1. Sposoby ochrony środowiska.

Racjonalne kształtowanie środowiska i gospodarowanie zasobami środowiska zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju, przeciwdziałanie zanieczyszczeniom, utrzymywanie i przywracanie elementów przyrodniczych do stanu właściwego, recykling.

2. Powody ochrony powietrza.

1. Względy zdrowotne

2. Uwarunkowania prawne

3. Uwarunkowania prawne ochrony powietrza.

- pozwolenie na wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza Prawo Ochrony Środowiska -art.220-229

- Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie standardów emisyjnych z instalacji Dz.U.2005.260.2181

- Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu Dz.U.2010.16.87

4. Wymień główne źródła emisji zanieczyszczeń do powietrza.

Energetyka zawodowa (elektrownie , elektrociepłownie)

Energetyka przemysłowa (energociepłownie koło miejsc pracy)

Technologia przemysłowa (cały przemysł w tym chemiczny)

Źródła stacjonarne (małe kotłownie ,ciepłownie ,piece ,indywidualne źródła ogrzewania)

5. Chemia środowiska, obszar jej działania.

Dziedzina chemii zajmująca się opisem zjawisk chemicznych zachodzących w środowisku przyrodniczym , związanym z trzema matrycami środowiska: atmosferą, wodą i glebą oraz relacjami między nimi.

Zajmuje się również zmianami zachodzącymi w przyrodzie pod wpływem zanieczyszczeń i zjawisk powstających na skutek rozwoju cywilizacji.

6. Omów technologię i proces technologiczny.

Technologia - całokształt wiedzy dotyczącej konkretnej metody wykorzystania jakiegoś dobra lub wykorzystania określonego efektu przemysłowego lub usługowego.

Proces technologiczny- uporządkowany ilościowo i jakościowo zbiór czynności zmieniających układ fizyczny(kształt, wielkość), formę występowania lub własności chemiczne określonej subst.(materiał) stanowią proces produkcyjny, w wyniku którego otrzymywany jest nasz produkt.

7. Co to jest technologia chemiczna i omów jej rodzaje.

Technologia chemiczna- to dział nauk chemicznych zajmujących się rozwojem metod służących do wytwarzania użytecznych związków chemicznych na skalę przemysłową. Technologia chemiczna związana jest z inżynierią procesową. Technologia skupia się na chemicznych aspektach prowadzonego procesu(termodynamika, kinetyka reakcji), podczas gdy inżynieria procesowa zajmuje się aparaturą i charakterem instalacji przemysłowej oraz wpływem konstrukcji na przebieg reakcji.

Rodzaje technologii:

-technologia związków nieorganicznych(np. wytwarzanie nawozów sztucznych)

- technologia związków organicznych (np. technologie rafineryjne, farmaceutyczne, technologie polimerów)

8. Co to jest zielona chemia i jej priorytety.

Zielona chemia- dział chemii środowiska zajmujący się optymalizacją procesów technologii chemicznej w celu zmniejszenia ryzyka związanego z zanieczyszczeniem(zmianą stanu) środowiska

Główne priorytety „zielonej chemii”:

1. Eliminacja lub znaczne zmniejszenie ilości zużywanych odczynników, w szczególności rozpuszczalników organicznych.

2. Redukcja emisji oparów i gazów, wytwarzanie ciekłych i stałych odpadów w laboratoriach analitycznych.

3. Eliminacja z procedur analitycznych odczynników o wysokiej toksyczności lub ekotoksyczne (np. zastępowanie benzenu przez inne rozpuszczalniki).

4. Redukcja zużycia pary i energii w procedurach analitycznych.

9. Przedstaw zasady zielonej chemii.

1. Zapobieganie - lepiej jest zapobiegać wytwarzaniu odpadów niż prowadzić utylizację po ich wytworzeniu.

2. Oszczędność - należy dążyć do zwiększenia wydajności procesu przy jak najmniejszym zużyciu substratów.

3. Ograniczenie użycia substancji niebezpiecznych - w projektowaniu produktu oraz procesu jego wytwarzania należy dążyć do wyeliminowania związków toksycznych czy szkodliwie oddziałujących na otoczenie.

4. Projektowanie produktów - istotne jest uwzględnienie wszelkiego niekorzystnego wpływu produktu na środowisko.

5. Używanie bezpiecznych reagentów - eliminowanie rozpuszczalników i odczynników mogących stanowić źródło zagrożenia.

6. Efektywne wykorzystanie energii - szukanie łagodniejszych warunków prowadzenia reakcji (niższa temperatura, ciśnienie).

7. Wykorzystanie surowców pochodzących ze źródeł odnawialnych.

8. Ograniczenie procesów derywatyzacji - stosowanie grup blokujących, ochronnych może stanowić źródło dodatkowych odpadów.

9. Wykorzystanie katalizatorów - użycie katalizatorów zwiększa wydajność reakcji, pozwala prowadzić proces w łagodniejszych warunkach.

10. Możliwość degradacji - produkty chemiczne po okresie ich używania nie powinny stanowić zagrożeń dla środowiska.

11. Kontrola procesu w czasie rzeczywistym - umożliwia na bieżąco analizę przebiegu reakcji co pozwala zapobiegać awariom wskutek nieprawidłowego kierunku procesu.

12. Właściwy poziom bezpieczeństwa - projektując proces należy dążyć do zminimalizowania niebezpieczeństwa wypadków.

10. Omów technologie małoodpadowe i bezodpadowe.

Technologia bezodpadowa i małoodpadowa technologia produkcji eliminująca (lub ograniczająca w dużym stopniu) powstawanie odpadów. Wymaga nowoczesnych rozwiązań organizacyjnych i technicznych, tworzących z zagospodarowania powstających odpadów (recykling) integralną część kompleksowego procesu produkcji. Dzięki zamkniętemu obiegowi w procesach produkcji i konsumpcji wykorzystuje się w racjonalny sposób energię i zasoby naturalne oraz zabezpiecza się przed zanieczyszczeniem środowisko naturalne.

We wszystkich procesach przetwórczych jest możliwe zastosowanie tzw. czystych technologii, bez powstawania odpadów, i dlatego odpady powstające " jednej fazie procesu technologicznego powinny być bezpośrednio wykorzystane fazie następnej. Najistotniejsze w TBO jest spełnienie warunku, aby nie był odkładania odpadów. Technologię bezodpadowa można wdrażać fazami i dlatego należy ją rozumieć jako pewnego rodzaju techniczne optimum, do którego się zmierza.

Takie zdefiniowanie TBO uwzględnia wiele aspektów, a mianowicie: techniczny, ekonomiczny, ekologiczny i socjalno-psychologiczny.

W niektórych przypadkach wdrożenia technologii bezodpadowej uzyskuje się zmniejszenie zużycia energii elektrycznej, cieplnej oraz pary technologicznej dzięki wyeliminowaniu energochłonnych procesów utylizacji odpadów i odpylania. Korzystne zmiany występują także wówczas, kiedy wprowadzenie TBO zastępuje korzystanie z drogich urządzeń do unieszkodliwiania odpadów, pyłów, oparów, ścieków itp. Cechą TBO jest znaczne obniżenie materiałochłonności, zmniejszenie strat w środowisku, a często nawet obniżenie kosztów eksploatacji.

11. Przedstaw cele technologii małoodpadowych i bezodpadowych.

Głównym celem technologii małoodpadowych i bezodpadowych, zw. też technologiami czystymi, jest zabezpieczenie środowiska przyr. przed zanieczyszczeniem i jednocześnie racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych i energii; dąży się w nich do uzyskania obiegów zamkniętych w procesach produkcji i w konsumpcji. Przestawienie gospodarki na technologie małoodpadowe i bezodpadowe jest procesem stopniowym; stosowanie tych technologii ma decydujące znaczenie w rozwiązywaniu problemów ochrony środowiska.

12. Warunki prowadzenia procesu technologicznego.

Proces technologiczny - uporządkowany ilościowo i jakościowo zbiór czynności zmieniających własności fizyczne (kształt, wielkość), formę występowania lub własności chemiczne określonej substancji (materiału).

Proces technologiczny razem z czynnościami pomocniczymi (przemieszczanie materiału) stanowią proces produkcyjny, w wyniku którego otrzymywany jest produkt.

13. Co to jest reżim technologiczny i od czego jest uzależniony.

Następstwem krytycznego rozpatrzenia tych zagadnień jest określenie warunków kolejności prowadzenia poszczególnych operacji technologicznych, które powinny zapewnić:

-otrzymywanie możliwie dużych ilości głównego produktu o odpowiedniej jakości

- racjonalne prowadzenie procesu i wykorzystywanie aparatury

- zapewnienie bezpieczeństwa pracy

Opracowany reżim technologiczny jest uzależniony od szeregu parametrów technologicznych tj. temperatura, ciśnienie, stężenie reagentów, sposób i stopień ich wymuszenia, prędkość przepływu itp.

Całość procesu technologicznego jest skomponowana z odpowiednio uszeregowanych czynności jednostkowych które można podzielić na :

- procesy jednostkowe

- operacje jednostkowe

14. Procesy i operacje jednostkowe.

Procesy jednostkowe-

- procesy przebiegające w warunkach zbliżonych do warunków normalnych (procesy roztworowe, p. dyfuzyjne z udziałem reakcji chemicznych, p. sorpcyjne)

- procesy przebiegające w wysokich temperaturach (spalanie, zagazowanie, p. kalcynacji)

- procesy wysokociśnieniowe

- reakcje elektrochemiczne i fotochemiczne (elektroliza roztworów wodnych)

Operacje jednostkowe-

Nie są związane z przebiegiem samej reakcji chemicznej, lecz są częścią składową procesu technologicznego

- operacje dynamiczne (filtracja, mieszanie)

- wymiana ciepła (ogrzewanie, chłodzenie, sublimacja)

- wymiana masy (absorpcja, destylacja, ekstrakcja, gaz a ciecz)

Wszystkie procesy i operacje jednostkowe wymagają stosowania odpowiednich aparatów.

15. Przedstaw zasady technologiczne.

1. zasada maksymalnego oddalenia od stanu równowagi- im dalej tym reakcja szybsza

2. zasada obiegu kołowego

3. zasada temperatury optymalnej

4. zasada rozwinięcia powierzchni reagujących faz

5. zasada optymalnych prędkości ruchu faz względem siebie

6. zasada ciągłości pracy

7. zasada zharmonizowania prac

16. Omów zasady gospodarowania materiałami w procesach technologicznych.

1. zasada zachowania materii

2. zasada pradów materiałowych

3. zasada indywidualnego regulowania szybkości procesów głównych i ubocznych

4. zasada maksymalnego wykorzystania produktów ubocznych

5. zasada regeneracji materiałów

17. Omów zasady gospodarowania energią w procesach technologicznych.

1. zasada zachowania energii

2. zasada odzysku ciepła

3. zasada przeciwprądu lub współprądu cieplnego

4. zasada wielokrotnego wykorzystania ciepła

5. zasada wykonywania czynności jednostkowych w temp. możliwie bliskiej temp. otoczenia

18. Omów stosowane w praktyce schematy technologiczne.

Prosty schemat ideowy- daje podstawowe informacje o procesie, podaje surowce wyjściowe, operacje jednostkowe, uzyskane produkty, np.:schemat blokowy

Dokładny schemat ideowy- przedstawia bardziej szczegółowo rozpatrywany proces, rozpatruje się go jako dwa lub więcej schematów sliśle ze sobą powiązanych

Schemat technologiczny- obrazuje przebieg procesu z zaznaczeniem ? surowców, aparatów potrzebnych dla przeprowadzenia procesów i operacji jednostkowych oraz produktów. W tym przypadku stosowane są odpowiednie symbole graficzne odpowiadające poszczególnym aparatom.

19. Narysuj wybrany schemat procesu odsiarczania spalin metodą suchą.

20. Narysuj uproszczony schemat odsiarczania spalin metodą półsuchą.

21. Narysuj schemat odsiarczania spalin metodą mokrą wapienną.

Rys.4. Schemat instalacji odsiarczania spalin metodą wapienną. 1 - skruber, 2 - zbiornik pośredni, 3 - odstojnok, 4 - zbiornik cieczy klarownej, 5 - filtr, 6 - mieszalnik, 7 - podgrzewacz spalin, 8 - komin. 

W skład instalacji wchodzą następujące aparaty: 
skruber, tu prowadzi się odsiarczanie. 
Gazy w przeciwprądzie stykają się z zawiesiną Ca(OH)₂ lub CaCO₃ 
zbiorniki przygotowania zawiesiny Ca(OH)₂ lub CaCO₃ i jej transportu,
podgrzewacz spalin oczyszczonych przed skierowaniem ich do komina, 
aparaty do utleniania, krystalizacji i rozdziału zawiesiny poreakcyjnej.

Gazy mogą być kierowane do skrubera już odpylone i ochłodzone, bądź odpylanie i absorpcja są prowadzone jednocześnie w jednym aparacie. W tym ostatnim przypadku projektuje się specjalne rozwiązanie, by oddzielić strefę absorpcji od strefy wydzielania ciała stałego. Produktem jest gips, który może być otrzymywany w postaci płyt lub proszku.

22. Omów sposoby redukcji emisji CO₂ do atmosfery.

- Efektywność energetyczna (oszczędność złoża)

- Biopaliwa, dekarbonizacja

- Wylkrytywanie (?!) CO₂, CCS

- Wodór H₂ (spalając H₂ brak CO₂); produkując wodór z elektrolizy potrzebujemy energii elektrycznej

Stopień zaawansowania poszczególnych technologii:

Dojrzałe technologie	dojrzałe technologie wykorzystywane na małą skalę		faza demonstracyjna	faza pilotażowa
układy zgazowania węgla	separacja tlenu		poligeneracja	CCS
IGCC
kotły fluidalne, parametry podkrytyczne i nadkrytyczne	proces separacji CO2 ze spalin
								oxyspalanie

Składowanie CCS

CO2 składowany jest pod ziemią, co najmniej 1 km pod powierzchnią (musi być przekroczone 800m)

Przybliżona objętość 1000m³ co na powierzchni ziemi po składowaniu daje 27m³ CO₂.

23. Przedstaw uproszczony schemat procesu spalania węgla w powietrzu i tlenie.

Powietrze + węgiel spaliny λ=1,3

N₂=79% O₂=21% N₂=79% CO₂=16%

Oxy-spalanie NOx i SO₂

N₂=79% O₂=21% + wegiel CO₂=90% ~O₂=5%

V ~N₂=5%

95% O₂

V

~N₂ 5%

24. Przedstaw uproszczony schemat procesu separacji CO₂ ze spalin po spalaniu paliwa.

Powietrze→

Paliwo→ kocioł ---- oczyszczanie spalin ------------wychwyt CO₂

↓ ↑ ↓

Turbina parowa−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− pompa →

↓

Generator

25. Omów podstawowe etapy układu gazowo parowego zintegrowanego ze zgazowaniem węgla.

Cały proces IGCC składa się z czterech oddzielnych podprocesów:

• separacja tlenu i azotu z powietrza w tlenowni

• zgazowanie paliwa (z udziałem powietrza lub tlenu przy mocy powyżej 100 MW)

• oczyszczanie gazu syntezowego

• spalanie gazu syntezowego w turbinie gazowej

26. Omów podstawowe założenia procesu poligeneracji.

Poligeneracja oznacza proces energetyczny, w którym obok energii elektrycznej wytwarzane są również przynajmniej dwa inne produkty, jak na przykład: ciepło, chłód. Podstawowym, najbardziej znanym i popularnym rodzajem poligeneracji jest trigeneracja, jednak jej rodzaje i zastosowania mogą być różne, od odsalania i oczyszczania wody począwszy poprzez produkcję paliw, po utylizację odpadów i recykling.

27. Omów kryteria analizy i oceny ilościowej procesu odpylania gazów.

Sprawność odpylania - określa ją użytkownik, gdyż on decyduje o tym ile wg norm powinno być pyłu

Zapotrzebowanie energii - rośnie, jeśli chcemy mieć dużą sprawność odpylania

Koszt odpylania - zagospodarowanie pyłu

Ew. zużycie wody, dla odpylania mokrego.

28. Wymień podstawowe odpylacze suche i narysuj jeden z nich.

- komory osadcze - duże cząsteczki są wyprowadzone z wykorzystaniem siły grawitacji

- odpylacze uderzeniowo-inercyjne - zbliżenie drobnych cząsteczek i nawarstwianie na płycie, które po opadnięciu są usuwane

- odpylacze odśrodkowe (cyklony, baterie cyklonów, multicyklony)

- elektrofiltry- proces odpylania odbywa się w skutek działania sił pola elektrycznego powstałego w przestrzeni między dwoma elektrodami a działającego bezpośrednio na cząstki aerozole w gazie płynącym w przestrzeni międzyelektrodowej.

29. Narysuj schemat cyklonu.

1 - gaz z pyłem, 2- wir pierwotny, 3-wir wtórny, 4-rdzeń powietrzny, 5-pył

30. Przedstaw różnice między baterią cyklonów i multicyklonem.

Cyklony mogą pracować w układach pojedynczych lub mogą być łączone w baterie. Baterie cyklonów i multicyklonów stosuje się dla uzyskiwania możliwie wysokich skuteczności odpylania zwłaszcza w zakresie ziaren małych i średnich, przy jednoczesnym oczyszczaniu znacznych ilości gazów. Baterie cyklonów pracują w układzie równoległym, przy natężeniach przepływu od 100 - 50 tys. m³/h i o średnicach od 250 - 3 tys mm.

Baterie cyklonów złożone są z 2,4,6,8,12,16 cyklonów. Są stosowane dla wydajności najczęściej od 4 tys m³/h dla dwóch cyklonów do 165 tys m³/h dla 16 cyklonów połączonych równolegle. Ich opory przepływu zawierają się w zakresie od 300 - 1300 Pa.

Muliticyklony stanowią połączenie równoległe kilkudziesięciu cyklonów o małych średnicach umieszczonych we wspólnej komorze. Ilości tych cyklonów zawierają się w zakresie od 16-240 sztuk. Zjawisko zwiększania się skuteczności odpylania przy zmniejszaniu się średnicy cyklonu wykorzystano w budowie multicyklonu.

Cyklony stosowane są w układach jedno bądź wielostopniowego odpylania i skutecznie oddzielają ziarna o wielkości powyżej 20 μm. Skuteczność odpylania multicyklonów dochodzi do 90%.

31. Zalety i wady filtra workowego.

Zalety:

- pełna kontrola nad skutecznością filtracji a dzięki temu również nad jakością filtrowanego medium. Dzięki odpowiedniemu doborowi worków filtracyjnych możemy ściśle określać wielkość cząstek, które przedostaną się do filtratu. Możliwe jest zastosowanie włókninowych, bądź tkaninowych worków o skuteczności  filtracji w zakresie 1 - 1000 µm

- prosta budowa zbiorników filtracyjnych

- łatwy i tani montaż - nie wymagane są żadne prace konstrukcyjno budowlane oprócz przygotowania odpowiednich przyłączy

- niskie koszty inwestycyjne

- brak kosztów remontowych

- niewielkie nakłady pracy do obsługi filtrów

Wady:

- duże opory przepływu (2000-3000 Pa)

- mała odporność na zawartość wilgoci w oczyszczanych gazach

- ograniczenie maksymalnej temperatury pracy ze względu na tkaninę filtracyjną.

32. Omów sposób działania impulsowo-rewersyjnego filtra workowego.

Techniczne rozwiązanie odpylacza pulsacyjnego polega na wprowadzeniu do worków filtracyjnych (o dowolnym kształcie) takiej ilości powietrza, najczęściej w formie impulsu ok. 0,1 sekundy, która zapewni zrzucenie nagromadzonego na całej powierzchni filtracji pyłu i przywróci ich zdolność filtracyjną.

33. Zasada działania elektrofiltru i etapy jego pracy.

Proces odpylania, odbywa się wskutek działania sił pola elektrycznego powstałego na przestrzeni pomiędzy dwoma elektrodami a działającego bezpośrednio na cząstki aerozolowe zawarte w gazie, płynącym w przestrzeni międzyelektrodowej. Etapy pracy:

- Ładowaniu elektrostatycznym cząsteczek,

- Wydzielaniu naładowanych cząsteczek z pola elektrycznego,

- Usuwaniu cząsteczek pyłu z powierzchni wydzielenia.

34. Narysuj schemat ładowania i wydzielania cząstek w elektrofiltrze.

EE elektroda emisyjna; 1-elektron, 2-obojetna cząstka gazu, 3-zjonizowana cząstka gazu, 4-naładowane elektrycznie cząstki areozolne

35. Narysuj schemat elektrofiltru jednostopniowego.

36. Narysuj ogólny schemat odpalania mokrego.

37. Narysuj schemat odpylacza Venturiego.

38. Przedstaw hierarchię działań w zapobieganiu zanieczyszczeń.

39. Co to jest kataliza i jakie efekty uzyskujemy po zastosowaniu katalizatora.

Kataliza - zjawisko zmiany szybkości reakcji chemicznej pod wpływem dodania do układu niewielkiej ilości związku chemicznego, zwanego katalizatorem, który sam nie ulega trwałym przekształceniom lecz tylko tworzy z innymi substratami przejściowe kompleksy.

40. Omów podział procesów katalitycznych.

KATALIZA HOMOGENICZNA- kiedy katalizator znajduję się w tej samej fazie termodynamicznej co substraty

KATALIZA HETEROGENICZNA- katalizator znajduje się w innej fazie termodynamicznej niż jeden lub wszystkie substraty (np. osadzony jest na pow. Ciała stałego).

41. Omów mechanizm reakcji katalizowanej.

Przyśpieszenie reakcji przez katalizator polega na zmniejszeniu energii aktywacji w porównaniu z reakcją nie katalityczną. Dla reakcji zachodzącej bez katalizatora:

            

Tą samą reakcję przebiegającą przy udziale katalizatora K można opisać równaniami:

42. Co to jest katalizator nośnikowy.

Substancja aktywna naniesiony jest na niebiorący w reakcji składnik. Składnik aktywny występuje na powierzchni katalizatora w postaci wysepek, warstewek, kryształów. Nośnik ma za zadanie rozwinięcie powierzchni katalizatora. Istotne jest to o tyle, iż reakcja katalizowana przebiega jedynie na powierzchni katalizatora. Przykładem takiego katalizatora jest katalizator samochodowy.

43. Przedstaw efekty stosowania katalizatora samochodowego - reakcje chemiczne.

-oczyszczanie spalin samochodowych

-ograniczenie emisji tlenków azotu NOx

-utlenianie węglowodorów

44. Napisz reakcje chemiczne procesu redukcji NO_x metodą SCR.

---