Расчетная часть5.
1 Расчет необходимой суммарной степени очистки промышленных газов.
Требуемая степень очистки вещества η рассчитывается по формуле,(5.1)где ПРК вещпредельно разрешенными концентрациями выброса в атмосферу, г/нм3;Сисх. вещ — концентрации вредных веществ на выходе из технологического аппарата, г/нм3.Степень очистки ηцциклона, находится, основываясь на информации о дисперсном составе пыли по формуле:(5.2)где
— фракционная эффективность, %;
— содержание фракций в газах, %.Для подачи газовоздушной смеси на каталитическую очистку концентрация пыли не должна превышать 0,5 г/м3, то есть эффективность фильтра должна быть равна:
Суммарную степень очистки газов от пыли, достигаемую в оследовательно установленных аппаратах, определяется по формуле:
5.2 Расчет массы веществ.
Для расчета массы необходимо знать объемы и концентрации веществ. Т.к. на входе и выходе из аппаратов газовый поток имеет различную температуру, необходимо произвести расчет объемов с учетом этой температуры. Из формулы для объема газа при нормальных условиях необходимо выразить объем газаVt, измеренный при температуре t,(5.3)где V0 — объем газа при нормальных условиях, тыс.
нм3/час;t — температура, º С;B — атмосферное давление, мм.рт.ст.;Pг — разряжение или давление газа в газоходе, мм.рт.ст. (принять Pг = 15 мм.рт.ст.). Количество выбрасываемых вредных веществ в год до очистки определяется по формуле:(5.4)где Сисх.
вещества — исходная концентрация вещества до очистки, г/нм3;V0 — объем газа при нормальных условиях, тыс.
нм3/час;Тс — время работы технологического агрегата, час/сутки;
Тг — время работы технологического агрегата, дней/год Количество выбрасываемых вредных веществ в год после очистки определяется по формуле:(5.5)где Сост.
вещества — остаточная концентрация вещества после очистки, г/м3, V0 — объем газа при нормальных условиях, тыс.
нм3/час;Тс — время работы технологического агрегата, час/сутки;
Тг — время работы технологического агрегата, дней/год;Кп — коэффициент подсоса. Остаточная концентрация вещества после очистки, г/м3, определяется по формуле:;(5.6)где Сисх. — исходная концентрация вещества до очистки, г/нм3;ηаппарата — эффективность очистки аппарата.
5.3Технологический расчет основного аппарата.
Скорость каталитической реакции выражают общепринятым химическим уравнением:(5.7)где p1, p2, p3- парциальные давления исходных веществ;a, b, c -порядки реакции по соответствующим компонентам реакционной смеси;k-константа скорости реакции, k=1.1Необходимое число единиц переноса (5.8)где Сн, Ск, — начальная и конечная концентрация окисляемого вещества, г/м3Коэффициент диффузии вычисляем из выражения (5.9)где VА, VВ — мольные объемы окисляемых веществ и воздуха соответственно;
МА, МВ — молекулярные массы окисляемых вещества и воздуха;
Р0 — атмосферное давление, МПа. Молекулярная масса воздуха МВ = 29, давление Р0 = 0,1 МПа. Удельная поверхность слоя цилиндрических частиц катализатора:(5.10)где dи l- диаметр и длина частицы катализатора соответственно, м. Эквивалентный диаметр каналов, образованных частицами катализатора: (5.11)Удельная доступная поверхность катализатора:(5.12)где а0 — удельная поверхность слоя катализатора, м2/м3;φ - коэффициент доступной поверхности, φ=0,85.Высота слоя по массопередаче:(5.13)где N — необходимое число единиц переноса;β - коэффициент массопередачи, м/с;а — удельная доступная поверхность катализатора, м2/м3;uф — скорость фильтрования, м/с;Тн — температура в реакторе, К; Т0 =273 К. Рабочая высота слоя катализатора:(5.14)hр=hβ+hr = 0,016+0,1 798=0,2 798 м, Необходимая поверхность фильтрования:(5.15)где V — объем промышленного выброса м3/ч.Объем катализатора составит (5.16)где Н — рабочая высота кольцевой корзины, м; Dср — средний диаметр кольца, м. Принимаем кольцевую корзину, у которой отношение H/Dср = 2, тогда Н=2· 1,03=2,06 м м3.
5.4 Обоснование достижения нормативов ПДВ и проведение расчета платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Расчет платы производится по фактическим выбросам вредных веществ в соответствии с Постановлением РФ № 632 от 28.
08.1992 г «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей среды, размещение отходов и другие виды вредного воздействия» (в редакции от 14.
06.2001 г с изменениями от 14.
05.2009 г).Плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы:(5.17)приmiатм≤ mнiатмгде i — вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, 3, … n);Пнатмплата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов, руб.;Cнiатмставка платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов, руб.;miатмфактический выброс i-го загрязняющего вещества, т;mнiатмпредельно допустимый выброс i-го загрязняющего вещества, т. Ставка платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов определяется по формулеCнiатм= Нбнiатмkэ атмkинф (5.18)где Нбнiатмбазовый норматив платы за выброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов, руб.;kэатмкоэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы в данном регионеkинфкоэффициент инфляции. Плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов определяется путем умножения соответствующих ставок платы на разницу между лимитными и предельно допустимыми выбросами загрязняющих веществ и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ.(5.19)при mнiатм < mi атм≤ mлiатм, Общая плата за загрязнение атмосферного воздуха составит.
Патм = Пнатм+ Платм+ Пслатм (5.20)Согласно Федеральному закону от 2 декабря 2013 г. N 349-ФЗ нормативы платы за негативное воздействие на окружающую среду, установленные Правительством Российской Федерации в 2003 году и в 2005 году, применяются в 2015 году с коэффициентом соответственно 2,33 и 1,89. Результаты расчета представим в табличной форме. Таблица 5.1 — Результаты расчета платы за негативное воздействие на атмосферный воздух.
Код вещества.
Перечень загрязняющих веществ (наименование вещества) Выброшено за отчетный период, т/год.
Базовый норматив платы в пределах допустимых нормативов, руб/тРазмер платы за ПДВ, руб/год.
Базовый норматив платы в пределах установленных лимитов, руб/тРазмер платы за выбросы в пределах лимитов, руб/год.
Итого плата по предприятию, руб/год.
ВсегоВ том числе.
ПДВв пределах лимитов123 456 789 102 908.
Пыль28,500,0328,47 211,90511059039,799 041,70неорганическая301Азота диоксид1,500,031,47 524,71742601155,771 160,49337.
Углерода оксид0,0120,0150,000,60,27 230,000,3 330.
Серы диоксид0,120,030,9 403,628820054,4358,06 Итого: 10,2786 10 260,28ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения работы рассмотрена производственная деятельность нефтеперерабатывающего завода. Исследование воздействия предприятия на окружающую природную среду, показала что наибольшему загрязнение подвержена атмосферный воздух, несмотря на имеющееся очистное оборудование на предприятии.
ри выполнении технологических операций воздух с выбросами поступает большое количество загрязняющих веществ многие из которых оказывают высокотоксичное воздействие на человека. Согласно имеющимся данным, превышение предельно допустимых концентраций наблюдается по таким загрязняющим веществам как неорганическая пыль, диоксид азота и диоксид серы. Оксиды азота и серы тяжело поддаются извлечение из газовоздушной смеси имеет ограниченное количество методов, дающих высокую эффективность. Неорганическая пыль увлекается механическими методами очистки, при этом список задач частных аппаратов, позволяющих получить высокий эффект очистки достаточно широк. В курсовой работе были изучены наиболее оптимальные методы очистки газовоздушной смеси исходного состава и разработана технологическая схема очистки, включающая на первой стадии очистка от крупного дисперсной неорганической пыли в циклоне, на второй стадии применяется рукавный фильтр, позволяющий удалить мелкодисперсная пыль снижение концентрации до предельно допустимых значений. Далее осуществляется очистка от оксидов азота и серы в каталитическом реакторе. В результате применения предложенной технологической схемы очистки газовоздушные выбросы будут соответствовать предельно допустимым значением и не окажут негативного влияния на атмосферный воздух.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Федеральный закон от 4.
05.1999 № 96-ФЗ (ред. От 21.
11.2011) «Об охране атмосферного воздуха»."Водный кодекс Российского Федерации" от 03.
06.2006 № 74-ФЗ (ред. от 19.
07.2011)).Ларионов, Н. М. Промышленная экология [Текст]: учебник для бакалавров/ Н. М. Ларионов, А. С. Рябышенков — М.: Юрайт, 2012. — 495 с.: ил. Кусова И.
В. Физико-химические процессы в техносфере: учебное пособие для студентов высших учебных заведений/ И. В. Кусова, Н.
Н. Красногорская. — Уфа: УГАТУ, 2008.
Ветошкин, А. Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды: учеб.
пособие для вузов / А. Г. Ветошкин. — М.: Высш. шк., 2008.
— 641 с.: ил. Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога) [Текст]: учеб.
практ. пособие / В. П. Перхуткин [и др.]; под ред. В.
П. Перхуткина. — М.
: ИНФРА-Инженерия, 2006. — 864 с. Кривошеин, Д. А., Дмитриенко, В. П. Системы защиты среды обитания: учеб.
пособие для вузов: в 2 т. М.: Академия, 2014.
Калыгин, В. Г. Промышленная экология[Текст]: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/ В. Г. Калыгин. — Изд.
4-е, перераб. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 432 с.
: ил. Мазур, И. И. Курс инженерной экологии: учеб.
для вузов / И. И. Мазур, О. И. Молдаванов. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.
: Высш. шк., 2001.
— 510 с.: ил. Гутенев, В. В. Промышленная экология: учеб.
пособие для вузов/ В. В. Гутенев, В. В. Денисов — М.: Ростов н/Д: Мар
Т, 2007. — 720 с.: ил. Буторина М. В., Дроздова Л. Ф. Инженерная экология и экологический менеджмент: учебник / под ред. Н. И. Иванова. — М.: Логос, Университетская книга. — 520 с.: ил.
