Определение номенклатуры отходов промышленного производства метанола, составление паспортов загрязнителей и опасности отходов

Метанол как один из основных продуктов многотоннажной химии. Описание химико-технологической схемы производства метанола. Вредные вещества, образующиеся в результате синтеза метанола. Паспорта ингредиентных загрязнителей и паспорта опасности отходов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Описание химико-технологической схемы производства метанола

2. Вредные вещества, образующиеся в процессе синтеза метанола

3. Паспорта ингредиентных загрязнителей

4. Паспорта опасности отходов

Список, используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Метанол при стандартных условиях имеет незначительное давление насыщенных паров. При повышении температуры давление насыщенных паров резко увеличивается".' Так, при увеличении температуры с 10 до 60 °С давление насыщенных паров повышается от 54,1 до 629,8 мм рт. ст., а при 100 °С оно составляет 2640 мм рт. ст. углеводородами. Он хорошо поглощает пары воды, двуокись углерода и некоторые другие вещества.

Следует указать на способность метанола хорошо растворять большинство известных газов и паров. Так, растворимость гелия, неона, аргона, кислорода в метаноле при стандартных условиях выше, чем растворимость их в ацетоне, бензоле, этиловом спирте, циклогексане и т. д.. Растворимость всех этих газов при разбавлении метанола водой уменьшается Высокой растворимостью газов широко пользуются в промышленной практике, применяя метанол и его растворы в качестве поглотителя для извлечения примесей из технологических газов.

Свойства растворов метанола в смеси с другими веществами значительно отличаются от свойств чистого метилового спирта. Интересно рассмотреть изменение свойств системы метанол--вода. Температура кипения водных растворов метанола закономерно увеличивается при повышении концентрации воды и давления. Температура затвердевания растворов по мере увеличения концентрации метанола понижается: --54 °С при содержании 40% СНзОН и --132°С при 95% СНзОН.

Плотность водных растворов метанола увеличивается при понижении температуры и почти равномерно уменьшается с увеличением концентрации метанола от плотности воды до плотности ''спирта при измеряемой температуре. Зависимость вязкости от концентрации метанола имеет при всех исследованных температурах максимум при содержании СНзОН около 40%. В точке максимума вязкость раствора больше вязкости чистого метанола.

При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50% меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15%. Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 10.1:1. Метанол может использоваться как в классических двигателях внутреннего сгорания, так и в специальных топливных элементах для получения электричества.

Метанол является одним из основных продуктов многотоннажной химии, широко используется для получения множества ценных химических веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной кислоты. Мировое производство метанола превышает 20 млн тонн в год, и спрос на него постоянно растет. Это связано с одной стороны, с все расширяющимися сферами его применения и, с другой - с возрастающим дефицитом природного сырья (нефть, газ). Более 40% производимого метанола идет на получение формальдегида. Производство формальдегида в крупных масштабах обусловлено использованием его для получения ценных веществ, прежде всего формальдегидных смол, находящих широкое применение в промышленности полимеров: фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных и др. На это расходуется более 60% производимого формальдегида.

1. Описание химико-технологической схемы производства метанола

Многочисленные технологические схемы производства метанола включают три обязательных стадии:

очистка синтез-газа от сернистых соединений, карбонилов железа и частиц компрессорного масла,

собственно синтез,

очистка и ректификация метанола-сырца.

В остальном технологические схемы различаются аппаратурным оформлением и параметрами процесса. Все они могут быть разделены на три группы.

Синтез при высоком давлении проводится на цинк-хромовых катализаторах при температуре 370--420°С и давлении 20--35 МПа. В настоящее время этот процесс устарел и вытесняется синтезом при низком давлении.

Синтез при низком давлении проводится на цинк-медь-алюминиевых или цинк-хромовых катализаторах при температуре 250--300°С и давлении 5-10МПа. Использование в этом методе низкотемпературных катализаторов, активных при более низких давлениях, позволяет снизить энергозатраты на сжатие газа и уменьшить степень рециркуляции непрореагировавшего сырья, то есть увеличить степень его конверсии.

Однако, в этом методе требуется особо тонкая очистка исходного газа от соединений, отравляющих катализатор.

Синтез в трехфазной системе «газ--жидкость--твердый катализатор», проводимый в суспензии из тонкодисперсного катализатора и инертной жидкости, через которую барботируется синтез-газ. Этим процесс отличается от первых двух, которые проводятся в двухфазной системе «газ--твердый катализатор». В трехфазной системе может быть обеспечено более благоприятное состояние равновесия системы, что позволяет повысить равновесную концентрацию метанола в реакционной смеси до 15% вместо 5% при использовании двухфазных систем, доведя степень конверсии оксида углерода (П) до 35% вместо 15% и ещё более уменьшить рециркуляцию газа и энергозатраты.

Основным аппаратом в синтезе метанола служит реактор -- контактный аппарат, конструкция которого зависит, главным образом, от способа отвода тепла и принципа осуществления процесса синтеза. В современных технологических схемах используются реакторы трех типов:

· -- трубчатые реакторы, в которых катализатор размещен в трубах, через которые проходит реакционная масса, охлаждаемая водным конденсатом, кипящим в межтрубном пространстве;

· -- адиабатические реакторы, с несколькими слоями катализатора, в которых съем тепла и регулирование температуры обеспечивается подачей холодного газа между слоями катализатора;

· --реакторы, для синтеза в трехфазной системе, в которых тепло отводится за счет циркуляции жидкости через котел-утилизатор или с помощью встроенных в реактор теплообменников.

Вследствие большого объема производства и весьма крупных капитальных затрат в производстве метанола сейчас используют все три типа технологических процессов. На рис. 1 представлена технологическая схема производства метанола при низком давлении на цинк-медь-алюминиевом катализаторе из синтез-газа состава: Hg -- 67%, СО -- 22%, С02 -- 9% -объемных, полученного конверсией метана, производительностью 400 тысяч тонн в год.

Очищенный от сернистых соединений синтез-газ сжимается в компрессоре 1 до давления 5--9 МПа, охлаждается в холодильнике 3 и поступает в сепаратор 4 для отделения сконденсировавшейся воды. Пройдя сепаратор, синтез-газ смешивается с циркуляционным газом, который поджимается до рабочего давления в компрессоре 2. Газовая смесь проходит через адсорбер. Циркуляционый газ 5, где очищается от пентакарбонила железа, образовавшегося при взаимодействии оксида углерода (II) с материалом аппаратуры, и разделяется на два потока.

Рис. 1. Технологическая схема производства метанола при низком давлении:

1 -- турбокомпрессор, 2 -- циркуляционный компрессор, 3, 7 --холодильники, 4 -- сепаратор, 5 -- адсорбер, 6 -- реактор адиабатического действия, б -- теплообменник, 9 -- котел-утилизатор, 10 -- сепаратор, 1 1 -- дроссель, 12 -- сборник метанола-сырца, 13, 14 -- ректификационные колонны

Один поток подогревают в теплообменнике 8 и подают в верхнюю часть реактора 6, а другой поток вводят в реактор между слоями катализатора для отвода тепла и регулирования температуры процесса. Пройдя реактор, реакционная смесь при температуре около 300°С также делится на два потока. Один поток поступает в теплообменник 8, где подогревает исходный синтез-газ, другой поток проходит через котел-утилизатор 9, вырабатывающий пар высокого давления. Затем,потоки объединяются, охлаждаются в холодильнике 7 и поступают в сепаратор высокого давления 10, в котором от циркуляционного газа отделяется спиртовой конденсат. Циркуляционный газ дожимается в компрессоре 2 и возвращается на синтез. Конденсат метанола-сырца дросселируется в дросселе 11 до давления близкого к атмосферному и через сборник 12 поступает на ректификацию. В ректификационной колонне 13 от метанола отгоняются газы и. диметиловый эфир, которые также сжигаются. Полученный товарный метанол с выходом 95% имеет чистоту 99,95%.

2. Вредные вещества, образующиеся в результате синтеза метанола

Благодаря Киотскому протоколу, охрана окружающей среды является одним из важнейших аспектов производства метанола, так как оно неизбежно влечет за собой выбросы диоксида углерода. Помимо диоксида углерода в процессе производства в атмосферу отходят газы, содержащие оксиды азота. В нижеследующей таблице приведены сравнительные средние показатели выбросов при производстве тонны метанола при разных типах реформинга - одностадийном, двухстадий...