Способы минимизации воздействия промышленных предприятий на окружающую среду


Е. А. Фролова, С. 3. Каляева








        СПОСОБЫ МИНИМИЗАЦИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ



Учебное пособие






















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 502:628.473.26/.4.038
ББК 30.69
     Ф91


Рецензенты:
кафедра морфологии ЯрГУ им. П. Г. Демидова (зав. кафедрой д. т. н., доцент ЕремейшвилиА. В.);
директор ООО «Ферос» ДубовА. Ю.





     Фролова, Е. А.
Ф91 Способы минимизации воздействия промышленных предприятий на окружающую среду : учебное пособие / Е. А. Фролова, С. 3. Калаева. -Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 208 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-0881-3

     Рассмотрены проблемы сырья, энергии, воды и отходов в промышленном производстве, антропогенное воздействие промышленности на окружающую среду, утилизация, рекуперация и рециклинг некоторых видов отходов химии, нефтехимии и нефтепереработки. Представлен материал по принципам создания малоотходных производств и некоторым аспектам разработки технологических схем. Разработаны основные стадии безопасного технологического процесса и основы проектирования с учетом окружающей среды, а также производство продукта с учетом его жизненного цикла.
     Для студентов, обучающихся по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии».

УДК 502:628.473.26/.4.038
                                                ББК 30.69








ISBN 978-5-9729-0881-3

     © Фролова Е. А., Калаева С. 3., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

                ОГЛАВЛЕНИЕ





  Введение...................................................... 4
  Глава 1. Значение химической и нефтехимической промышленности.............................................. 6
    1.1. Структура отрасли...................................... 7
    1.2. Факторыразмещения...................................... 9
  Глава 2. Химико-технологический процесс.................... 12
    2.1. Компоненты химического производства................. 13
  Глава 3. Классификация химико-технологических процессов....... 26
    3.1. Классификация машин и аппаратов химических производств. 33
  Глава 4. Воздействие промышленных предприятий на окружающую среду........................................ 35
    4.1. Виды загрязнений биосферы.............................. 35
    4.2.  Влияние некоторых видов химических производств на окружающую среду........................................... 42
  Глава 5. Источники и классификация отходов производства....... 46
    5.1. Виды отходов. Классификация отходов.................... 47
    5.2. Нормирование образования отходов....................... 57
  Глава 6. Вторичные энергетические ресурсы..................... 62
  Глава 7. Способы снижения отходов производства................ 73
    7.1. Разработка и внедрение малоотходных технологий......... 78
    7.2. Принципы создания малоотходных производств............. 82
  Глава 8. Рециклинг, рекуперация и утилизация отходов.......... 86
    8.1. Отходы нефтеперерабатывающей промышленности............ 89
    8.2. Пластиковые отходы и их переработка.................... 113
    8.3. Отходы лакокрасочных материалов........................ 118
    8.4. Отходы синтетических и минеральных масел............... 121
    8.5. Отходы производства резин и амортизированных шин....... 127
    8.6. Осадки производственных сточных вод.................... 131
  Приложение А. Основные понятия и определения.................. 144
  Приложение Б. Федеральное законодательство в области обращения с отходами...................................... 148
  Приложение В. Расчетный метод определения класса опасности отходов................................................... 154
  Приложение Г. Инструкция по заполнению формы паспорта опасного отхода........................................... 172
  Приложение Д. Задачи для самостоятельной работы............... 174
  Литература.................................................... 202

                ВВЕДЕНИЕ





     Жизнедеятельность человека и животных, любая технологическая деятельность неизбежно приводят к образованию различных видов отходов, оказывающих то или иное воздействие на окружающую среду. Одна из задач инженерной экологии - сделать так, чтобы это воздействие было по возможности умеренным и не вызвало бы необратимые пагубные изменения в природе. Многие виды отходов представляют повышенную опасность для окружающей среды, городского и сельского населения из-за высокой токсичности. Даже их складирование или захоронение без соблюдения соответствующих предупредительных мер безопасности может привести к серьезным последствиям для природы и людей, экологическому ущербу. Особенно это относится к радиоактивным, взрывоопасным отходам, легколетучим отравляющим веществам. В то же время некоторые отходы по своему химическому составу и физическому состоянию являются безвредными, их можно закапывать, затоплять в морях и океанах.
     Проблемы образования и использования отходов многогранны. Отходы производства и потребления могут являться ценными видами вторичных материальных и энергетических ресурсов. Для их «добычи» нет необходимости производить специальные геологические изыскания, строить горнодобывающие предприятия, транспортировать технологическое и энергетическое сырье на большие расстояния. Вторичные материальные и энергетические ресурсы в наибольшей степени образуются как раз в крупных промышленных центрах, где имеются принципиальные возможности для их повторного применения.
     Радикальное решение проблем охраны окружающей среды от негативного воздействия промышленных объектов возможно при широком применении малоотходных технологий. Использование очистных устройств и сооружений не позволяет полностью локализовать токсичные выбросы, а применение более совершенных систем очистки всегда сопровождается экспоненциальным ростом затрат на осуществление процесса очистки даже в тех случаях, когда это технически возможно. Так, например, очистка сточных вод крупного машиностроительного предприятия с эффективностью до 90% обеспечивается сравнительно легко, но каждый последующий процент дает рост затрат, взмывающий вверх по экспоненциальной кривой. Стопроцентная очистка теоретически возможна, но практически неосуществима из-за громоздкости очистных сооружений и их колоссальной стоимости. Следовательно, нужно искать альтернативное решение, а именно - внедрять малоотходную и ресурсосберегающую технологию. При малоотходном производстве вредное воздействие на окружаю

4

щую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами, но по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение. При создании малоотходных производств необходимо постоянно совершенствовать существующие и разрабатывать принципиально новые технологические процессы и схемы, при реализации которых существенно снижается количество образующихся отходов или они практически ликвидируются. Такое производство включает и переработку отходов производства, и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия.

5

            ГЛАВА 1. ЗНАЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ


     Химическая промышленность - одна из важнейших отраслей мирового хозяйства, благодаря которой обеспечивается полноценная работа черной и цветной металлургии, строительства, сельского хозяйства, фармацевтики, пищевой промышленности. В современном мире значение химической промышленности очень велико, поскольку ее достижения существенно облегчают жизнь людей.
     Химическая промышленность основана на переработке сырья химическими способами. Базовыми материалами, которые используются в этой отрасли, является нефть и различное минеральное сырье. Благодаря ей у людей появилась возможность использовать в своем быту пластиковые и пластмассовые изделия, удобрения для сельского хозяйства, лекарственные препараты, бытовую химию, косметику и многое другое.
     Многие отрасли промышленности нуждаются в химической продукции, благодаря которой происходит активное развитие индустрии. Особое значение химическая промышленность имеет для сельского хозяйства, автомобилестроения и строительства.
     Химическая и нефтехимическая промышленность - прогрессивная, быстро развивающаяся отрасль. Место химической индустрии в развитии экономики страны определяется ее важной ролью. Она обеспечивает многие отрасли промышленности и сельское хозяйство сырьем, социально-ориентированной продукцией, способствует формированию прогрессивной структуры производства и потребления, развитию новейших отраслей и направлений, обеспечивает экономию и сохранение жизненно важных ресурсов, повышение производительности труда в смежных отраслях.
      Все большее значение приобретает использование химических технологий и методов при очистке и обезвреживании жидких и газообразных сред в различных отраслях, переработке и утилизации отходов. В состав химической промышленности входит много отраслей, которые производят десятки тысяч видов продукции. Уровень их развития сильно различается. По производству серной кислоты Россия занимает второе место в мире, по выпуску минеральных удобрений - пятое, синтетических смол - четырнадцатое.
     Широкое применение химических технологий и материалов во всех хозяйственных отраслях определяется рядом особенностей химической промышленности, которые влияют и на размещение её предприятий.

6

     Во-первых, она создаёт новые материалы, которых нет в природе. По своим качествам они часто превосходят натуральные продукты. Их применение экономит труд людей и сырье. Поэтому предприятия хим. промышленности часто создают в уже сложившихся районах, центрах производства и потребления традиционных конструкционных материалов (машиностроительных центрах, металлургических базах).
     Во-вторых, у химической промышленности почти неограниченная сырьевая база: нефть, газ, древесина, вода, воздух и т. д. При этом очень часто один и тот же продукт можно получать из разных видов сырья. Например, азотные удобрения можно производить на основе коксования угля, электролиза воды, переработки нефти и природного газа. Поэтому теоретически предприятия химической промышленности можно создать повсеместно. Но на сегодняшний день в основном используются продукты нефте- и газопереработки, т. е. специально подготовленное сырье. В результате современная химия в значительной мере тяготеет к районам добычи и переработки этих видов сырья.
     В-третьих, химические технологии очень разнообразны. Это открывает огромные возможности для комплексной переработки сырья. Так, например, из нефти получают сотни видов продукции. Поэтому и в самой химической промышленности, и при её взаимодействии с другими отраслями широко развито комбинирование. Оно способствует формированию разнообразных комбинатов: химических, коксохимических, нефтехимических, лесохимических и др.
     В связи с глубоким общим экономическим кризисом в стране в химической промышленности снижаются производительность труда, фондоотдача, ухудшаются экологическая ситуация, отраслевая структура, пропорции воспроизводственного процесса; наблюдается усиление внутри- и межотраслевых диспропорций по сырью, топливу, электроэнергии, оборудованию и запасным частям; повсеместно ощущается значительный дефицит химической продукции.

        1.1. Структура отрасли

     Отрасль химии и нефтехимии (как и машиностроение) характеризуется широким спектром видов выпускаемой продукции, которая используется практически во всех отраслях народного хозяйства и в повседневном быту. Краткое описание направлений деятельности, которыми занимаются основные подотрасли химической и нефтехимической промышленности (рис. 1.1):
     Горно-химическая промышленность - добыча и обогащение рудных и нерудных полезных ископаемых (кроме углеводородного сырья, каменного уг

7

ля и металлических руд) являющихся сырьем для производства химической продукции, в том числе апатитового концентрата, нефелинового концентрата, карналлита, серного колчедана, серы.
     Основная химия - производство продуктов основной химии (серная кислота, кальцинированная и каустическая сода, синтетический аммиак, карбид кальция, сернокислый натрий), промышленные газы (кислород, азот, водород, аргон, ацетилен и др.), кислоты, соли, оксиды различных химических элементов; минеральные удобрения, химические средства защиты растений.
     Промышленность химических волокон и нитей - производство искусственных и синтетических волокон и нитей, включая текстильные, технические и кордные.
     Промышленность синтетических смол и пластических масс - производство синтетических смол, пластмасс и полимерных материалов.
     Промышленность пластмассовых изделий, стекловолокнистых материалов, стеклопластиков и изделий из них - производство пластмассовых изделий (полимерные пленки, изделия из термопластов, трубы и детали трубопроводов из термопластов и др.), поливинилхлоридных пластикатов, стекловолокнистых материалов и стеклопластиков и изделий из них.
     Лакокрасочная промышленность - производство белых пигментов и лакокрасочной продукции (лаки, эмали, грунтовки, шпатлевки, краски на различных основах, растворители и смывки для лакокрасочных материалов и др.).
     Промышленность синтетических красителей - производство синтетических красителей различных видов (в том числе сернистых, прямых, активных, кислотных, протравных, оптических отбеливателей, пигментов и лаков).
     Химико-фотографическая промышленность - производство химико-фо-тографической продукции (в том числе различные типы кинофотопленок и магнитных лент), видеокассет и компакт-кассет для магнитофонов.
     Промышленность бытовой химии - производство товаров бытовой химии (химическая продукция в мелкой расфасовке; моющие, чистящие, полирующие, клеящие средства, средства по уходу за автомобилями, мотоциклами и велосипедами, средства против бытовых насекомых, грызунов и для дезинфекции и др.).
     Производство синтетического каучука - производство синтетических каучуков различных типов (полиизопреновых, бутадиен-стирольных, полибутадиеновых и других) и латексов.
     Производство продуктов основного органического синтеза - производство продуктов основного органического синтеза (этилен, метанол-ректификат,

8

бензол, стирол, бутиловый и изобутиловый спирт, фенол, пластификаторы и ДР-)-
     Производство технического углерода - производство технического углерода; Резиноасбестовая промышленность - производство различных резиновых и резиноасбестовых изделий (лента конвейерная, прорезиненные ремни, рукава, резиновая обувь и др.).
     Шинная промышленность - производство и восстановление шин для легковых и грузовых автомобилей, автобусов, сельскохозяйственной и строительно-дорожной техники, мотоциклов и мотороллеров, авиационных шин, покрышек для велосипедов.

        1.2. Факторы размещения

     Размещение отраслей химической промышленности находится под влиянием факторов, среди которых наибольшую роль играют сырьевой, энергетический, водный, потребительский, трудовой, экологический, инфраструктурный. Роль каждого из них различна в зависимости от технологических особенностей различных химических производств. Химическая промышленность - высоко-сырьеемкая отрасль. Затраты на сырье из-за высокой ценности сырья или значительных удельных его расходов составляют от 40 до 90% в расчете на производство 1 т готовой продукции. Особенно высоки такие затраты в промышленности горно-химического сырья.
     Характерно в отрасли использование огромного числа наименований сырья минерального, растительного, животного происхождения, а также воздуха, воды, всевозможных промышленных газовых выбросов - отходов цветной и чёрной металлургии.
     В современной химической промышленности органического синтеза большую роль играет углеводородное нефтегазовое сырье.
     Химическая промышленность - отрасль энергоемкая, с высокими удельными расходами электрической, тепловой энергии и топлива прямого использования. Структура потребляемой энергии - 40% электрическая, 50% - тепловая (в виде теплоносителей - пара и воды) и 10% топливная энергия. Поэтому энергоемкие производства располагаются в районах дешёвой электрической и тепловой энергии.
     Расход воды в химических производствах очень велик. Вода расходуется на промывку, охлаждение агрегатов, разбавление сточных промышленных вод. По суммарному водопотреблению химическая промышленность занимает первое место среди отраслей обрабатывающей промышленности. На производство


9

т волокна расходуется до 5 тыс. м³ воды. Размещать водоёмкие производства целесообразно в районах с благоприятным водным балансом, у источников воды.


Рис. 1.1. Составхимической промышленности России

     Химические производства подразделяются на трудоемкие (химические волокна, пластмассы), средней трудоёмкости, малотрудоёмкие и нетрудоёмкие. Трудоёмкие целесообразно создавать в районах с избыточными трудовыми ресурсами, нетрудоёмкие - в районах с дефицитом трудовых ресурсов.
     Экологический фактор - это сохранение чистоты окружающей атмосферы, земли, водоёмов. С учётом этого фактора в каждом районе формируется наиболее рациональная структура производства химической продукции по оптимальным технологиям.


10

      Различаются следующие группы химических производств:
      •       сырьевой ориентации: горно-химические производства и производства, утилизирующие нетранспортабельное сырье (коксовый газ, сернистый газ) или характеризующиеся высоким сырьевым индексом (производство кальцинированной соды);
      •      топливно-энергетической и сырьевой ориентации: высокоэнергоемкие производства (полимеры, синтетический каучук, химические волокна, синтетические смолы и пластмассы, каустическая сода);
      •      потребительской ориентации: производства с высокими транспортными затратами на доставку продукции к потребителю или производства по выпуску трудно транспортабельных продуктов (серная кислота). Зачастую действие разных факторов проявляется в противоположных направлениях в одном и том же районе.
      В результате комплексного взаимодействия факторов размещения современная география химической промышленности характеризуется: высокой территориальной концентрацией предприятий преимущественно в европейской части Российской Федерации; отрывом производства продуктов химической промышленности от центров их потребления.


        Контрольные вопросы


     1. Структура химической промышленности.
     2. Чем характеризуется химическая промышленность?
     3. Что является сырьевой базой химической промышленности?
     4.      Что необходимо учитывать при размещении отраслей химической промышленности?
     5. На какие группы подразделяются химические производства?
     6.      Что означает экологический фактор при проектировании химического предприятия?

11