Сторінка
3

Системи технологій і екологічні проблеми хімічної промисловості

Опрацьовуючи наведені далі розрахунки матеріальних потоків і матеріального балансу, користуйтесь методикою аналогічних розрахунків з попередніх розділів: 1.2.3 (стехіометрія) та 3.2.1 і 3.2.2.

Обчислення матеріального балансу основних стадій процесу синтезу 1 t аміаку

За реакцією N2 + 3 H2 2 NH3;

молярні маси: 28 3 × 2 = 6 2 × (14 + 3) = 34;

потрібно азоту (N2):

Об’єм N2 за н. у. за формулою становитиме: 820 kg : 1,25 kg/m3 = = 656 m3, де 1,25 kg/m3 — густина азоту за н. у.

Потрібно H2 : ;

;

об’єм 1t

Добування N2 для синтезу 1 t NH3.

Витрати повітря для добування 0,82 визначимо з умови, що вміст N2 у повітрі становить 75 % (об’ємних разом з інертним газом).

або за масою: 830 m3 ´ ´ . Як побічний продукт матимемо: О2 : 1,07 – 0,82 = 0,25 або за об’ємом:

Добування Н2. Для добування 0,18 t водню (Н2) електролізом пот­рібно води: ; во­ди. При цьому матимемо як побічний продукт кисень:

кисню.

Матеріальний баланс процесу:

Схему матеріальних потоків синтезу аміаку показано на рис. 63.

Рис. 63. Схема матеріальних потоків і відходів виробництва аміаку

Зважаючи на високу ціну електроенергії, у сучасному виробництві аміаку водень отримують не електролізом, а конверсією природного або коксового газу на нікелевому каталізаторі за реакцією:

.

Дальша очистка водню від шкідливих домішок сірковмісних сполук, які не беруть участі в реакції, зв’язана з певними проблемами еколого-економічного характеру.

Іншим видом багатотоннажних відходів хімічної промисловості є водні суспензії хлоридів кальцію і натрію у виробництві соди, які накопичуються в так званих «білих морях» (див. 3.1.2).

Гази (SO2, NmOn, NH3, Cl2), пил і токсичні органічні речовини хімічних заводів з дощем утворюють стійкі сполуки з компонентами грунту, знижуючи його продуктивність. Значною мірою це залежить від складу грунтів: перегній і вапно (СаО) помітно нейтралізують шкідливий вплив хімічних відходів, а глини накопичують токсичні речовини. Виявлено, що такі грунти можуть згодом проявлятись як десорбери токсичних речовин, отруюючи сільськогосподарську про­дукцію і тварин.