Техногенные опасности и защита от них

Министерство  образования и  науки РФ

Федеральное агентство по образованию

БАШКИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «МАШИНЫ И АППАРАТЫ ТЕКСТИЛЬНОЙ  И ЛЕГКОЙ ПРЛОМЫШЛЕННОСТИ» 
 
 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: 

ТЕХНОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА ОТ НИХ 
 

 
 
 
 
 
 

Уфа 2011 

 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Загрязнение среды обитания вредными веществами неуклонно снижает качество потребляемых продуктов питания, воды, воздуха, способствует попаданию в организм человека вредных  веществ, что, в свою очередь, сопровождается ростом числа отравлений и заболеваний, сокращением продолжительности  жизни, ростом детской патологии  и младенческой смертности.

     Здоровье населения ухудшается на 70% из-за низкого качества окружающей среды и продуктов питания; при этом ежегодно от экологических заболеваний на планете умирает 1,6 млн.человек.

     Качество  среды обитания - это степень соответствия параметров среды потребностям людей  и других живых организмов, причём техносфера не должна по качеству значительно отличаться от природной среды.

     Техносфера - совокупность элементов среды в пределах географической оболочки Земли, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе.

     При проектировании техносферы по условиям безопасности должны быть обеспечены: 
- комфорт в зонах жизнедеятельности; 
- правильное расположение зон пребывания человека и источников опасности; 
- сокращение размеров опасных зон; 
- применение экобиозащитной техники; 
- применение средств индивидуальной защиты. 
 

1.Экобиозащитная техника

     Если  совершенствование технических  систем не удаётся обеспечить предельно  допустимые воздействия на человека в зоне его пребывания, то необходимо применять экобиозащитную технику:

- аппараты и  системы очистки выбросов; 
- устройства для очистки и нейтрализации жидких отходов; 
- защитные экраны и др.

     Системы экобиозащиты на технических объектах и в технологических процессах обладают приоритетом ввода в эксплуатацию и средствами контроля режима работы.

     Безопасная  и экологичная эксплуатация технических средств и производств реализуется при соответствии квалификации и психофизических характеристик оператора требованиям разработчика технической системы и при соблюдении оператором норм и требований безопасности и экологичности.

     Этапы решения конкретных задач безопасности: идентификация (подробный анализ) опасностей, присущих каждой конкретной деятельности; разработка мероприятий по защите человека и среды обитания от выявленных опасностей; разработка мер ликвидации последствий реализации опасности. 

     1.1.Аппараты и системы очистки выбросов

     Методы  очистки промышленных выбросов от газообразных примесей по характеру протекания физико-химических процессов делятся на четыре группы: промывка выбросов растворителями примеси (метод абсорбции); промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (метод хемосорбции); поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (метод адсорбции); поглощение примесей путем применения каталитического превращения.

     1.1.1.Метод абсорбции

     Абсорбцией  называется перенос компонентов  газовой смеси в объем соприкасающейся  с ней конденсированной фазы. При  абсорбции происходит избирательное  поглощение одного или нескольких компонентов  из газовой смеси жидкими поглотителями.

     Этот  метод заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси поглотителем (называемым абсорбентом) с образованием раствора. Физическая сущность процесса абсорбции объясняется так называемой пленочной теорией, согласно которой при соприкосновении жидких и газообразных веществ на поверхности раздела обеих фаз образуется жидкостная и газовая пленки.

     Для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый  или фтористый водород, целесообразно  применять в качестве поглотительной жидкости воду, так как растворимость  их в воде составляет сотни граммов  на 1 кг Н2О. В некоторых специальных  случаях вместо воды применяют водные растворы таких химических веществ, как серная кислота (для улавливания  водяных паров), вязкие масла (для  улавливания ароматических углеводородов  из коксового газа) и др.

     В зависимости от конкретных задач  применяются абсорберы различных  конструкций. Наибольшее распространение получили скрубберы, представляющие собой насадку 1 размещенную в полости вертикальной колонны (рис. 1). В качестве насадки, обеспечивающей большую поверхность контакта газа с жидкостью, обычно используются кольца Рашига, кольца с перфорированными стенками и др. Материалы для изготовления насадки (керамика, фарфор, уголь, пластмассы, металлы) выбираются исходя из соображений антикоррозионной устойчивости. Орошение колонн абсорбентом осуществляется при помощи одного или нескольких разбрызгивателей 2.

                               

     Рис. 1. Орошаемый скруббер-абсорбер с  насадкой 

     Большое распространение получили башни  с колпачковыми тарелками. На рис. 2 изображена схема устройства тарельчатого абсорбера, в котором вместо насадки установлено несколько тарелок 1. Каждая тарелка снабжена колпачками 2 с зубчатыми краями, патрубками 3 и переливными трубками 4. Абсорбент в этих аппаратах стекает от тарелки к тарелке по переливным вертикальным трубкам. Очищаемый газ движется снизу вверх в направлении, указанном стрелками, барботируя через слой жидкости. При прохождении между зубцами колпачков газ разбивается на множество струек и пузырьков, в результате чего образуется большая поверхность соприкосновения взаимодействующих веществ. Иногда вместо колпачковых тарелок применяются перфорированные пластины с большим количеством мелких отверстий (диаметр около 6 мм), которые создают пузырьки газа одинаковой формы и размера. Более мелкие отверстия затрудняют стекание промывной жидкости, особенно при значительных расходах газа.

                               

     Рис. 2. Схема тарельчатого абсорбера 

     Расчет  абсорбера состоит в определении  объемного расхода поглотительной жидкости Qa, необходимой поверхности F соприкосновения газа с жидкостью и параметров вспомогательной аппаратуры (мощность насосов, размер баков и т. П.).

     1.1.2. Метод хемосорбции

     Основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми, поэтому при повышении температуры раствора образующееся химическое соединение разлагается с выделением исходных элементов.

     Поглотительная  способность хемосорбента почти не зависит от давления, поэтому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации вредностей в отходящих газах.

     Примером  хемосорбции может служить очистка  газовоздушной смеси от сероводорода путем применения мышьяковощелочного, этаноламинового и других растворов. При мышьяковощелочном методе извлекаемый из отходящего газа сероводород связывается оксисульфомышьяковой солью, находящейся в водном растворе по реакции

     Na4As2S5O2+H2S=Na4As2S6O+Н2О 

     Регенерация раствора производится окислением кислорода, содержащегося в очищаемом воздухе:

     Na4As2S6O+1/2О2=Na4As2S5O2+S2

     В этом случае в качестве побочного  продукта получается сера.

     Методы  абсорбции и хемосорбции, применяемые  для очистки промышленных выбросов, называются мокрыми методами. Преимущество абсорбционных методов заключается  в возможности экономической  очистки большого количества газов  и осуществления непрерывных  технологических процессов. Основной недостаток мокрых методов состоит  в том, что перед очисткой и  после ее осуществления сильно понижается температура газов, что приводит в конечном итоге к снижению эффективности  рассеивания остаточных газов в  атмосфере.

     1.1.3. Метод адсорбции

     Основан на физических свойствах некоторых, твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной конденсацией.

     Наиболее  широко в качестве адсорбента используется активированный уголь. Он применяется  для очистки газов от органических паров, удаления неприятных запахов  и газообразных примесей, содержащихся в незначительных количествах в промышленных выбросах, а также летучих растворителей и целого ряда других газов. В качестве адсорбентов применяются также простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита), которые обладают большей селективной способностью, чем активированные угли. Однако они не могут использоваться для очистки очень влажных газов. Некоторые адсорбенты иногда пропитываются соответствующими реактивами, повышающими эффективность адсорбции, так как на поверхности адсорбента происходит хемосорбция. В качестве таких реактивов могут быть использованы растворы, которые за счет химических реакций превращают вредную примесь в безвредную.

     Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых  емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток  очищаемого газа. Выбор конструкции  определяется скоростью газовой  смеси, размером частиц адсорбента, требуемой  степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы, как  правило, находят применение при  небольших объемах очищаемого газа; горизонтальные и кольцевые - при  высокой производительности, достигающей десятков и сотен тысяч м³/ч.