Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2009
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Група:
ЕКО-12
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
М і н і с т е р с т в о о с в і т и і н а у к и У к р а ї н и
Н У « Л ь в і в с ь к а П о л і т е х н і к а »
К а ф е д р а ЕОНС
Лабораторна робота №2
Обгрунтувати і запропонувати технологічну схему для очищення забруднених газів SO2 методом адсорбції.
Підготував:
ст. гр. ЕКО - 12
Харів В.М.
Перевірив:
Мартиняк О.В.
м. Львів 2009 р
ЗМІСТ
Вступ
Фізико – хімічні властивості забрудника. Вплив SO2 на навколишнє середовище
3..Застосування.
4.Адсорбційні методи.
5.Оптимальний варіант технології очищення.
6.Опис технологічної схеми
7.Висновок
8.Список використаної літератури.
1.Вступ
Технологічний прогрес стрімко почав розвиватися на початку минулого століття, який не тільки полегшує і забезпечує якість нам життя але й приносить і певний негатив. Цей негатив полягає в тому що ми маємо побічні наслідки, тобто викиди шкідливих газів в атмосферу, скид токсичних вод в поверхневі води та великі території сміттєзвалищ.
Одним з небезпечних і багатотонажним забрудником атмосфери є SO2, який утворюється у великій кількості. Основним джерелом в атмосфері є спалювання палива, а особливо вугілля. В повітрі SO2 поглинається краплинками води, призводячи до утворення кислоти, яка в свою чергу з опадами потрапляє на проверхню землі. Ці опади відомі під назвою кислотні дощі.
2.Фізико – хімічні властивості забрудника. Вплив SO2 на навколишнє середовище
Діоксид сірки, що потрапив в атмосферу, перетерплює ряд хімічних перетворень, що ведуть до утворення кислот. Частково діоксид сірки в результаті фотохімічного окислювання перетворюється в триоксид сірки (сірчаний ангідрид) SO3:
2SO2 + О2 → 2SO3,
який реагує з водяною парою атмосфери, утворюючи аерозолі сірчаної кислоти:
SO3 + Н2О → H2SO4.
Основна частина діоксиду сірки, що викидається у вологому повітрі утворить аерозоль сірчистої кислоти і зображують умовною формулою Н2SO3:
SO2 + H2O → H2SO3.
Сірчиста кислота у вологому повітрі поступово окисляється до сірчаної:
2H2SO3 + O2 → 2H2SO4.
ГДК
Сірчаний газ(SO2) м.р 0.008
с.д.0.003
Сірчаний газ (SO2) виділяється внаслідок згоряння палива з домішками сірки (вугілля, нафти), переробки сірчаних руд, частково – горіння териконів, виплавки металів. Він підкислює грунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, загострю захворювання легеневої системи та дихальних шляхів людини і тварин, шкідливий для рослин, оскільки легко ними засвоюється та порушує їх життєдіяльність.
Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуру (IV) SO2 і оксид сульфуру(VІ) SO3. Різний кількісний склад молекул (і різна їхня будова) зумовлюють відмінні властивості цих речовин.Оксид сульфуру (ІV) SO2 (діоксид сульфуру, сірчистий газ) —це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорючий. Дуже легко розчиняється у воді ( в 1л води при 20 °С розчиняється 43 л SO2 ). Поряд з «фізичним» розчиненням одночасно відбувається хімічна взаємодія Невеликої частини молекул оксиду сульфуру (ІV) SO2 з водою, внаслідок чого утворюється сульфітна кислота:SO2 + H2O Н2SO3Сульфітна кислота Н2SO3 —дуже нетривка сполука. Існує тільки у водних розчинах. За спроб виділити її розкладається на оксид сульфуру (ІV) і воду. Легко поглинає з повітря кисень і повільно окиснюється у сульфатну кислоту:2H2SO3 + O2 = 2H2SO4Сульфітна кислота Н2SO3 двохосновна. Належить до кислот середньої сили. У водному розчині дисоціює ступінчасте, в основному за першим ступенем:І ступінь Н2SO3 H+ + HSO-3 гідросульфіт-іон ІІ ступінь НSO-3 H+ + HSO2-3 сульфіт-іонЗа другим ступенем дисоціація відбувається незначною мірою.Як двохосновна сульфітна кислота Н2SO3 може утворювати два ряди солей: а) середні солі —сульфіти і б) кислі солі — гідросульфіти (продукти неповного заміщення Гідрогену кислоти на метал).Якщо в розчин їдкого натру NаОН пропускати сірчистий газ SO2, то залежно від співвідношення речовин, що реагують, утвориться або середня, або кисла сіль:NаОН + SО2 = NаНSO31 моль 1 моль гідросульфіт натрію2NаОН + SO2 = Nа2SO3 +H2O2 моль 1 моль сульфіт натріюЦе слід брати до уваги під час виконання дослідів та розв'язування задач.Усі сульфіти—нерозчинні солі, за винятком сульфітів лужних металів і амонію.Добування. Оксид сульфуру (IV) добувають спалюванням сірки, а також як побічний продукт випалювання сульфідних руд кольорових металів, наприклад:S + O2 = SO2 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2У лабораторних умовах оксид сульфуру (IV) добувають дією кислот на сульфіти. При цьому замість нетривкої сульфітної кислоти виділяється оксид сульфуру (ІV):Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SO3 H2O SO2Застосування. Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру (ІV) SO2 - це виробництво сульфатної кислоти H2SO4. Його використовують також у виробництві сульфітів і гідросульфітів. Сірчистий газ SO2 здатний знищувати мікроорганізми і шкідників сільськогосподарських культур, тому його використовують для обкурювання овочесховищ і з метою перевезення ягід і фруктів. Сірчистий газ знебарвлює багато природних фарб, тому з його допомогою вибілюють солому, шовк, вовну та інші матеріали. Застосовують його також для консервування фруктів і ягід та як дезінфікувальний засіб (для знищення плісені у підвалах, льохах, винних бочках, бродильних чанах).Фізіологічна дія. Оксид сульфуру (IV) SO2 токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнення слизових оболонок дихальних органів і очей. Тривала дія навіть малих концентрацій оксиду сульфуру (IV) призводить до виникнення у людини бронхіту, гастриту та інших хвороб, у тому числі, можливо, й раку легенів. Оксид сульфуру (ІV) SO2 вважається найнебезпечнішим для здоров'я людини, оскільки викликає загальне ослаблення організму і у поєднанні з іншими забрудниками спричинює скорочення середньої тривалості життя.Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру SO2 один з основних забрудників повітря, він отруює навколишнє середовище.Звідки ж береться діоксид сульфуру SO2 у повітрі?Природним джерелом SO2 є окиснення сірководню Н2S атмосферним киснем й озоном:
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
H2S + O3 = SO2 + H2O
Основними антропогенними джерелами діоксиду сульфуру SO2 є спалювання палива, виплавляння металів (димові гази), робота автомобільного транспорту (вихлопні гази).Діоксид сульфуру SO2, потрапляючи у повітря, викликає утворення «кислотних дощів», шкідливих для усього живого.Як же утворюються «кислотні дощі»?В атмосфері діоксид сульфуру SO2 під впливом незначних кількостей розпорошених металів та їхніх солей (в основному Fе і Мn) окиснюється до триоксиду сульфуру SO3:
2SO2 + O2 2SO3
,який взаємодіє з краплинами вологи, утворюючи сторонню для повітря речовину —сульфатну кислоту:
SO3 + H2O = H2SO4
Аналогічним чином роблять свій «внесок» у появу «кислотних дощів» й оксиди нітрогену:
2NO + O2 = 2NO2
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
Кислотні опади (дощ, град, сніг тощо) негативно впливають на водні екосистеми, на ріст дерев та сільськогосподарських культур. Вплив кислотних опадів на живі організми, у тому числі на людину, ще недостатньо вивчений. Проте відомо, що в умовах забруднення атмосфери (димовими газами, що утворюються у процесі спалювання палива, або відхідними газами переробки сульфуровмісної сировини чи викидами металургійних підприємств) не слід ходити під дощем з непокритою головою (це може стати причиною випадання волосся).Оксид сульфуру (VІ) SO3 (триоксид сульфуру) — безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 17 °С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже летка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражуєслизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах.Оксид сульфуру(VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту:
SO3 + H2O = H2SO4
Він може навіть вбирати вологу з повітря, утворюючи білий туман, що складається з найдрібніших краплинок сульфатної кислоти.Оксид сульфуру (VІ) розчиняється у концентрованій сульфатній кислоті Н2SO4, і цей розчин називається олеумом.Добувають оксид сульфуру (VІ) у результаті окиснення SO2 киснем повітря (напишіть рівняння реакції).За звичайних умов ця реакція відбувається дуже повільно. Значно швидше і легше вона відбувається за температури 450—600 °С і за наявності каталізатора оксиду ванадію (V) V2O5.Застосовується оксид сульфуру (VІ) SO3 у виробництві сульфатної кислоти H2SO4. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.•
3.Застосування.
Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру (IV) SO2 – це виробництво сульфатної кислоти H2SO4. Фізіологічна дія. Оксид сульфуру (IV) SO2 токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнення слизових оболонок дихальних органів і очей. Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру SO2 один з основних забрудників повітря, він отруює навколишнє середовище. Звідки ж береться діоксид сульфуру SO2 у повітрі? Природним джерелом SO2 є окислення сірководню H2S атмосферним киснем й озоном: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O H2S + O3 = SO2 + H2O Діоксид сульфуру SO2, потрапляючи у повітря, викликає утворення “кислотних дощів”, шкідливих для усього живого. Оксид сульфуру (IV) SO3 (триоксид сульфуру) – безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 170С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже легка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує слизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах. Оксид сульфуру (VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту: SO3 + H2O = H2SO4 Застосовується оксид сульфуру (IV) SO3 у виробництві сульфатної кислоти H2SO4. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.
4.Адсорбційні методи
Адсорбція (від лат. Ad-ну, при і sorbeo-поглинаю), зміна концентрації в-ва поблизу пов-сті розділу фаз. У загальному випадку причина адсорбції - нескомпенсованність міжмолекулярних сил поблизу цього пов-сті, тобто наявність адсорбції. силового поля. Тіло, що створює таке поле, наз. адсорбентом, в-во, молекули к-якого можуть адсорбуватися,-а д с о р б т и в о м, вже адсорбує. в-во-адсорбатом. Процес, зворотний адсорбції, наз. десорбцією.
Природа адсорбції. сил може бути дуже різною. Якщо це Ван дер Вальсових сили, то адсорбція наз. фізичної, якщо валентні (тобто адсорбція супроводжується утворенням поверхневих хім. з'єднань), - хімічної, або Хемосорбція. Відрізнить. риси Хемосорбція - незворотність, високі теплові ефекти (сотні кДж / моль), активоване характер. Тим фіз. і хім. адсорбцією існує безліч промежут. випадків (напр., адсорбція, зумовлена утворенням водневих зв'язків). Можливі також розл. типи фіз. адсорбції наиб. універсально прояв дисперсійних межмол. сил притягання, тому що вони приблизно постійні для адсорбентів з пов-стю будь-хім. природи (т. з. неспеціфіч. адсорбція). Фіз. адсорбція може бути викликана електростатіч. силами (взаімод. між іонами, диполями або Квадрупольний); при цьому адсорбція визначається хім. природою молекул адсорбтіва (т. з. специфічний. адсорбція). Значить. роль при адсорбції відіграє також геометрія пов-сті розділу: у випадку плоскої пов-сті говорять про адсорбції на відкритій пов-сті, у випадку слабко або сильно викривленої пов-сти-про адсорбції в порах адсорбенту.
Адсорбція газових і рідких сумішей. Па практиці завжди мають справу не з індивідуальним адсорбтівом, а з сумішшю газів або з рідкими розчинами. Тому потрібно узагальнення теорії адсорбції на випадок багатокомпонентного адсорбтіва. У принципі можна виходити з будь-якої моделі адсорбції і поширити її на цей випадок. При адсорбції газової суміші це досягається не тільки великим ускладненням ур-ний, але і введенням в них доповнить. емпіріч. параметрів, пов'язаних або з взаємодій. різнорідних молекул або, в більш загальному вигляді, з впливом одних у-у на коеф. активності інших. Тільки модель Ленгмюра дозволяє отримати ур-ня ізотерми адсорбції суміші без параметрів, що не входять в ур-ня для адсорбції індивідуальних в-в. Для цього досить врахувати, що при адсорбції k-того компонента з суміші i компонентів частина адсорбції. центрів м.б. зайнята ін молекулами. У випадку адсорбції рідких розчинів незалежно від їх концентрації вся пов-сть адсорбенту заповнена. Внаслідок цього адсорбція молекули k-того компонента супроводжується витісненням не-до-якого числа молекул інших компонентів, тобто адсорбція носить конкурентний характер. Розрізняють молекулярну і іонну адсорбцію р-рів. Перша відбувається при адсорбції розчинів неелектролітів, друге-розчинів електролітів. Молекулярна адсорбція, як правило, виражається надлишковими величинами. Конкурентний характер адсорбції обумовлює те, що величина а м.б. як позитивною, так і негативною. Висловлюючи адсорбцію i-того компонента як ф-цію його мольної частки в р-ре-хi, маємо, що Гi = О при хi = 0 і хi = 1 (можливою зміною обсягу в-ва в адсорбції. Шарі нехтують). Тому ізотерма адсорбції має один або неск. екстремумів.
Іонна адсорбція, як правило, не носить еквівалентного характеру. На пов-сті з розчину електроліту адсорбуються переважно. катіони чи аніони. Завдяки електричним силам на пов-сті утворюється подвійний електричний шар.
Якщо до складу адсорбенту входять іони або поверхневі функц. групи, здатні в цьому р-Рітель до іонізації, то між адсорбентом і розчином електроліту відбувається іонний обмін. Адсорбент в цьому випадку з. іонітів.
Апаратурне оформлення адсорбційних процесів
Існує безліч технол. прийомів проведення адсорбції. процесів. Широко поширені цікліч. (періо-діч.) установки з нерухомим шаром адсорбенту, осн. вузол к-яких - один або неск. адсорбер, виконаних у вигляді порожнистих колон, що заповнюються гранульованим адсорбентом. Газовий (або рідинної) потік, що містить адсорбованих компоненти, пропускається через шар адсорбенту до проскакування. Після цього адсорбент в адсорбер регенерують, а газовий потік направляють в ін адсорбер. Регенерація адсорбенту включає ряд стадій, з яких брало ос новних-десорбції, тобто виділення раніше поглиненого в-ва з адсорбенту. Десорбції проводять нагріванням, скиданням тиску в газовій фазі, витісненням (напр., гострим водяною парою) або комбінацією цих методів. Так як часи адсорбції і регенерації не збігаються, підбирають таке число одночасно працюючих і регенеріруемих адсорбер, щоб у цілому процес йшов безперервно.
За техн. і економічний. міркувань регенерацію не доводять до кінця. Тому робоча ємність адсорбенту дорівнює різниці між максимально досягається в даних умовах адсорбцією і кол-вом адсорбата, що залишається в адсорбенти після регенерації. Внаслідок цього ізотерми адсорбції, що відповідають процесу в адсорбер, не повинні бути дуже крутими.
В описаній схемі можливі два варіанти: 1) цільовий продукт адсорбується з газового потоку практично повністю, і тоді він міститься в десорбате, звідки його витягають той чи інший спосіб; 2) цільовий продукт адсорбується гірше, ніж ін компоненти газової суміші, і тоді він міститься в що виходить газовому потоці. За першим варіантом працюють, напр., Рекупераціонние установки на віскозних вироб-вах, що вловлюють з газів, що відходять і повертають в цикл CS2. Продуктивність таких установок сягає сотень тисяч м3 очищуваного газу на годину; адсорбент-активний вугілля з не дуже тонкими мікропорами, тобто вугілля, в якому константа E за ТОЗМ (см. вище) дорівнює 20-25 кДж / моль. Це значення E0 відповідає не занадто крутий ізотермі, що забезпечує гарні умови регенерації. Такі вугілля з. рекупераціоннимі. Десорбції здійснюють гострим водяною парою. Для економії енергії холодні і гарячі газові потоки пропускають через теплообмінники.
Дуже важлива осушення газів і рідин, напр. нафтових газів перед їх переробкою або прир. газів перед транспортуванням; адсорбенти-силікагель або цеоліти. Десорбції здійснюють нагріванням. Т. к. десорбції цеоліту пов'язана з великими енерговитратами, застосовують комбінований адсорбент: осн. масу вологи поглинають легко регенеріруемим силікагелем, а глибоку доосушку-цеолітом.
При теплової регенерації повний цикл включає адсорбцію, нагрів адсорбенту, його десорбції та охолодження. Велика кількість стадій обумовлює низьку інтенсивність і високу енергоємність процесу. Тому широке розповсюдження отримали т. з. короткоцікловие установки, весь цикл в яких займає неск. хвилин. У них газ подається в адсорбер під значить. тиском, до-рої потім скидається, і відбувається десорбції. Весь процес йде майже ізотермічні (відхилення від ізотермічності викликається тільки виділенням теплоти адсорбції і поглинанням теплоти при десорбції). Стадії циклу: адсорбція, скидання тиску, десорбції, підйом тиску. Приклад-установки з цеолітом для отримання повітря, збагаченого киснем.
В установках сдвіжущімся шаром адсорбенту (в т. з. Гіперсорберах) останній під дією сили тяжіння повільно опускається, виводиться з ниж. частини адсорбера і потрапляє в т. з. ерліфт, що представляє собою вертикальну трубу, паралельну адсорбції. колоні. По цій трубі знизу вгору рухається потік повітря, к-рий піднімає зерна адсорбенту в гору. частина колони. Переробляються газовий потік надходить у середню частину адсорбера і рухається вгору протитечією до адсорбенти. У верхній частині колони безперервно відбувається адсорбція, в нижній - регенерація адсорбенту (див. також Адсорбційна очищення).
В установках з псевдозрідженим ( "киплячим") шаром адсорбенту газовий потік, що надходить у адсорбер знизу, призводить адсорбент у зважене стан. При цьому різко збільшується ефективність масообміну між адсорбентом і газом і скорочується тривалість адсорбції і десорбції. Такі установки мають високу продуктивність. Їх широкому розповсюдженню перешкоджають високі вимоги, що пред'являються до хутро. міцності зерен адсорбенту (недостатня міцність обумовлює значить. втрати адсорбенту внаслідок його стирання і віднесення з апарата).
Осн. вимоги до адсорбенту: велика адсорбції. ємність, тобто вони повинні представляти собою дисперсні тіла з великою уд. пов-стю або з великим обсягом пор; хім. природа пов-сті повинна забезпечувати ефективну адсорбцію даних у-у в даних умовах; хім. і тримаючи. стійкість, регенеріруемость, доступність. наиб. поширення набули активні вугілля, ксерогелі нек-яких оксидів (силіка-гелі, алюмогелі тощо), цеоліти; з непористий адсорбентів-техн. вуглець (сажа) і високодисперсний SiO2 (аеросил, "біла сажа").
Області застосування адсорбційної техніки
На явище адсорбції засновані мн. способи очищення повітря від шкідливих домішок (див. газів очищення), води (див. Водопідготовка), а також цукрових сиропів при цукроваріння, фруктових соків та ін рідин в пищ. пром-сті, відпрацьованих мастил. Видалення вологи як шкідливої домішки з газів і рідин за допомогою твердих адсорбентів-одна з важливих галузей адсорбції. техніки (див. також газів осушення).
На адсорбції. процесах засновано тонке розділення сумішей у-у і виділення зі складних сумішей певних компонентів. Приклади-розділення ізомерів алканів з метою отримання нормальних вуглеводнів для вироби, ПАР, поділ нафт при вироби, моторних палив. Для газових сумішей адсорбції. методи розділення використовують при отриманні повітря, збагаченого киснем (аж до майже чистого О2); у мн. випадках ці методи успішно конкурують з ректифікаційні (див. Повітря поділ).
Швидко розвивається сфера застосування адсорбції. техніки-медицина, де вона служить для вилучення шкідливих у-у з крові (метод гемосорбції) та ін фізіолого. рідин. Високі вимоги до стерильності ставлять дуже важке завдання підбору відповідних адсорбентів. До них відносяться спеціально приготовані активні вугілля.
5. Оптимальний варіант технології очищення.
Технологічна схема адсорбційного очищення вентиляційних газів від SO2
СВ – Скрубер Вентурі, Ц – циклон, АД1,2 – адсорбери, Є1,2 – ємності, Н1,2 – насоси, К- комен,
ТП – технологічний процес, АП – аспіраційна парасолька, В – вентилятор, В1-16 - вентилі
6.Опис технологічної схеми очищення очищення газових викидів від SO2
З технологічного процесу ТП через аспіраційну парасольку АП та вентилятора В подаються вентиляційні гази на очищення.В скрубері Вентурі СВ газ промиваєть кислотою, при цьому збільшуючи концентрацію поглинаючи газ SO3 який окислився повітрям з SO2. З скрубера гази йдуть на відділення від кислоти в циклон. З циклону кислота збирається вємності Є1, частина якої йде на повторне зволоження газу за допомогою насоса Н1, а частина йде до споживача яка застосовується в залежності від концентрації та забруднення.
Газ з циклону йде на очищення у два адсорбери АД1 і АД2, які заповнені зволоженим активованим вугіллям, яке зволожується водою яка поступає за допомогою Н2 з Є2. Після виходу з адсорберів після очищення газ через комен К викидається в атмосферу.
7.Висновок
1. Розгляд фізико-хімічних властивостей забруднила та його вплив на навколишнє середовище.
2. Застосування SO2 в промисловості.
3. Ознайомлення з основними поняттями адсорбції.
4. Запропонована і розроблена схема очищення вентиляційних газів від SO2.
5. Описана запроплнована схема очищення.
8.Література
1.Основные процессы и аппараты химической технологии: Посо бие по проектированию/Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дыт нерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991.—496 с. ISBN 5—7245—0133—3
2. Лэбедев «Основи промислового ы нафто хым. Синтеза»
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора