода используют сероводород. 

    2.3 Влияние на живые организмы.

    Сероводород – весьма токсичное вещество, так  как является ингибитором фермента цитохромоксидазы – переносчика  электронов в дыхательной цепи. Он блокирует перенос электронов с цитохромоксидазы на кислород.

    Токсичность сероводорода проявляется в раздражающем действии на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, угнетении тканевых дыхательных  ферментов. При хронической интоксикации развиваются функциональные нарушения нервной системы, упадок питания, малокровие, бронхит, дрожание пальцев и век, боли в мышцах и по ходу нервных стволов. Вызывает поражение дыхательных путей и глаз.

    В высоких дозах нарушают тканевое дыхание, возможно прямое поражение  центральной нервной системы с параличом дыхательного центра. В тяжелых случаях отравления – наблюдается токсический отек легких и кома, в при молниеносных – паралич дыхания и сердечной деятельности.

    Длительное  и систематическое воздействие  приводит к снижению иммунобиологической реактивности организма, увеличению общей неспецифической заболеваемости, в том числе заболеваниями легочной системы, неврозами.

 

     2. Методы очистки газового потока от сероводорода, их преимущества и недостатки

 

    Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения первичных загрязнителей. Одним из основных первичных загрязнителей является сероводород.

    Сероводород поступает в атмосферу раздельно  или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса сероводорода являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические и нефтеперерабатывающие предприятия, а также нефтепромыслы.

    Поэтому существует множество способов очистки газовых потоков от сероводорода. Вот некоторые из них:

    2.1 Абсорбционный метод

    Очистка газовых выбросов путем разделения газовой смеси на составные части  за счет поглощения одной или нескольких вредных примесей (абсорбатов), содержащихся в этой смеси, жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

    Растворимость в воде сероводорода превышает сотых долей грамма на 1 кг воды, поэтому при обработке газовых примесей, содержащих этот вредный газ, требуются большие количества воды.

    Контакт очищаемых газов с абсорбентом осуществляется пропусканием газа через насадочную колонну, либо распылением поглощающей жидкости, либо барботажем через ее слой.

    Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (НСl, HF, H₂SO₄), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).

    Преимущества: 1) непрерывность ведения техноло-гического процесса; 2) экономичность очистки больших количеств газовых выбросов.

    Недостатки: громоздкость оборудования и необходимость создания систем жидкостного орошения; снижение эффективности рассеяния газов при отводе в атмосферу в виду того, что в процессе очистки они подвергаются охлаждению; образование большого количества отходов, состоящих из смеси пыли, поглощающей жидкости и вредных примесей, которые подлежат транспортировке и утилизации, что усложняет и удорожает процесс очистки. [4]

    Кроме того, на практике с отходящими газами выбрасываются в основном NО и NO₂ одновременно. Основная сложность абсорбционной очистки связана с низкой химической активностью и растворимостью оксида азота. [9]

    2.2 Адсорбционный метод

    При адсорбционных методах газы поглощаются  твердыми пористыми веществами. Поглощаемые молекулы газа удерживаются на поверхности твердых тел за счет физической адсорбции (силы Ван-дер-Ваальса) либо химическими силами.

    Адсорбция рекомендуется для очистки газов  с невысокой концентрацией вредных  компонентов. Адсорбированные вещества удаляются из адсорбентов десорбцией инертным газом или паром. В некоторых случаях проводят термическую регенерацию.

    Адсорбционную очистку газов проводят в аппаратах  адсорберах периодического и непрерывного действия. Наиболее часто этот метод  применяют при регенерации органических растворителей.

    Самый распространенный адсорбент - активированный уголь. Так, например, при адсорбции газов, содержащих H₂S, применяют как активированные угли, так и полукоксы, активированный силикогель, карбонат кальция, активированный MnO₂. [5]

    Адсорбционные методы являются одним из самых распространенных в промышленности способов очистки  газов. При концентрациях примесей в газах более 2-5 мг/мі, очистка оказывается даже рентабельной.[8]

    Преимущества: 1) высокая степень очистки; температура газов не изменяется; 2) отсутствие жидкости.

    Недостатки: 1) большая энергоемкость стадий десорбции и последующего разделения, что значительно осложняет применение метода для многокомпонентных смесей. [8]

    2.3 Каталитический метод

    Каталитический  метод предназначен для превращения  вредных примесей, содержащихся в  отходящих газах промышленных выбросов, в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды с использованием специальных веществ — катализаторов. Катализаторы изменяют скорость и направление химической реакции, например реакции окисления.

    В качестве катализаторов используют благородные металлы или их соединения. Катализаторная масса располагается в специальных реакторах в виде насадки из колец, шаров, пластин или проволоки, свитой в спираль, из нихрома, никеля, окиси алюминия с нанесенным на поверхность этих элементов слоем благородных металлов микронной толщины.

    Каталитические  методы широко используют для очистки  от вредных примесей, содержащихся в газовоздушных выбросах цехов  окраски, а также для нейтрализации  выхлопных газов автомобилей.

    Преимущества: 1) простота аппаратурного оформления и методики эксперимента; возможность провести определение за 10 мин и менее; 2) достаточная точность; 3) высокая чувствительность к веществам с молекулярной массой порядка 100 - Cкат, min = 10-17 г/мл = 10-11 мкг/мл (определить такие количества вещества практически невозможно из-за загрязнения воды, воздуха, реагентов, колебаний фона).

    Недостатки: 1) относительно невысокая селективность (в настоящее время химики-аналитики научились повышать селективность каталитических методов, используя различные приемы).

    2.4 Аммиачный метод

    Процесс очистки выхлопных газов от H₂S аммиачным методом заключается в промывке газа аммиачной водой.

    В газовую смесь впрыскивают аммиак, который, взаимодействуя с кислыми веществами, образует соединения аммония. Собранная на электрофильтре твердая фаза направляется на регенерацию аммиака, благодаря чему расход аммиака в процессе невелик.

    Преимущества: 1) аммиачные соли, возникающие в результате взаимодействия сернистого газа с аммиачной водой, используются как удобрение в сельском хозяйстве; 2) метод позволяет одновременно с очисткой газов от H₂S получать сульфит и бисульфит аммония, которые используются, как товарные продукты либо разлагаются кислотой с образованием высококонцентрированного H₂S и соответствующей соли.

    Недостатки: 1) безвозвратные потери дефицитного продукта - аммиака.

    2.5 Метод орошения известковым молоком

    При орошении потока продуктов сгорания известковым молоком можно добиться улавливания до 90% сероводорода, причём стоимость очистки составляет всего около 12% стоимости топлива.

    Преимущества: 1) высокая степень очистки; 2) экономичность.

    Недостатки: 1) образование карбонатных отложений в газоочистной аппаратуре в результате применения известковых суспензий, затруднение работы распылителей и жидкостных трактов системы газоочистки; 2) возможность применять метод только на технологическом оборудовании, выпускаемом серийно. [6]