Табиғи ортаны қорғау өндірістерінің жасалу қағидаттары

Табиғи  ортаны қорғау өндірістерінің жасалу қағидаттары

 

Ресурс қорғаушы технологиялық жүйенің құрылуы  мына анықтамалардан тұрады: басты  технологиялық операциялар, олардың  жүргізу тәртібін орнату, сызба элементерін  таңдау және технологиялық режимде  әрбір элементтердің немесе бірыңғай жүйемен барлығының параметрлерін есептеу.

Өндірісті жобаламастан бұрын ең алдымен міндетті түрде  құрылыс орнын анықтау керек. Бұл жаңа өндіріс немесе қазіргі  уақытты бар технологиялық жүйенің  қайта құрылуы болуы мүмкін. Қандай жағдай болмасын ауданның немесе кәсіпорынның инфрақұрылымы ескерілуі қажет. Сол себептен технологиялық сызбаның өңделуінде жобалау және жаңа өндірісті пайдалану немесе іс жүзінде жұмыс жасайтын кәсіпорынды қайта құру кезінде ең алдымен орындалуы қажет шарттар беріледі. Оларға мыналар жатады:

1. Тұтынушы тауарының түрі, сапасы, саны;
2. Бастапқы шикізаттың түрі мен құрамы;
3. Кәсіпорын ресурсына жобаланған технологиялық сызбаның орналасу мүмкіндігі;

Ресурс қорғаушы технологиялқ жүйені өңдеу негізіне келесі тұжырымдамалар жатады:

а)   шикізаттың максималды толық қолданылуы;

б)  қалдықтарды  барынша азайту немесе оларды екінші реттік шикізат ретінде қолданылуы;

в) техногенді қалдықтарды  тазалау жүйесінің қарқындауы және кәсіпорын аумақтарындағы жасанды  күштің азаюы.

Ары қарай осы сұрақтарды шешетін кейбір қағидаттар мен әдістер қарастырылады.

Келесіде тарауларда байытудың жолдары және шикізатты  кешенді пайдалану туралы айтылады.

 

Шикізатты толық пайдалану тұжырымдамасы

 

Технологиялық процестерде шикізатты қайта  өңдеу деңгейі конверсия дәрежесімен сипатталады. Көрсеткіш неғұрлым жоғары болса, соғұрлым шикізат мақсаттық бағытта қолданылады. Тұжырымдамада шикізатты әлдеқайда толық қолдануға болатын бірнеше негізгі бағыттарды көрсетуге болады:

1. Технологиялық сызбаны таңдау – перспективтті бағыттардың бірі.

Мысал. Хлорвинилді алу негізіндегі бастапқы зат этилен болып келеді. Процесті екі сатыда жүргізеді: 1) Хлор көмегімен этиленді хлорлау; 2) пайда болған дихлорэтан пиролизі. Этилен бойынша шығу 90 % құрайды,и ал хлор бойынша 50 %. Өндіріс қалдығы ретінде хлорсутек түзіледі. Процесті жүргізудің бір сатыда өтетін басқа түрі бар. Бұл жағдайда хлорлау үрдісін хлорсутек алмастырады ( хлордың орнына хлор сутекті қолданады ). Этилен мен хлордың пайдалану дәрежесі 95 %.

Бір сатылы процесс кезінде шикізат үнемделіп, қалдық мөлшері едәуір азаяды.

2. Әрекеттесуші заттардың біреуін артығымен қолданған кезде тепе-теңдік қайтымды реакцияның мақсатты өнімінің құрылу жағына қарай  ығысады және де екінші реагентті толықтай дерлік пайдалануға мүмкіншілік туғызады. Әдетте, өнеркәсіпте бұл принципті іске асыру кезінде реакциялық қоспаға улылығы немесе құндылығы азырақ шикізат компонентін артығымен енгізеді. Мысалы, күкірт қышқылын алу процесінде 8О₂ қолдану дәрежесін көтеру үшін оттегін артығымен құрайтын 5О₂ және О₂ реакциялық газды қоспасын қолданады.
3. Кері ағынды ток әдісін қолдану. Кері ағынды қозғалыс фазасы – бұл қозғалыстағы күштің ұлғаюына әсер ететін бірден-бір әдіс. Сонымен қатар, ол процестің жылдамдығын да арттырады. Бұл әдіс жылу тасымалдағыш қозғалысының сұлбасын ұйымдастыру кезіндегі жылуалмасу процестерінде, сондай-ақ әртүрлі өнеркәсіп салаларындағы гетерогенді жүйенің жылдамдығын арттыру (мысалы,  абсорбция) кезінде кеңінен қолданылады.
4. Рециркуляция процесін қолдану (сур. 3.1). Шикізат толығымен дайын өнімге айналмайтын процестер көп. Бұл жағдайда орынды дайын өнімді реакцияласпаған шикізаттан бөліп алып, өндіріске қайтару керек.  шикізаттың қолдану дәрежесін көтеруге болады.

Рециркуляциялық процестердің бірнеше түрлері бар:

Фракциялық рецикл ( сур. 3.1) процесс аяқталғаннан кейінгі реакцияласпаған шикізаттардың бөлінуін және оның қайта өңдеу процесіне қайтарылуын жобалайды.

Рециклмен регенерациялау қосалқы материалдың қолданылуынан кейінгі процеске қайтарылуының регенерациясынан тұрады.

5. Қалдықтарды қайта пайдаланып, қосымша өнімдерден немесе қолданылмаған шикізаттардан үстемелеп пайдалы өнім ала аламыз. Бұл сұрақтың шешімінің басты бір бағыты - басқа өндірістердің қалдықтарын пайдалану немесе біріншілік шикізаттың орнына басқа альтернативті источник іздеу болып табылады. 

Мысалы, салыстырмалы шектелген мұнай  қоры моторлық отын өнеркәсібі үшін шикізаттың басқа түрлерін алуға және органикалық синтез үшін бастапқы өнімдерді алу процесіне  себепші болады.  Мұндай әдiстердiң  бiрi көмiрдi СО₂ге дейiн сутектендiру  және Н₂-ті көмірсутекті каталитикалық синтездеуі болып табылады.

          

Жаңа  табиғатты қорғау технологияларын  жасау және технологиялық үлгілерді  ұйымдастыру

 

Тиімді технологиялық  ресурстарды үнемдейтін технологияларды  ұйымдастыру мәселесінің шешімін екі түрлі бағытқа бөлеміз:

1. Жаңа табиғатты қорғайтын технологиялық үрдістерін жасау;
2. Қайта құрылатын және құрамдастырылған технологиялық үлгілерді жасау.

Жаңа  табиғатты қорғайтын технологиялық  үрдістерін жасау. Соңғы уақытқа дейін технологиялық үрдістерді бағалау өндірілетін тауарға деген сұраныс бойынша және оның өндірісінің технико-экономикалық мкөрсеткіштеріне байланысты жүргізіледі. Биосфераның ластануы өндірісті ұйымдастыру және технологияны аңдауда шешуші фактор болмады.

Қазіргі таңда экологиялық көрсеткіштер процесстің басқа да көрсеткіштеріне қарағанда анағұрлым басым болуы тиіс деп болжануда.

Жаңа экологиялық  қауіпсіз процесстерді құру ғылыми-техникалық және әлеуметтік прогресстің маңызды  міндеті болып табылады.

Бұл мәселені шешуде келесілер ұсынылады:

а) бір аппаратта  бірнеше технологиялық операцияларды  үйлестіруде мүмкіндік беретін  жаңа агрегаттарды әзірлеу;

б) оларды енгізгенде токсиндік жартылай өнімнің немесе қалдықтардың түзілуін анағұрлым төмендетуге  немесе жойылатын жаңа технологияларды және үрдістерді әзірлеу;

в) энергия үнемдейтін процесстерді әзірлеу.

Жаңа  агрегаттарды әзірлеу. Бұл мәселенің шешімінің бір тәсілі болып химиялық айналымдарды жүргізу үшін реакциондыұ камералар мен энергетикалық ресурстарды ұтымды пайдалану құрылғыларын үйлестіретін аппараттар әзірлеу. Мысалы, аммиакті қышқылдандыру үшін контактілік аппаратта аммиак-ауа қоспасын платиналық катализаторда каталитикалық қышқылдандыру үшін камера және жылу реакциясын пайдалануға арналған қазан-утилизатор үйлестірілген.

Зиян қалдықтардың көлемінің неғұрлым азаюы қазіргі  заманғы тазарту әдістерін енгізумен  қатар агрегаттардың ірілендіруін қамтамасыз етеді. Осылайша, химиялық өнеркәсіпте азот қышқылын өндіру шығыс  газдарын екі деңгейлі каталитикалық  тазарту және тұйық су айналым циклін енгізумен қатар ірі салмақты агрегаттарға айналдырылды. Нәтижесінде атмосфераға азот оксидтерінің шығыстары едәуір азайды.

Қазіргі заманғы  зауыттарда шығыс газдардағы үлесі  ГДК деңгейінде 0,005-0,008 % аспайды. Соған  қарамастан таза судың шығыны әлсіз азот қышқылының 1 т.-на 10-нан 0,3 м³ дейін азайды.

Жаңа  технологияларды әзірлеу процесстің өндірістік көрсеткіштерін жақсартуға және техногенді шығыстардың көлемін азайтуға көмектеседі.

Күкіртті қышқылын алудың атақты тәсілі болып контактілік тәсіл табылады. Ол негізінде күкіртті ангидридін SO₂  SO₃ күкіртті ангидридіне дейін ванадилі катализаторда қышқылдандыру табылады.

Күкірт қышқылының өндірісінің токсиндік шығысы –  күкірт диоксиді. Шығыс газдарда оның шоғырлануы түйістіру деңгейіне байланысты. Өндірістің классикалық әдісі бойынша түйістіру 96-98,5 % құрайды. Бұл жағдайда шығыс газдарға өтетін SO₂ мөлшері 1 т. Алынатын күкірт қышқылына 20,2-ден 9,8 кг дейін құрайды.

Қазіргі таңда  қос контактілеу және қос абсорбция  әдісі әзірленіп енгізілді. Нәтижесінде күкірт ангидридінде күкіртті ангидридтің конверсия мөлшері 99,5-99,7 % дейін өсті, ал атмосфераға SO₂ шығысы 5-6 есе төмендеді.

Сілтіні өндіру кезінде технологиялық процессті  жүргізудің екі нұсқасы қолданылады. Біріншісінде сілтіні электрохимиялық жолмен, яғни қатты катодты қолдану арқылы алады. Процесс анағұрлым жақсы экологиялық көрсеткіштермен ерекшеленеді, бірақ сілті төмен сапалы болады. Сілті сапасын көтеру үшін сұйық катод – сынапты электролиздеу әдісін қолдану керек. 1т NaOH алу кезінде сынаптың шығыны 300-500 г құрайды.

Шетелде өнеркәсіпке  қатты катодтар мен және өндіру кезінде  сілтіні тазартуды жүзеге асыратын ион алмасушы диафрагмамен электролиздерде  сілтіні электрохимиялық жолмен алудың мембраналық әдісі әзірленіп  енгізілген.

Бұл әдіс сынапты  қолдануды толығымен жоюға және сілтінің жоғарғы сапасын алуға  мүмкіндік береді.

Қара металлургияда  темір алудың кокссыздық әдісі енгізілген. Ол сутегі немесе айырбасталған табиғи газбен қайта қалпына келтіру  арқылы жүргізіледі. Нәтижесінде домнада балқыту және кокс өндірісі жойылады және зиян заттардың шығысы азаяды.

Қайта құрылатын және құрамдастырылған технологиялық  үлгілерді жасау. Технологиялық үлгілерде ресурстарды үнемдейтін технологиялық үлгілерді ұйымдастырудың бірнеше түрі бар.

Құрамдастырылған  өндіріс бір немесе бірнеше өнімді өндіру үшін өзара байланысты процессті білдіреді. Барлық түсетін шикізат тек пайдалы, тұтынатын таураларға өңделетін тұйық өндірісті құру экономикалық жағынан неғұрлым тиімді болар еді. Тек бір өндіріс аясында бұндай процессті жүзеге асыру қиынға түседі, территориалды-өндіріс кешендік ұйымдарда ғана мүмкін.

Қайта құрылатын  технологиялық үлгілер құрылғыда оны қайта құрылғаннан, яғни кейбір байланыстар мен режимдерді өзгерткеннен кейін де әр түрлі процесстерді жүзеге асыруға, шикізаттың бірнеше түрін өңдеуге және әр түрлі өнімдерді өндірге мүмкіндік береді.

Металлайналымында қолданылатын икемді автоматтандырылған өндірістік жүйелер неғұрлым танымал болып  саналады. Бөлшектерді өңдеу технологиясы автоматты түрде құрылады. Өнімді станок арқылы өту жолын өзгерту, сондай-ақ станоктардың жұмыс тәртібін өзгерті арқылы бір станок паркінде әр түрлі бұйымдар алынады.

Шикізаттың әр түрлі түрлерін өзгертетін технологиялық режимін  пайдаланатын қайта құрылатын үлгілерді  жасау мүмкін. Бұндай технологиялық жүйелер көп номенклатуралы өндіріске жатады.

Қосымша жүйе ретінде техногенді шығындарды тазатудың жаңа жүйесін  құруға болады.

Қайта құрылатын технологиялық  үлгілердің тиімділігін жүйеге кеткен шығын және оны пайдаланудың ұтымдылығымен қарай бағалайды. Шығынның негізгі түрлері – қосымша құрылғыға автоматтандыру және режимдерді ауысуына аппараттарды дайындауға кеткен шығыстар ұтымдылығы жаңа өнімді шығаруға ауысу уақытының азаюы, экономикалық тұрақты өндірісте антропогенді салмақтың төмендеуі.

 

 

Тұйық өндірістік циклдарды құру

 

Тұйық өндірістік циклдарды  құру техногенді қалдықтарды тазарту  әдісі және оларды қайта пайдалану  мүмкіндігін жүзеге асырумен байланысты.

Газдарды тазалаудың тиімді әдістерін бірнеше бағыттар бойынша жасалады, оның ішіндегі негізгілері:

• Тазалаудың әдістері және жаңа технологиялық әзірлеу және жүзеге асыру;
• Газ тазалаужүйесінде қазіргі заманғы тоттанбайтын және қызуға шыдамды материалдар мен агрегаттарды пайдалану.

Тозаң газ шығыстарында болатын токсиндік компоненттердің бірі. Өнеркәсптің әр түрлі саласында газдарды тозаңнан тазарту үшін жоғарғы электр жнергиясын қажет ететін электр сүзгіштер қолданылады.

Қазіргі таңда  экономикалық тиімді маталы сүзгіштер әзірленіп енгізілде. Оларда қазіргі заманғы тоттанбайтын және қызуға шыдамдылық негізінде маталы материалдар пайдаланылды. Бұндай аппараттар электр сүзгіштерді ауыстыра алады және 750ºC-қа дейінгі температурада да жұмыс істейді. Маталы сүзгіштердің жаңа құрылымы түсті металлургияда пайдаланылады. 

Өнеркәсіптің  әртүрлі салаларында газдарды абсорбционды тазалау кеңінен қолданылады, бірақ соған қарамастан өнеркәсіптік үйінділерде қолданылмайтын шламдардың көп мөлшері қалыптасады. Бұның шешімі ретінде бүгінгі күні адсорбционды тазалау әдісі әзірленуде. Ол қатты материалдарды қолдану арқылы адсорбентті регенерациясына қол жеткізеді.

Газдардың қайта  айналуының тұйық циклімен технологиялық  процесстер әзіреленуде және қолданылуда. Бұл технология бойынша өнеркәсіптік өндірістерде қалдық газдар тазартудан өтеді, тозаңнан және токсиндік қоспалардан босайды, сосын оларды қайтадан технологиялық сатыға жіберіледі.

Осылайша, қазір, газдарды тазалаудың әжептәуір тиімді әдістері және атмосфераға токсиндік  қалдықтардың шығуын жою және азайтуға мүмкіндік беретін технологиялық процесстер бар.