Hoffmann

Hoffmann, PWr W3, semestr 4, surowce i procesy przemysłu nieorganicznego (SIPPN)

s [ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Hoffman 201029.02.2010I.Podstawy fizykochemiczne procesów technologicznych• Procesy o charakterześciślechmicznym a więc z udziałem przemiany (reakcji)chemicznej to procesy jednostkowe (procesy jednostkowe chemiczne - unit processes):- spalanie i utlenianie w wysokich temperaturach,- zgazowanie,- reakcje gazowe bez udziału kontaktu,- reakcje między gazami i cieczami,- zobojętnianie,- reakcje gazowe kontaktowe,- podwójna wymiana.I.Schematy i bilanse chemicznych procesów technologicznych• Chemiczne procesy technologiczne przedstawiają się w postaci schematówtechnologicznych• Schemat ideowy przedstawia proces technologiczny jako szereg powiązanych z sobąoperacji i procesów jednostkowych• Schemat aparaturowy podaje nie tylko kolejność operacji i procesów jednostkowych leczrównież aparaturę oznaczoną za pomocą umownych symboli• Bilanse materiałowe i cieplne - rzeczywiste ilości materiału i energii i ich składowewystępujące w całym procesie technologicznym obliczone przy uwzględnieniuprzebiegających reakcji1. wykres Sankey’aI.Opracowanie nowej technologi chemicznej ZTE• Założenie techniczno-ekonomiczne inwestycji: ustalenia określające cel, program,podstawowe dane i parametry charakteryzujące wymagania, koszt w zakresiewystarczającym do opracowania projektu technicznego• Projekt techniczny - dokumentacja w formie graficznej, modelowej, zestawień liczbowychi opisów dotyczących wykonania wszystkich: prac, dostaw, czyności, uzgodnieńumożliwiających realizację inwestycji. Opracowanie tej dokumentacji wymaga realizacjiwielu prac studialnych dotyczących wyboru technologii, skali produkcji, lokalizacji:gospodarki energetycznej, wodnej, transportowej, dostępności i jakości surowców,aparatury. Zazwyczaj realizuje się ten etap przez opracowanie projektu procesowego.I.••••••••••Projekt procesowyCharakterystyka i zapotrzebowanie wyrobuStosowanie wświeciemetody produkcyjne i kierunki rozwoju technologiiCharakterystyka proponowanej metodyWarunki lokalizacjiCharakterystyka surowcówCharakterystyka produktów głównych i ubocznychCharakterystyka odpadów iścieków,możliwości ich utylizacji, neutralizacji, składowaniaSchemat ideowyIndywidualne parametry poszczególnych procesów i operacji jednostkowychOpis procesu technologicznegoHoffman 2010••••••••••I.Schemat technologicznyBilans materiałowyBilans cieplnyMateriały konstrukcyjne i zagadnienia związane z ochroną przed korozjąZestawienie aparatów i urządzeńHarmonogram pracy aparatówWskaźniki zużycia surowców i energiiZapotrzebowanie siły roboczejKoncepcja przestrzennego rozmieszczenia aparatów i urządzeńZagadnienia higieny i bezpieczeństwa pracyPrace badawcze i rozwojowe• Brak dostatecznych danych w literaturze naukowej, patentowej itp. stwarza koniecznośćprzeprowadzenia badań umożliwiających uzupełnienie, rozszerzenie wiedzy o badanymproblemie• Skala laboratoryjna - gramowe ilości substancji, aparatura szklana• Skalaćwierćtechniczna- kilogramowe ilości substanci właściwe dla procesu, materiałykonstrukcyjne aparatór i urządzeń• Skala półtechniczna - setki , tysiące kilogramów ilości substancji, aparaty o konstrukcjizbliżonej do przewidywanych dla skali przemysłowej i wykonane z odpowiednichmateriałów• Instalacja pilotowa - zakład doświadczalny, zminiaturyzowany model zakładuprzemysłowego, zawierający wszystkie istotne elementy instalacji przemysłowej wodpowiednio zmiejszonej skali• Instalacja prototypowa (referencyjna) - badanie pewności długotrwałej pracy właściwegodoboru materiałów efektywności ekonomicznej rozwiązań dotyczących ochronyśrodowiskaI.••••I.Procesy peroiodyczne i ciągłe (na egzaminie)Surowce wprowadza się i produkty wyprowadza się porcjami (szarżami)W czasie napełniania i opróżniania aparatury procesy ulegają przerwaniuOperacje i procesy jednostkowe przebiegają kolejno w jednym aparacieParametry procesu w każdym punkcie aparatury zmieniają się w czasieProcesy ciągłe• Surowce wprowadza się i produkty odprowadza się w sposób ciągły• Proces toczy się jedncześnie z wprowadzaniem surowców i odprowadzaniem produktów• Wszystkie stadia procesu przebiegają w różnych częściach aparatów lub w różnychaparatach• Parametry procesu w każdym punkcie aparatury pozostają stałeI.Przemysł chemiczny aśrodowisko• Zrównoważony rozwój- Art 5 “Rzeczpospolita Polska zapewnia ochronęśrodowiska,kierując się zasadązrównoważonego rozwoju’- Art 74 p 1. Władze publiczne prowadzą politykę zapewniającą bezpieczeństwoekologiczne współczesnemu i przeszłym pokoleniomHoffman 2010- zróżnoważony rozwój to taki rozwój, który zaspakaja potrzeby wspólczesnych beznaruszania możliwości zaspokajania potrzeb przyszłych pokoleń- Geneza zasady zrównoważonego rozwoju- Globalizacja problemów ochronyśrodowiska- transgraniczny transport zanieczyszczeń- Wzrost populacji ludnościświataa dostępne zasoby- Zapewnianie wyżywienia - rolnictwo - przemysł nawozowy- Ochrona ekosystemów - warunkiżyciadla flory i fauny, naturalne obszary leśne i wodne- Bezpieczeństwo energetyczne - surowce energetyczne, wpływ wytwarzania energii naproblemy ochronyśrodowiska- Wzrost produkcji przemysłowej - niemożność zaspokojenia potrzeb drogąkonwencjonalnego uprzemysłowienia- Urbanizacja - umiejscownie punktowe powstaniaściekówi odpadów komunalnych• Deklaracje i umowy międzynarodowe- Konwecja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (NY 1992)- Konwencja w sprawie transgranicznego przemieszczania zanieczyszczeń- Genewa 1979- Protokół w sprawie zmiejszenia emisji tlenków azotu (Sofia 1988)- Protokół w sprawie ograniczenia emisji siarki (Oslo 1994)- Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową- Montreal 1987- Konwencja w sprawie emisji gazów cieplarnianych (Kyoto 1997)- Deklaracja RIO (Rio de Janerio 1992)• Agenda XXI - globalny program działania na XXI wiek- organizacja biznesu i przemysłu w osiągnięciu trwałego i zrównoważonego rozwoju,- wprost odpowiedzialności za skutki działalności przemysłowej- wprowadzanie systemu produkcji technologii i procesów, które gwarantują racjonalnewykorzystania zasobów i zmiejszania ilości odpadów- promocja czystrzej produkcji- Czystsza produkcja - strategia prowadząca do osiągnięcia zrównoważonego rozwoju- Działania techniczne i organizacyjne mające na celu eleminację lub ograniczenia krotko idługotrwałego, szkodliwego oddziaływania naśrodowisko.Działania obejmują nie tylkoodpady lecz również surowce, materiały pomocnicze i energię, a także sam produkt- Proces, surowce, technologia, aparatura, energia, odpady• Produkt- czystrza produkcja zakłada stałe stosowanie strategii zapobiegania zanieczyszczaniuśrodowiskaw odniesieniu zarówno do procesów wytwarzania jak i stosowania produktu- czystrza produkcja koncentruje się na zmiejszeniu odziaływania wyrobu naśrodowiskonaturalne poprzez ocenę cyklużyciaproduktu, od wydobycia surowców do końcowegoskładowania zbędnego czy też zużytego produktu- czystsza produkcja obejmuje ochronę zasobów surowców i energii, eleminacją surowcówtoksycznych, redukcję ilości i zmniejszenia toksyczności wszystkich odpadów- celem czystszej produkcji osiągane są nie tylko przez usprawnianie technologiczne ale isposobu myślenia o wyrobie w aspekcie ochronyśrodowiskai celów jakie chcemyosiągnąć poprzez ten produkt• Zintegrowane zapobieganie i kontrola zanieczyszczeń- dyrektywa 96/61/EC - integrated pollution prevention and control (IPPC)- zapobieganie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyśczeń w celu zapewnieniakompleksowej ochronyśrodowiskaHoffman 2010- przepisy dyrektywy obowiązująca nowe instalacje, natomiast dla istniejących przewidująokre przejściowy (2007)- pozwolenie zintegrowania obejmującełącznywpływ instalacji naśrodowisko( limityilościowe i właściwości czynników wprowadzonych dośrodowiska)- pozwolenia sektorowe - pozwolenia na wprowadzenia gazów lub płynów do powietrza,ściekówdo wód lub do ziemi, pozwolenie na wykorzystanie odpadów, emitowanie hałasudośrodowiskai emitowanie pól elektromagnetycznych- dla instalacji wymagajacych zintegrowanego pozwolenia przewidywane jest spełnianiewymogów ochronyśrodowiska,zakwalifikowanie od grupy technologii określonych jakonajlepiej dostępne techniki (BAT - best available techniques)-środkitechniczne służące zapobieganiu odpadom oraz monitorowania emisji dośrodowiska• Europejskie biuro IPPC (Sevilla)- zapewnienie wymiany informacji a temat aktualnie osiągalnych najlepszych technik wposzczególnych sektorach przemysłu- opracowywanie wytycznych odnośnie BAT - dokumentów referencyjnych opisującychnajlepsze dostępnne techniki dla instalacji przemysłowych BREF’s• Kryteria uwzględniane przy werfikacji technologii jako BAT- odpady w technologii- stosowanie substancji niebezpiecznych- zastosowanie odzysku i recyklingu odpadów, mediów technologicznych, stopieńwykorzystywania ...• Baty dla technologii nieorganicznych- wielkotonażowe produkty nieorganiczne- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - amoniak- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - kwas azotowy- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - kwas siarkowy- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - kwas fosforowy- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - kwas fluorowodorowy- wielkotonażowe produkty nieorganiczne - nawozy wielkoskładnikowe NPK- otrzymywanie metodą nitrofosfatową• Baty związane z przemysłem chemicznym- przemysł chloro-alkaliczny (CAK)- rafinerie ropy naftowej i wydobycie gazu (REF)- emisje z magazynów (ESB)- przemysł obróbki odpadów (WT)- ogólne zasady monitoringu (MON) (Baty poziome - o wszystkim)Hoffman 201015.03.2010I.Woda do celów przemysłowych - oczyszczanieścieków.W zależności od stopnia natlenienia obserwuje się procesy nitryfikacji (warunki aerobowe)oraz denitryfikacji (warunki anaerobowe).• Biologiczne oczyszczanieściekóww warunkach sztucznych:- stawy oczyszczające,- złoża biologiczne,- oczyszczanie za pomocą osadu czynnego (często uzupełniane fermentacją metanową).• Oczyszczanie chcemiczne:- zobojętnianieścieków- mieszanieściekówzasadowych z kwaśnymi, stosowanie mlekawapiennego,- metody strąceniowe - stosowanie mleka wapiennego, siarczków, boagulantów,flokulantów itp.• Ochrona powietrza atmosferycznego - rozporządzenie ministra ochronyśrodowiskawsprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu.I.Surowce mineralneSurowce to materiały z których w drodze procesów technologicznych otrzymuje sięokreślone produkty. Surowce naturalne są surowcami mineralnymi lub wytworzonymi wdrodze fotosyntezy, głównie w odpowiednich uprawach (drzew kauczukowych, trzcinycukrowej, buraków cukrowych, drzew iglastych i liściastych). W procesach przemysłowychpowstają często odpady, które znajdują zastosowanie w innych technologiach i nazywamyje surowcami wtórnymi. Najważniejsze znaczenie dla przemysłu chemicznego mająnastępujące pierwiastki: C,H,O,S,N,Na,K,P,Cl,Ca. Rudy to minerały, których wydobyciejest opłacalne w określonych warunkach ekonomicznych i technicznych.- rudy miedzi > 1% Cu- rudyżelaza> 25% Fe- rudy złota > 0,001% Au- rudy renu > 0,0002 ReWartość użytkowa minerałów zależy od wielkości złoża, położenia geologicznego igeograficznego.Parametry decydujące o opłacalności: wielkość, chłoność, lokalizacja, powierzchnia,głebokość.Jako surowce wykorzystuje się często dawne odpady:- rudy tytanu - ilmenit wydobywany dawniej jako rudyżelaza,- rudy cynku - odpady po hutnicze.I.Zasoby surowców mineralnychSurowce są nieodnawialne - ropie naftowej i niektórym rudom metali niezależnych groziperspektywa szybkiego całkowitego wyczerpania. Pomyślniej sytuacja kształtuje się dlatakich surowców jak sól kamienna, węgiel, surowce fosforowe. [ Pobierz całość w formacie PDF ]