Переробка і очищення сирого бензолу

Введення
Два десятиліття поспіль, вугілля перебував у тіні нафтового дума. Закривалися численні шахти, сотні тисяч гірників втрачали своє робоче місце. Безладний, що проходить під натиском монополій, перехід на дешеву, імпортовану, в основному з близького сходу - нафта прирік вугілля, на роль «попелюшки», позбавленого майбутнього. Однак це не було зроблено у ряді країн, у тому числі і в Росії, які враховували перевагу енерго-структури, що спирається на національні ресурси.
Вугільні запаси розосереджені по всьому світу. Більшість промислових країн ними не відокремлене. Земля таїть у собі дві багаті вугільні зони. Одна простягається через країни Россі, Китаю, Північної Америки, до центральної Європи. Інша, більш вузька, і менш багата, йде від Південної Бразилії через Південну Африку, і східної Австралії. Найбільш значні запаси кам'яного вугілля знаходиться в країнах: Росії, Китаю і США. Кам'яне вугілля домінує на заході Європи. Головна кам'яновугільні басейни в Євразії: Південний Уельс, Валансьєн-Льєж, Саарський-Лотаргінскій, Російська, Астурійський, Кизеловский, Донецький, Таймирський, Тунгуський, Південно-Якутський, Фуньшуньскій; в Африці: Джерада, Абадла, Енугу, уанка, Вітбанк; в Австралії : Велика Синкліналь, Новий Південний Уельс; в Північній Америці: Грін-Рівер, Юннта, Сан-Хуан-Рівер, Західний, Іллінойський, Аппалачський, Сабінас, Техаський, Пенсільванський; У Південній Америці: Карара, Хунін, Санта-Катаріна, Консепсьйон. На Україну слід відзначити Львівсько-Волинський басейн і багатий родовищами Донбас.
Найбільш великі за обсягом видобутку родовища кам'яного вугілля в світі, це Тунгуський, Кузнецький, Печорський басейни - в Росії; Карагандинський - у Казахстані; Аппалачський і Пенсільванський басейни - у США; Рурський - у Німеччині; Великий Хуанхе - в Китаї; Південно-Уельський - Великобританії; Валансьєн - у Франції та ін Застосування кам'яного вугілля різноманітне. Він використовується як побутове, енергетичне паливо, сировина для металургійної та хімічної промисловості, а також для вилучення з нього рідкісних і розсіяних елементів. Вугільна, коксохімічна промисловість, галузі важкої промисловості здійснюють переробку кам'яного вугілля, методом коксування. Коксування - промисловий метод переробки вугілля шляхом нагрівання від 950 до 1050 º С без доступу повітря. Основними коксохімічними продуктами є: кокс, коксовий газ, продукти переробки сирого бензолу, кам'яновугільної смоли, аміаку.
З коксового газу вуглеводні, витягають промиванням у скрубберах рідкими поглинювальним маслами. Після відгону від масла, розгонки з фракції, очищення і повторної ректифікації, отримують чисті товарні продукти, бензол, толуол, ксилол та ін З неграничних сполук, що містяться в сирому бензолі, отримують кумаронової, що використовуються для виробництва лаків, фарб, лінолеуму і в гумової промисловості. Перспективним сировиною є також циклопентадієн, який, також отримують з кам'яного вугілля. Кам'яне вугілля - сировина для отримання нафталіну та інших індивідуальних ароматичних вуглеводнів. Найважливішими продуктами переробки є піридинові підстави і феноли.
Шляхом переробки в загальній складності можна отримати більш 400 різних продуктів, вартість яких, у порівнянні, з вартістю самого вугілля, зростає від 20 до 25 разів, а побічні продукти, що отримуються на коксохімічних заводах, перевершують вартість самого коксу.
Дуже перспективним є гідрогенізація вугілля з утворенням рідкого палива. Для виробництва 1 тонни нафти витрачається від 2 до 3 тонн кам'яного вугілля. З кам'яного вугілля отримують штучний графіт. Використовується вони в якості неорганічної сировини. При переробки кам'яного вугілля з нього в промислових масштабах витягають ванадій, германій, сірку, галій, молібден, цинк, свинець. Зола від спалювання вугілля, відходи видобутку і переробки використовується у виробництві будматеріалів, кераміки, вогнетривкої сировини, глинозему, абразивів.
З метою оптимального використання вугілля проводиться його збагачення (видалення мінеральних домішок).
Як видно з наведеного рефератного огляду, кам'яне вугілля є невід'ємною частиною нашої життєдіяльності. Різноманітне застосування практично у всіх цілях і галузях народного господарства кам'яного вугілля, передбачає і подальшу його видобуток і переробку.

1 Загальна частина
1.1 Шляхи використання продуктів переробки сирого бензолу
Основними областями застосування чистого бензолу, є синтез етилбензолу для виробництва синтетичного каучуку і пластмас. Синтез фенолу через хлорбензол, бензосульфакіслота або ізопропілбензолу (кумол).
Фенол є вихідною сировиною для виробництва пластмас, а також у деяких випадках капролоктама - вихідної речовини для одержання капронового волокна, таким чином, бензол є вихідним продуктом для отримання синтетичного волокна, а також нітробензолу і аніліну - вихідних продуктів для виробництва барвників.
Толуол, застосовується в основному для виробництва тринітротолуолу, а також як добавка до мототоплівам, в ряді випадків толуол, знаходить застосування як розчинник і при виробництві фармацевтичних препаратів.
Ксилол, звичайно застосовується у вигляді суміші трьох ізомерів та етилбензолу, як розчинник. Окремі ізомери застосовуються для виробництва фталевого ангідриду, ізофталевої і терефталевой кислот.
Триметил бензол виробляють зазвичай у вигляді суміші, всіх ізомерів - сольвент.
В останні час порівняно застосовують бензольні вуглеводні, у виробництві барвників, і у фармацевтиці.
Серед неграничних сполук сирого бензолу, технічно цінним є тільки висококиплячі - стирол, інден і кумароно з гомологами. Вони служать сировиною для виробництва полімерів, так званих інден-кумаронової. Остання знаходять досить широке застосування - для виробництва леноліума, друкарських фарб, пластмас і головним чином для виготовлення облицювальних матеріалів.
Вельми розширене застосування, знаходить циклопентадієн, у виробництві отрутохімікатів, для боротьби з шкідниками в сільському господарстві.
1.2 Загальні принципи переробки сирого бензолу
Основна мета переробки сирого бензолу - виділення найважливіших ароматичних сполук, можливо більш чистому вигляді, з найменшими втратами і отримання поряд з цих корисних для народного господарства., Продуктів і ароматичних домішок. Виділення чистих продуктів з сирого бензолу здійснюється методом ректифікації.
Процес ректифікації сирого бензолу здійснюється в колонах барботажного типу, що мають всередині колпачковой або сітчатие ректифікаційні тарілки, на яких здійснюється противоточной взаємодії потоків пари і рідини.
У результаті багаторазово низку процесів часткового випаровування залишку та часткової конденсації пари в колоні, досягається практично повне виділення легкокипящие компонента в парову фазу і відділення від нього, висококиплячих компонентів, залишку, який виводиться знизу колони. Основним досягненням необхідного ступеня розділення компонентів в колоні, є підведення тепла вниз колони і подача холодного агента, на зрошення верху колони.
Зрошення ректифікаційних колон, може здійснюватися двома способами:
- Флегмою - продуктом часткової конденсації парів, що виходять з колони в апараті, так званому дефлегматором;
- Рефлюксом - продуктом повної конденсації пари в конденсаторі-холодильнику.
Відбір головний (сірковуглецевих) фракції і бензолу, проводиться без гострої пари, так як необхідна температура може бути досягнута при обігріві колон, глухим паром. Толуол і всі наступні продукти, відбираються із застосуванням гострої пари. Для редістілляціі другий бензолу використовують гострий пар і вакуум.
1.3 Склад сирого бензолу
Сирий бензол являє собою суміш великої кількості різноманітних хімічних сполук. Основна маса його компонентів википає до 180 º. Вище цієї температури киплять містяться в сирому бензолі компоненти поглотительного олії, називані сольвент-нафтою, і деякі неграничні з'єднання. Зазвичай всі розрахунки при визначенні змісту окремих компонентів в сирому бензолі та їх виходів у процесі переробки проводиться на відгін до 180 º.
Найбільш важливі за цінності компоненти - бензол і його гомологи, а також деякі види неграничних сполук.
Бензол (С6Н6) - перший член гомологічного ряду бензольних вуглеводнів (СnH2n-6), є основним компонентом сирого бензолу, вміст якого досягає 55-80%. Температура кипіння бензолу 80,1 º C. Цінність бензолу визначається тим, що він є основним вихідним матеріалом для органічного синтезу пластичних мас та інших високоякісних продуктів.
Толуол (С6Н5СН3) - наступний за бензолом за своїм змістом компонентів сирого бензолу. Температура кипіння толуолу 110,6 º C. Зміст толуолу в сирому бензолі залежить від умов коксування і становить 10-15%.
Ксилол, вироблений в ректифікаційних цехах, є сумішшю трьох ізомерів орто-, мета-, і Параксилол (С6Н5 (СН3) 2) та етилбензолу (С6Н5С2Н5). Температура кипіння о-ксилолу 144,4 º C, M-ксилолу 139,1 º C і n-ксилолу 138,4 º C. Зміст ксилолів в сирому бензолі становить 4-7%.
Тріметілбензоли (С6Н3 (СН3) 3) киплять в інтервалі температур 164-180 º C і зазвичай виходять з ректифікаційних цехів у суміші з ксилолом, етілтолуоламі, пропілбензолу під назвою сольвентів. Тріметілбенщоли в сирому бензолі представлені - псевдокумолом, з температурою кипіння 169,35 º C, мезітіленом з температурою кипіння 164,7 º C і гемімелітолом з температурою кипіння 176,08 º C. Зміст тріметілбензолов в сирому бензолі незначно (0.3-0,7%).
Всі бензольні вуглеводні в чистому вигляді є легкокипящие, безбарвні, прозорі рідини, легше води (щільність при 20 º C дорівнює 0,86-0,880 г/см3), не змішуються з водою і добре від неї відстоюються.
Всі бензольні вуглеводні надзвичайно горючі, легко займаються, а їх пари з повітрям утворюють вибухонебезпечні суміші. Це вимагає великої обережності і певних заходів безпеки при роботі з ними.
На переробку сирого бензолу найбільше впливає температура кипіння. Завдяки значному відмінності температури кипіння бензолу, толуолу, ксилолів і тріметілбензолов, поділ їх процесів ректифікації не представляє особливої ​​складності.
Різниця температур кипіння сусідніх пар при тиску 101,3 кПа (760 мм рт.ст) становить, º C:
- Сірковуглець-бензол - 33,6
- Бензол-толуол - 30,5
- Толуол-ксилол - 27,0
- Ксилол-сольвент - 25,0
Різниця температур кипіння ізомерів ксилолу дуже невелика і поділ їх за допомогою ректифікації складно. Тому ізомери ксилолу випускаються тільки у вигляді суміші.
Ненасичені сполуки, що містяться в сирому бензолі, є в основному циклічними вуглеводнями з бічним ланцюгом і без неї, з однією або двома подвійними зв'язками. Для них характерні процеси полімеризації і осмоления, на противагу досить стійким бензольні вуглеводнів. Полімеризуючись, неграничні вуглеводні утворюють смолисті речовини, що розчиняються в бензольних вуглеводнях і надають їм жовте забарвлення різної інтенсивності і знижують якості чистих продуктів. Зміст неграничних сполук в сирому бензолі залежить, головним чином, від температури коксування. З підвищенням температури коксування зміст неграничних вуглеводнів знижується, їх склад змінюється в бік збільшення виходу низькокиплячих сполук.
Ненасичені сполуки розподілені між фракціями сирого бензолу нерівномірно. Найбільш багаті неграничними вуглеводнями низкокипящие компоненти (до 70 º C), звані головний чи сірковуглецевих фракцією. Висококиплячих фракцій (вище 145 º C) називається важким бензолом.
У промисловості для переробки сирого бензолу використовують два процеси:
- Ректифікації - поділ суміші в слідстві різниці температур кипіння і її компонентів;
- Очищення - виділення неграничних і сірчистих сполук.

2 Спеціальна частина
2.1 Існуючі способи очищення сирого бензолу від сірчистих і неграничних сполук
Сернокислотная очищення.
Для очищення сирого бензолу і його фракцій від неграничних і сірчистих сполук у промисловості набули застосування: сіркокислі очищення та каталітична гидроочистка.
Для глибокого очищення бензолу від домішок насичених сполук більше значення набуває процес екстрактивний ректифікації, який поєднується як методом середньотемпературної гідроочищення, так і з методом сернокислотной очищення. Для глибокого очищення бензолу також можуть використовуватися: очищення хлористим алюмінієм, хлором, гіпохлоритом і фтористим воднем; електролітична і парофазного очищення за різними активованими контактами; очищення солями ртуті і д.р. Однак ці методи поки не отримали промислового застосування.
У СРСР для очищення коксохімічного сирого бензолу широко використовується метод сернокислотной очищення, що забезпечує отримання продукції високої якості, що відповідає сучасним вимогам.
В даний час сіркокислі метод очищення застосовується в двох варіантах - для очищення фракцій БТК і при отриманні бензолу для синтезу.
Очищення фракцій БТК. Склад фракцій БТК визначається головним чином умовами поділу сирого бензолу, що википає до 180 º C (на перший і другий), виробленого в бензольних відділеннях цеху уловлювання.
У цехах ректифікації, що працюють за схемою полунепріривной або безперервної ректифікації фракції БТК отримують, в результаті ректифікації першого сирого бензолу після відбору сірковуглецевих фракції. До неї домішують відгін до 145-150 º C, отриманий при редістілляціі другий бензолу, що містить толуол, ксилол і висококиплячі неграничні з'єднання - стирол, інден і д.р. Середній склад фракції БТК для заводів Півдня (1) і Сходу (2) приблизно наступний,%:
- Тіофен 1,18-1,35 0,20-0,25
- Бензол 77,50-79,14 82,65-83,30
- Толуол 13,10-14,12 10,9-11,20
- Ксилол 4,12-4,90 3,75-3,90
- Стирол 1,10-1,28 0,88-0,95
- Інден 0,55-0,70 0,25-0,35
- Інші домішки 0,44-0,50 0,69-0,70
Сірчанокислотний метод очищення фракції БТК полягає в обробці фракції концентрованої сірчаної кислотою (93,0-93,5) з наступною нейтралізацією митого продукту розчином лугу (12-15%). Сірчана кислота в цьому процесі є каталізатором. Процес очищення здійснюється в апаратах періодичної або безперервної дії. При цьому видаляються також містяться в сирому бензолі піридинові підстави, які зв'язуються з сірчаною кислотою в сульфат піридину. При подальшої нейтралізації митого продукту лугом з нього видаляються також і феноли у вигляді фенолятов натрію.
При взаємодії фракцій БТК з концентрованою сірчаною кислотою протікають декілька паралельних процесів.
- Каталізується кислотою реакція полімеризації ненасичених сполук. Під впливом концентрованої сірчаної кислоти багато неграничні вуглеводні фракції БТК легко полімеризуються з утворенням полімерів різного ступеня складності (димерів, тримерів і т.п.). При цьому сірчана кислота виділяється у вільному вигляді.
Продукти менш глибокої полімеризації (димери, тримери), розчиняються в очищуваному продукт і виділяються при ректифікації у вигляді кубових залишків, а продукти більш глибокої полімеризації утворюють полімери, які випадають у вигляді кислої смолки, що складається з полімерів, сірчаної кислоти і чистих продуктів.
Різні неграничні з'єднання полімеризуються по-різному. Легкокипящие неграничні з'єднання (циклопентадієн та ін) полімеризуються дуже з великим виділенням тепла. Продуктом їх полімеризації є густі і в'язкі смоли дуже складної будови.
Висококиплячі неграничні з'єднання (стирол, кумароно і інден) в процесі полімеризації не утворюють кислої смолки. Утворені полімери розчиняються в чистих продуктах і виділяються у вигляді кубових залишків у процесі ректифікації.
- Реакція сульфування тіофену та його гомологів з утворенням сульфокислоти тіофену, розчиняється в воді та кислоті. Реакція сульфування тіофену відбувається дуже повільно і для її прискорення потрібно застосування сірчаної кислоти високої концентрації. Метілтіофени сульфіруются 93,5%-ної сірчаної кислотою легше тіофену, та видаляються з фракції БТК без труднощі.
Реакція сульфування піддаються всі бензольні вуглеводні. Толуол і ксилол сульфіруются легше бензолу. З підвищенням температури ці процеси посилюються. За винятком реакції сульфування тіофену, ці реакції є небажаними. Вони призводять до утворення кислої смолки, знижують якість, зменшують вихід регенерованої сірчаної кислоти, збільшують втрати чистих продуктів.
- Каталізуються сірчаної кислотою алкілування тіофену неграничними сполуками. У присутності 93 -% сірчаної кислоти тіофен з високою швидкістю може алкилироваться неграничними вуглеводнями різних класів, що містяться у фракції БТК або доданих в останню при очищенні.

3 Охорона праці
3.1 Техніка безпеки в цеху ректифікації сирого бензолу
Перед початком роботи апаратник повинен:
а) надіти покладену за нормами спецодяг;
б) перевірити:
- Наявність на робочому місці газозахисної апаратури і засобів пожежогасіння, інструкцій;
- Наявність на робочому місці і справність вимірювальних приладів;
- Відсутність печей і розливів бензольних продуктів;
- Роботу вентиляційних систем;
- Освітленість робочого місця;
- Технологічний і температурний режим, режим тиску.
в) стежити за герметичністю комунікацій не допускати витоків продуктів і парів, через нещільність апаратури, комунікацій та арматури, а також через сальникові ущільнення насосів;
г) не залишати відкритими лази і замірні люки апаратів;
д) у процесі роботи, контролювати справність монометру, встановлених на всіх агрегатах відділення ректифікації, а при виявленні несправних монометру, негайно повідомити начальника зміни;
е) не допускати підвищення тиску на кубах, ректифікаційних колонах вище 0,05 МПа (0,5 кг / см);
ж) при пуску агрегатів ректифікаційних колон, подачу пари на підігрівники здійснювати повільним і поступовим відкриванням вентиля, стежити за показанням манометра. Перед початком подачі пари, відкрити вентиль на лінії сходу конденсату з підігрівачів повз конденсаційного горщика і закрити його після того, як вийде весь конденсат з підігрівників і підігріється конденсатопровід;
з) безперервно стежити за станом сальникових ущільнень відцентрових насос відділення ректифікації;
і) вимір рівнів в ємностях проводити за допомогою щупів з нанесеними на них ризиками;
к) безперервно стежити за тиском технічної води по мономентру. При падінні тиску води в колекторі нижче 0,12 МПа (1,2 кгс/см3) негайно припинити подачу пари на агрегати ректифікаційних колон, повідомивши про це начальника зміни;
л) систематично стежити за роботою контрольного та загальноцехового сепаратора, не допускати попадання бензольних продуктів в каналізацію;
м) слідкувати за чистотою воздушек апаратури, вогнеперепинювачів;
н) стежити за постійною роботою вентиляційних систем;
о) не допускати проведення ремонтних робіт на діючих колонах, кубах, сховищах, мерниках та інших технологічних апаратах;
п) стежити за справним станом заземлення сховищ, комунікацій, металоконструкцій, за наявністю струмопровідних перемичок на фланцевих з'єднаннях трубопроводів;
р) дотримуватися правил пуску насосів: парові насоси пускати при відкритих засувках на нагнітанні, відцентрові - при закритій засувці на нагнітанні;
з) надягати захисні окуляри при виконанні робіт, коли можливе утворення бризок, розпускання фланців, набивка сальників і т.д.;
т) набивка сальників на насосах, засувках, ремонт комунікацій, робити разом із черговим слюсарем у присутності газорятувальника і з дозволу начальника зміни, попередньо знявши тиск з системи спорожнивши її;
у) канави, колодязі, тунелі повинні бути перекриті кришками, плитами або огороджені бар'єрами;
ф) скидати продукти в сховищах складу, тільки переконавшись у наявності місця в резервуарах;
х) апаратник перегонки повинен бути навченим в газовому господарстві, правилам користування кіслородоізолірующімі апаратами та вогнегасниками;
ц) забороняється проводити роботи, не властиві апаратнику, як заміна ламп, ремонт електричних пристроїв, КіП тощо;
ч) забороняється скидання чистих продуктів з мірників в сховища без перевірки на відповідність їх ГОСТ і ТУ;
ш) на кожному робочому місці повинні бути технологічні інструкції, правила та інструкції у відповідності з ПТЕ, а також необхідний інвентар та інструмент.
3.2 Протипожежні заходи в цеху
За пожежної безпеки всі завдання на коксохімічному підприємстві поділяються на такі категорії:
- 1 категорія. До цієї категорії відносяться приміщення пов'язані із застосуванням або виробленням рідин з температурою спалаху парів 28 ℃ і нижче, горючих газів, меж вибуховості яких 10% і нижче, речовин займання, яких може послідувати внаслідок впливу води або кисню. До цієї категорії відносяться приміщення, обладнання бензольного відділення, цехів ректифікації, відділення отримання інден-кумаронової і чистого нафталіну, склади бензольних вуглеводнів.
- Категорія. Виробництво, пов'язане з виробленням рідин, температура спалаху яких становить від 28 до 120 ℃ і газів, межа вибуховості яких більше 10%. Сюди відноситься відділення дистиляції смоли, відділення кристалізації, аміачне відділення.
- Категорія. Виробництво, пов'язане з обробкою або застосуванням твердих горючих речовин і матеріалів, а також рідин з температурою спалаху більше 120 ^про С. Сюди відносяться пекові парки, сховища смоли.
- Категорія. Виробництво, пов'язане з обробкою не спалимих речовин і матеріалів в розпеченому стані з утворенням іскор і полум'я. Сюди відносяться зовнішні робочі місця коксових печей, ковальські, механічні майстерні.
- Категорія. Виробництво, вогнетривких речовин і матеріалів в холодному стані. Сюди відносяться вапняні відділення, склад сульфату амонію.
3.3 Основні шкідливості в цеху ректифікації сирого бензолу та заходи щодо захисту від них
У робочій зоні заводу, а саме в цеху відбувається накопичення в повітрі беруть участь у технологічному процесі речовин (бензол, толуол, ксилол), які при тривалому вдиханні можуть викликати отруєння організму людини, зниження гемоглобіну в крові, може призвести до різних алергічних реакцій і помутніння розуму . У зв'язку з цим МОЗ РФ були встановлені гранично допустимі концентрації основних шкідливих речовин у повітрі, наведені в таблиці 3
ГДК бензольному-ректифікаційне цеху:
Таблиця 3

Найменування продуктів	ГДК мг/м3	Температура спалаху ℃	Температура самозаймання
Бензол	5	11	534
Толуол	50	4	536
Ксилол	50	29	590
Сольвент	100	34	520
Фенол	5	75	595
Сірковуглець	10	43	90
Сірководень	10	-	246

Результатом дії цих речовин є, руйнівна дія на організм. Отрути виробництва можуть проникати в організм через дихальні органи, жедудочно-кишковий тракт, шкіру. Результат дії цих речовин виражається по різному і як правило, з плином певного проміжку часу викликаючи професійні захворювання.
Впливу основних шкідливих компонентів:
- Окис вуглецю. При вдиханні витісняється кисень з крові і вступає в зв'язок із з'єднаннями гемоглобіну, утворюючи, карбокстгемоглобін, внаслідок чого до тканин легень не надходить кисень. При вмісті в крові більше 60% карбокстгемоглобіна настає смерть. Хронічне отруєння викликає головні болі, млявість і зниження пам'яті.
- Сірководень. Сильна отрута для центральної нервової системи, у великих концентраціях викликає отруєння, що супроводжуються судомами і втратами свідомості, смерть настає від паралічу серця. Хронічні отруєння викликає зниження пам'яті, інтелекту, процес йде незворотно.
- Аміак. При високих концентраціях викликає задуху, напади кашлю, запаморочення, блювоту, затримку сечі.
- Сірковуглець. Викликає головний біль, легке сп'яніння, при більш високих концентраціях достатньо кілька зітхань для летального результату.
- Фенол. Гострі отруєння рідкісні, хронічні отруєння виражається в роздратуванні дихальних шляхів, розладі травлення, нудоті, загальної і м'язової слабкості, пітливості, шкірному свербежу, безсоння.
- Піридин. Страждає нервова система, при хронічних отруєннях спостерігається кашлем, блювотою, сильним падінням ваги, болями в суглобах.
Серйозну проблему представляли викиди бензольних вуглеводнів з воздушником технологічного устаткування і цехів ректифікації сирого бензолу. Втрати становили близько 2% від маси сирого бензолу. В даний час розроблена двоступенева схема охолодження парогазової суміші з конденсацією продуктів і подальшої абсорбцією бензольних вуглеводнів охолодженими сольвентом або ксилолу. Для зниження ризику отримання професійного захворювання або гострого отруєння необхідно суворо дотримуватися правил техніки безпеки, тобто застосовувати індивідуальні засоби захисту, такі як фільтруючі протигази малого габариту ПФМ-1, з індивідуальними захисними патронами.
ПЗУ, шлангові протигази: ПШ-1, ПШ-2, ПФМ-1 (при підвищених концентраціях), респіратори: РПГ-67А, РУ-60М, РПМ-62, щорічно проходити медогляд, вживати в їжу продукти, що сприяють відновленню організму.

4 Розрахункова частина
4.1 Розрахунок виходу хімічних продуктів коксування з заданої продуктивності за валовим коксу
- 2400000.0, 94 = 2256000 т / г
- Розрахувати витрату сухий вугільної шихти для виробництва:
т / г;
- Вихід хімічних продуктів коксування з 1 тонни сухої шихти:
Сухий. кокс. газ - 15%
Wраб - 7,8%
Wпір - 2,2%
Смола - 4,0%
б / у - 1,0%
H2S - 0,5%
Кокс - 77%
NH3 - 0,3%
Сухий. кокс. газ = т / г
Wраб = т / г
Wпір = т / г
Смола = т / г
б / у = т / г
H2S = т / г
Кокс = т / г
NH3 = т / г
Vк.г. =
VWp =
VWn =
Vсмола =
Vб / у =
VH2S =
VNH3 =
Зведена таблиця матеріального балансу цеху по сировині і продуктах коксу
Таблиця 4

Наїм-ие сировини	Кількість воКг / год	За вагою т / год	т / г	Наїм-ие продукту	За вагою Кг / год	т / год	т / г	За обсягом М3 / год	М3 / г
Шихта волога Шихта суха	360500	360,5	3158400	К.В К.г Смола б / у Н2S NH3 Wпір	257500 50200 13400 3400 1700 1000 7400	257,5 50,2 13,4 3,4 1,7 1,0 7,4	2256000 439480,5 117194,8 29298,7 14649,3 8789,6 64457,1	- 976623,3 26251,6 6562,9 3281,4 1968,9 80213,3	- 8555220108 229964016 57491004 28745064 17247564 702668508
				Підсумок Wраб Разом	2600	26	2929870,1 228529,9 3158400	284392,8

4.2 Розрахунок розмірів сірковуглецевих колони
Розрахунок цеху ректифікації сирого бензолу
Річна продуктивність цеху по сирому бензолу з відгоном до 180 º С - 50000 т / р.
Власного бензолу з відділення дистиляції бензолу 29298,7 т / г:
Привізного бензолу 50000-29298,7 = 20701,3 т / г
Річна продуктивність по легкому сирому бензолу до 150 º С-97%:
Gл.б. = 50000.0, 97 = 48500 т / г
Число робочих днів у році 330
Годинна продуктивність відділення:
або м3 / ч.
Другого бензолу:
Gт / б = т / м.
Агрегат для відбору головний фракції сірковуглецевих колони.
Надходить в колону 6124 кг / ч. Відбирається головний фракції - 3%. Втрати на агрегаті приймаємо 1%.
Оббирає головний фракції
6124.0, 03 = 183,72 кг / год
- Втрат 6124.0, 01 = 61,24 кг / год
Фракції БТКС
Ставлення рефлюксу до сировини приймається 0,7.
Кількість подається рефлюксу:
GР = 6124.0, 7 = 4286,8 кг / год
Обсяг парів на верху колони при t = 60 º C:
м3 / год
Приймаються швидкість парів у вільному перерізі θ - 0,6 м / с:
- Тоді
;
.
Встановлюється колона діаметром 1200мм і числом тарілок 35. відстані між тарілками 600мм. Нижня колона використовується як збірник фракції БТКС. Ємність збірки 4,85 м3 час перебування продукту:
τ =
Підігрівники колони.
Підігрівники розраховуються з умов роботи на холодному сировина, тобто коли підігрівач зупинений на чистку.
Тепловий баланс колони.
- Сировиною вноситься тепло, при t = 25 º C
Q1 = Gб / у · Сб / у · t
Q1 = 6124.1, 86.25 = 288746,6 кДж / год
- Рефлюксом при t = 30 º C
Q2 = Gp · Cp · t
Q2 = 4286,8 · 1,886 · 30 = 242547,2 кДж / год
Всього Qпріх .= 531293,8 кДж / год
Розрахунок тепла.
- Йде з парами:
1 кДж / год
- Несеться залишком при t = 91 º C:
Q2 = 8230,08 · 1,886 · 91 = 1412495 кДж / год
- Втрати тепла в навколишній простір:
Q3 '= F · α · Δtср.
Поверхня сірковуглецевих колони - F1 = 110м2;
Поверхня одного підігрівача - F2 = 5,6 м2;
Поверхня агрегату:
F = 110 +2 · 5,6 = 121,2 м2
Середня різниця температур, застосовують для зимового періоду:
Δtср .= º C
За дослідними даними, теплові втрати в колоні склав:
α1 = 59,92 кДж/м2 · град.
Q3 = 121,2 · 59,92 · 97,5 = 708 075 кДж / год
Qобщ = 5124464 кДж / год
Необхідно повідомити тепла гріючою пором:
Qпара = 5124464-531293,8 = 4593171 кДж / год
Тепломісткість пара надходить в підігрівачі:
P = 490,5 кПа
t = 200 º C, 2798,08 кДж / кг;
Тепломісткість конденсату при 120 º C, 504,06 кДж / кг.
Корисне тепло, що віддається пором, буде:
Q = 2798,08-504,06 = 2294,02 кДж / ч.
Витрата пари складає:
Gпара = кг / год
Середня різниця температур, рахуючи від температури конденсації пара t-158, 1 º C.
158,1 158,1
95 95 = 65,1 º C.
63,1 67,1
Коефіцієнт теплопередачі, приймаємо рівним 2095 кДж/м2 · град.
Необхідна поверхню підігрівачів:
F = м2
З огляду на необхідність частого чищення підігрівачів, встановлюється 2-а підігрівача - 23м2, - 530мм, - 3455мм.
Підігрівач сировини.
Підігрівач розраховується на нагрів сировини до 90 º C, і випаровування його на 50%.
Витрата тепла в подогревателе:
Qрасх = 8573.1, 886 · (90-25) +360,34 · 0,5 = 2595561 кДж / год
Витрати пари:
Gпара = кг / год
Середня різниця температур:
158,1158,1
90__ 25___
68,1133,1
Δtср = º
Коефіцієнт теплопередачі - K = 1676 кДж/м2 · град.
Тоді необхідна поверхню обігрівача:
F =
F = м2
Приймаються підігрівач сировини - 16,7 м2, - 325мм, - 5982мм.
Конденсатор-холодильник.
Кількість віднімає тепло:
Q = (4286,8 +342,92) · 360,34 +1,886 · (60-28) = 1668333,6 кДж / год
Витрата охолоджуючої води враховуючи 3% теплових втрат складе:
Vводи = м3 / год
Середня різниця температур:
28
_40__ _25__
20 березня
Δtср = º C.
Коефіцієнт теплопередачі - 1467 кДж/м2 · град.
Необхідна поверхню конденсатора:
F =
F = м2
Приймається конденсатор-холодильник - 220м2.
Сепаратор.
У сепаратор надходить:
V = м3 / ч.
Встановлюється сепаратор d-800мм, - 4100мм, - θ-1, 8м3.
Час відстоювання буде:
що досить.
Холодильник залишку.
У холодильнику залишку необхідно відняти тепла:
Q = GБТКС · СБТКС · t;
Q = 8230,08 · 1,886 · (91-30) = 946 838 кДж / ч.
Теплові втрати холодильника за дослідними даними складають:
2 · град.
Зовнішня поверхню однієї секції холодильника - 18,2 м2.
Середня різниця температур в літній час:
º.
Теплові втрати холодильника при 3-х працюючих секціях:
Q = F · · t · 3;
Q = 18,2 · 41,9 · 35,5 · 3 = 81 215 кДж / ч.
Витрата води:
Тепло забираються "водою:
Qводи = м3 / ч.
Середня різниця температур:
º C.
Коефіцієнт теплопередачі приймаємо: К = 1467 кДж/м2 · град.
Необхідна поверхню холодильника:
F = 2.
Встановлюється холодильник з 3-х секцій, по 10,5 м2, резервної секції всього 4 секції. Швидкість руху фракції при паралельному включенні буде:


Де 0,0026 - площа перерізу однієї труби в м2.
Мийка фракції БТКС.
У мийному відділенні надходить:
- Фракції БТКС - 8230,08 кг / ч.
Погони загального, другого бензолу в кількості 10%:
GБТКС =
Всього в мийному відділенні надходить - 8230,08 +63,13 = 8293,21 кг, або
V = м3 / ч.
Приймаються витрата кислоти 5,5% від сирого бензолу:
GH2SO4 =
Приймаються витрата лугу 0,3% від сирого бензолу:
GNaOH =
У перерахунку з 92%-ої лугу на 40%, витрата лугу буде:
GNaOH =
У перерахунку на 12% лугу:
GNaOH =
Вихід регенерованої сірчаної кислоти приймається 75%, від витрати кислоти. Концентрація регенерованої сірчаної кислоти 45%.
Кількість регенерованої сірчаної кислоти:
Gp · NaOH = або V = м3/добу.
Змішувачі.
У кислотної змішувач надходить фракції БТКС - 9,5 м3 / ч,
- Кислоти: V = м3 / ч.
Час контакту в змішувачі приймається 2 хв.
Необхідна ємність змішувача:
V = 3.
Встановлюється 2 робочих змішувача, і 1 резервний, місткістю 0,25 м3.смесітелі обладнані пропелерними мішками з числом оборотів 930об/мін.
Парові змішувачі для регенерації кислоти.
Регенерація проводиться у чотирьох кулях. Час контакту з водою приймається, 10 сек. вважаючи по продукту.
- Обсяг, пара буде:
V = 3;
- Діаметр кулі:
D = .
Швидкість продукту в перехідних патрубках приймається:

Діаметр перехідних трубок буде:
D =
Приймається діаметр патрубка 38мм. Кулі чавунні, емальовані.
Кульові змішувачі для нейтралізації фракції.
Нейтралізація проводиться в 4 кулях. Час контакту при нейтралізації приймається, також 10 сек., Вважаючи по продукту.
Встановлюється кулі d = 0,2 м. швидкість продукту в перехідних патрубках приймається - 1,8 м / с.
Діаметр перехідних патрубків буде:
D =
Приймається діаметр патрубка 44мм. Кулі чавунні, емальовані.
Відстійники.
Для фракції БТКС і регенерованої сірчаної кислоти, час відстою приймається 1 годину. Встановлюється відстійник d-1800мм, h-у місці з конічною частиною 4400мм. Ємність V-7м3, відстійник футеровані.
Для регенерації кислоти, час відстою приймається 32 години. Встановлюється відстійник d-2200мм, h-5300мм. Ємність, V-15м3. відстійник футеровані.
Для кислої смолки.
Ємність, V-3, 9м3, d-2200мм, h-1200мм з конічним днищем. Час відстоювання 1 добу.
Для фракції БТКС та луги.
Час відстою приймається 2 години. Встановлюється відстійник, d-1600 мм, h-7200мм, ємність, V-14м3.
Куб для відпарки кислої смолки.
Вихід кислої смолки приймається 2% від бензолу до 180 º C:
Gк.см. =
Кількість відпрацьованої лугу 3,5 т / добу.
Встановлюється куб для відпарки ємністю 10м3, розрахований на виробництві 1-2 операції відпарки на добу. Запас ємності в кубі передбачається можливість подачі води і спінювання при процесі відпарювання.
Конденсатор до куба.
Вміст бензолу в смолі і луги може досягати 30%.
Час відпарки гострою парою приймається 4 години. Для цих умов установлюється конденсатор, поверхня контакту 42м2 з сепаратором.
Відпарювання митої фракції БТКС.
За умови втрат на мийці 2%, відмовний агрегат буде надходити 8293,21 кг / год БТКС.
- Тоді G = 8293,21 · 0,98 = 8127,34 кг / ч.
Кількість і зразковий склад надходить на відпарювання митого сирого бензолу з відгоном до 160 º C.

Література
1 Коляндр Л.Я. «Уловлювання і переробка хімічних продуктів коксування» М. Металургіздат 1961 с.468
2 Фурмер І.Е, Загальна хімічна технологія: - М: - 1977 с.334
3 Лейбович Р.Є Технологія коксохімічного виробництва: - М: Металургія 1982 с.359