Проект виробництва формаліну

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

РЕФЕРАТ

Дипломний проект складається з 186 сторінок, 36 таблиць, 2 малюнки, 19 джерел і 8 аркушів графічного матеріалу.

Тема дипломного проекту: "Проект виробництва формаліну".

Мета проекту: довести потужність однієї технічної нитки до 126666 тонн / рік і виконати необхідні розрахунки основного обладнання.

У дипломному проекті проведені: матеріал, теплової, технологічний, механічний, гідравлічний розрахунки при зміні продуктивності на основі існуючих потужностей.

Розглянуто питання вибору технологічної схеми, безпеки та екологічності проекту, охорони навколишнього середовища, організації і економіки виробництва.

Підсумок дипломної роботи: наявне обладнання впоратися з новою навантаженням і не вимагає заміни. Зі збільшенням потужності виробництва, собівартість одиниці продукції формаліну знизилася, що призвело до збільшення прибутковості виробництва.

ЗМІСТ

Введення

1. Техніко-економічний рівень і обгрунтування основних технічних рішень

2. Характеристика виробленої продукції

2.1 Характеристика вихідної сировини, матеріалів і напівпродуктів

3. Фізико-хімічні основи технологічного процесу

4. Вибір та обгрунтування технологічного процесу

5. Опис технологічного процесу і схеми

5.1 Отримання метанол-повітряної суміші

5 .2 Синтез формальдегіду

5.3 Отримання формаліну-"сирцю"

5.4 Ректифікація формаліну-"сирцю"

6. Матеріальний баланс

7. Щорічні норми витрат основних видів сировини, матеріалів та енергоресурсів

8. Щорічні норми утворення відходів виробництва

9. Норми технологічного режиму

10. Компонування обладнання

1 0 .1 Характеристика виробничих приміщень

1 1. Безпека і екологічність про ті ла виробництва формаліну

1 січня .1 Виробнича санітарія

1 січня .2 Техніка безпеки

1 2. Охорона навколишнього середовища

1 лютому .1 Охорона атмосферного повітря

1 лютому .2 Очищення стічних вод

1 лютому .3 Тверді відходи

1 3. Захист людини в надзвичайних ситуаціях

3 січня .1 Виробничі аварії

3 січня .2 Стихійні лиха

1 4. Організація і економіка виробництва

1 5. Матеріальний розрахунок

1 травня .1 Матеріальний баланс стадії ректифікації

1 травня .2 Матеріальний баланс стадії абсорбції

1 травня .3 Матеріальний баланс стадії контактування і спіртоіспаренія

1 6. Тепловий розрахунок

1 7. Технологічний розрахунок основного апарату

1 липня .1 Технологічний розрахунок реактора

1 липня .2 Технологічний розрахунок подконтактного холодильника

1 8. Гідравлічний розрахунок

19. Механічний розрахунок

19 .1 Обгрунтування конструкції основного апарату

19 .2 Вибір матеріалу основних елементів апарату

19 .3 Розрахунок діаметра патрубків

19 .4 Розрахунок товщини стінок обичайки і днища

19 .5 Розрахунок товщини днища подконтактного холодильника

19 .6 Розрахунок зміцнення отворів

19 .7 Розрахунок кришки апарату

19 .8 Розрахунок трубної решітки подконтактного холодильника

19 .9 Розрахунок теплової ізоляції

19 .10 Розрахунок компенсатора подконтактного холодильника

19 .11 Розрахунок опорних лап

2 0. Підбір допоміжного обладнання

Висновок

Список використаної літератури

Специфікація

ВСТУП

Серед багатьох сотень тисяч органічних сполук, відомих у даний час, формальдегіду, належить особлива роль.

Формальдегід - вельми активна хімічна сполука, легко вступає в реакцію з іншими речовинами з утворенням великої класу нових сполук, багато з яких мають важливими властивостями. Завдяки реакційної здатності формальдегід за порівняно короткий проміжок часу перетворився на один з незамінних напівпродуктів багатотоннажного органічного синтезу.

Формальдегід використовується в промисловості в якості сировини для виробництва синтетичних смол, пластичних мас, нових органічних барвників, поверхнево-активних речовин, лаків, лікарських препаратів і вибухових речовин. У сільському господарстві для протрави насіння, у шкіряній промисловості для дублення шкіри, в медицині як антисептичний засіб і в тваринництві. Коло застосування формальдегіду зростає з року в рік. У зв'язку з цим зростає і його виробництво.

В даний час основним споживачем формальдегіду є промисловість синтетичних смол: виробництво фенолформальдегідних, мочевіноформальдегидних смол; смол, модифікованих шляхом обробки формальдегідом; малорозчинних лаків, покриттів, клеїв, шаруватих пластиків.

Найбільшого поширення набув продукт, що містить 35 - 37% формальдегіду і 6 - 11% метанолу, званий формаліном. Рецептура формаліну сформувалася історично, під впливом наступних чинників. По-перше, метанол і вода супроводжують формальдегіду на стадії його одержання найбільш вживаним методом (метанол - сировина, вода - побічний продукт і абсорбент). По-друге, розчин зазначеного складу при позитивних температурах цілком стабільний до випадання полімеру і може зберігатися або транспортуватися протягом невизначено довгого часу. По - третє, у вигляді водно-метанольного розчину формальдегід може застосовуватись в більшості виробничих синтезів, а також при безпосередньому використанні. і, нарешті, по-четверте, саме формалін виходить при окисної конверсії метанолу в присутності металевих каталізаторів на саді абсорбції контактного газу; ніяких додаткових операцій з надання продукту товарних властивостей (концентрування, очищення і т. д.), як правило, не потрібно.

У місті Томську на базі Томського нафтохімічного комбінату існує діюче виробництво формаліну («Завод формаліну і карбосмол») потужністю 120 тисяч тонн на рік.

Основна мета проекту полягає у визначенні можливості розширення цього виробництва на прикладі установки синтезу формальдегіду. Важливим моментом є встановлення можливості забезпечення нової, підвищеної продуктивності вже діючим обладнанням. Також необхідно розглянути питання, що стосуються технологічного контролю, охорони праці та екології у змінених умовах експлуатації.

1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ РІВЕНЬ І ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ

    1. Обгрунтування вибору методу виробництва

Формальдегід отримують з метанолу, диметилового ефіру, природного і попутних газів (газу коксохімічного виробництва і нафтопереробки). Промислово освоєні способи отримання формальдегіду:

1) Каталітичне окислення метанолу на металевих каталізаторах.

2) Каталітичне окислення метанолу на оксидних каталізаторах.

3) Окислювання природного газу і нижчих парафінів.

У першому випадку каталізатором найчастіше є срібло (можна використовувати золото чи платину), з метою економії метанолу срібло рівномірно наносять на інертний носій, наприклад на пемзу. Суть методу полягає в парофазного окисленні гідруванні метанолу киснем повітря в адіабатичному реакторі з наступним поглинанням продуктів реакції водою. У процесі подається метанолу-повітряна суміш складу вище верхньої межі вибуховості (36,4% - об'ємні частки) і з недоліками кисню за хімічним рівнянням окислення метанолу в формальдегід, тому що каталізатор - окислювально-дегидрирующей:

СН 3 ОН + ½ О 2 → СН 2 О + Н 2 О + Q (147,4 кДж / моль); (1.1)

СН 3 ОН → СН 2 О + Н 2 - Q (93,4 кДж / моль); (1.2)

Н 2 + ½ О 2 → Н 2 О + Q (241,8 кДж / моль). (1.3)

Разом з тим протікають побічні реакції, що знижує вихід формальдегіду і підвищує витрата метанолу. Вихід формальдегіду досягає 80 - 85%, при ступені конверсії метанолу 85 - 90%. Так як окисне дегидрирование проводять при недоліку кисню, процес глибокого окислення, не отримує значного розвитку. У той же час саме дегидрирование, що ініціюється киснем, протікає швидше, тому відсоток побічних реакцій не великий. Цим способом можна отримати формалін двох марок: ФМ - 37% з вмістом метанолу до 10% і ФБМ - 50% з вмістом метанолу менше 1%. Транспортування та зберігання підлягає формалін марки ФМ, тому що метанол стабілізує його.

У другому способі каталізатором є суміш оксидів заліза і молібдену. Окислення метанолу на оксидних каталізаторах протікає по окислювально - відновного механізмом:

СН 3 ОН + 2МоО 3 → СН 2 О + Н 2 О + Мо 2 О 5 (1.4)

Мо 2 О 5 + ½ О 2 → 2МоО 3 (1.5)

Процес здійснюється в надлишку повітря при (350 - 430) о С і звичайному тиску, інакше під дією метанолу і формальдегіду каталізатор швидко відновлюється. Реакція протікає при співвідношенні метанолу та повітря нижче межі вибуховості (7 - 8% - об'ємні частки).

Процес відрізняється високим ступенем конверсії метанолу - 99%, а так само сильною екзотермічну, що змушує використовувати трубчасті реактори з охолодженням. Цей спосіб дозволяє отримувати формалін - 37% з вмістом метанолу не вище 0,5%. Застосування технологій з оксидним каталізатором заслуговує деякого уподобання, коли необхідна продуктивність не вище 8 - 10 тис. тонн / рік. Третій спосіб. З точки зору доступності і дешевизни сировини, а також простоти технології (одержання формальдегіду прямим окисленням природного газу, що складається в основному з метанолу, киснем повітря) заслуговує переваги перед порівняно складними і багато ступінчастими синтезом через метанол (за схемою):

природний газ → синтез газ → метанол → формалін

Однак на практиці виникає ряд труднощів, які пов'язані з недостатньою стійкістю формальдегіду в умовах реакції. Окислення метанолу відбувається при 600 о С, в той же час термічний розклад формальдегіду спостерігається вже при 400 о С. Вихід формальдегіду не перевищує 3% при селективності 10 - 25%. Тому розглянутий метод займає дуже скромне місце в балансі виробництва формаліну і тільки в перспективі використовується нові технологічні прийоми окислення (з урахуванням зростання дефіцитності метанолу та порівняльної доступності природного газу).

Тому у виборі методу виробництва формаліну заслуговують уваги перші два способи. Розглянемо їх у порівнянні і виберемо для себе потрібний.

Порівняльна характеристика методів виробництва формаліну в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Порівняльна характеристика методів виробництва формаліну

Метод

Переваги

Недоліки

1. Окислення на срібному каталізаторі

а) практично немає обмежень за одиничною потужністю установки

б) простота конструкції реактора

в) низька метало - і енергоємність

г) висока продуктивність

а) високий витратний коефіцієнт по сировині

б) дорогий катали-

затор

в) наявність у формаліні метанолу до 5 - 10%

2. Окислення на оксидному каталізаторі

а) низький витратний коефіцієнт по сировині

б) наявність метанолу в

формаліні не більше 0,6 - 1,0% і наявність НСООН не вище 0,02%

а) підвищена витрата енергії та повітря

б) обмеження

одиничної потужності установки

в) складність в експлуатації та ремонті

г) підвищена металоємність

Порівнюючи економічні та виробничі витрати, а також обсяг продукції (нам необхідно не менше 300 - 380 тис.т. / рік) для потреб формалінопотребляющего виробництва - карбамідних смол (обсяг - 200 тис.т. / рік) вибираємо метод виробництва по окислювальному дегидрированию метанолу на срібному каталізаторі.

1.2 Вибір каталізатора і його характеристика

У Росії на всіх промислових установках з отримання формальдегіду з метанолу застосовуються трегерние срібні контакти типу срібло на пемзі. Характеристика цього каталізатора:

Зовнішній вигляд - сірі блискучі зерна неправильної форми.

Розмір зерен, мм - 2-5.

Масовий фракційний склад:%

Просівши через сито 2 2 мм, не більше 2,0;

Залишок на ситi 5 5 мм, не більше 5,0;

Питома поверхня, м 2 / год 0,5 - 1,0.

На більшості зарубіжних формалінових виробництвах використовують металеве срібло без носія (сітки, кристали, губчасте срібло тощо). За селективністю освіти формальдегіду контактний і трегерний каталізатори є практично рівноцінними. Основні відмінності трегерних і контактних каталізаторів відносяться до їх експлуатаційними характеристиками. До переваг трегерних контактів відноситься наступне:

  1. стійкість по відношенню до перегрівів;

  2. знижена вимогливість до чистоти сировини;

  3. менша одноразова завантаження сировини.

Основним недоліком цього каталізатора є невелика тривалість межрегенераціонного циклу роботи (3 - 4 місяці).

Використання контактного (ненанесение) срібла має наступні достоїнства:

  1. виняток комплексу питань, пов'язаних з отриманням і підготовкою носія;

  2. «Безреагентна» система приготування каталізатора;

  3. практична відсутність втрат срібла за рахунок стирання та подрібнення контакту.

При виборі тієї чи іншої форми срібного каталізатора вирішальне значення мають такі чинники, як накопичений досвід і традиції.

Технологія приготування трегерного срібла включає в себе основні стадії:

  1. просочення або осадження на поверхні носія солі, що містить срібло;

  2. відновлення катіона срібла до вільного металевого стану.

На практиці вміст срібла в каталізаторі СНП становить близько 40%. Каталізатори з меншим вмістом срібла швидше втрачають активність і вимагають «перенанесенія».

Фірма Sumitomo взяла патент на використання тришарового контактного каталізатора. Два верхніх шару є кристали розміром 0,8 - 1,0 мм, нижній шар - срібло у вигляді тонких ниток.

Фірма BASE запропонувала срібний каталізатор розділити на 4 шари загальною висотою 20 - 30 мм, а срібне кільце по периметру реактора виконує функції 5-го шару. Характерною особливістю є застосування бідисперсний гранул срібла. Так, у нижній частині шару рекомендується розміщувати гранули з розміром мене 0,3 мм, кількість яких складає 1 / 8 від загальної кількості срібла. Інша частина каталізатора у вигляді гранул розміром до 1 - 3 мм насипається поверх дрібних частинок. Молярний вихід формальдегіду дорівнює 88%.

Застосування двошарового каталізатора дозволяє проводити процес з конверсією метанолу до 97,4% при мольної селективності 89 - 90%.

Порівнюючи зарубіжний досвід виробництва формаліну на каталізаторах в дуже тонкому шарі, у вигляді металевих сит (срібні сітки) пропонується перейти на аналогічний вид каталізатора.

Характеристика каталізатора з срібла (сита):

проволка ТУ 48 - 1 - 112 - 85;

товщина дроту, мм - 0,22;

число комірок на 1 см 2 - 225;

вартість каталізатора - 279384,17 руб.

Перехід на срібний сітки дозволить скоротити чисельність робітників у каталізаторної відділенні (за рахунок спрощення приготування каталізатора), а отже підвищити продуктивність праці. За рахунок більш тривалого терміну служби (1 - 2 роки) каталізатора збільшується ефективний фонд робочого часу, відбудеться нарощування потужності.

1.3 Обгрунтування місця розміщення підприємства

На території області зосереджена багаті природні ресурси: нафта, газ, ліс, рідкісні метали, торф і ін

Будівництво виробництва формаліну було обумовлено:

- Потребою промисловості у формаліні по країні в шести районах Сибіру.

- Наявність сировини - виробництво метанолу потужністю 750 тис. т / рік.

- Наявність формалінопотребляющего виробництва карбамідних смол потужністю 200 тис.т. / рік.

Забезпечення потреби діючого виробництва в парі, гарячій воді на опалення, вентиляції і гарячого водопостачання, передбачено установкою двох водогрійних котлів типу КВГМ - 100 продуктивністю 100 Гкал / год кожний.

Забезпечення виробництва в електроенергії від ГПП - 1 і ГПП - 2, встановлених на території ТНХК.

Водопостачання виробничої водою здійснюється насосною станцією 1-го підйому (НС - 1), встановлений на березі річки Томь і насосною станцією 2-го підйому (НС - 2), розташований на території ВОС ТНХК. Водопостачання господарської питною водою забезпечується НСВ - 4, розташованої на території ВОС ТНХК.

    1. Основні технологічні рішення

Отримання формальдегіду передбачено методом парофазного окислення - дегидрирования метанолу киснем повітря на пемзосеребрянном каталізаторі, в м'яких температурних умовах (550 - 600) о С, або жорсткому режимі (660 - 700) о С з поглинанням формальдегіду водою і подальшим виділенням непрореагировавшего метанолу вакуум - ректифікацією. Виділений метанол повертається в процес. Процес ведеться при тиску 0,76 атм. У жорсткому режимі передбачено розведення метанолу водою у співвідношенні СН 3 ОН: Н 2 О кА 70:30.

За рахунок співвідношення реакцій окислення і дегидрирования (55%: 45%) процес проводиться в реакторі адіобатіческого типу, що значно спрощує його конструкцію і експлуатацію.

Аналіз роботи діючих виробництв формаліну на пемзосеребрянном каталізаторі показує, що основним недоліком його є порівняно невеликий термін служби (3 - 4) місяця. Доводиться відстоювати технологічну нитку для вивантаження відпрацьованого каталізатора і завантаження свіжого. Технологічна зупинка на три доби.

Тому пропонується перейти на кристалічну срібло - пакет сіток з срібного дроту, ТУ 48 - 1 - 112 - 85. термін роботи такого каталізатора (1 - 2) року. Скорочується час технологічних зупинок: місце 3 - 4 на рік одна, або одна на два роки. А для процесу, оформленого у вигляді трьох паралельних ниток, це значне збільшення ефективного часу роботи обладнання, а значить нарощування потужності.

2. Характеристик вироблюваної продукції

Що випускається готовий продукт - формалін технічний.

Передбачено випуск товарного формаліну, з масовою часткою формальдегіду 37%, відповідного ГОСТ 1625-89, а також концентрованого формаліну, з масовою часткою формальдегіду до 50%, використовуваного для внутрішнього споживання у виробництві карбосмол.

Формалін є водним розчином формальдегіду і метанолу у воді.

Емпірична формула формальдегіду: СН 2 О.

Структурна формула формальдегіду: Про

Молярна маса 30 кг / моль.

При охолодженні газоподібний формальдегід переходить в рідину, яка кипить при -19 ° С, а при -118 ° С замерзає, перетворюючись на тверда кристалічна речовина.

Як у рідкому, так і в газоподібному стані формальдегід нестійкий і легко полімеризується, особливо в присутності вологи. Тому формальдегід транспортується і зберігається або в розчинах, або у вигляді полімеру. Формальдегід добре розчиняється у воді і спиртах. У водних розчинах формальдегід не зберігається в мономерний формі, а вступає в хімічну взаємодію з водою з утворенням гідратів (метіленгліколей):

СН 2 О + Н 2 О → СН 2 (ОН) 2 + Q кДж / кг (2.2)

При звичайних температурах водні розчини формальдегіду каламутніють, внаслідок випадання в осад продуктів полімеризації - поліоксіметіленгліколей.

Для запобігання концентрованих розчинів формальдегіду від полімеризації до них додають стабілізатори. Основним промисловим стабілізатором служить метанол.

За фізико-хімічними показниками технічний формалін повинен відповідати вимогам і нормам, зазначеним у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Норми вимоги технічного формаліну за фізико-хімічними показниками

Найменування показників

Норма для марки


ФМ ГОСТ 1625-89


Вищий сорт

ОКП 241731 0120

Перший сорт

ОКП 241731 0130

1. Зовнішній вигляд

Безбарвна прозора рідина. При зберіганні допускається утворення муті або білого осаду, розчинного при температурі не вище 40 ° С.

2. Масова частка

формальдегіду,%

37,2 + 0,3

37,0 + 0,5


3. Масова частка

метанолу,%

4 - 8

4 - 8

4. Масова частка киць-

лот у перерахунку на

мурашину кислоту,

%, Не більше


0,02


0,04


5. Масова частка заліза,%, не більше

0,0001

0,0005


6. Масова частка залишку після прожарювання,%,

не більше


0,008


0,008

Фізичні властивості технічного формаліну залежать від вмісту в ньому формальдегіду і метанолу і змінюються в межах:

Щільність, кг / м 3 1077 - 1116

Температура кипіння, ° С 98,9

Питома теплоємність, Дж / ​​(кг К) 3352

В'язкість, сП 2,45 - 2,58

2.1 Характеристика вихідної сировини, матеріалів і напівпродуктів

Характеристика вихідної сировини, матеріалів і напівпродуктів в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Характеристика вихідної сировини, матеріалів і напівпродуктів

Найменування сировини, матеріалів і напівпродуктів

Державний або галузевий стандарт, СТП,

ТУ, регламент

Показники за стандартом,

обов'язкові для перевірки

Регламентовані показники з допустимими відхиленнями

1.Метанол - отрута синтетичний

ГОСТ 2222-95

1.1. Щільність,

0,791-0,792

2.Вода Дьомін-зованим

Технологічний регламент № 4

виробництва тепла, пари і води.

2.1. Жорсткість, ммоль / дм 3

2.2. Вміст заліза, мг / дм 3

2.3. рН

не більше 0,005

не більше 0,05


6,5 - 7,5

3.Кіслота азотна концентріро-ванна

ГОСТ 701-89

3.1.Массовая частка азотної кислоти,%

98,2

4.Едкій натр

ГОСТ 2263-79

4.1.Массовая частка їдкого натру (марка «РР»),%

не менше 42

5.Оборотная вода.

Технологічний регламент установки оборотного водопостачання.

5.1. Вміст зважених часток, мг / дм 3

5.2. Загальна жорсткість, ммоль / дм 3


не більше 20


не більше 5

6.Пар

Технологічний регламент виробництва тепла, пари і води.

6.1. Тиск, кгс / см 2

6.2. Температура, о С

18 - 25

+ 350

5.Пріродний газ.


1.Состав, об'ємна частка,%:

- Метан

- Етан

- Пропан

- Бутан

- Азот

- Двоокис вуглецю

2. Щільність кг / м 3


86 - 97

1,5 - 4

1 - 6

0 - 4

1 - 2

0 - 1

0,741

3. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Хімізм процесу

Освіта формальдегіду відбувається при проходженні метанол-повітряної суміші через шар каталізатора "срібло на носії" при температурі в зоні контактування: (550 - 600) ° С при роботі в "м'якому" режимі, (660 - 700) ° С при роботі в "жорсткому "режимі.

Освіта формальдегіду здійснюється в результаті протікання паралельних реакцій простого та окислювального дегідрування метанолу:

СН 3 ОН → СН 2 О + Н 2 - 93,4 кДж / моль (3.1)

СН 3 ОН + 1 / 2 О 2 → СН 2 О + Н 2 О + 147,4 кДж / моль (3.2)

Поряд з цими реакціями в системі протікає цілий комплекс побічних перетворень.

СН 3 ОН + 2 / 3 О 2 → СО 2 + 575,1 кДж / моль (3.3)

СН 2 О + 1 / 2 О 2 → НСООН + 270,4 кДж / моль (3.4)

НСООН + 1 / 2 О 2 → СО 2 + Н 2 О + 14,5 кДж / моль (3.5)

НСООН → СО + Н 2 О - 53,7 кДж / моль (3.6)

СН 2 О → СО + Н 2 + 1,9 кДж / моль (3.7)

2 СН 2 О + Н 2 О → СН 3 ОН + НСООН + 122,0 кДж / моль (3.8)

Н 2 + 1 / 2 О 2 → Н 2 О + 241,8 кДж / моль (3.9)

2 СН 3 ОН → СН 2 (ОСН 3) 2 + Н 2 О + 131,0 кДж / моль (3.10)

СО + 1 / 2 О 2 → СО 2 + 283,0 кДж / моль (3.11)

2 СО → СО 2 + С + 172,5 кДж / моль (3.12)

Реакції (3.3) і (3.4) є рівноважними. Частка метанолу витраченого по реакції (3.4) складає близько 60%, а решта, за реакцією (3.3).

Перетворення метанолу в формальдегід відбувається в результаті контакту молекул спирту з киснем, хемосорбірованним на атомах срібла, тобто активними центрами каталізатора є поверхневі оксиди срібла. Процес отримання формальдегіду в цілому супроводжується виділенням тепла, за рахунок якої підтримується необхідна температура в зоні контакту і рівновагу реакції дегідрування зміщується вправо.

Побічні реакції знижують вихід формальдегіду і визначають склад вихлопних газів (абгазов).

3.1 Механізм процесу

Ключові перетворення здійснюються на поверхні каталізатора. Метанол адсорбується на поверхні окисленого срібла. На поверхні вільного неокисленого срібла метанол адсорбується дуже слабо, причому із зростанням температури, кількість поглиненого продукту зменшується. Перетворення поглиненого продукту зменшується молекул спирту з киснем, хімсорбірованним на атомах срібла, тобто активними центрами каталізатора є поверхневі оксиди срібла. У процесі хемосорбції кисню на атомах срібла на адсорбований кисень, відбувається його дисоціація на атомні іони (атомарна адсорбція). Виділяють 3 типи (області) адсорбції в залежності від ступеня окислення срібла. При ступені окислення до 0,1 - 0,12 см 3 О 2 / м 2 Ag, тобто в межах покриття поверхні монослоем кисню, один атом кисню пов'язаний з двома поверхневими атомами срібла (Ag 2 S О):

(3.14)

Зі збільшенням ступеня окислення до (0,22-0,26) см 3 О 2 / м 2 Ag переважає з'єднання, в якому атом кисню пов'язаний з одним атомом поверхневого срібла (Ag S O або Ag 2 S O 2):

або (3.15)

При подальшому окисненні виникає структура з великим вмістом кисню на атом срібла:

(3.16)

Каталітична специфічність срібла обумовлюється особливим станом кисню на сріблі. У той час як на інших металах при активованій адсорбції кисню утворюється тільки атомні іони О - або О 2 -, викликають згорання вихідного продукту до вуглекислого газу, на сріблі утворюються поверхневі молекулярні іони типу О 2 - або Про 2 2 -. Поверхневий іон до складу поверхневого оксиду Ag 2 + O 2 -. Атомні іони, які утворюють з сріблом активні центри при адсорбції метанолу на них послаблюють або повністю розривають хімічні зв'язки в адсорбированной молекулі. Подальші взаємодії протікають між двома хемосорбірованнимі частинками, що знаходяться на сусідніх активних центрах або між хемосорбірованной часткою і фізично адсорбованої або налетающей з обсягу молекулою.

3.2 Термодинаміка реакцій

Реакції окислювального дегідрування мають тепловий ефект, що залежить від частки реакцій окислення і особливо дегидрирования. Так як окислення протікає з виділенням тепла, введенням тих чи інших кількостей кисню, можна широко вальіровать ефект сумарного перетворення. Це є одним з переваг окислювального дегідрування - усувається ендотермічну процесу і потреба в постійному підігріві реакційної маси. Практично для отримання формальдегіду для підтримки необхідної температури в зоні контактування, з урахуванням відшкодування втрат тепла в навколишнє середовище. Необхідно, щоб процес йшов на 55% через окислення і на 45% через дегидрирование. Тоді процес можна здійснювати в реакторі адіабатичного типу, що не має поверхні теплообміну. При такому співвідношенні реакцій дегідрування і окислення вихідна паро-повітряна суміш повинна містити близько 40% (об'ємні частки) метанолу, що знаходиться за верхньою межею вибуховості метанолу в повітрі [36,5%].

Зміщення рівноваги реакцій окисного дегидрирования вправо обумовлено зв'язуванням частини водню у воду, яка не бере участі у рівновазі реакцій гідрування - дегидрирования.


+0,5 О 2

(3.17)

Розведення метанолу на 10 - 12% водою також зміщує рівновагу в бік виходу формальдегіду, за рахунок придушення побічних реакцій. Утворенню побічних реакцій перешкоджає брак кисню в процесі, тому що глибоке окиснення не отримує значного розвитку. Вихід формальдегіду на пропущене сировину досягає 80-85% при ступені конверсії метанолу 85-90%. При дегидрировании зважаючи відщеплення водню завжди відбувається збільшення обсягів газу, тому підвищення ступеня конверсії сприяє низький тиск. Тому для процесів дегидрирования вибирають тиск, близьке до атмосферного, а в деяких випадках процес здійснюють у вакуумі. У місця вакууму можна застосовувати розведення реакційної маси водяною парою.

У виробництві формаліну метанол розбавляють на 10 - 12% водяною парою.

Наявність водяної пари в реакційній масі веде до зниження парціальних тисків реагентів і зростання рівноважної ступеня конверсії.

3.3 Кінетика реакцій

При температурі 600 - 700 ° С швидкість перетворення метанолу в формальдегід лімітується підведенням реагентів до поверхні каталізатора, тобто процес протікає в внедіффузіонной області. Кінетична область протікання реалізується при температурі нижче 300 ° С. Ознаки перетворення метанолу в формальдегід спостерігається вже при температурі 200 - 240 ° С. Вихід формальдегіду формальдегіду в цих умовах складає приблизно 1% при конверсії метанолу 1,5 - 2%.

При температурі 200 ° С вихід формальдегіду 3,6% при конверсії метанолу 4,6%. Реакції протікають в цьому випадку по окислювальному механізму. При температурі 290 - 300 ° С реакція зміщується в перехідну область. При 300 ° С відбувається «запалення» каталізатора. Температура мимовільно підвищується до 600 - 700 ° С, відповідної заданому співвідношенню О 2: СН 3 ОН. Зворотного переходу процесу в кінетичну область сприяє зниженню температури до 350 ° С за рахунок збільшення швидкості потоку реагентів. У цьому випадку формальдегід є проміжним продуктом реакції: при часі контакту (5 - 10) * 10 -3 секунд відбувається накопичення його, а при подальшому часу контакту спостерігається його витрачання. Кінцевий продукт реакції - вуглекислий газ. При 370 - 400 ° С процес переміщається в область зовнішньої дифузії. Перебіг процесу в дифузійній області обумовлюється значної різниці концентрацій реагентів і продуктів реакції на поверхні срібла і в потоці. Саме хімічну взаємодію між молекулами метанолу і кисню відбувається дуже швидко і розігрів каталізатора настільки великий, що він виявляється достатнім для підтримки високої температури реакції. Конверсія кисню різко зростає. На промислових установках при (600 - 700) ° С селективність досягає значень 91 - 93%. Об'ємний вміст водню в газоподібних продуктах 18 - 20%. Тобто проведення реакції в дифузійній області переважно, тому що різко зростає активність і селективність каталізатора, що призводить до значного підвищення продуктивності каталізатора (на 1,5-2,0 порядку) і виключає необхідність підведення тепла з поза для підтримки температури в реакторі. Максимальна селективність утворення формальдегіду 90% відбувається при значенні співвідношення О 2: СН 3 ОН в межах 0,68:0,7. При русі гарячої реакційної суміші від шару каталізатора відбувається наростання кількості вуглекислого газу і водню з одночасним зменшенням формальдегіду. Для зниження цього процесу необхідно охолодження реакційної суміші поверхнею з температурою не вище 170 ° С. Це здійснюється в подконтактном холодильнику.

4. ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ

Вибір технологічної схеми обумовлений потужністю виробництва формаліну і призначенням готового продукту. Потужність виробництва складає 380 тис. тонн на рік 37% формаліну. Процес оформлений у вигляді трьох технологічних ниток, одиничної потужності 126,6 тис. тонн на рік, кожна. З метою зниження металоємності і прийнятих технологічних рішень ряд вузлів виконаний загальним для трьох ниток: вузол підготовки сировини, вузол очищення річних викидів, вузол очищення, спорожнення, продування.

Процес отримання формаліну представлений у вигляді трьох паралельних ниток, які складаються з наступних вузлів:

- Підготовка сировини й одержання метанолу-повітряної суміші;

- Синтез формальдегіду;

- Отримання формаліну - "сирцю" (абсорбція формаліну);

- Ректифікація формаліну - "сирцю",

і вузлів, виконаних загальними для трьох ниток:

- Збір і переробка некондиційних і дреніруемих продуктів,

- Факельна установка,

- Очищення газових викидів,

- Теплопункт,

- Отримання каталізатора.

Деякі заводи не включають в технологічну схему процес ректифікації, але як показує практика витрати на цю стадію повністю себе виправдовують. По-перше, виключається можливість отримання нестандартного продукту, по-друге, виходить можливість отримувати як безметанольний продукт, так і формалін високої концентрації.

Виходячи з розглянутих стадій отримання технічного формаліну, характеризуємо кожну з них за технологічною схемою цеху виробництва формаліну.

5. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

5.1 Отримання метанолу - повітряної суміші

Метанол з ємності надходить через зворотні клапани до I, II, III технологічним ниткам на "метанольних гребінки", де до "свіжому" метанолу додається "поворотний" метанол з вузлів ректифікації. Метанол (для однієї технологічної нитки) від "метанольної гребінки" попередньо підігрівається в 2-х нижніх вбудованих теплообмінниках абсорбційної колони поз.К1 до 65 ° С, і надходить для утворення спіртовоздушной суміші в спіртоіспарітель. Щоб знизити побічні реакції процесу отримання формальдегіду, метанол в змішувачі поз.Х2 змішується з демінералізованою або надсмольні водою.

Спіртоіспарітель складається з випарника поз.Е2а, виносної гріючої камери - теплообмінника поз.Т1 і змонтованого під нею відстійника поз.Е2б.

Повітря з атмосфери, попередньо очищений від пилу на фільтрі поз.Ф1, подається повітродувками поз.М1/1-3, з тиском (0,5 - 0,8) кгс / см 2 і температурою (30 - 70) ° С і витратою (3000 - 11000) м 3 / год через зворотний клапан у верхню частину виносної гріючої камери поз.Т1. На кожну технологічну нитку передбачено по три повітродувки продуктивністю 6000 м 3 / год кожна - дві в роботі, одна в резерві або ремонті.

Метанол - водяна суміш із змішувача поз.Х2 з температурою (20 - 65) ° С і витратою (6 - 14) м 3 / год подається у відстійник спіртоіспарітеля поз.Е2б, де в конічній частині відокремлюються і збираються механічні домішки.

Рівень у випарнику поз.Е2а підтримується подачею метанолу. При рівні метанолу в випарнику поз.Е2а 20% повітродувки поз.М1/1-3 відключаються.

Метанол у спіртоіспарітеле підігрівається парою тиском 2 кгс / см 2, що подається з паросборніка поз.Е4 в виносну греющую камеру теплообмінника спіртоіспарітеля поз.Т1. Температура метанолу в випарнику поз.Е2а підтримується (52-85) ° С залежно від концентрації метанолу.

Освіта метанолу - повітряної суміші відбувається у верхній частині виносної гріючої камери поз.Т1, куди через барботер подається повітря від повітродувок поз.М1/1-3. Потім у випарнику поз.Е2а рідкий метанол відокремлюється, за допомогою краплевідбійників, і метанолу - повітряна суміш поступає в пароперегрівники поз.Т2.

Метанол - повітряна суміш у пароперегрівники поз.Т2 перегрівається до (90 - 145) ° С парою 6 кгс / см 2, що подаються до міжтрубний простір, для запобігання конденсації і попадання рідкого метанолу на каталізатор, який при цьому зауглерожівается і знижує свою активність. Перегріта метанолу - повітряна суміш, пройшовши вогнеперепинювачів поз.Х3, заповнений фарфоровими кульками і кільцями Рашига, які служать для запобігання попадання відкритого вогню в спіртоіспарітель, надходить у верхню частину контактного апарату поз.Р1.

5.2 Синтез формальдегіду

Освіта формальдегіду з метанолу відбувається в контактному апараті поз.Р1 при проходженні метанолу - повітряної суміші через шар каталізатора при температурі (550 - 600) ° С ("м'який режим") або з додаванням води при температурі (650 - 700) ° С (" жорсткий режим ").

Контактний апарат поз.Р1 є вертикальний циліндричний апарат, в нижній частині якого розташований кожухотрубний теплообмінник, в міжтрубний простір якого подається водяний конденсат, а по трубному простору проходять реакційні гази. Каталізатор укладається на 2 шари нержавіючої сітки, (10х10) мм і (1х1) мм, висотою (120-150) мм, а зверху поміщається електрозапал.

Розігрів контактної маси, при пуску, до температури (300 - 350) ° С, при якій починається реакція перетворення метанолу в формальдегід, здійснюється включенням електрозапал, а подальший підйом температури відбувається за рахунок тепла реакцій.

Температура в шарі каталізатора підтримується автоматично, подачею пари в греющую камеру поз.Т1 спіртоіспарітеля, і супроводжується світловою та звуковою сигналізацією при температурі в шарі каталізатора 620 ° С - в "м'якому режимі" і 720 ° С - в "жорсткому режимі". При досягненні температури в шарі каталізатора в "м'якому режимі" - 650 ° С, а в "жорсткому режимі" - 750 ° С відбувається автоматичне відключення повітродувки поз.М1/1-3.

У результаті реакцій, що протікають в шарі каталізатора, з метанолу-повітряної суміші утворюються контактні гази, до складу яких входять: формальдегід, водень, вуглекислий газ, окис вуглецю, азот, пари води, непрореагіровавшіх метанол.

Для запобігання термічного розкладання утворився формальдегіду і припинення побічних реакцій, контактні гази, що виходять із зони контактування, різко охолоджуються в подконтактном холодильнику до температури не більше 200 ° С за рахунок випаровування водного конденсату, що надходить з паросборніка поз.Е4 в міжтрубний простір подконтактного теплообмінника. Новоутворена в подконтактном холодильнику паро-водяний суміш за рахунок природної циркуляції надходить у паросборнік поз.Е4, де відокремлюється пар від конденсату. Тиск пари в паросборніке поз.Е4 (1,8-2) кгс / см 2, підтримується пором подаються до паросборнік поз.Е4 з теплопункту від колектора.

Конденсат з теплообмінника поз.Т1 спіртоіспарітеля збирається в конденсатосборник поз.Е3, звідки насосами поз.Н1/1-2 через зворотний клапан подається в паросборнік поз.Е4.

5.3 Отримання формаліну - "сирцю"

Контактні гази, охолоджені в подконтактном холодильнику реактора, вступають у поглинальну систему, що складається з абсорбційної колони поз.К1, апарату повітряного охолодження поз.Х4, пластинчастих теплообмінників поз.Т3, Т4, Т6, Т5 та циркуляційних насосів поз.Н2/1-3 , Н3/1-3.

Абсорбційна колона поз.К1 є вертикальний циліндричний апарат змінного перерізу: нижня кубова частина діаметром 2800 мм з шістьма вбудованими теплообмінниками, з 24 тарілками (1,7,13, 19 тарілки - глухі, з 21 по 24 - колпачковой, решта - жалюзійних- клапанного типу). У верхній частині колони для запобігання виносу крапель рідини передбачений краплевідбійників.

У кубі абсорбційної колони поз.К1 відбувається охолодження контактних газів, конденсація парів води та метанолу, а також хемосорбція водою значної частини формальдегіду. Несконденсировавшиеся пари і гази з куба піднімаються вгору по колоні назустріч орошающей рідини.

Зрошення абсорбційної колони здійснюється водою, що надходить на 24 тарілку витратою до 6 м З / ч і охолодженої в теплообміннику поз.Т6 до температури не більше 25 ° С. Для оперативного зміни концентрації формальдегіду в кубі колони передбачена подача рідини до 6 м 3 / год від насосів поз.Н1 / 2,3 в куб колони поз.К1.

Рівень в кубі колони поз.К1 підтримується (20-80)% і в залежності від навантаження і тиску в системі регулюється відбором формаліну на харчування ректифікаційної колони поз.К2.

При стабільному режимі вузлів синтезу абсорбції можлива робота технологічної нитки без вузла ректифікації. Зупинка вузла ректифікації проводиться при масовій частці метанолу (6-8)% і формальдегіду (37 - 38)% в кубі абсорбційної колони поз.К1.

Додатково при цьому здійснюється відведення рідини з 13-ї «глухий» тарілки в ємність. Рівень на 13-й тарілці підтримується (20 - 80)% і регулюється відбором рідини з витратою (0,5 - 3) м 3 / год від насоса поз.Н3 / 2,3 у ємність.

Рівень в кубі колони поз.К1, в залежності від навантаження, тиску в системі і масової частки метанолу, підтримується (10-80)% і регулюється, відбором формаліну в стандартизаторів.

Частина тепла, що виділяється в кубі колони, знімається в 4-х верхніх вбудованих теплообмінниках зворотному водою, в 2-х нижніх - метанолом, що надходять в процес, а інша частина тепла знімається циркуляцією формаліну через апарат повітряного охолодження поз.Х4. Додатково з'їм тепла реакційних газів, теплоти поглинання і конденсації в колоні поз.К1 здійснюється охолодженням слабкого формаліну, виведеного з глухих тарілок, у виносних пластинчастих теплообмінниках по контурах:

1 контур-1-я тарілка-насос Н2 / 2,3-теплообмінник Т3-6-я тарілка.

2 контур-7-я тарілка-насос Н3 / 1,2-теплообмінник Т4-12-й тарілка.

3 контур-13-я тарілка-насос Н3 / 2,3-теплообмінник Т5-18-я тарілка.

4 контур-дем.вода і надсмольні вода-теплообмінник Т6-24-я тарілка.

Температура в абсорбційній колоні поз.К1 контролюється таким чином:

на виході з куба колони-не більше 70 ° С,

під першою тарілкою - не більше 80 ° С,

на 9-й тарілці - не більше 50 ° С,

на 18 тарілці - не більше 30 ° С,

на 24 тарілці - не більше 25 ° С,

вгорі колони - не більше 25 ° С.

Охолодження формаліну в теплообмінниках поз.Т3, Т4 проводиться зворотному водою до температури не більше 60 ° С і 30 ° С відповідно, а в теплообмінниках поз.Т5 і Т6 зворотному водою до температури не більше 25 ° С.

Вихлопні гази з верху колони поз.К1 з температурою не більше 25 ° С спрямовуються на установку термічного знешкодження, проходячи через конденсатосборник поз.Х1, де відокремлюється і самопливом зливається в стандартизаторів сконденсувалася рідина.

Вихлопні гази, які не може прийняти УТО і під час аварійних зупинок надходять для спалювання на факельну установку.

Склад вихлопних газів в об'ємних частках,%:

СО 2 - не більше 5,

СО - не більше 5,

Н 2 - 16-26,

О 2 - не більше 1,2,

СН 4 - не більше 1,

метанол - не більше 7 г / м 3,

формальдегід - не більше 4 г / м 3,

азот - по різниці.

За складом вихлопних газів можна судити про роботу каталізатора, про наявність відхилень від норм технологічного режиму.

Підвищення вмісту суми вуглецевих газів свідчить про посилення побічних реакцій. Зокрема, збільшення об'ємної частки двоокису вуглецю понад 5% свідчить про надлишок кисню в метанол - повітряної суміші.

Збільшення вмісту окису вуглецю у вихлопних газах - результату перевантаження і отруєння каталізатора.

Об'ємна частка метану більше 1% буває при високій температурі в нижніх шарах каталізатора, де немає вже кисню, крім цього вміст метану збільшується при отруєнні каталітичної маси залізом або його солями, при попаданні азбесту (від прокладки), що супроводжується виділенням сажі.

Об'ємна частка водню нижче 16% вказує на малу конверсію, якщо температура низька, і на надлишок кисню при підвищеній температурі.

Збільшення об'ємної частки водню в газах (понад 20%) вказує на підвищення ступеня корисного конверсії та на зменшення побічних реакцій.

Тиск верху колони поз.К1 не більше 0,34 кгс / см 2, у кубі - не більше 0,67 кгс / см 2.

При підвищенні тиску вихлопних газів з колони поз.К1 вище 0,38 кгс / см 2 відкривається електрозадвіжка поз.К1-36 "на свічку".

5.4 Ректифікація формаліну - "Сирцю"

Формалін - "сирець" з масовою часткою метанолу до 20% і формальдегіду не більше 38% з куба абсорбційної колони поз.К1 насосами поз.Н2/1-2 подається на ректифікацію, де вгорі відокремлюється метанол.

Ректифікація метанольного формаліну ведеться в колоні поз.К2 під вакуумом. Проведення ректифікації під вакуумом дозволяє знизити температуру, що запобігає підвищення кислотності формаліну за рахунок зменшення протікання реакції Канніцарро:

2СН 2 О + Н 2 О → СН 3 ОН + НСООН (5.1)

Ректифікаційна колона є вертикальний циліндричний апарат діаметром 2900 мм, висотою 52000 мм і 70-ту колпачковой тарілками з радіальним зливом.

Вакуум в ректифікаційної колоні поз. К2 створюється вакуум-насосом поз. Н6/1-2 і підтримується в кубі (мінус 0,2 ÷ мінус 0,60) кгс / см 2, а вгорі колони (мінус 0,44 ÷ мінус 0,70) кгс / см 2.

Обігрів колони поз.К2 здійснюється через кип'ятильник поз.Т7 пором тиском 2 кгс / см 2. Температура формаліну в кубі колони поз. К32 підтримується (75-95) ° С, вгорі колони поз.К2 - (40-50) ° С, у зміцнювальної частини (60 - 70) ° С, у вичерпної - (70 - 80) ° С.

Формалін - "сирець" з абсорбційної колони поз.К1 витратою (10-21) м 3 / год, некондиційний формалін, що подається з стандартизаторів з витратою до 8 м 3 / год надходить на 34, 42, 52 тарілки ректифікаційної колони.

Пари метанолу і формальдегіду нагріті внизу колони піднімаються вгору, а зверху (назустріч парам) подається майже чистий рідкий метанол. При зіткненні піднімаються пари з стікає рідиною відбувається часткова конденсація формаліну з формаліну-"сирцю" та часткове випаровування метанолу. Таким чином, стікає рідина збагачується формальдегідом, а піднімаються пари збагачуються метанолом, в результаті чого виходять з колони пари представляють собою майже чистий метанол. Ці пари надходять в апарати повітряного охолодження поз. Х5/1-2, де охолоджуються до температури не більше 50 ° С, конденсуються і відокремлюються в газоотделителя поз.Х6 від рідини. Рідкий метанол зливається в ємність поз.Е5, а газова фаза додатково охолоджується в теплообміннику поз.Т9 зворотному водою і надходить у газоотделителя поз.Х7. Рідка фаза після газоотделителя поз. Х7 зливається в ємність поз.5, а Несконденсировавшиеся пари і інертні направляються до вакуум-насоса поз.Н6 / 1,2.

Викиди від вакуум-насоса поз.Н6 направляються у верхню частину абсорбційної колони поз.К1, де відмиваються водою від більшої частини метанолу, і разом з вихлопними газами абсорбційної колони надходять на спалювання.

Метанол з ємності поз. Е5 з масовою часткою формальдегіду до 6% і метанолу не менше 92% насосом поз.Н5 / 1,2, з витратою (5 - 15) м 3 / год, подається у вигляді флегми в колону поз.К2, а надлишок, з витратою до 6,5 м 3 / год, прямує в процес через змішувач поз.Х2 для отримання метаноловоздушной суміші.

Рівень в ємності поз.Е5 підтримується (30-70)% відбором метанолу, що направляється в змішувач поз.Х2.

Формалін масовою часткою метанолу не більше 8% і формальдегіду не більше 50% забирається з куба колони поз.К2, насосом поз.Н6/1-2, охолоджується в холодильнику поз.Т8 до температури (40 - 65) ° С і поступає в стандартизаторів .

Рівень в кубі колони поз. К2 підтримується (30 - 70)% відбором формаліну в стандартизаторів.

У разі виходу з ладу вакуум-насосів поз. Н6 / 1,2 ректифікацію можна вести нетривалий час під азотним диханням з тиском 0,3 кгс / см 2, але при цьому зростає кислотність формаліну, і температура в кубі колони поз. К2 буде (95 - 110) ° С, а вгорі - (60 - 66) ° С.

Ємності поз.Е5 і газоотделителя поз.Х7 з'єднані з "азотним диханням" тиском 0,3 кгс / см 2.

6. МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС

Матеріальний баланс в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 - Матеріальний баланс

Прихід



Витрата



Склад

кг / год

Масова частка,%

Склад

кг / год

Масова частка,%

1

2

3

4

5

6

Ректифікація

1.Формалін-"сирець"

20425

100

1.Формалін-товарний

15833,33

100

в т.ч.:



в т.ч.:



формальдегід

5880,36

28,79

формальдегід

5858,33

37

метанол

5563,77

27,24

метанол

1108,33

7

вода

8980,87

43,97

вода

8866,66

56



2.метанол-ректифікат

4591,67

100



в т.ч.:





метанол

4453,92

97



формальдегід

22,96

0,5



вода

114,79

2,5

разом

20425

100

разом

20425

100

Абсорбція





1.Контактну гази,

25302,74

100

1.формалін-сирець,

20425

100

т.ч.:



в т.ч.:



формальдегід

5880,36

23,24

формальдегід

5880,36

28,79

метанол

5566,60

22

метанол

5563,77

27,24

вода

3228,63

12,76

вода

8980,87

43,97

вуглекислий газ

807,16

3,19



водень

146,76

0,58

2.Вихлопние гази,

12112,55

100

окис вуглецю

83,50

0,33

в т.ч.:



азот

9589,74

37,9

азот

8461,83

69,86



водень

1480,15

12,22

2.Вода на зрошення

7234,81

100

вуглекислий газ

591,09

4,88



окис вуглецю

96,90

0,8



вода

1482,58

12,24

разом

32537,55

100

разом

32537,55

100

Контактування


об'ємна частка,%



1.Смесь повітря-

25302,74

100

1.Контактну гази,

25302,74

100

метанол, в т.ч.:



в т.ч.:



формальдегід

22,96

0,09

формальдегід

5880,36

23,24

метанол

12862,72

50,84

метанол

5566,60

22

вода

294,39

1,16

вода

3228,63

12,76

азот

8621,55

34,07

вуглекислий газ

807,16

3,19

кисень

3501,12

13,84

окис вуглецю

83,50

0,33



водень

146,76

0,58



азот

9589,74

37,9

разом

25302,74

100

разом

25302,74

100

Спіртоіспареніе





1.Метанол "свіжий",

8417,22

100

1.Смесь повітря-

25302,74

100

в т.ч.:



метанол,

метанол

8408,80

99,9

в т.ч.:

вода

8,42

0,1

формальдегід

22,96

0,09



метанол

12862,72

50,84

2.Метанол-ректіф.,

4591,67

100

вода

294,39

1,16

в т.ч.:



азот

8621,55

34,07

метанол

4453,92

97

кисень

3501,12

13,84

формальдегід

22,96

0,5



вода

114,79

2,5




об'ємна частка,%



3.Воздух,

12293,85

100



в т.ч.:





кисень

2544,83

20,7



азот

9527,73

77,5



вода

221,29

1,8



разом

25302,74

100

разом

25302,74

100

7. ЩОРІЧНІ НОРМИ ВИТРАТ ОСНОВНИХ ВИДІВ СИРОВИНИ, МАТЕРІАЛІВ І ЕНЕРГОРЕСУРСІВ

Щорічні норми витрат основних видів сировини, матеріалів та енергоресурсів у таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 - Щорічні норми витрат основних видів сировини, матеріалів та енергоресурсів з виробництва 37%-го формаліну

Найменування сировини, матеріалів та енергоресурсів

За проектом

1. Метанол, кг

2. Вода демінералізована, м 3

3. Каталізатор «срібло не пемзі», кг

- В перерахунку на срібло, кг

- Безмозмездние втрати, м

4. Вода оборотна, м 3

5. Пар тиском 18 кгс / см 2 (1,8 МПа), т

6. Повітря технологічний 6 кгс / см 2, (0,6 МПа), м 3

7. Повітря КВП 5 кгс / см 2, м 3

8.Азот 4 кгс / см 2, м 3

9. Електороенергія, кВт / год

508,41

369,89

18,37

7,35

0,20

43,00

0,43

0,060

4,44

0,44

37,00

8. ЩОРІЧНІ НОРМИ ОСВІТИ ВІДХОДІВ ВИРОБНИЦТВА

Щорічні норми утворення відходів виробництва 37%-го формаліну в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 - Щорічні норми утворення відходів виробництва 37%-го формаліну

Найменування

відходу, апарат

або стадія

освіти

Характеристика, склад

Напрямок

використання,

метод очищення

або знищення

Норми утворення відходів




За проектом

кг / т

1998р.

кг / т

1

2

3

4

5

1. Вихлопні гази після аб-

сорбційної

колони поз.К1

Склад, об. частка,%:

- Водень: 16-26;

- Окис вуглецю: не більше 5,0;

- Двоокис вуглецю: не більше 1,0;

- Кисень: не більше 1,2;

- Метан: не більше 1,0;

- Азот: по різниці;

- Метанол: не більше 7,0 г / м 3;

- Формальдегід: не більше 4,0 г / м 3




Надходять на установку термічного знешкодження (УТО)

677,50

677,50

2. Факельна установка

Продукти згоряння

абгазов:

- Окісід вуглецю;

- Оксиди азоту;

- Вуглеводні


Розсіювання в атмосфері


0,2464

0,0369

0,0062


0,160

0,024

0,004

3. Димова труба

Продукти термічес-

кого знешкоджуючи-

ня абгазов:

- Оксид вуглецю;

- Оксиди азоту;

- Метанол;

- Формальдегід

Розсіювання

в атмосфері



1,266

0,507

-

-



0,0610

0,0052

0,0005

0,0003

4. Стічні води від виробництва формаліну



На очисні споруди


0,3579


1,085

5. Відпрацьовано-

ний каталізу-

тор (в персчете

на срібло), м


Здається на завод дорогоцінних металів


6,98


9. НОРМИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ

Норми технологічного режиму в таблиці 9.1.

Таблиця 9.1 - Норми технологічного режиму

Найменування стадії і потоків реагентів

Найменування технологічних показників



Швидкість подачі реагентів

Температура, ° З

Тиск, кгс / см 2

Інші показники

1

2

3

4

5

1. Спіртоіспареніе (на одну технологічну нитку)

1.1.Метанол, що подається в змішувач поз.Х2.

(6-14) м 3 / год

20-65

2,8-3,2


1.2.Демінералізованная або надсмольні вода в змішувач



(2-5) м 3 / год



Співвідношення масових часток метанолу та води - [(70 - 75) - (25 - 30)]%. Щільність метанолу - водної суміші не більше 850кг / м 3

1.3.Атмосферний повітря у випарник поз.Е2а


(3000-11000) м 3 / год


30-70


0,5-0,8



1.4.Іспарітель поз.Е2:

- Рідка фаза;

- Газоподібна фаза.



52-90

52-85


0,4-0,75

Рівень (40 - 60)%

Масова частка метанолу в рідкій фазі,

-При пуску - не менше 97%

- При роботі - не менше 20%

1.5.Метаноло-повітряна суміш:

- Після пароперегрівники поз.Т2;

- Після вогнеперепинювачів поз.Х3.



90-145

90-145


перепад,

не більше 0,1


2. Синтез формальдегіду (на одну технологічну нитку)


2.1.Контактний апарат поз.Р1:

- При роботі в "м'якому режимі":



550-600


650-700


2,8-3,2

Товщина шару каталізатора (120-150) мм

2.2. Контактні гази на виході з подконтактного холодильника поз.Р1.





160-200


перепад,

не більше 0,1


2.3. Паросборнік поз.Е4.





1,8-2,0

Рівень (30-70)%


3. Отримання формаліну - "сирцю"


3.1.Формалін в кубі колони поз.К1


не більше 70


Рівень (12-80)%.

Склад:

масова частка

- Формальдегіду -

Не більше 38%,

- Метанолу,

Не більше 20%

3.2.Ціркуляціонние контури колони п.. К1;

-З куба під 1-ю тарілку, після поз.Х4;

- З 1 - ої тарілки на 6-у;

після теплообмінника поз.Т3;

- З сьомого тарілки на 12-у,

Після теплообмінника поз.Т4;

- З 13-ми тарілки на 18-у,

Після теплообмінника поз.Т5.



не більше 70

не більше 60

не більше 30

не більше 25



3.3.Демінералізованная або надсмольні вода на зрошення колони поз.К1 теплообмінника поз.Т6.



(1-6) м 3 / год



не більше 25


Витрати коригується залежно масової частки формальдегіду в кубі колони.

3.4.Вихлопние гази з абсорбційної колони поз.К1



не більше 25


0,06-0,34

Склад, об'ємна частка:

- Двоокис вуглецю,

не більше 5,0% 4

- Окис вуглецю,

не більше 5,0%;

- Кисень, не более1, 2%

- Метан, не більше 1,0%;

- Водень, (16 - 26)%;

- Азот, по різниці





- Метанолу,

не більше 7,0 г / м 3

- Формальдегіду,

не більше 4,0 г / м 3

4. Ректифікація формаліну - "сирцю" (на одну технологічну нитку)

    1. Ректифікаційна колона поз.К2

-Ректифікація під вакуумом: куб

верх

-Ректифікація під атмосферним тиском:

куб

верх









85 - 95

40 - 50



95 - 11

60 - 66





Флегмовое число 1-4

4.2. Флегма на зрошення колони поз.К2

(5 - 15) м 3 / год




4.3. Формалін - «сирець» з абсорбційної колони поз.К1 в колону поз.К2

(10 - 21) м 3 / год




4.4. Формалін з ректифікаційної колони поз.К2 після теплообмінника поз.Т8


(35 - 55) в залежності від масової частки формальдегіду


Склад,

масова частка:

- Формальдегіду,

до 50%,

- Метанолу,

НЕ более8%

Методика проведення аналітичного контролю

Визначення масової частки формальдегіду

Метод полягає в титруванні гідроокису натрію, що утворюється в результаті реакції формальдегіду з нейтральним розчином серністокіслого натрію.

Приготування розчину сірчанокислого натрію: (126,0 ± 0,1) г безводного або (252,0 ± 0,1) г 7-водного серністокіслого натрію розчиняють воді у мірній колбі місткістю 1 дм 3, і перемішують. Розчин придатний протягом 5 діб.

1,5 - 1,8 г аналізованого продукту зважує в колбі з пришліфованою пробкою, що містить 10 см 3 дистильованої води. В іншу колбу поміщають 50 см 3 розчину серністокіслого натрію, додають 3 - 4 тимолфталеїну і нейтралізують розчином соляної чи сірчаної кислоти (0,1 моль / дм 3) до зникнення блакитного забарвлення.

Нейтральний розчин серністокіслого нітрит переливають у колбу з наважкою продукту, перемішують протягом 2 хвилин, титрують розчином соляної чи сірчаної кислоти до зникнення блакитного забарвлення.

Масову частку формальдегіду (х,%) визначають за формулою:

де, V - об'єм розчину HCl, H 2 SO 4, витраченого на титрування см 3; 0,003003 - маса формальдегіду, що відповідає 1 см 3 розчину HCl, г; m - маса наважки, м.

Проводять два паралельних аналізу. За результат аналізу приймають середнє арифметичне значення між двома результатами паралельних аналізів.

Визначення масової частки метанолу

Метод заснований на визначенні за знайденим значенням щільності розчину формаліну і масової частки формальдегіду у формаліні.

Щільність аналізованого продукту марки ФМ визначають за ГОСТ 18995.1 за допомогою пікнометра ПЖ-2 або ПШ-3 місткістю 25 або 50 см 3 за допомогою ареометра марки ФБМ - за допомогою пікнометра.

Масову частку метанолу визначають за формулою:

де, 1,1123 - густина розчину формальдегіду з масовою часткою 37%, що не містить метанол при температурі 20 ° С, г / м 3; X - масова частка формальдегіду в аналізованому формаліні; 0,0030 - різниця густин двох розчинів формаліну, що мають однакову масову частку метанолу, а масова частка формальдегіду яких відрізняється на 1%, г / см 3; - Щільність аналізованого формаліну, г / см 3. Проводять два паралельних аналізу.

Визначення масової частки кислот (у перерахунку на мурашину)

Метод заснований на титруванні кислот у формаліні розчином гідроокису натрію з використанням бромтимолового синього як індикатор. 100 г аналізованого продукту зважують у колбі з пришліфованою пробкою. До навішуванні додають 4 краплі розчину індикатора і титрують розчином гідроокису натрію до появи синього забарвлення. Масову частку кислот визначають за формулою:

де, V - об'єм розчину гідроокису натрію (0,1 моль / дм 3), витрачений на титрування, см 3; 0,0046 - маса мурашиної кислоти, що відповідає 1 см 3 розчину гідроокису натрію; m - маса наважки, м.

Проводять два паралельних аналізу.

1 0. КОМПОНОВКА ОБЛАДНАННЯ

При розміщенні обладнання враховуються наступні технологічні вимоги: зручність обслуговування обладнання і можливість демонтажу апаратів та їх деталей при ремонтах; забезпечення максимально коротких трубопроводів між апаратами при необхідності самопливу; раціональне рішення внутрішньозаводського транспорту. При цьому необхідно дотримуватися будівельні норми, вимоги природної освітленості, техніку безпеки та охорону праці, санітарні норми [5].

Компонування обладнання на відкритих майданчиках скорочує капітальні витрати на будівництво, зменшує загазованості і вплив тепловиділень, знижує Вриваючи-і пожежонебезпека. Установка апаратури на відкритих майданчиках створює також передумови для укрупнення агрегатів, дозволяє у багатьох випадках відмовитися від членування на частини (царги) апаратури (переважно колоною) і, крім того, покращує умови монтажу обладнання.

На відкритих майданчиках хімічна апаратура встановлюється або на етажерках-залізобетонних і металевих - або самостійно-на індивідуальних і групових фундаментах. Апарати малого діаметра і великої висоти встановлюються в етажерках.

При розміщенні технологічного устаткування на відкритих майданчиках, керуються переліком технологічного устаткування хімічної промисловості, що встановлюється на відкритих майданчиках, і характеристикою кліматичного району.

Розміри прольотів, розташування розбивочних осей і висоти будівель приймаються за будівельним нормам СниП-II-М2-62.

У будинках і на відкритих майданчиках для монтажу, експлуатації, демонтажу та ремонту обладнання встановлюють підйомно-транспортні пристрої.

Для технологічного обслуговування великої кількості і різноманітного за характером обладнання, що встановлюється на відкритому майданчику, що вимагає частої розбирання або демонтажу, завантаження і вивантаження каталізатора, застосовуються пересувні крани.

При розміщенні устаткування передбачені проходи, що забезпечують безпечне обслуговування обладнання, руху людей і транспорту, а також зручну очищення робочих поверхонь обладнання.

Машини та апарати, які обслуговуються підйомними кранами, розміщують в зоні наближення гака крана.

Всі насоси в насосному відділенні, що створюють на робочих місцях вібрації і шум, встановлюються на спеціальних фундаментах.

Для виконання робіт з монтажу, демонтажу, чищення і заміну трубних пучків підігрівачів, холодильників, конденсаторів, комунікацій передбачаються відповідні кошти механізації.

Максимально механізована завантаження і вивантаження отруйних і вибухонебезпечних речовин, а також подача речовин в небезпечні зони. У виробництві виключені ручні операції при транспортуванні і вантажно-розвантажувальних роботах.

Як безрейкового транспорту застосовуються автонавантажувачі, візки, платформи.

При розміщенні обладнання керуються діючими правилами і нормами з техніки безпеки, протипожежної безпеки, вказівками з виносу обладнання на відкриті майданчики в хімічній промисловості та іншими чинними вказівками, правилами і нормами, забезпечуючи нормальні умови обслуговуючому персоналу та безаварійну роботу устаткування

10.1 Характеристика виробничих приміщень

1. Насосне відділення

Розташоване на позначці 0,00 м. Приміщення закритого типу, розміром 78 12 м, висотою 6 метрів. Категорія вибухопожежної небезпеки приміщення - А. Клас вибухонебезпечної зони для вибору і встановлення електрообладнання - В-I а.

Відстань від довгих сторін фундаментальних плит стін не менше 1,5 - 2 м. Центральний прохід шириною 3 м.

2. Повітродувне відділення

Розташоване на позначці 0,00 м. Приміщення закритого типу, розміром 36 12 м, висотою 6 метрів. Категорія вибухопожежної небезпеки приміщення - Д.

При визначенні вільної площі навколо кожного апарата, керуються тими ж міркуваннями, які були прийняті при проектуванні насосного залу.

3. Апаратні відділення

До них відносяться: реакторне відділення, відділення абсорбції та відділення ректифікації. Всі відділення знаходяться на відкритому майданчику. Розмір майданчика 84 12 м, 12 м. Відділення абсорбції та ректифікації розташовані на відмітці 0,00 м, 6,00 м, 12,0 м, а реакторне відділення - на позначці 6,00 м і 12,0 м. Клас вибухонебезпечної зони відкритої установки з всім позначок - В-I р.

4. Тепловий пункт

Теплопункт розташований на позначці 0,00 м. Приміщення закритого типу, розміром 12 10 м, висотою 6 метрів. Категорія вибухопожежної небезпеки приміщення - Д. Клас вибухонебезпечної зони для вибору і встановлення електрообладнання - В-I а.

Передбачається в складі цеху в тих випадках, коли з технологічних міркувань необхідно знизити тиск і ступінь перегріву пари з загальнозаводських мереж. Для цього на тепловому пункті встановлюються редукційно-охолоджувальні установки (РОУ), де пар піддається дроселювання і зволоження. Тут же встановлюються збірники для прийому відпрацьованого конденсату і насоси, що перекачують його в загальнозаводських систему очищення і повернення на ТЕЦ.

5. Паро-колекторна

Відділення перебуває на позначці 0,00 м. Приміщення закритого типу, розміром 24 12 м, заввишки 6 м. Категорія вибухопожежної небезпеки приміщення - Д. Клас вибухонебезпечної зони для вибору і встановлення електрообладнання - В-I а.

Так як у виробництві формаліну використовується пар декількох параметрів, то необхідно передбачити паро-колекторне відділення. На вводі пара є велика кількість відключає і перемикає запірної арматури. Внаслідок недостатньої щільності арматури можливі пропуски пари через сальники і значне зволоження навколишнього повітря. Тому такі вводи бажано сконцентрувати в окремому невеликому приміщенні. При цьому в приміщенні повинен залишатися прохід шириною не менше 1 м.

В окремому будинку розташовані:

6. Операторний приміщення

З операторного відділення здійснюється управління всіма процесами виробництва. Приміщення знаходиться в окремому 3-х поверховому будинку, на 3-му поверсі.

7. Аналізаторних

Аналізаторних розташована в цьому ж приміщенні. Тут встановлюються датчики безперервно діючих автоматичних аналізаторів. До датчиків підведені пробовідбірні трубки від відповідних технологічних трубопроводів, розміщених у вибухонебезпечних приміщеннях. Зміна концентрацій аналізованих речовин перетворюється в датчиках у відповідні пневматичні або електричні сигнали, що передаються вторинним приладів автоматики, розташованим в операторної.

8. Цехова контрольна лабораторія

Призначена для аналізів сировини, проміжних і кінцевих продуктів. При лабораторії передбачається кімната для зберігання проб, обладнана потужною системою вентиляції.

9. Цехові ремонтні майстерні

Устаткування майстерні складається з токарного, свердлильного верстата і стелажів для інструментів. Орієнтовні розміри местерской становлять 12 6 м.

10. Комори

У коморах зберігаються комплекти виготовлення прокладок, запас обтиральних матеріалів.

11. Побутові приміщення

До їх складу входять гардеробні, приміщення для сушіння, знешкодження й обезпилювання робочого одягу, вбиральні, умивальні, душові, приміщення для особистої гігієни жінок, курильні, пральні та приміщення для обігрівання робітників. Крім того, в побутових приміщеннях можуть бути організовані медичний пункт та кімната для прийому їжі.

12. Адміністративно-конторські приміщення

До них відносяться кабінет начальника цеху, кабінет технолога цеху, кабінет цеху, контора і червоний куточок.

Всі розглянуті приміщення з'єднуються між собою за допомогою коридорів, сходових кліток, галерей і тамбурів.

1 1. БЕЗПЕКА І ЕКОЛОГІЧНІСТЬ ПРОЕКТУ виробництва формаліну

Хімічне виробництво відноситься до галузі промисловості, яка представляє потенційну небезпеку професійних захворювань і отруєнь працюючих. Число отруєнь та професійних захворювань, не дивлячись на зростання хімізації промисловості, безперервно знижується, а проте окремі випадки отруєнь та професійних захворювань ще є, і попередження їх залишається найважливішим завданням гігієни праці.

Робота в цеху формаліну характеризується наступними небезпеками:

- Газонебезпечної. Метанол, формальдегід, природний газ, азотна кислота можуть створити загазованість і служити причиною отруєння при вдиханні їхніх парів.

- Вибухо-і пожежонебезпечність. Можливо утворення вибухонебезпечних сумішей метанолу, формальдегіду та природного газу з повітрям. Наприклад, у випадку зниження концентрації метанолу в спіртовоздушной суміші, а також при пропусках метанолу, формаліну і природного газу через нещільності устаткування та комунікацій. Азотна кислота в певних умовах нітрит матеріали, підвищуючи їх пожежна небезпека.

- Можливістю отримання хімічних опіків їдким натром, азотною кислотою і формаліном при попаданні їх на шкіру.

- Можливістю отримання термічних опіків паровим конденсатом або при зіткненні з нагрітими поверхнями обладнання та трубопроводів.

- Можливістю поразки електричним струмом при зіткненні з струмоведучими частинами електрообладнання або при несправності ізоляції електрообладнання та електропроводки.

- Можливістю отримання механічних травм при проведенні робіт на висоті, при обслуговуванні обладнання та ремонті механізмів.

Незважаючи на заходи, що виключають потрапляння шкідливих речовин у повітря робочої зони, у виробництві можливий контакт обслуговуючого персоналу з шкідливими речовинами з наступних причин:

- При розгерметизації обладнання, трубопроводів, арматури;

- При ремонті і чищенні апаратів;

- При заміні контактної маси.

Враховуючи вище викладене, з метою попередження професійних захворювань і поліпшення умов праці для працюючих, у виробництві формаліну передбачені пільги, якими користуються працівники аналогічних виробництв:

1. Згідно з "Переліком виробництв, професій і посад, роботи в яких дають право на безкоштовне отримання лікувально-профілактичного харчування у зв'язку з особливо шкідливими умовами праці" 1977 року пункт 141, робочі та ІТП отримують живлення з раціону N 2.

2. Згідно "Списку виробництв, цехів, професій і посад із шкідливими умовами праці, робота в яких дає право на додаткову відпустку і скорочений робочий день", 1976 рік, пункт 223, робочі та ІТП мають право на додаткову відпустку.

1 січня .1 Виробнича санітарія

Повітряне середовище характеризується на хімічні забруднення і метеоумови. Характеристика хімічного забруднення, ГДК та їх впливу на організм людини, наведені в таблиці 12.1.

Хімічні забруднення являють загрозу для життя людини, для його здоров'я і для навколишнього середовища. Щоб запобігти забрудненню, необхідно вживати заходів із захисту навколишнього середовища, а також заходи колективного та індивідуального захисту.

Таблиця 1 1 .1 - Токсичні властивості, ГДК, клас небезпеки сировини, напівпродуктів, готової продукції та відходів виробництва (ГН 2.2.4.586 - 98)

Найменування сировини, напівпродуктів, готової продукції, відходів виробництва

Клас небез-ності ГОСТ 12.1.007

-76

Характеристика токсичності (вплив на людину)

ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої

зони виробничих приміщень ГОСТ 12.1.005-88






1

2

3

4

Метанол

3

Отрута нервового та судинного дії з різко вираженим коммуля-нормативним дією

5мг / м 3

Формалін (по формальдегіду)

2

Токсичний. Дратує слизові обо-лочка, викликає дерматит.

0,5 мг / м 3

по формальдегіду

Їдкий натр

2

При попаданні на шкіру викликає опіки

0,5 мг / м 3 аерозоль

Надсмольні вода

-

Токсичність визначається вмістом у ній метанолу і формальдегіду


Азотна кислота

3

При попаданні на шкіру викликає хімічні опіки

5мг / м 3

Азотнокисле

срібло


Діє пріжігающе на шкіру та слизові оболонки. Викликає запальні захворювання шкіри. При багаторічній роботі срібло накопичується в організмі


Оксиди азоту

3

Дратують дихальні шляхи, викликають задуху, коньюктівіти і вражають рогівки очей.

5мг / м 3

Вихлопні гази (абгази)

3

Токсичність визначається вмістом формальдегіду і метанолу

29мг / м 3













Природний газ (по метану)

3

Надає наркотичну дію

300мг / м 3





Санітарна характеристика виробничих будівель, приміщень і зовнішніх установок в таблиці 12.2.

Таблиця 1 1 .2 - Санітарна характеристика виробничих будівель, приміщень і зовнішніх установок

Найменування виробничих будівель, приміщень, установок.

Група виробничих процесів по санітарній характеристиці

(БНІП 9 лютого 04-87)



Зовнішня установка

3-а

Стандартизація формаліну.

3-а

Насосне відділення

3-а

Повітродувне відділення

1-б

Теплопункт

1-б

Факельна установка

3-б

У зв'язку із застосуванням шкідливих і отруйних речовин на виробництві формаліну, засоби індивідуального захисту та аварійний запас прийнятий відповідно до чинних галузевими нормами згідно ГН 2.2.5.686 - 99.

Засоби колективного захисту, в залежності від призначення, поділяються на такі класи:

- Засоби нормалізації повітряного середовища виробничих приміщень та робочих місць;

- Засоби нормалізації освітлення виробничих приміщень та робочих місць;

- Засоби захисту від іонізуючих, інфрачервоних, ультрафіолетових і електромагнітних випромінювань;

- Засоби захисту від магнітних і електричних полів;

- Засоби захисту від випромінювання лазерів;

- Засоби захисту від шуму, вібрації та ультразвуку;

- Засоби захисту від ураження електричним струмом;

- Засоби захисту від статичної електрики;

- Засоби захисту від високих і низьких температур навколишнього середовища;

- Засоби захисту від дії механічних, хімічних і біологічних факторів.

Для індивідуального захисту органів дихання від шкідливих речовин використовуються протигази марки А, БКФ, респіратори марки РПГ-67; А; КД. Протигазові респіратори являє собою гумову напівмаску з двома гумовими муфтами з боків. У муфти вставлені змінні циліндричні патрони з картону або пластмаси, споряджені сорбентом. Респіратори забезпечені патронами марок А і КД, кожен з яких використовується суворо за призначенням.

Для захисту рук від агресивних хімічних речовин застосовують гумові рукавички. Для захисту очей застосовують захисні окуляри, що випускаються відповідно до вимог ГОСТ 12.4.013 - 85Е «Окуляри захисні».

У місцях роботи з кислотами і лугами встановлені аптечки з нейтралізуючими розчинами.

Засоби захисту застосовують для запобігання або зменшення впливу на працюючих небезпечних і шкідливих виробничих факторів. До засобів захисту висувають такі вимоги: вони повинні забезпечувати високу ступінь захисної ефективності та зручність при експлуатації; повинні створювати найбільш сприятливі для людини співвідношення з навколишнім зовнішнім середовищем і забезпечувати оптимальні умови для трудової діяльності.

З метою захисту працюючих від впливу формаліну, метанолу, парів кислоти і луги виробничі приміщення забезпечені системою припливної і витяжної вентиляції.

У виробничих приміщеннях і на відкритих установках виробництва передбачені датчики сигналізації граничних концентрацій вуглеводнів типу СТМ-10.

Всі види ремонтних робіт і робіт з обслуговування обладнання виробляються в спецодязі, спец.обуві і в касці.

1 січня .1.1 Виробничі метеорологічні умови

Метеоумови - поєднання параметрів мікроклімату, що при тривалому впливі на людину забезпечує збереження нормального стану організму. Метеоумови повинні забезпечувати збереження відчуття теплового комфорту і створювати найбільш сприятливі умови для високої працездатності.

Метеорологічні умови виробничого середовища (робочих приміщень, виробничих цехів, відкритих робочих площадок і ін) залежать від фізичного стану повітряного середовища і характеризуються такими метеорологічними елементами як: температура, вологість і швидкість руху повітря, а також тепловим випромінюванням від нагрітих поверхонь обладнання. Сукупність цих факторів, характерних для даного виробничого ділянки, називається виробничим мікрокліматом.

Так, збільшення руху повітря послаблює несприятливу дію високої температури і підсилює і підсилює дію низькою; підвищення вологості повітря посилює дію як високої, так і низької температури. Отже, в одних випадках поєднання метеорологічних факторів створює сприятливі умови для нормального протікання життєвих функцій організму, а в інших - несприятливі, що може призвести до порушення терморегуляції організму.

Виробничі метеоумови регламентуються "Санітарними нормами проектування промислових підприємств СанПіН 2.2.4.548 - 96

Щоб у зимовий період робітники могли погрітися, а в місцях сховатися від спеки і опадів, в приміщенні створюється спеціальний мікроклімат. У теплий період року температура повітря повинна бути 20 - 22 ° С, а в холодний період 22 - 24 ° С, відносна вологість повітря 30 - 60%, швидкість повітря 0,2 - 0,7 м / с.

Для забезпечення нормальних метеорологічних умов і підтримки теплового рівноваги між тілом людини і навколишнім середовищем, в цеху проводиться ряд заходів:

- Механізація та автоматизація важких і трудомістких робіт, виконання яких супроводжується надмірним теплоутворення в організмі людини;

- Дистанційне керування тепловипромінювальних процесами і апаратами (гетерогенно каталітичне окислення метанолу в контактному апараті), що виключає необхідність перебування працюючих у зоні інфрачервоного випромінювання;

- Раціональне розміщення і теплоізоляція обладнання, апаратів, комунікацій та інших джерел, випромінюючих на робочі місця конвекційне і променисте тепло.

Тепловипромінюючої обладнання встановлене на відкритій площадці. Теплоізоляція здійснена з таким розрахунком, щоб температура зовнішніх стінок теплоізлучающего обладнання не перевищувала 45 ° С;

- Джерела інтенсивного вологовиділення забезпечені кришками;

- Організація раціонального водно-сольового режиму з метою профілактики перегріву. Для цього до питної води додають невелику кількість (0,2 - 0,5%) повареної солі і насичують її вуглекислим газом (сатуріруют). Пиття підсоленої води призводить до більш швидкому відновленню водно-сольової рівноваги, втамовує спрагу, компенсує потовиділення і зменшує втрату маси; вуглекислий газ надає воді смак і покращує секрецію шлункового соку;

- Забезпечення робочих раціональної спец.одеждой і спец.обувью.

1 січня .1.2 Виробнича освітленість

Одним з найважливіших елементів сприятливих умов праці є раціональне освітлення приміщень та робочих місць. При правильному освітленні підвищується продуктивність праці, поліпшуються умови безпеки, знижується стомлюваність. При недостатньому освітленні робочий погано бачить навколишні предмети і погано орієнтується виробничій обстановці. Успішне виконання робочих операцій вимагає від нього додаткових зусиль і великого зорового напруження. Неправильне і недостатнє освіження може призвести до створення небезпечних ситуацій. Найкращі умови для повного зорового сприйняття створює сонячне світло.

Для освітлення виробничих, службових, побутових приміщень використовують природне світло і світло від джерел штучного освітлення.

Природне освітлення

Джерело природного (денного) освітлення - сонячна радіація, тобто потік променистої енергії сонця, яка доходить до земної поверхні у вигляді прямого та розсіяного світла.

У денний час виробничі будівлі освітлюються природним світлом. Природне сонячне світло характеризується великою інтенсивністю, рівномірністю освітлення, відносно невисокою середньою яскравістю на одиницю площі, зміною освітленості протягом доби.

Основною величиною для розрахунку та нормування природного освітлення всередині приміщень прийнятий коефіцієнт e,%, природної освітленості (КПО), що представляє собою відношення природної освітленості всередині приміщення Е в, лк, до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості Е н, лк, створюваної світлом повністю відкритого небосхилу :

(1 1 .1)

Норми природного освітлення промислових будівель, зведені до нормування коефіцієнта природної освітленості (КПО) предствавлени у СНіП 23 - 05 - 95. СНиП 23 - 05 - 95 встановлює необхідну величину КПО в залежності від точних робіт, виду освітлення та географічного розташування виробництва. У таблиці 12.3 наведені значення КПО.

Таблиця 1 1 .3 - Значення коефіцієнта природної освітленості для виробничих освітлень

Розряд

робіт

Характеристика зорової роботи

Значення КЕО


Види робіт

за ступенем точності

Найменший розмір об'єкта розрізнення, мм

При верхньому або комбінованому освітленні

При бічному освітленні в зоні зі стійким сніговим покривом

III

Високої

точності

0,3 - 0,5

5

1,6 / 2,0

Розрахунок природного освітлення полягає у визначенні площі світлових прорізів для приміщення. Розрахунок ведемо за формулою:

(1 1 .2)

де, S 0 - сумарна площа світлових прорізів вікон (3 м 2,5 м = 7,5 м 2); S п - площа підлоги приміщення (8 м 4 м = 32 м 2); ен - нормоване значення КПО (1, 6); К з - коефіцієнт запасу (Кз = 1,2 - 2,0); η 0 - світлові характеристики вікна (23); τ 0 - загальний коефіцієнт світлопропускання (0,4); r 1 - коефіцієнт, що враховує відображення світла при бічному і верхнього освітлення (1,6); До зд - коефіцієнт, що враховує затемнення вікон ворогуючими будинками, (К зд = 1 - 1,7).

При бічному природному освітленні площа світлового прорізу дорівнює:

S 0 = 25,2 м 2 площа 3 вікон, а одного вікна дорівнює 8,4 м 2.

Таким чином, площа світлових прорізів (вікна) відповідає допустимим нормам.

Штучне освітлення.

Штучне освітлення передбачається у приміщеннях, в яких недостатньо природного світла, або для освітлення приміщення в години доби, коли природна освітленість відсутня.

Штучне освітлення нормується в одиницях освітленості - люксах (Лк). Вибір освітленості проводиться у відповідності зі СНиП 23 - 05 - 95. Освітленості приміщень прийняті за діючими нормами ісусственного приміщення:

а) для освітлення виробничих відділень і відкритих майданчиків зі встановлюваними на них апаратами не менше 30 люкс;

б) для освітлення приміщення КВП - 200 люкс (при люмінесцентному освітленні);

в) для освітлення побутових приміщень - 30 люкс.

Так як за санітарними нормами на ЦПУ освітленість повинна бути 200 Лк, то при цьому використовують люмінесцентні лампи типу ЛБУ. Вони створюють у виробничих приміщеннях штучне світло, що наближається до природного, більш економічні у порівнянні з іншими лампами і створюють освітлення понад сприятливе з гігієнічної точки зору.

Освітлення території цеху передбачається світильниками зовнішнього освітлення типу УПМ-500, СХ-500.

Для освітлення під час роботи всередині апаратів передбачені світильники у вибухозахищеному виконанні. Підвісний світильник підвищеної надійності проти вибуху типу Ногл-80 з люмінесцентної лампою потужністю 80 Вт використовую для загального освітлення вибухонебезпечних зон класів В-I а, В-I р.

У разі відключення робочого освітлення у виробничих приміщеннях передбачено аварійне освітлення.

Проводка для освітлення виробничих пожежонебезпечних приміщень і відкритих майданчиків прийняті типу СХ, підвішені на трубних стійках (торшер).

Для висвітлення нормальних приміщень передбачаються світильники типу "Універсал", "Люцетта" і для освітлення приміщення КВП - люмінесцентні світильники.

Проводка до світильників у виробничих пожежонебезпечних приміщеннях передбачається проводом марки АПРТО в газових трубах і кабелем марки АВРГ.

Живильні кабелі, що йдуть від трансформаторної підстанції до розподільних пунктів передбачаються марки АСБ зі свинцевою оболонкою зважаючи закислення грунту.

11.1.2 Шуми і вібрація

Деякі виробничі процеси супроводжуються значним шумом і вібрацій. Джерела інтенсивного шуму і вібрації є машини та механізми з неврівноваженими обертовими масами, в окремих кінематичних парах яких виникають тертя і зіткнення, а також технологічні установки і апарати, в яких рух газів і рідин відбувається з великими швидкостями і супроводжується пульсацією.

Підвищення рівня шуму та вібрації на робочих місцях надає шкідливий вплив на організм людини.

У результаті тривалого впливу шуму порушується нормальна діяльність серцево-судинної і нервової системи, травних і кровотворних органів. Вібрація впливає на центральну нервову систему, шлунково-кишковий тракт, органи рівноваги, викликає запаморочення т.д.

Шум - це сукупність звуків різної частоти та інтенсивності (сили), що виникають в результаті коливального руху частинок у пружних середовищах (твердих, рідких, газоподібних).

При нормуванні шумових характеристик робочих місць, як правило, регламентують загальний шум на робочому місці незалежно від кількості джерел шуму в приміщеннях і характеристик кожного окремо.

"Санітарними нормами проектування промислових підприємств" (ГОСТ 12.1.003-88) визначені допустимі рівні параметрів шуму і вібрації. Норма становить 80 дБ.

При постійному шумі на робочому місці нормується рівень звукового тиску (в дБ) октавних смугах частот з середньогеометричними частотами 63, 125, 350, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

Найбільш гучним з приміщень, де розташоване обладнання виробництва формаліну, є приміщення повітродувної, де рівень звукового тиску у всіх частотах перевищує допустимі рівні для виробничих приміщень з постійним перебуванням людей. Для повітродувного відділення, де немає постійного робочого місця і перебування

людини в зміну не перевищує одну годину, застосовуються індивідуальні засоби захисту антифони, "беруші".

Вібрація - це коливання твердих тіл - частин апаратів, машин, устаткування, споруд, що сприймаються організмом людини як струсу. Часто вібрації супроводжуються чутним шумом. Місцева вібрація характеризується коливаннями інструмента й устаткування, що передаються до окремих частин тіла. При загальній вібрації коливання передаються всьому тілу від працюючих механізмів на робочому місці через підлогу, сидіння або робочий майданчик. Найбільш небезпечна частота загальної вібрації лежить в діапазоні 6 - 9 Гц, оскільки вона збігається з власною частотою коливань внутрішніх органів людини, в результаті чого може виникнути резонанс.

Гігієнічні допустимі рівні вібрації регламентує ГОСТ 12.1.012 - 96 «Вібрація. Загальні вимоги безпеки ». Нормованими параметрами загальних вібрацій є середньоквадратичні величини коливальної швидкості в октавних смугах частот з середньогеометричними значеннями.

Згідно з цими нормами, рівень вібрації оцінюється за спектром віброшвидкості в діапазоні частот від 11 до 2800 Гц в октавних смугах частот з наступними середньогеометричними значеннями: 5, 16: 31; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000 Гц.

Встановлено гранично допустимі величини, що обмежують загальні вібрації: при частоті до 11 Гц - нормуються параметром є зміщення, при частоті від 11 до 355 Гц - віброшвидкості.

Для вимірювання вібрації застосовуються віброметри і шумоміри з додатковим пристосуванням - передпідсилювачем, що встановлюються замість мікрофона.

Одним з основних організаційних заходів по боротьбі з шумом і вібрацією є виключення з технологічного процесу віброакустичних-активного устаткування.

Основними технічними заходами є:

- Правильне проектування фундаменту під нагнітачі повітря з урахуванням динамічних навантажень;

- Наявність віброоснованія у вентиляційних установок;

- Шумоглушіння на всмоктуванні і вихлопі вентиляційних систем.

З метою захисту обслуговуючого персоналу від шуму і вібрації будівлі і споруди виконані згідно з санітарними нормами, вентилятори встановлені на віброоснованіях і приєднані до воздуховодам через м'які вставки.

Захист від шуму досягається якісним монтажем окремих вузлів машин, динамічної їх балансуванням і сучасним проведенням планово-попереджувальних ремонтів. Необхідно також вчасно перевіряти роботу підшипників, усувати удари і биття деталей при виникненні зазорів у з'єднаннях, міцно закріплювати кожухи, огородження. Зменшити шум на робочих місцях можна установкою звукопоглинальних конструкцій поблизу джерела шуму або робочого місця. Конструкцію та матеріал звукопоглинальних облицювань вибирають, виходячи з частотної характеристики шуму та звуко властивостей матеріалу.

Для захисту від вібрації широко використовують вібропоглинаючі і виброизолирующие матеріали і конструкції. Віброізоляція - це зниження рівня вібрації, що захищається, що досягається зменшенням передачі коливань від їхнього джерела.

1 січня .2 Техніка безпеки

1 січня .2.1 Техніка безпеки при розробці генерального плану

Планування промислового району пов'язують з плануванням прилеглих районів міста. Промислові підприємства доцільно проектувати об'єднаними в промислові вузли із загальними для підприємств допоміжними виробництвами. Дане виробництво зручно розташоване в плані джерела сировини та збуту готової продукції.

Генеральні плани промислових підприємств проектують з дотриманням вимог діючих СНиП, інструкцій з розробки схем генеральних планів, санітарних норм проектування промислових підприємств, ГОСТів та інших нормативних документів.

Виробництво формаліну за протипожежними нормами Н-102-54 будівельного проектування відноситься до категорій «А» і «Б», а за санітарними нормами до класу I (повітродувне відділення) і класу III (зовнішня установка). Ширина санітарно-захисної зони 1000м.

Цех розташований на території Томського нафтохімічного комбінату і має під'їзні шляхи з двох сторін.

За матеріалами інженерно-геологічних вишукувань грунти мають наступну характеристику:

1) грунтовий шар;

2) суглинок лесовидний - заболочений;

3) грунтова вода повсюдно на поверхні землі.

Грунтові води по відношенню до бетону не є агресивними. Глибина промерзання грунту, згідно НТУ-187-55 приймається 2,25 м від спланованої позначки території комбінату.

1 січня .2.2 Техніка безпеки технологічного процесу

Технологічний процес визначається параметрами, при яких забезпечується нормальне його функціонування. Технологічними параметрами називаються вимірні величини, що визначають стан речовин, що утворюються в даному процесі. Найбільш важливим для визначення ступеня безпеки технологічного процесу є фізико-хімічні параметри: тиск, температура і концентрація речовин.

Особо небезпечним стадії у виробництві формаліну є:

1. Приготування метанол-повітряної суміші - в випарнику поз.Е2а можливе утворення вибухонебезпечних сумішей.

2. Синтез формальдегіду - в контактному апараті поз.Р1 можливий вибух і термічні опіки.

3. Установка термічного знешкодження - процес знешкодження абгазов, для отримання гарячої води з температурою до 140 ° С, протікає із застосуванням в якості палива природного газу, здатного утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям.

З метою виключення виникнення вибухів, пожеж, отруєнь, опіків, травм при експлуатації виробництва повинні дотримуватися такі обов'язкові умови:

Ведення технологічного режиму здійснюють у суворій відповідності c вимогами і нормами технологічного регламенту. При цьому необхідно контролювати і витримувати в заданих межах наступні параметри:

- Витрата повітря в спіртоіспарітель поз.Т1, Е2а. При зміні подачі повітря змінюється склад спіртовоздушной суміші, продуктивність агрегату. При надлишку повітря збільшуються побічні реакції з виділенням вуглекислого газу, крім того, може утворитися вибухонебезпечна концентрація метанолу. При недостатній кількості повітря збільшуються побічні реакції з утворенням метану. При значному нестачі повітря можливе виділення вільного вуглецю.

- Температуру в спіртоіспарітеле. Зниження температури у випарнику поз.Е2а на 1 ° С веде до підвищення температури в контактному апараті поз.Р1 на 100 ° С, а підвищення температури у випарнику на 1 о С веде до зниження температури в контактному апараті на 100 ° С.

- Зміна рівня в випарнику поз.Е2а призведе до зміни інтенсивності випаровування метанолу.

- Температуру спіртовоздушной суміші після теплообмінника поз.Т2. Зниження температури веде до потрапляння крапель рідини на каталізатор, що веде до втрати його активності та уповільнення реакції утворення формальдегіду.

- Температуру в контактному апараті поз.Р1. Зміна температури в бік підвищення веде до утворення побічних реакцій.

- Температуру реакційних газів на виході з подконтактного холодильника. Знижена температура сприяє полімеризації формальдегіду в трубках холодильника, підвищена - продовження побічних реакцій.

- Температуру в кубі абсорбційної колони поз.К1. При високій температурі погіршується поглинання формальдегіду, за низької - відбувається його полімеризація.

- Склад і температуру вихлопних газів. За складом абгазов визначається характер протікання реакції в контактному апараті, температура впливає на склад вихлопів.

- Температуру в стандартизаторів. Зниження температури викликає полімеризацію формальдегіду, підвищення - призводить до його втрат та забруднення атмосфери.

- Температуру куба ректифікаційної колони поз.К2. Зниження температури викликає збільшення концентрації метанолу в кубовою рідини, підвищення призводить до збільшення концентрації формальдегіду в дистиляті.

- Вакуум в ректифікаційних колонах. Зниження вакууму призводить до збільшення концентрації метанолу в кубовою рідини і підвищення кислотності.

Щоб уникнути аварійних ситуацій в процесі отримання формальдегіду необхідно для наступних параметрів строго дотримуватися кордону критичних значень:

1. Зниження об'ємної частки метанолу в метаноловоздушной суміші менше 34,7% веде до збіднення метанол-повітряної суміші і як наслідок, до вибуху. Тому, об'ємна частка метанолу в метанол-повітряної суміші повинна бути (45-50)%, а масова частка метанолу в рідкій фазі випарника поз.Е2а - не менше 20%.

2. Рівень у випарнику поз.Е2а підтримувати не нижче 30%.

3. Температуру метанол-повітряної суміші після вогнеперепинювачів поз.Х3 підтримувати (100-180) ° С.

4. Температуру в контактному апараті підтримувати (550-600) ° С при "м'якому режимі" і (640-700) ° С при "жорсткому режимі".

1 січня .2.3 Техніка безпеки механічного устаткування

Процес каталітичного окислення метанолу протікає в контактному апараті. Робочий тиск в трубках апарату 0,065 Мпа, в межтрубном просторі - 0,2 МПа.

Міжтрубний простір контактного апарату перед експлуатацією піддають гідравлічному тиску 0,2 МПа; трубне простір після монтажу піддають гідравлічному тиску 1,6 МПа.

Конструкція контактного апарата повинна бути герметична, так як порушення герметичності є однією з основних причин аварії, пожеж та нещасних випадків. Освіта нещільностей і пов'язаних з цим витоків небезпечних газів і парів рідин можливо в роз'ємних з'єднаннях кришок, люків, рознімних фланцевих та різьбових з'єднаннях, сальникових пристроях.

Герметичність здійснюється за рахунок фланцевих ущільнень типу шип - паз і правильним підбором прокладок (пароніт).

Надійна ізоляція контактних апаратів також веде до безпеки виробництва.

Апарати, що контактують з агресивним середовищем, виготовлені з високолегованої сталі марки 12Х18Н10Т.

Заходи для попередження аварійної розгерметизації:

- Обладнання, що містить формалін, повідомляється з атмосферою через вогнеперепинювачів.

- Устаткування, що працює під тиском більше 0,7 кгс / см 2 (згідно Ростехнадзору), забезпечується установкою запобіжних клапанів (на паросборніке і конденсатозбірнику). На паросборніке, крім робочого, встановлюється контрольний запобіжний клапан. У кубі ректифікаційної колони поз.К2, що має 70 тарілок, встановлено 2 запобіжних клапана.

- Для запобігання підвищенню тиску від перегріву метанолу на апараті отримання метанолу-повітряної суміші встановлюється запобіжний клапан.

На контактному апараті встановлена ​​запобіжна мембрана для запобігання розриву апарату.

- Щоб уникнути утворення вибухонебезпечної суміші метанолу і формальдегіду з повітрям для обладнання, що містить метанол і формалін, передбачаються системи "азотного дихання".

- У приміщенні насосному, при виділенні парів метанолу і формальдегіду вище 20% від НКМЗ, передбачена звукова та світлова сигналізація вибухонебезпечної концентрації, що блокується з аварійною вентиляцією.

- Для зменшення шкідливих викидів в приміщенні насосному передбачені безсальникові герметичні електронасоси і насоси з подвійними торцевими ущільненнями.

- Апарати й комунікації ретельно герметизуються. Рідкі й газоподібні продукти транспортуються по трубопроводах.

- Апарати і трубопроводи, що знаходяться в приміщенні з температурою вище плюс 45 ° С, а також всі трубопроводи і ємності, що знаходяться на вулиці, теплоізольовані.

- Перед ремонтом апарати і трубопроводи спорожняються в підземні ємності, промиваються і продуваються стисненим азотом і повітрям.

1 січня .2.4 Електробезпека

Електробезпека - система організаційних і технічних заходів і засобів, що забезпечують захист людей від шкідливого і небезпечного впливу електричного струму, статичної електрики.

Ізоляція

Справність ізоляції - основна умова, що забезпечує безпеку експлуатації і надійність електропостачання електроустановок. В електроустановках застосовуються такі види ізоляцій: робоча ізоляція - електрична ізоляція струмоведучих частин, що забезпечує нормальну роботу електроустановки і захист від ураження електричним струмом; додаткова ізоляція - електрична ізоляція, передбачена додатково до робочої ізоляції для захисту від ураження електричним струмом в разі ушкодження робочої ізоляції.

Регулярне спостереження за станом ізоляції електричних мереж - один з основних заходів, що запобігають ураження людини електричним струмом. Контроль опору ізоляції може бути періодичним і безперервним. Опір ізоляції силових і освітлювальних електропроводів має бути не нижче 0,5 МОм.

У вибухонебезпечних зонах всіх класів з хімічно активними середовищами повинні застосовуватися проводи і кабелі з полівінілхлоридною ізоляцією, а також проводи з гумовою ізоляцією і кабелі з гумовою і паперовою ізоляцією в свинцевій або полівінілхлоридної оболонці.

Щоб забезпечити надійну роботу електрообладнання в хімічно активних середовищах, необхідно виключити можливість проникнення хімічно активних реагентів в оболонки електрообладнання і застосовувати спеціальні конструкційні матеріали і захисні покриття. Конструкція вступних пристроїв електрообладнання повинна забезпечувати захист струмоведучих частин, ізоляції і місць з'єднань від впливу хімічно активних середовищ, для яких він призначений.

Статична електрика

Заряди статичної електрики можуть виникнути при зіткненні або терті твердих матеріалів, при роздрібненні або пересипанні однорідних і різнорідних непровідних матеріалів, при розбризкуванні діелектричних рідин, при транспортуванні сипучих речовин трубопроводами та ін

Продукти, що використовуються при виробництві формаліну мають об'ємний опір, що сприяє виникненню статичної електрики при їх транспортуванні, так як всі трубопроводи і апарати виготовлені з вуглецевої і легованої сталі.

Для попередження можливості накопичення розрядів статичної електрики на виробництві формаліну передбачені:

1. Заземлення обладнання, трубопроводів.

2. Швидкість транспортування по трубопроводах метанолу, формаліну не повинна перевищувати 10 м / с.

Одним з надійних методів зниження потенціалів статичної електрики є заземлення всіх металевих частин обладнання, де можлива електризація. Заземлювати слід не тільки ті частини обладнання, які беруть участь в регенірованіі зарядів, але і всі інші ізольовані провідники, які можуть зарядитися за індукцією.

Обладнання належить вважати електростатично заземленим, якщо опір в будь-якій точці при самих несприятливих умовах не перевищують 10 6 Ом.

Заземлення

Захисним заземленням називається навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою при замиканні на корпус і з інших причин. Завдання захисного заземлення - усунення небезпеки ураження струмом у випадку дотику до корпуса та інших струмоведучих металевих частин електроустановки, що опинилися під напругою.

Захист будівель, споруд, обладнання, трубопроводів від прямих ударів блискавки, здійснюється шляхом приєднання корпусів окремих апаратів до заземлювального пристрою і установкою блискавкоприймачів. Захист апаратів і трубопроводів від статичної індукції та статичної електрики здійснюється приєднанням до контуру заземлення.

Система пристрою заземлення складається з внутрішнього і зовнішнього контурів.

Зовнішній контур виконаний з електродів, виготовлених зі сталевих вертикальних стрижнів довжиною 2,5 м і з'єднаних між собою смуговий сталлю (4х40) мм. Внутрішній контур заземлення виконаний зі смугової сталі (4х25) мм, (4х40) мм і приєднаний до зовнішнього. Всі з'єднання заземлювального пристрою виконані зварюванням.

Усе електрообладнання, пускова апаратура, обладнання, трубопроводи, а так само всі металеві частини, нормально не знаходяться під напругою, але які можуть під таким виявитися внаслідок порушення ізоляції, заземлені приєднанням до контуру.

Металеві вентиляційні короби та кожухи теплоізоляції трубопроводів також приєднані до внутрішнього контуру захисного заземлення.

Заземлення кабельних конструкцій здійснюється за допомогою будівельних металоконструкцій, на яких вони встановлені.

Колонні та ємнісні апарати заземлені у двох точках.

1 січня .2.5 Пожежовибухобезпека

Для максимального обмеження кількості горючих речовин, які можуть надходити в навколишнє середовище при аварійній розгерметизації системи, виробництва формаліну розділене на блоки, кожний з яких повинен бути відключений від технологічної схеми запірною арматурою без небезпечних змін режиму, що призводять до розвитку аварії в суміжній апаратурі.

Оцінка вибухонебезпечності блоків виробництва формаліну проведена у відповідності з "Загальними правилами вибухобезпеки для вибухопожежонебезпечних хімічних, нафтохімічних і нафтопереробних виробництв" затвердженими Держтехнаглядом СРСР 06.09.88 р. АТВТ "Сібхімпроект" (м. Новосибірськ).

Розрахункова категорія вибухонебезпечності для всіх блоків III, а так як формалін - речовина II класу небезпеки, то для всіх блоків встановлюється II категорія вибухонебезпечності в таблиці 1 січня .4.

Таблиця 1 1 .4 - Категорії вибухонебезпечності для всіх блоків

№ блоку і найменування

Межі блоку

Загальний енергетичний потенціал вибухонебезпеки Е, кДж

Відносний енергетичний потенціал вибуховості

Категорія вибухонебезпечності

Радіус руйнування блоку, м

1

2

3

4

5

6

1.Іспареніе

метанолу

Випарник поз.Е2а, теплообмінник поз.Т2, пароперегрівники поз.Т2, вогнеперепинювачів поз.Х3



7,67 10 7



25,7



III



5, 5

2.Сінтез

формальдегіду

Реактор поз.Р1


2,35 10 7


25,7


II


2,8

3.Абсорбція

формальдегіду

та метанолу

Абсорбційна колона поз.К1


2,7 10 7


18,2


II


3,0

4.Охлажденіе

формаліну

Теплообмінник поз.Х4, насос поз.Н3 / 1,2


1,0 10 7


13,0


II


1, 5

5.Подача абгаза

на спалювання

Трубопроводів абгазов від абсорбційної колони поз.К1


3,85 10 7


9,5


III


0,8

6.Ректіфікація

формаліну

Ректифікаційна ко-

лона поз.К2, збірка

поз.Е5, вакуум-насос

поз.Н7 / 1,2


3,03 10 7


18,9


II


3,3

7.Транспорті-ровка метанолу у випарник


Насос поз.Н6 / 1,2


2,3 10 7


17,2


III


2, 8

8.Стандартіза-ція

Стандатізатор

1,04 10 7

6,1

II

-

9.Транспорті-ровка формаліну

Насос


0,78 10 7


5,7


II


0,23

10.При і подача

метанолу в процес

Трубопроводи мета-

налу


5,06 10 7


22,4


III


4,2

11.Опорожне-ня метанолу

Ємність


4,88 10 7


4,8


II


0, 18

12.Храненіе формаліну

Ємність


5,06 10 7


22,4


II


1, 6

13.Перекачіва-ня формаліну в ємностях і налив в ж / д цистерни

Насоси


1,16 10 7


16,8


II


1,2

Пожежовибухонебезпечні властивості сировини, напівпродуктів, готової продукції та відходів виробництва представлені в таблиці 12.5.

Таблиця 12.5 - Пожаровзривоопосние властивості сировини, напівпродуктів, готової продукції та відходів виробництва (ГН 2.2.4.586 - 98)

Найменування сировини, напівпродуктів, готової продукції, відходів виробництва

Клас небез-ності ГОСТ 12.1.007

-76

Температура, ° С

Концентраційний межа займання



ВСП

ВОСП

Само.

ВОСП.

Нижній

Верхній

1

2

3

4

5

6

7

Метанол

3

8

13

464

6

34,7

Формалін (по формальдегіду)

2

56-85

62-80

435

7

73

Їдкий натр

2

-

-

-

-

-

Надсмольні вода

-

63

-

610

-

-

Азотна кислота

3

Не горюча. При контакті з горючими речовинами викликає їх самозаймання.

Азотнокисле

срібло


Чи не пальне

Оксиди азоту

3

Не горючі

Вихлопні гази (абгази)

3



за воднем





500

4

75





по окису вуглецю





610

12,5

74

Природний газ (по метану)

3



з повітрям





537

4,9

15,4





з киснем






5,6

6,1

Для забезпечення пожежної безпеки виробництво формаліну обладнується первинними протипожежними засобами згідно "Норм первинних засобів пожежогасіння для виробничих складських і житлових приміщень".

Пожежогасіння всередині приміщень здійснюється від пожежних кранів, обладнаних рукавами і стовбурами - розпилювачами.

У приміщенні насосної передбачена автоматична система пожежогасіння, що блокується з відключенням вентиляції.

Для пожежогасіння зовнішньої установки передбачені лафетні установки і стояки - сухотруба.

На сходових клітинах на вході в будівлю і в етажерки по периметру будівлі встановлені пожежні сповіщувачі.

Для виявлення подачі сигналу пожежної тривоги, локалізації та ліквідації можливої ​​пожежі, в насосній і на зовнішній установці передбачена установка автоматичного пожежогасіння. Вогнегасні речовини - тонко розпорошена вода. Подача води на установку здійснюється по трубопроводах з розподільчого пункту по секціях.

Насосна формаліну (секції 4-13, 26-28) обслуговується дренчерної установкою, що приводиться в дію автоматично або дистанційно (з ЦПУ), або вручну.

Зовнішня установка, секції (14-17), обслуговується до 30 м - лафетними стовбурами, а колонні апарати вище 30 м - кільцями зрошення. Секції (14-17) приводяться в дію дистанційно і вручну.

Вузлами управління є клапани типу КМ і вентилі з електромагнітним приводом.

Для зберігання необхідного запасу води передбачений резервуар ємністю 1000 м 3.

До пожежі елементи установок знаходяться в стані контролю, трубопроводи до вузлів керування заповнені водою і знаходяться під тиском імпульсного пристрою, а від вузлів управління до секцій (4-17) - "сухотруба".

Автоматичний пуск установки: При виникненні пожежі в секціях (4-13), (22-26) спрацьовують електроізвещателі, і сигнали надходять на розтин вентиля з електромагнітним приводом і включення насосів. При розтині вентиля спрацьовує вузол керування установкою, пропускаючи вогнегасна речовина по трубопроводах через зрошувачі на вогнище пожежі.

Дистанційний пуск установки: Виконується від приймальні станції ППС-1 в корпусі в разі, якщо не спрацювала автоматична система пуску.

На пульті ППС-1 тумблер відповідної секції переводиться в положення "дистанційне управління" і після натискання кнопки "пуск" здійснюється дистанційне вмикання насосів, надходить сигнал на спрацьовування електромагнітного вентиля, розкривається відповідний клапан типу КМ-150 в розподільному пункті і надходить вода по трубопроводах через зрошувачі на вогнище пожежі.

Ручний пуск здійснюється при відмові автоматичного пуску і при перевірці системи.

Для виклику пожежної частини біля входу в корпус виробництва формаліну, на ЦПУ розташовані пожежні сповіщувачі і кнопки відключення припливної вентиляції. Вибухопожежної та пожежної небезпеки, санітарна характеристика виробничих будівель, приміщень і зовнішніх установок в таблиці 1 1 .6.

Таблиця 1 1 .6 - вибухопожежної та пожежної небезпеки виробничих будівель, приміщень і зовнішніх установок

Найменування виробничих будівель, приміщень, установок.

Категорія взривопожар.і пожежонебезпеки

приміщень і будівель ОНТП 24-86

Класифікація зон всередині приміщень для вибору і встановлення електрообладнання

(ПУЕ)



Клас вибухонебезпечності або пожежонебезпечної зони

Категорія та група вибухонебезпечних сумішей

Зовнішня установка

-

В-1 г

2В-Т1

2В-Т2

2А-Т2

Стандартизація формаліну.

-

П-3

-


Насосне відділення

А

В-1 а

2А-Т2

2В-Т2

Повітродувне відділення

Д

норм.

-

Теплопункт

Д

норм.

-

Факельна установка

-

В-1 г

2В-Т2

1 2. ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Заходи, пов'язані з охороною навколишнього середовища:

- Охорону атмосферного повітря від забруднюючих речовин;

- Зниження концентрації забруднюючих речовин у стічних водах виробництва.

Твердих відходів у виробництві формаліну немає.

1 лютому .1 Охорона атмосферного повітря

Можливими джерелами забруднення атмосфери є:

- Абсорбційна колона поз.К1,

- Вакуум-насоси поз.Н6 процесу ректифікації,

- Сальники насосів,

- Воздушки від апаратів,

- Факельна установка,

- Димова труба УТО,

- Парк ємностей формаліну і наливна естакада,

- Апарати каталізаторного відділення.

Викиди формальдегіду і метанолу на виробництві зведені до мінімуму.

Абсорбційні гази з верху колони поз.К1 при стабільному веденні процесу отримання формаліну подаються на установку термічного знешкодження у водогрійні котли КВГМ-10-150, де згоряють з виділенням тепла.

Надлишок вихлопних газів з вузла абсорбції при роботі і при аварії спалюється на факельної установки.

При зупинці УТО протягом тривалого часу можливо спалювання абсорбційних газів на факелі.

При пуску в атмосферу викидається повітря з парами метанолу. При зупинці технологічної нитки абгази викидаються в атмосферу протягом 0,5 години.

Інертні гази, що містять метанол і формальдегід, від вакуум-насосів поз.Н6/1-2 направляються у верхню частину колони поз.К1 і далі на спалювання.

Забруднення повітря від сальників насосів зменшується через використання герметичних насосів і насосів з подвійним торцевим ущільненням.

До всіх апаратів з метанолом і формаліном підведено "азотне дихання", яке об'єднуються в загальний колектор і направляється на спалювання.

На складі формаліну викиди від "дихання" ємностей, при прийомі і перекачуванні формаліну, і викиди з наливної естакади при заповненні залізничних цистерн очищуються частково в пастках. Викиди в атмосферу в таблице1 2 .1.

Таблиця 1 2 .1 - Викиди в атмосферу

Апарат,

діаметр і

висота викиду

Кількість

джерел

викидів

Сумарний

обсяг від-

що ходять

газів,

м 3 / год


Періодичність,

год / добу

Характеристика викидів





Температура, ° С

Склад

викиду

Допустима кількість

Нормованих

компонентів, кг / год

1.Колонна

абсорбції-

ційна поз.К1

Н-14 м,

d -4 м

3

6660,0

6 год / рік

21

Формальдегід-4 г / м 3

метанол - 7,0 г / м 3,

окис вуглецю -

50 г / м 3

0,012

0,0082


0,0145

2.Факел

поз.Ф1

Н-23, 5 м,

d -0,5 м

1

20000,0

24

20

Окис вуглецю -0,561 г / м 3,

оксиди азоту -

0,084 г / м 3,

метан - 0,014 г / м 3


11,232


1,6848

0,2808

12.2 Очищення стічних вод

Стічні води від виробництва формаліну, які утворюються під час спорожнення промиванні насосів, перед ремонтом збираються в підземну ємність і в міру заповнення перетискаються азотом в стандартизаторів і далі в процес.

Стічні води від змиву підлог через приямок у II технологічної нитки направляються в хімічно забруднену каналізацію.

Зливові стоки з позначок зовнішньої установки через приямки технологічних ниток направляються в зливову каналізацію.

Стоки від каталізаторного відділення після попередньої нейтралізації розчиненої азотної кислоти через підземну ємність направляються в хімічно забруднену каналізацію.

Стоки від продування водогрійних котлів, що містять солі жорсткості (Na 2 CO 3, С aCO 3, Мg CO 3) направляються в зливову каналізацію.

Стоки від змиву підлог на складі формаліну направляються в хімічно забруднену каналізацію. Стічні води в таблиці 2 січня .2.

Таблиця 1 2 .2 - Стічні води

Наіменова-

ня стоку

Куди сбра-

записуються

Колічес-

тво стоків,

м 3 / добу

Періо-

лення

стоків

Склад скидів,

мг / м

Допустиме

кількість

скидає-

мих шкідливих речовин, кг / добу

1.Сточние

води від

промивання

насосів

У ємність

0,5

Періо-

дичні

1 раз в 3

дня

Формальдегід-2000

метанол - 2000

ДВП, мг / л

формальде-

гід 1,0,

метанол-12, 5

2.Сточние

води від

змиву підлог

і зливові

стоки

У хімзаг-

забрудненні

каналізаційну-

цію

не більше

20 м 3, на

операцію

Періо-

дичні

2 рази на

добу

Формальдегід-1860

метанол-1550

Формальде-

гід-1, 0,

метанол-12, 5

1 лютому .3 Тверді відходи

Тверді відходи в таблиці 13.3.

Таблиця 1 2 .3 - Тверді відходи

Наіменова-

ня відходу

Куди скла-

діруется

Колі-

кість

відходів

кг / добу

Періодичність

освіти

Характеристика відходу





Хімічний

склад

Фізичні

показники

1.Отработан-

ний катали-

затор «сере-

бро на пемзі »

Здається на

завод реге-

нераціі

драгоцен-

них метал-

лов


7,40

При перевантаженнях

каталізатора в

реакторах 3 рази на

рік

Металевих

дещо срібло,

нанесене

на гранули

пемзи, заг-

забрудненні

сажею (мас-

совая частка до 40%)


2.Пемза раз-

мером зерен

менше 2 мм

Здається як будів-

тільні

відходи на

полігон

ТПВ в р-ні

д.Міхай-

спритні

0,192

При просіюванні

гранульованої

пемзи перед про-

цессом напрацювання

каталізатора

SiO 2 до 74%,

AlO + FeO + TiO

до 24%,

Mg н / б 3%,

CaO н / б 5%

Тверде ве-

щество пем-

за шматкова

або грану-

ваною

1 3. ЗАХИСТ ЛЮДИНИ В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

3 січня .1 Виробничі аварії

У зв'язку з тим, що у виробництві формаліну використовуються вибухо-пожежо метанол і формальдегід, можливі аварійні ситуації, які можуть призвести до руйнування будівель, споруд, технологічного обладнання та нещасним випадкам з технологічним персоналом, розроблений план ліквідації аварійних ситуацій. Всі аварійні ситуації виходять на рівень А.

Міжблочні арматура, яка використовується в аварійних ситуаціях, перекривається дистанційно або вручну.

Розрахунковий час для закриття міжблочний арматури - дистанційно 50 секунд, вручну - 2-5 хвилин.

Заходи безпеки при веденні технологічного процесу, і виробничих операцій

Працювати тільки на справному обладнанні з справними приладами КВП і засобами автоматизації та управління. Робота на несправному або негерметичному устаткуванні може створити умови для прориву горючих, токсичних парів або газів і освіти вибухонебезпечних сумішей. Робота з несправними приладами КВП може призвести до значного відхилення технологічних параметрів від норм, що, у свою чергу, може викликати підвищену загазованість, вибух чи пожежа.

Не допускати роботи устаткування без огородження рухомих частин і надійного заземлення з метою захисту від статичної електрики, грози і вторинних проявів блискавки.

Технологічний процес вести тільки при нормально працюючій вентиляції. Несправність вентиляційних систем може призвести до загазованості виробничих приміщень і, як наслідок, викликати отруєння, пожежа, вибух.

Не допускати заповнення ємностей з ЛЗР і ГР більше, ніж на 80% обсягу щоб уникнути проток, витоків.

До роботи з обладнанням, підвідомчим органам Держнаглядохоронпраці, допускаються особи, які мають посвідчення про здачу іспиту з "Правилами та безпечної експлуатації посудин, що працюють під тиском".

Підведення азоту, повітря до апаратів і трубопроводів для продування здійснювати за допомогою знімних ділянок трубопроводів або гнучких шлангів. Кріплення шлангів до штуцерів проводити за допомогою хомутів.

Обслуговуючий персонал повинен перебувати на робочому місці в спецодязі встановленої форми, мати при собі індивідуальні засоби захисту, знати розташування аварійних запасів протигазів і засобів пожежогасіння.

Куріння, проведення постійних вогневих робіт дозволяється тільки у спеціально відведених місцях.

Можливі неполадки, аварійні ситуації та способи їх ліквідації в таблиці 3 січня .1.

Таблиця 1 Березня .1 - Можливі неполадки, аварійні ситуації та способи їх ліквідації

Можливі неполадки,

аварійні ситуації

Причини виникнення

Способи усунення

1

2

3

1.Поніженіе тиску пари на паровому колекторі або на РОУ

1.Неісправность клапана



2.Прекращеніе подачі пари з котельні

1.Отрегуліровать тиск пари вручну, відкривши байпас на клапані

2.При зниженні тиску-

ня пара менше 1,75 кгс / см 2 зробити

аварійну зупинку відділення відповідно до інструкції Ц-2

2.Поніженіе тиску

оборотної води менше

2 кгс / см 2

Несправність насоса або його зупинка

1.Снізіть навантаження по повітрю на установку до (4000-5000) м 3 / год

2.Включіть резервний насос. При тривалій відсутності води провести аварійну зупинку згідно інструкції Ц-2

3.Поніженіе напруги в мережі

Короткочасне падіння напруги, менше 2 сек



2.Паденіе напруги більше 2 сек

1.Провесті працездатність всіх ел.агрегатов. У разі відключення, провести запуск

2.Проізвесті аварійну зупинку відділення відповідно до інструкції Ц-2

4.Прекращеніе подачі метанолу

Неполадки в роботі насосів

Знизити навантаження по повітрю до (4000-5000) м 3 / год

Відкачати метанол з ємності (до рівня 30%) у випарник поз.Е2а

При тривалій відсутності метанолу провести аварійну зупинку відділення відповідно до інструкції Ц-2

5.Массовая частка метанолу в випарнику поз.Е2а менше 20%

Несправний рівнемір поз. LIRCSA -11

Збільшити витрати метанолу для отримання заданої за регламентом концентрації, відрегулювавши рівень візуально по склі

Закрити арматуру у рівнеміра поз. LIRCSA -11 і перевірити роботу

Контроль вести візуально по склі

6.Вознікновеніе місцевого пожежі

Розгерметизація трубопроводів, обладнання (загоряння пролитої рідини)

Вимкнути припливно-витяжну вентиляцію. Закрити вікна та двері, якщо пожежа сталася в приміщенні. Викликати пожежну охорону по телефону або з пожежного сповіщувача. Викликати газорятувальну службу. Приступити до гасіння пожежі первинними засобами пожежогасіння. Порядок подальших дію-



вий визначається згідно з "Плану ліквідації аварійних ситуацій».

3 січня .2 Стихійні лиха

Щоб землетрус і повінь не завдавали шкоди технологічного устаткування, слід підвищувати механічну міцність знову споруджуваних будинків і споруд. Це досягається відповідною плануванням, а також застосуванням більш міцних конструкцій і матеріалів. Збудовані будівлі та споруди для підвищення їх міцності можуть посилюватися металевими стійками та балками. Крім того, необхідно прагнути до зменшення висоти виробничих будівель.

Більшість товстостінних реакційних і ректифікаційних колон, апаратів досить стійкі до впливу ударної хвилі. Найбільш характерним ушкодженням є їх перекидання.

Ємності і сховища, встановлені всередині і зовні будинків можуть бути скинуті з фундаментів або зруйновані внаслідок відриву днища або розриву по швах. Найбільш ефективний спосіб підвищення стійкості цих споруд - заглиблення їх на висоту з посиленням кріплення.

Ємності з зрідженими або газоподібними речовинами, що знаходяться під тиском, встановлюють на фундаменти з глибокими гніздами і потужної анкеруванням. Штуцера таких ємностей захищають сталевими ковпаками.

Будівлі цехів, обладнання, ємності можуть обкладатися мішками з піском для захисту від вражаючих факторів землетрусу і падаючих уламків руйнують конструкцій.

При будівництві нових підприємств необхідно передбачати, щоб запаси сильнодіючих і легколетучих речовин були розосереджені по території заводу.

Для швидкої ліквідації наслідків розливу отруйних рідин необхідно завчасно створити запаси дегазуючих речовин і води поблизу сховищ.

Громадянська оборона

Громадянська оборона є системою загальнодержавних заходів, здійснюваних у мирний і воєнний час для захисту населення і народного господарства від зброї масового ураження та інших засобів нападу противника, а також для проведення рятувальних і невідкладних аварійно-відновлювальних робіт в осередках ураження.

Необхідно підвищити вогнестійкість будівель і споруд. Для цієї будівлі і споруди виконують із залізобетону. З метою зменшення руйнування все основне устаткування розміщено на відкритому майданчику на фундаментах. Компонування обрана так, що апарати з речовинами, які становлять найбільшу небезпеку, розташовані на максимальній відстані від місця знаходження персоналу.

Підвищити стійкість будівель і споруд можна наступним чином:

- Збільшити механічну міцність будівель і споруд установленням залізобетонних каркасів, посиленням металевими балками і стійками;

- Підвищити стійкість найбільш важливих споруд. Для цього їх необхідно будувати заглиблені чи із зменшенням площею стін і висотністю, що значно збільшує опірність їх ударної хвилі.

1 4. ОРГАНІЗАЦІЯ І ЕКОНОМІКА ВИРОБНИЦТВА

Аналіз середовища підприємства

1. Споживач

1.1 Галузь: виробництво карбамидоформальдегидних смол.

1.2 Поточний стан цієї галузі: стан росту.

1.3 Розмір підприємства: велике.

1.4 Тип виробництва: масове.

1.5 Потреба в устаткування і рівень автоматизації виробництва:

обладнання підприємства не потребує модернізації, виробництво повністю автоматизоване.

2. Конкуренти.

2.1 м.Томськ Нафтохімічний завод, Новомосковський хімічний завод.

До КС> 1, підприємство конкурентоспроможне.

Розрахунок виробничої потужності

Необхідні виробничі потужності для безперервного виробництва розраховуються наступним чином:

М = П годину Т еф n; (15.1)

де, П годину - годинна продуктивність ведучого обладнання, год;

Т еф - ефективний час роботи обладнання за рік з випуску даного виду продукції, час;

Т еф = Т н - Т ппр - Т то; (15.2)

Т н - номінальний фонд робочого часу обладнання, Т н = 365 днів;

Т ппр-час простою в ремонтах за розрахунковий період, які визначаються з графіка ППР, який беремо з технологічного регламенту;

Т то - час технологічних зупинок;

Т н = 365 днів = 8760 годин;

Т ппр = 18 днів = 432 години;

Т то = 3 8 = 24 години (3 дні по 8 годин на кожен рік);

Т еф = 8760 - 360 - 72 - 24 = 8304 годин;

П годину = 15,8 т / год;

n - кількість однотипного обладнання, n = 3.

За формулою (15.1) визначимо виробничу потужність:

М = 15,833 3 = 393609,6 тонн / рік.

Виробнича програма:

; (15.3)

де, К м - коефіцієнт використовуваної потужності.

; (15.4)

(15.5)

(15.6)

де, П раб - дійсна продуктивність;

П техн - технічна, максимально можлива годинна продуктивність;

(15.7)

До ІМ = 0,94795 0,9875 1 = 0,93609;

N рік = 0,93609 393609,6 = 368456,33.

Потреба в основних фондах

Потреба в основних фондах в таблиці 15.1.

Таблиця 15.1 - Потреба в основних фондах

Основні фонди

1 рік

2 рік

3 рік





Ціна

Кількість

Об.стоім.

Кількість

Об.стоім.

Кількість

Об.стоім.

1.Зданія, сооруженпроізводственного призначення

45389762

3

136169286

136169286

136169286

2.Передаточние пристрої


10000000

10000000

10000000

3.Машіни та обладнання

101360000

101360000

101360000

4. Транспортні засоби

500000

6

3000000

8

4000000

10

5000000

5 Інструменти з терміном служби більше 1 року

1000

260

260000

300

300000

350

350000

6. Виробничий інвентар і приналежності

243000

260000

282000

7. Господарський інвентар

647500

738400

799000

Разом

251679786

252827686

253960286

Планування собівартості продукції

Калькуляція собівартості 1 тонни продукції у таблиці 15.2

Таблиця 15.2 - Калькуляція собівартості 1 тонни продукції N рік = 184228,16 тонн / рік (на 1 рік)

№ п / п

Найменування статей витрат

Витрати, тис.руб

На 1 тонну

На N рік

1

Сировина і основні матеріали

1,08020

199002,94

2

Енергія всіх видів


0,44818

82567,66

3

Заробітна плата основних робітників

0,01969

3627,83

4

Єдиний соціальний податок

0,00512

943,24

5

Витрати на утримання і експлуатацію

обладнання (РСЕО)


0,05217

9611,99

5.1.

Амортизація активної частини основних фондів (АЧОФ)

0,03372

6212,35

5.2.

Витрати на ремонт АЧОФ

0,00169

310,62

5.3.

Заробітна плата допоміжних робітників

0,01331

2451,60

5.4.

Єдиний соціальний податок

0,00346

637,42

6

Цехові витрати


0,14985

27607,07

6.1.

Амортизація пасивної частини основних фондів (ПЧОФ)

0,01599

2945,28

6.2.

Заробітна плата ІТП, МОП, керівників

0,06376

11746,94

6.3.

Єдиний соціальний податок

0,01658

3054,20

6.4.

Охорона праці і техніка безпеки

0,01451

2673,96

6.5.

Вода на побутові та господарські потреби

0,02160

3979,49

6.6.

Опалення приміщень


0,01688

3110,40

6.7.

Освітлення приміщень


0,00053

96,80

7

Цехова собівартість


1,75522

323360,73

8

Загальнозаводські витрати

0,35104

64672,15

9

Заводська собівартість

2,10626

388032,88

10

Комерційні витрати


0,26474

48772,01

10.1.

Реклама



0,00145

267,90

10.2.

Збут продукції


0,26328

48504,11

11

Відсотки за кредит


0,57098

105190,45

Повна собівартість, у т.ч.:

2,94198

541995,33

Умовно-змінні витрати

1,79166

330074,72

Умовно-постійні витрати

0,57934

106730,17

Розрахунок заробітної плати

На підприємствах хімічної промисловості в залежності від умов праці та ступеня шкідливості виробництва тривалість робочого дня становить 12 годин. Тому виникає потреба в організації постійної роботи. Для цього на заводі організовано 2-х змінна робота і складається графік змінності, тому що працює 4 бригади (А, Б, В, Г) з додатковими днями відпочинку.

Графік змінності робочих представлений в таблиці 15.3

Таблиця 15.3 - Графік змінності робочих

Зміна

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15


пн

вт

ср

чт

пт

сб

НД

пн

вт

ср

чт

пт

сб

НД

пн

А

8

8




12

12


8

8




12

12

Б




12

12


8

8




12

12


8

У


12

12


8

8




12

12


8

8


Г

12


8

8




12

12


8

8




Примітка 2: 12 - зміна, що працює з 8.00 до 20.00, 8 - зміна, що працює з 20.00 до 8.00.

З графіка змінності можна розрахувати величину сменооборота:

; (15.8)

де, - Тривалість сменооборота;

- Кількість бригад;

- Кількість днів, протягом яких бригада працює одну зміну.

.

Сменооборота дозволяє нам визначити кількість вихідних днів:

; (15.9)

де, - Кількість вихідних за рік;

- Час календарне;

- Кількість вихідних за один сменооборота.

Знаючи кількість вихідних за рік, можна визначити ефективний час роботи за рік:

, (15.10)

де, - Ефективний час робочого;

- Кількість невиходів.

Т еф = 365 - 182,5 - 28 - 10 = 144,5 дня.

Розрахуємо кількість ефективного часу в годинах:

Т еф = 144,5 12 = 1 734 годин.

Таблиця 15.4 - Баланс ефективного часу одного середньооблікового працівника

№ № п / п

Показники

Дні

Годинники

1

Календарний фонд робочого часу

365

4380

2

Неробочі дні

вихідні



182,5

2190

святкові

3

Номінальний фонд рабочеого часу

182,5

2190

4

Плановані невиходи

чергові і додаткові відпустки

28

336

невиходи через хворобу


10

120

декретні відпустки


відпустку у зв'язку з навчанням без відриву від

виробництва


3

36

виконання держ. обов'язків

7

84

5

Ефективний фонд робочого часу

144,5

1734


час нічної роботи, tнв



91

1092


кількість свят у році, Тпраз


12

144


кількість днів невиходів на роботу, Дн


38

456

Розрахунок річного фонду заробітної плати цехового персоналу

Тарифна заробітна плата включає в себе:

; (15.11)

де, - Тарифна ставка даної категорії робітників;

- Ефективне річне час одного середньооблікового працівника.

Преміальні розраховується за формулою:

(15.12)

Доплата за роботу в нічний час визначається за формулою:

;

де, - Час нічної роботи, яке для кожного робітника в рік.

Доплата за роботу в святкові дні визначається за формулою:

; (15.13)

де, - Кількість годин, відпрацьованих у свято;

- Явочна чисельність робітників.

Доплата з фонду майстра розраховується за формулою:

. (15.14)

Доплату за бригадирство визначається за формулою:

, (15.15)

з урахуванням того, що в цеху доплата за бригадирство йде тільки працівникам 6-ого разряда.

Заробітну плату робітників за рік визначається за формулою:

; (15.16)

де, - Основна заробітна плата;

- Додаткова плата за неробочий час;

- Районний коефіцієнт (для Томська він дорівнює ).

; (15.17)

, (15.18)

де, - Зарплата за тарифом; - Доплата преміальна;

- Доплата за нічний час;

- Доплата за роботу в святкові дні;

- Доплата за бригадирство.

Заробітна плата робітників розрахована за формулами, викладеним вище, в таблиці 15.5. Сума амортизаційних відрахувань (АТ) визначається за формулою:

(15.19)

де, З ОФ - середньорічна вартість основних фондів, грн;

Н - норма амортизаційних відрахувань на повне відновлення основних фондів,% до їх балансової вартості.

Основні техніко-економічні показники

1. Рентабельність - відносний прибуток, вона показує, який дохід приносить один рубль вкладень у використовувані ресурси. Коефіцієнти рентабельності показують ставлення отриманого прибутку до величини вироблених витрат.

1.1 Рентабельність виробництва продукції:

(15.20)

де, ПР - прибуток від реалізації;

С - повна собівартість продукції.

1.2 Рентабельність продажів:

(15.21)

де, ЧП - чистий прибуток;

В - виручка від реалізації.

2. Фондовіддача - випуск продукції на 1 руб. вартості основних виробничих фондів по підприємству. Вона визначається за формулою:

(15.22)

де, ВП - обсяг випущеної продукції;

З ОФ - середньорічна вартість основних фондів, руб.

3. Фондомісткість - показник, зворотний фондовіддачі і характеризує вартість основних фондів для виконання одиниці обсягу робіт. Вона визначається за формулою:

(15.23)

4. Продуктивність праці - показник економічної ефективності трудової діяльності працівника. Розраховується за формулою:

(15.24)

де, Q - кількість випущеної продукції;

Ч - чисельність працівників, які випустили даний обсяг продукції.

5. Витрати на 1 руб. продукції:

(15.25)

6. Чиста поточна вартість (ЧДД) - по міжнародній термінології NPV - чи інтегральний ефект:

(15.26)

де, R t - результати, досягнуті на t-кроку розрахунку;

R t = Пр + А;

Пр - чистий прибуток;

А - амортизаційні відрахування;

S t - витрати, здійснювані на тому ж кроці;

T - горизонт розрахунку, рівний номера кроку розрахунку, на якому виробляється ліквідація об'єкта, тобто останньому році життєвого циклу проекту;

n - норма дисконту.

Сума дисконтованих капіталовкладень обчислюється як:

(15.27)

де, t - рік вкладення коштів.

Тоді:

(15.28)

Якщо ЧДД> 0, то проект є ефективним (при даній нормі дисконту). Чим більше ЧДД, тим проект ефективніше.

7. Індекс прибутковості ІД чи індекс рентабельності капіталовкладень:

(15.29)

Якщо ІД <1, то проект відхиляється.

8. Внутрішня норма прибутковості ВНД дорівнює ставці дисконтування n вн, при якій ЧДД проекту дорівнює нулю. ВНД обчислюється з рівності:

(15.30)

Якщо ВНД> норми доходу на вкладений капітал, то проект доцільний. 9. Аналіз беззбитковості - визначення точки беззбитковості, тобто мінімального обсягу продажів, починаючи з якого підприємство не несе збитків. Це означає, що виручка від реалізації продукції (В) повинна бути дорівнює загальним витратам на виробництво і реалізацію продукції:

У = З пост + З пер (15.31)

10. Термін окупності проекту (Т ок) - мінімальний часовий інтервал (від початку здійснення проекту), за межами якого ЧДД стає позитивним. Термін окупності знаходиться з рівності:

(15.32)

Основні техніко-економічні показники в таблиці 15.7.

Таблиця 15.7 - Основні техніко-економічні показники

1.Об 'ем продажів

тонн / рік

184228,16

2.Ціна за 1 тонну

тис.руб

3,6481

3.Виручка

тис.руб

672074,21

4.Себестоімость год.випуска

тис.руб

541995,33

5.Стоімость основних фондів

тис.руб

20973,32

6.Чістая прибуток

тис.руб

85365,96

7.Прібиль від реалізації

тис.руб

130078,88

8.Рентабельность произв-ва прод-ии

%

24

9.Рентабельность продажів

%

13

10.Фондоотдача

руб / руб

8,7839314

11.Фондоемкость

руб / руб

0,1138442

12.Проізводітельность праці

т / рік

1510,07

13.Затрати на 1 руб. продукції

тис.руб

0,8064

14.ЧДД

тис.руб

694606,12

15.ІД

2,35

16.ВНД

0,45

17.Срок окупності, Ток

років

5 років

18.Точка беззбитковості

тонн

65000

Фінансово - економічна доцільність проекту характеризується наступними показниками:

ККС> 1 - підприємство є конкурентно здатним.

Термін окупності проекту 5 років.

Індекс прибутковості підприємства дорівнює 2,35> 1

Внутрішня норма прибутковості дорівнює ставці дисконтування n = 0,45, при якій чистий дисконтований дохід (ЧДД) проекту дорівнює нулю.

На підставі всього перерахованого вище можна зробити висновок, що проект ефективний, так як всі критерії ефективності відповідають умовам позитивності проекту.

15. МАТЕРІАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК

Метою матеріального розрахунку є складання матеріальних балансів стадії утворення метанолу-повітряної суміші, контактування, абсорбції та ректифікації.

Розрахунки проводимо для отримання формаліну з масовою часткою формальдегіду 37% для однієї технологічної нитки.

Рис. 16.1 Блок - схема матеріальних потоків 1 - приготування метанолу - повітряної суміші; 2 - контактування; 3 - абсорбція; 4 - ректифікація.

G 1 - повітря;

G 2 - метанол зі складу;

G 3 - спирто - повітряна суміш;

G 4 - контактні гази;

G 5 - вода на зрошення;

G 6 - абсорбційні гази;

G 7 - формалін - "сирець";

G 8 - продукційний формалін;

G 9 - метанол - ректифікат.

Вихідні дані

Річна продуктивність однієї технологічної нитки виробництва - 126666,6 тонн, річний фонд робочого часу - 8000 годин

Масова частка формальдегіду, (%):

- У продукційних формаліні, 374;

- У формаліні - «сирці», 28,79.

Втрати формальдегіду на стадіях виробництва - 0,4%.

Ступінь конверсії метанолу - 0,665.

Частка перетвореного метанолу:

по реакції 1 - 0,26;

по реакції 2 - 0,6;

по реакції 3 - 0,12;

по реакції 4 - 0,02;

Відбуваються реакції:

1) CH 3 OH → CH 2 O + H 2;

2) CH 3 OH + ½ O 2 → CH 2 O + H 2 O;

3) CH 3 OH + 1,5 O 2 → CO 2 + 2H 2 O;

4) CH 3 OH → CO + 2 H 2.

Годинна продуктивність колони ректифікації (за формаліну):

по формальдегіду:

або 195,28 кмоль / ч.

M (CH 2 O) = 30 г / моль.

З урахуванням втрат необхідно отримати у контактному апараті формальдегіду кг / год або 196,06 кмоль / ч.

1 травня .1 Матеріальний баланс стадії ректифікації

Позначимо масова витрата формаліну - "сирцю" - G 7, масова витрата товарного формаліну - G 8, масова витрата метанолу - ректифікату - G 9

Матеріальний баланс:

G F = G g + G w; (16.1)

G F = G 7; G g = G 9; G w = G 8; (16.2)

G 7 x F = G 9 x g + G 8 x w. (16.3)

де, G F, G g, G w - масові витрати: харчування, дистиляту і кубового залишку, відповідно.

x F, x g, x w - вміст формальдегіду в харчуванні, дистиляті і кубовому залишок відповідно,%.

Вирішимо систему рівнянь

(16 .4)

Товарний формалін:

вміст води: 56% тому формальдегіду 37% і метанолу 7%.

Матеріальний баланс стадії ректифікації в таблиці 16.1.

Таблиця 16.1 - Матеріальний баланс стадії ректифікації

Прихід

Витрата

Склад

кг / год

Масова частка,%

Склад

кг / год

Масова частка,%

1

2

3

4

5

6

[G 7]

1. Формалін «сирець» в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода


20425


5880,36

5563,77

8980,87


100


28,79

27,24

43,97


[G 8]

1. Формалін - товарний в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода


[G 9]

2. метанол - ректифікат в т.ч.:

метанол

формальдегід

вода


15833,33


5858,33

1108,33

8866,66


4591,67



4453,92

22,96

114,79


100


37

7

56


100



97

0,5

2,5

Разом:

20425

100

Разом:

20425

100

1 травня .2 Матеріальний баланс стадії абсорбції

Об'ємна частка водяної пари у вихлопних газах:

де, 1740 - парціальний тиск водяної пари, Па;

- Загальний тиск вихлопних газів, Па.

Матеріальний баланс:

(16.5)

Вирішимо систему рівнянь:

(16.6)

Кількість формальдегіду і метанолу в контактних газах відповідно 5880,36 кг / год і 5563,77 кг / ч.

Матеріальний баланс абсорбційної колони в таблиці 16.2.

Таблиця 16.2 - Матеріальний баланс абсорбційної колони

Прихід

Витрата

Склад

кг / год

Масова частка,%

Склад

кг / год

Масова частка,%

1

2

3

4

5

6

[G 4]

1. Контактні гази, в т.ч.:

формальдегід метанол

вода

вуглекислий газ

водень

окис вуглецю

азот


[G 5]

2. Вода на зрошення


25302,74


5880,36

5566,60

3228,63

807,16

146,76

83,50

9589,74




7234,81


100


23,24

22

12,76

3,19

0,58

0,33

37,9




100

[G 7]

1. Формалін - «сирець» в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода


[G 6]

2. Вихлопні гази, в т.ч.:

азот

водень

вуглекислий газ

окис вуглецю

вода


20425


5880,36

5563,77

8980,87


12112,55


8461,83

1480,15

591,09

96,90

1482,58


100


28,79

27,24

43,97


100


69,86

12,22

4,88

0,8

12,24

Разом:

32537,55

100

Разом:

32537,55

100

1 травня .3 Матеріальний баланс стадії контактування і спіртоіспаренія

На 1 моль формальдегіду витрачається 1 моль метанолу, тобто кг / ч.

Витрата метанолу з урахуванням побічних реакцій знаходимо: 196,012 / 0,86 = 227,92 кмоль / год або 7293,47 кг / год;

де 0,86 - частка метанолу, перетвореного на формальдегід по 1 ий і 2 ий реакцій.

Подають метанол з урахуванням ступеня конверсії рівною 0,567.

227,92 / 0,567 = 401,96 кмоль / год або 12862,72 кг / год;

401,96 - 227,92 = 174,04 кмоль / год або 5569,28 кг / ч.

За реакцією перших витрачається метанолу: кмоль / год або 189632 кг / ч.

Утворюється:

формальдегіду: 59,26 кмоль / год або 1777,8 кг / год;

водню: 59,26 кмоль / год або 118,52 кг / ч.

По реакції другого витрачається метанолу: кмоль / год або 3882,56 кг / год;

кисню: кмоль / год або 2188,16 кг / ч.

Утворюється:

формальдегіду: 136,75 кмоль / год або 4102,56 кг / год;

води: 136,752 кмоль / год або 2461,54 кг / ч.

За реакцією третього витрачається метанолу: 227,92 = 27,35 кмоль / год або 875,21 кг / год;

кисню: 27,35 = 41,03 кмоль / год або 1316,16 кг / ч.

Утворюється:

діоксиду вуглецю: 27,35 кмоль / год або 1203,4 кг / год;

води: 27,35 = 54,7 кмоль / год або 984,6 кг / ч.

За реакцією четвертої витрачається метанолу: 227,92 = 4,56 кмоль / год або 145,92 кг / ч.

Утворюється:

оксиду вуглецю: 4,56 кмоль / год або 127,68 кг / год;

водню: кмоль / год або 18,24 кг / ч.

Всього утворюється:

водню: 9,12 + 59,26 = 68,38 кмоль / год або 136,76 кг / год;

води: 136,752 + 54,7 = 191,452 кмоль / год або 3446,14 кг / ч.

Загальний витрата кисню: 68,38 + 41,03 = 109,41 кмоль / год або 3501,12 кг / ч.

Витрата сухого повітря:

об'ємна частка кисню в повітрі,%, 20,7;

кмоль / ч.

об'ємна частка водяної пари в повітрі:

%;

де, 3230 - парціальний тиск водяної пари в повітрі, Па;

- Загальний тиск повітря, Па.

Кількість водяної пари в повітрі: 528,55 / 100 = 9,51 кмоль / год або 171,18 кг / ч.

Кількість води в технічному («свіжому») метанолі:

а) з урахуванням розведення метанолом ректифікатом

12862,72 - 4453,92 = 8408,8 кг / год - кількість метанолу;

б) кількість води 8408,8 / 99,9 = 8,42 кг / год;

де, 0,1 - масова частка води «свіжому» метанолі,%.

Сумарна кількість водяної пари в спирто - повітряної суміші:

171,18 + 114,79 + 8,42 = 294,39 кг / ч.

Витрата повітря:

25302,74 - 4591,67 - 8417,22 = 12293,85 кг / год;

де, 25302,74 кг / год, 4591,67 кг / год і 8417,22 кг / год витрата спирто-повітряної суміші, метанолу - ректифікату і «свіжого» метанолу, відповідно.

Кількість азоту в повітрі:

12293,85 - 3501,12 - 171,18 = 8621,55 кг / год;

де, 3501,12 кг / год і 171,18 кг / год кількість кисню і води в повітрі.

Зміст метанолу в спирто-повітряної суміші:

25302,74 кг / год або 840,71 кмоль / год -1;

840,71 - 100%

401,96 - х%

х = 47,81%, що відповідає оптимальному технологічному режиму.

Матеріальний баланс стадії контактування і спіртоіспаренія в таблиці 16.3.

Таблиця 16.3 - Матеріальний баланс стадії контактування і спіртоіспаренія

Прихід

Витрата

Склад

кг / год

кмоль / год

Масова частка,%

Склад

кг / год

кмоль / год

Масова частка,%

1

2

3

4

5

6

7

8

Контактування

[G 3]

1. Суміш повітря - метанол, в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода

азот

кисень


25302,74




22,96

12862,72

294,39

8621,55

3501,12


836,39




0,77

401,96

16,34

307,91

109,41

100





0,09

50,84

1,16

34,07

13,84

[G 4]

1 Контактні гази, в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода

вуглекислий газ

окис вуглецю

водень

азот


25302,74


5880,36

5566,60

3228,63

807,16

83,50

146,76

9589,74


986,76


196,2

173,97

179,37

18,34

2,98

73,4

342,5


100


23,24

22

12,76

3,19

0,33

0,58

37,9

Разом:

25302,74

836,39

100

Разом:

25302,74

986,76

100

Спіртоіспареніе

[G 2]

1. Метанол «свіжий» в т.ч.:

метанол

вода


2. Метанол - ректіф., В т.ч.:

метанол

формальдегід

вода


[G 1]

3. Повітря, в т.ч.:

кисень

азот

вода


8417,22



8408,80

8,42



4591,67


4453,92

22,96

114,79



12293,85


2544,83

9527,73

221,29


263,27



262,8

0,47



146,34


139,19

0,77

6,38



432,1


79,53

340,28

12,29

100




99,9

0,1



100


97

0,5

2,5


100


20,7

77,5

1,8

[G 3]

1. Суміш повітря - метанол, в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода

азот

кисень


25302,74




22,96

12862,72

294,39

8621,55

3501,12


836,39




0,77

401,96

16,34

307,91

109,41


100




0,09

50,84

1,16

34,07

13,84

Разом:

25302,74


100

Разом:

25302,74


100

Зведена таблиця матеріального балансу в таблиці 16.4.

Таблиця 16.4 - Зведена таблиця матеріального балансу


Потоки

Прихід

Витрата


G 1

G 2

G 5

G 6

G 8

G 9

Компоненти

кг / год

кг / год

кг / год

кг / год

кг / год

кг / год

CH 2 O


22,96



5858,33

22,96

CH 3 OH


12862,72



1108,33

4453,92

H 2 O

221,29

123,21

7234,81

1482,58

8866,66

114,79

N 2

9527,73



8461,83



O 2

2544,83






CO 2




591,09



CO




96,90



H 2




1480,15



Σ (комп.)

12293,85

13008,89

7234,81

12112,55

15833,32

4591,67

Разом:

32537,55

Разом:

32537,55

Розрахуємо складу вихлопних газів в об'ємних частках і визначимо ступінь конверсії метанолу в формальдегід за складом, користуючись формулою:

(16.7)

З O - 2,98 кмоль / год 0,48%;

CO 2 - 18,34 кмоль / год 2,97%;

N 2 - 342,5 кмоль / год 55,55%;

H 2 - 73,4 кмоль / год 11,9%;

H 2 O - 179,37 кмоль / год 29,1%.

Розрахунок основних видаткових коефіцієнтів

  1. Витратні коефіцієнт за метанолу:

  1. Витратний коефіцієнт по воді:

  1. Витратний коефіцієнт по повітрю:

1 6. ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК

Ріс.17.1 - Схема теплового балансу контактного апарату.

Q пр = G 1 Cp 1 t + G 2 Cp 2 t + G 3 Cp 3 t + G 4 Cp 4 t + G 5 Cp 5 t; (17.1)

Q расх = G 6 Cp 6 t + G 7 Cp 7 t + G 8 Cp 8 t + G 9 Cp 9 t + G 10 Cp 10 t + G 11 Cp 11 t + G 12 Cp 12 t 17.2)

  1. Стадія синтезу

Прихід:

а) теплота реакції дегідрування;

б) теплота реакції окислення;

в) тепломісткість спирто-повітряної суміші.

Витрата:

а) тепломісткість реакційних газів на вході із зони контактування;

б) тепловтрати в навколишнє середовище.

Прихід:

а) на реакцію дегідрування витрачається CH 3 OH = 5787,88 кг / год;

1) CH 3 OH → CH 2 O + H 2.

б) на реакцію окислення витрачається CH 3 OH = 7074,84 кг / год;

2) CH 3 OH + ½ O 2 → CH 2 O + H 2 O.

Тепловий ефект реакції при 20 о С (293К):

реакції (1) - (-9791,18 Вт);

реакції (2) - 492840Вт [1 с. 448];

Визначимо тепловий ефект реакції при 650 о С (923К):

Q 923 = Q 923 + ά (T - 293) + β (T 2 - 293 2) + j (T 3 - 293 3); (17.3)

де, Т - температура реакції;

β - алгебраїчна сума коефіцієнтів поділена навпіл;

ά - алгебраїчна сума коефіцієнтів з виразів молярних теплоносіїв речовин;

j - алгебраїчна сума коефіцієнтів поділена на три [1 с. 450].

Тепловий ефект реакції дегідрування - (-12782,14 Вт).

Тепловий ефект реакції окислення - 24837901,83 Вт

в) тепломісткість спирто-повітряної суміші при 100 ° С визначаємо з рівняння:

(17.4)

де, Ср - теплоємність, [Дж / кг К] [1 с. 471];

G - масова витрата, кг / год [таблиця 13].

Q с.в.с. = 3299796 Вт

Витрата:

а) тепломісткість контактних газів при 650 о С

(17.5)

де, Ср - теплоємність, Дж / ​​кг К;

Q к.г. = 26505323 Вт

б) матеріальний баланс стадії контактування:

Q с.в.с. + Q p = Q к.г. + Q піт; (17.6)

Q p = -12782,14 + 24837901,83 = 24825119,69 Вт

Тепловтрати визначаються по різниці:

Q піт = Q с.в.с. + Q р - Q к.г;. (17.7)

Q піт = 3299796 + 24825119,69 - 26505323 = 1619592,69 Вт;

що, складе:

від приходу тепла.

2. Кількість води на охолодження контактних газів в подконтактном холодильнику: тепломісткість газів на вході в холодильник, Q к.г. = 26505323 Вт

Температуру газів на вході з холодильника приймаємо 180 о С, визначаємо тепломісткість газів при 180 о С.

Всього: i = 5416347,534 Вт

Кількість теплоти, прийнятої водою в холодильнику становить:

Q охол = 26505323 - 5416347,534 = 21088975,47 Вт

Звідси визначаємо витрату води на охолодження:

t вх = 90 о С (конденсат);

t вих = 123 о С (пар Р = 0,2 МПа).

(17,8)

G H 2 O = 37966,56 кг / год = 10,5 кг / с.

3. Абсорбція

Прихід:

а) кількість тепла приходить з контактними газами:

Q к.г. = 5416347,53 Вт;

б) тепло приходить із зрошувальною водою при 20 ° С:

(17.9)

де, Ср - теплоємність води (кДж / кг К).

в) кількість тепла процесу абсорбції:

(17.10)

Витрата

а) кількість тепла, яка йде з вихлопними газами, при 20 ° С:

(17.11)

де, G - масова витрата (кг / год);

Ср - питома теплоємність (кДж / кг К); t - температура (° С).

б) кількість тепла, що йде в навколишнє середовище (приймаємо 2% від приходу тепла):

в) кількість теплоти, прийняте хладоагентом теплообмінників (вбудованих і виносних)

(17.12)

де, Q ф.с. - кількість тепла, яка йде з формаліном-"сирцем" і розраховується за формулою:

(17.13)

4. Ректифікація

Тепловий баланс:

(17.14)

де, Q ф.с. - тепло формаліну-"сирцю";

Q 8 - тепло формаліну стандартного;

Q 9 - тепло формаліну-"сирцю"; Q ректо. - Тепло процесу ректифікації.

17. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОСНОВНОГО АПАРАТУ

1 липня .1 Технологічний розрахунок реактора

Головною метою технологічного розрахунку секції контактування є визначення висоти шару каталізатора, при якій може бути забезпечена нова продуктивність. Розрахунки будемо проводити згідно з методикою, запропонованою в [9], де розглядається аналогічний випадок.

Процес каталітичного окислювального дегідрування метанолу в формальдегід відбувається в реакторі поверхневого контакту при Р = 0,76 10 5 Па.

Реактор (контактний апарат) призначений для окисного дегидрирования метанолу в формальдегід в газовій фазі на пемзосеребряном каталізаторі. Для розрахунку обраний вертикальний сталевий циліндричний апарат, змонтований безпосередньо над верхньою трубної гратами подконтактного холодильника. У нижній частині апарату на вільно лежить грати, покриту двома шарами сіток, засипаний каталізатор. Над шаром каталізатора передбачено розподільчий пристрій, що має 24 щілини розміром 200 500 мм для рівномірного розподілу потоку спіртовоздушной суміші. Розігрів каталізатора роблять двома ніхромовим електроспіраллю (d = 0,4 м, U = 220 В).

Апарат забезпечений штуцером входу спіртовоздушной суміші D y = ​​600 мм, Р y = 0,6 МПа, одним запобіжним пристроєм D y = ​​350 мм, Р y = 0,6 МПа, люком-лазом D y = ​​500 мм, Р y = 1 , 6 МПа.

Визначальним еталоном є дифузія.

Склад вихідного газу [таблиця 16.3]

CH 3 OH -50,84%; O 2 -13,84%;

CH 2 O - 0,09%; N 2 -34,07%.

H 2 O - 1,16%;

Склад контактного газу:

CH 3 OH -22%; СО - 0,33%;

CH 2 O - 23,24%; Н 2 - 0,58%;

H 2 O - 12,76%; N 2 - 37,9%.

СО 2 - 3,19%;

Щільності й в'язкості компонентів суміші в таблиці 18.1.

Таблиця 18.1 - Густині й в'язкості компонентів суміші

t, o C

константа

Компоненти газової суміші



CH 3 OH

CH 2 O

O 2

H 2 O

N 2

H 2

CO

CO 2


100

ρ

1,04

0,925

1,04

0,588

0,913





μ

0,864


0,104

0,0028

0,0748





650

ρ

0,4216

0,3952


0,237

0,368

0,026

0,368

0,605


μ

0,082

0,0926


0,107

0,131

0,0658

0,131

0,13

В'язкості взяті [4, с. 294, таб. 10] і [7, с. 596, рис. 5]

Щільності речовин визначаються за формулою:

(18.1)

Середнє значення молекулярних мас М і густин газів визначають за правилом адитивності:

(18.2)

(18.3)

де, n - частки компонентів суміші;

М 'см = 0,5084 32 + 0,0009 30 + 0,016 18 + 0,1384 32 + 0,3407 28 = 16,27 + 0,027 + 0,288 + 4,4288 + 9,5396 = 30,53;

М "см = 0,22 32 + 0,2324 30 + 0,1276 18 + 0,0319 44 + 0,0033 28 + 0,0058 2 + 0,379 28 = 7,04 + 6,972 + 2,2968 + 1,4036 + 0,0924 + 0,0116 + 10,612 = 28,43;

ρ 'см = 0,5084 1,04 + 0,0009 0,925 + 0,016 0,588 + 0,1384 1,04 + 0,3407 0,913 = 0,5271 + 0,0008325 + 0,009408 + 0,143936 + 0,3110591 = 0,9923 [кг / м 3];

ρ "см = 0,22 0,4216 + 0,2324 0,3952 + 0,1276 0,237 + 0,0319 0,605 + 0,0033 0,368 + 0,0058 0,026 + 0,379 0,368 = 0,092752 + 0,09184448 + 0 , 0302412 + 0,0192995 + 0,0012144 + 0,0001508 + 0,139472 = 0,3749 [кг / м 3].

На вході (100 о С): М = 30,53;

ρ 100 = 0,9923.

На виході (650 о С): М = 28,43;

ρ 650 = 0,3749.

Ступінь перетворення метанолу в формальдегід 0,9067.

Температура вихідної суміші 100 о С, температура виходу суміші в подконтактний холодильник 650 о С.

Матеріальний баланс реактора [таб. 16.3]

Прихід спирто-повітряної суміші [м 3 / ч] становить:

(18.4)

V = 25302,74 / 0,9923 = 25499,08 м 3 / ч.

Задамося лінійною швидкістю вихідної газової суміші ω = 0,8 м / с

Визначаємо діаметр реакційної зони:

(18.5)

де, S - 0,785 D 2 - площа поперечного перерізу реакційної зони, м 2;

D - діаметр реактора, м.

Приймаються D = 3,00 м.

Площа перерізу реактора S P = 0,785 3,0 2 = 7,065 м 2.

Реактори з каталізатором в дуже тонкому шарі у вигляді металевих сит використовують для проведення реакцій, що протікають з великою швидкістю.

Встановлено, що швидкість процесу визначається швидкістю дифузії від контактної поверхні каталізатора. Це явище було описано Андрусовим, який порівнюючи кількість реагує метанолу та метанолу, проникаючого шляхом дифузії до поверхні срібних сит, встановив, що вони рівні між собою.

Кількість метанолу, що дифундує до поверхні каталізатора, можна розрахувати, якщо відомий коефіцієнт переносу маси, допустивши при цьому, що концентрація метанолу на поверхні контакту рана нулю, тобто швидкість реакції настільки велика, що метанол безпосередньо досягає контакту зі сріблом.

Розрахунок проводиться для шару каталізатора з перетином 1 см 2 і товщиною l освічений рядами сіток з срібного дроту.

Характеристика каталізатора з срібла (сита):

дроту ТУ 48 - 1 - 112 - 85;

товщина дроту, мм - 0,22;

число комірок на 1 см 2 - 225.

Для визначення коефіцієнтів дифузії встановлюємо за допомогою матеріального балансу складу кінцевої газової суміші. Розрахуємо продуктивність реактора на 1 м 2 поверхні каталізатора.

Продуктивність по метанолу складе:

Масова швидкість всієї газової суміші:

Результати розрахунку в таблиці 18.2.

Таблиця 18.2 - Кінцевий склад газової суміші

Прихід

кг / м 2 год

%

Витрата

кг / м 2 год

%

Контактування


Суміш повітря - метанол, в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода

азот

кисень

3581,42


3,22

1820,63

41,54

1220,19

495,67

100


0,09

50,84

1,16

34,07

13,84

Контактні гази, в т.ч.:

формальдегід

метанол

вода

вуглекислий газ

окис вуглецю

водень

азот

3581,42

832,32

787,91

456,99

114,25

11,82

20,77

1357,36

100

23,24

22

12,76

3,19

0,33

0,58

37,9

Для визначення висоти шару каталізатора скористаємося методом розрахунку швидкості каталітичного процесу, лімітуються масообмінний.

За цим методом визначаємо висоту одиниці переносу СН 3 ОН (СЄП) і число одиниць переносу (Z) за формулами:

(18.6)

де, S уд - питома поверхня каталізатора, [м 2 / м 3];

k М - коефіцієнт массопередачи, [м / ч];

P r - критерій Прандля.

З цією метою знаходимо фізико - хімічні константи вихідної і кінцевої газової суміші - щільності ρ р [кг / м 3], динамічні коефіцієнти в'язкості μ р [кг / мч], коефіцієнти дифузії D [см 2 / с].

Значення щільності і в'язкості компонентів сумішей при початковій температурі і температурі в зоні реакції в таблиці 18.1.

Коефіцієнти дифузії знаходимо наступним співвідношенням, визначеним загальними закономірностями дифузії газів. Для дифузії газу А в газ В.

(18.7)

де, υ А, υ В - молярний обсяги газів А та В, [см 3 / моль];

М А, М В - молекулярні маси газів А та В;

Р - загальний тиск.

Для розрахунку приймаємо такі значення мольних об'ємів [см 3 / моль], [1, с. 288, таб. 6.3]:

СН 3 OH - 37; N 2 - 31,2;

CH 2 O - 29,37; H 2 - 14,3;

H 2 O - 18,9; CO - 29,6;

O 2 - 25,6; CO 2 - 34.

Коефіцієнти дифузії D АСМ для газу А, диффундирующего через суміш газів (В + С), обчислюємо за формулою:

(18.8)

де, N A, N B, N C - молярний частки компонентів у газовій суміші;

D AB, D AC - коефіцієнти дифузії для бінарних газових сумішей.

Розраховані таким шляхом коефіцієнти дифузії метанолу та інших компонентів вихідного і кінцевого газів процесу окислення метанолу в бінарних газових сумішах, а також значення коефіцієнтів дифузії метанолу D СН3ОН [см 2 / с] у початковій і кінцевій газової суміші в таблиці 18.3.

Таблиця 18.3 - Коефіцієнти дифузії

D CH 3 OH, O 2

0,0714

D CH 3 OH

0,0688

D CH 3 OH, H 2 O

0,0912



100 o C

D O 2, N 2

0,0785

D N 2, H 2 O

0,103

D O 2, H 2 O

0,105


D CH 3 OH → (O 2, N 2, H 2 O) = 0,0747


D CH 3 OH, CH 2 O

0,250

D CO 2, CO

0,387

D CH 2 O, CO 2

0,252

D CO, N 2

0,294

D H 2 O, N 2

0,389





650 o C

D CH 3 OH, CO

0,271

D CO, H 2

1,03

D CH 2 O, N

0,293

D CH 3 OH, CO 2

0,230

D H 2 O, CO 2

0,344


D CH 2 O, H 2

1,048

D CH 3 OH, H 2 O

0,355

D H 2 O, H 2

1,26

D CH 3 OH, N 2

0,271

D H 2 O, H 2

1,02


D H 2 O, CO

0,356

D CH 3 OH, H 2

0,710

D CO 2, N 2

0,255

D CH 2 O, CO

0,292

D H 2, N 2

1,04


D CH3OH → (CH 2 O, H 2 O, CO 2, CO, H 2, N 2) = 0,166


Середню в'язкість газової суміші розраховуємо за рівнянням:

(18.9)

де, N 1, N 2, N 3, ... - молярний частки компонентів у газі.

Отримуємо μ r [Па р]

при 100 о С - 7 10 -2;

при 650 о С - 8,75 10 -2.

Для розрахунку величин СЄП і Z приймаємо, що шар сіток срібного каталізатора подібний шару насадки колій Рашига з d = h = 0,22 мм (аналогічно діаметру дроту) для таких кілець еквівалентний діаметр

(18.10)

Питома поверхня кілець S уд = 7,8419 * 10 3 м 2 / м 3.

Для розрахунку СЄП визначаємо значення критерію Рейнольдца Re і дифузного критерію Прандтля Pr:

(18.11)

(18.12)

Підставляючи наші дані, маємо:

Коефіцієнт массопередачи знаходимо за формулою:

(18.13)

За нашими даними знаходимо СЄП:

(18.14)

Число одиниць переносу маси Z:

(18.15)

де, β - зміна числа молей в результаті реакції розраховане на 1 моль метанолу;

З СН3ОНвх, З СН3ОНвих - концентрація метанолу в газі, на вході і виході з реактора, мовляв. частки.

Приймаються Z ≈ 1, тоді висота шару каталізатора дорівнює:

Н = СЄП Z = 0,41 = 0,4 м. (18.16)

Прийнявши коефіцієнт запасу φ з = 1,5 (з урахуванням того, що доступна для реагентів поверхню шару з кілець більше приблизно в 1,5 рази поверхні дротяних сіток), отримаємо:

Н = 0,4 1,5 = 0,6 м.

При діаметрі дроту 0,22 мм достатньо 0,6 / 0,22 = 2,73 сітки.

На практиці беруть із запасом, хоча у роботі потрібні 4 сітки. Беруть ще одну сітку, тому що верхня сітка швидко прогорає внаслідок винесення срібла.

1 липня .2 Технологічний розрахунок подконтактного холодильника

Метою розрахунку є визначення запасу поверхні теплопередачі при новій продуктивності. Розрахунки будемо проводити згідно з методикою, запропонованою в [9], де розглядається аналогічний випадок.

Подконтактний холодильник призначений для швидкого охолодження контактного газу до температури 140 - 200 ° С під уникнення розкладання утворився формальдегіду.

Для установки обраний сталевий вертикальний кожухотрубчасті теплообмінник з протиточним рухом теплоносія в міжтрубному просторі і контактного газу в трубному просторі. Теплоносій - паровий конденсат (Р = 0,3,2 МПа, t = 133 ° С).

У холодильнику передбачено шахове розташування труб (по вершинах правильних шестикутників). Температурні напруги, що викликаються різницею температур між кожухом і трубами, можуть призвести до руйнування апарату; у уникнення цього на корпусі встановлений лінзовий компенсатор.

Апарат забезпечений штуцером виходу контактного газу D y = ​​800 мм, Р = 0,6 МПа, шістьма штуцерами входу конденсату D y = ​​100 мм, Р y = 1,0 МПа і шістьма штуцерами виходу пароводяної емульсії D y = ​​200 мм, Р y = 1,0 МПа.

Приймаються агрегатну схему компонування обладнання - контактний апарат змонтований безпосередньо на подконтактном холодильнику.

Вихідні дані:

Витрата охолоджуваного контактного газу 25302,74 / 3600 = 7,03 кг / с.

Витрата охолоджуючої рідини - води: 8,7 кг / с.

на вході:

температура контактного газу 650 о С;

температура води 90 о С.

на виході:

температура контактного газу 180 о С;

температура води 123 про С;

Температурна схема процесу:

650 → 180

123 ← 90

Δ t б = 527 о С Δ t м = 90 о С

(18.17)

Середня температура контактних газів:

(18.18)

Теплофізичні параметри контактних газів при 415с в таблиці 18.4.

Таблиця 18.4-Теплофізичні параметра контактних газів при 415 о С

Склад

ρ, кг / м 2

С, Дж / ​​кг К

μ (м с) / м 2

√ М Т кр

СН 2 О

0,547


514 10 -7

111,47

СН 3 ОН

0,583


226 10 -7

89,33

Н 2 О

0,327


232 10 -7

108

СО

0,51


309 10 -7

61,4

СО 2

0,801


299 10 -7

115,5

Н 2

0,036


154 10 -7

8,13

N 2

0,51


311 10 -7

59,5

суміш

0,487

1,743 10 3

250 10 -7

-

Щільність компонентів визначено за формулою:

(18.19)

Щільність суміші за правилом адитивності. В'язкість компонентів взято з [4, с. 430 таб. 6].

В'язкість суміші визначена за формулою:

(18.20)

де, m 1 ... m 2 - об'ємні частки компонентів;

М 1 ... М n - молекулярні маси компонентів;

Т кр1 ... Т кр. N - Критичні температури.

Теплоємність суміші:

(18.21)

де, Q - кількість теплоти, віддана контактними газами при охолодженні від 650 о С до 180 о С.

де, G см - витрата контактних газів, кг / с;

t вх, t вих - температури входу і виходу контактних газів, про С.

Визначимо критерій Прандтля.

Найбільший відсоток у суміші становлять багатоатомні гази. Приймаються приблизне значення Pr для сумішей таке ж, як для трьохатомних газів, Pr = 0,8 [2, ​​с. 187].

Теплопровідність суміші (λ см)

(18.22)

Оскільки діаметр реактора дорівнює 3,0 м, приймаємо діаметр обичайки подконтактного холодильника D ХВН = 3,0 м з трубами d - 38 × 2 мм і розрахуємо необхідну кількість труб:

(18.23)

де, К - коефіцієнт заповнення трубної решітки, приймаємо К = 0,7;

t - крок.

t = 1,25 d н = 1,25 0,038 = 0,048 м;

Швидкість руху газу:

(18.24)

(18.25)

перехідний режим

(18.26)

(18.27)

коефіцієнт тепловіддачі для води в міжтрубному просторі.

Приймаються теплообмінник з поперечними перегородками у міжтрубному просторі. Відстань між перегородками одно 0,9 м. Площа поперечного перерізу між сусідніми сполуками сусідніх перегородок, вважаючи його за діаметром кожуха.

S м тр = D h (t - d) [1, с. 64]; (18.28)

S м тр = 3,0 0,9 (0,048 - 0,038) = 0,577 м 2.

Швидкість руху води при поперечному обтіканні:

(18.29)

Середня температура води:

Теплофізичні параметри води при t сер = 106,5 о С в таблиці 18.5.

Таблиця 18.5 - Теплофізичні параметри води при t сер = 106,5 о С

С, Дж / ​​кг К

Ρ кг / м 3

μ, Па з

λ, Вт / м К

4,23

954

226,10 -6

0,684

(18.30)

(18.31)

d е = 0,0334 м [1, стор 81].

(18.32)

(18.33)

- Перехідний режим

Nu = 0,24 Re 0.6 Pr 0,43; (18.34)

Pr = 4,23 10 березня   226 10 -6 / 0,684 = 1,397; (18.35)

Nu = 0,24 2819,79 0,6 1,397 0,43 = 32,56;

(18.36)

Коефіцієнт теплопередачі:

(18.37)

де r ст - термічний опір сталевої сітки та її забруднень, м 2 К / Вт.

Σ r ст = r загр.К.Г. + r загр.В. (18.38)

Приймаються

[2, табл. ХХХ] (18.39)

Σ r см = 0,00041 м 2 К / Вт;

Поверхня теплообміну:

(18.40)

З урахуванням запасу 10% F = 1160 м 2, L тр = 5 м.

Відстань між трубними гратами:

(18.41)

де Z - число ходів, Z = 1.

Приймаються l 1 = 4 м.

Загальна висота холодильника:

Н = l 1 + h 1; (18.42)

де, h 1 - висота нижньої камери, м.

приймаємо h 1 = 0,8 м.

Н = 4 + 0,8 = 4,8 м.

18. ГІДРАЛІЧЕСКІЙ РОЗРАХУНОК

Метою розрахунку є визначення величини гідравлічного опору.

Вихідні дані:

внутрішній діаметр обичайки - 3 м;

кількість труб - 24,75 d = 38 × 2 мм;

довжина - 5 м;

діаметр внутрішній вхідного штуцера - 0,15 м;

діаметр внутрішній вихідного штуцера - 0,6 м;

кількість перегородок в міжтрубному просторі - 3 (шт).

Витрата води - 8,7 кг / с при t ср 106,5 о С, ρ = 854 кг / м 3.

Витрата контактного газу - 7 кг / с при t сер = 415 о С, ρ = 0,487 кг / м 3.

Висота шару каталізатора - 0,6 мм.

Загальне гідравлічний опір визначимо за формулою:

Δ Р = ΔР к.ап. + ΔР тр, (19.1)

де, ΔР к.. ап. - гідравлічний опір шару каталізатора, Па;

Δ Р тр - гідравлічний опір трубного простору подконтактного холодильника, Па.

(19.2)

де, f - функція Re, для турбулентного режиму і насипною насадки f = 3,8 / Re 0,2;

ε - порозность шару, ε = 0,4;

g 0 - питома масова швидкість газу, розрахована на перетин порожнього апарата, кг / м 2 с.

(19.3)

ρ р - щільність газу, кг / м 3;

g - прискорення вільного падіння - 9,81 м / с;

Re - 4238,19 [технологич. P асчет].

(19.4)

Δ Р тр = ΔР 1 + ΔР 2, Па (19.5)

де, ΔР 1 - втрата тиску на вході в трубки, в трубках, на виході з них, Па;

Δ Р 2 - втрата тиску на вході у вихідний патрубок, Па.

(19.6)

Коефіцієнт опору на вході в трубку приймаємо ε 1 = 0,5 d = 38 × 2 мм, Re = 4238,19.

Відносна шорсткість:

(19.7)

Розмір виступів шорсткості приймаємо рівним 0,1 мм.

Коефіцієнт тертя λ для Re = 4238,19 і l / d = 0,0029 знаходимо

[7, с. 445], λ = 0,045.

Коефіцієнт опору на вході з трубок приймаємо 0,5 - ε n.

(19.8)

(19.9)

Δ Р тр = 117,98 + 572,3 = 690,28 Па;

Δ Р = 3,43 + 690,28 = 693,71 Па.

Визначення гідравлічного опору міжтрубного простору подконтактного холодильника [1, с. 446, рис. 3]:

(19.10)

де, D - внутрішній діаметр кожуха, м;

n - число перегородок в міжтрубному просторі;

ω - швидкість руху рідини, м / с;

d е - еквівалентний діаметр міжтрубного простору, d е = 0,0334;

ρ - густина рідини, кг / м 3;

λ - коефіцієнт тертя, λ = 0,6 [1, с. 446].

Витрати тиску на підйом охолоджуючої рідини:

(19.11)

Δ P під = = 112304,88 Па;

Δ Р = ΔР м.тр. + ΔР під. = 26,42 + 112304,88 = 112331,3 Па. (19.12)

19. МЕХАНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК

Мета розрахунку - визначення розмірів окремих елементів, що забезпечують безпечну експлуатацію апарату за рахунок настановної механічної міцності, щільності розрахункових сполук, стійкості до збереження форми та необхідної довговічності.

19 .1 Обгрунтування конструкції основного апарату

Реактор (контактний апарат поз.Р1) призначений для окисного дегидрирования метанолу в формальдегід в газовій фазі на пемзосеребряном каталізаторі. Реактор являє собою сталевий вертикальний циліндричний апарат, розділений на дві секції: верхню (секція контактування) і нижню (подконтактний холодильник). У нижній частині секції контактування на вільно лежить грати, покриту двома шарами сіток, засипаний каталізатор. У цій секції відбувається, безпосередньо, синтез формальдегіду. Розігрів контактної маси, при пуску, до температури 300 ÷ 350 ° С, при якій починається реакція перетворення метанолу в формальдегід, здійснюється включенням електрозапал, що представляє собою три ніхромовиє спіралі (діаметром 0,4 мм), укладені поверх шару каталізатора. Подальший підйом температури відбувається за рахунок тепла, що виділяється реакцій. Секція контактування забезпечена штуцером для підведення метанол-повітряної суміші, люком-лазом (для завантаження і вивантаження каталізатора). У зв'язку з тим, що метанол-повітряна суміш вибухонебезпечна, на випадок аварійних ситуацій, секція контактування забезпечена, також, двома вибуховими мембранами. Для контролю температури в шарі каталізатора є два штуцери, призначених для приєднання датчиків температури.

Синтез формальдегіду протікає з виділенням тепла при температурах 550 ÷ 700 ° С. При таких температурах формальдегід нестійкий і можливе його необоротне розкладання, тому потрібне швидке охолодження (загартування) контактних газів до температури не вище 200 ° С. ПО цієї причини безпосередньо під верхньою секцією контактного апарату (в нижній секції) змонтований теплообмінник (подконтактний холодильник). Подконтактний холодильник представляє собою кожухотрубчасті одноходової теплообмінник, по трубному простору якого рухаються контактні гази, а в міжтрубному просторі відбувається кипіння водного конденсату. Для рівномірної подачі конденсату і відведення водяної пари є по шість штуцерів, розташованих радіально, відповідно в нижній і верхній частинах міжтрубного простору. У нижній частині холодильника є: штуцер для відводу контактних газів, люк-лаз (для регламентних робіт), дренажний штуцер. Для компенсації температурних напружень на корпусі подконтактного холодильника передбачений лінзовий компенсатор. Контактний апарат встановлюється на несучі балки металоконструкції з допомогою спідничні циліндричної опори.

19 .2 Вибір матеріалу основних елементів апарату

На вибір конструкційних матеріалів для виготовлення апаратів хімічної промисловості впливає ряд факторів, таких як:

- Агресивність середовища, з якою контактує матеріал;

- Температура;

- Тиск;

- Вартість матеріалу;

- Легкість його обробки і т.д.

Головними з цих умов є агресивність середовища і температура.

У контактному апараті розглянутій конструкції можна виділити три групи деталей і вузлів: деталі, дотичні з контактним газом і метанол-повітряною сумішшю (обичайка, кришка і днище, труби подконтактного холодильника, трубні решітки тощо); деталі, дотичні з водяною парою і конденсатом (штуцера для підведення конденсату і відведення пари, трубчатка подконтактного холодильника і т.д.); деталі, що перебувають у контакті тільки із зовнішнім середовищем (монтажні штуцера, опора і т.д.).

Контактний газ є агресивним середовищем і має досить високу температуру, до 700 ° С, тому вузли і деталі, дотичні з ним, слід виготовляти з жароміцних матеріалів з ​​високою корозійною стійкістю. Цим умовам задовольняють високолеговані сталі типу 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632 - 61). Ця сталь має гарні властивостями міцності, жароміцний при температурах 700 ° С, характеризується високою корозійною стійкістю в багатьох агресивних середовищах, технологічна в обробці, добре деформується в гарячому і холодному станах, добре зварюється усіма видами зварювання і не вимагає обов'язкової термічної обробки виробу після зварювання. Єдиний недолік цього матеріалу - висока вартість [17, c .79].

Інша група деталей і улов знаходиться в контакті з водяною парою і конденсатом при температурах порядку 100 ÷ 150 ° С. Вода є менш агресивним середовищем у порівнянні з контактним газом, тому для виготовлення вузлів і деталей, що контактують з водою, можна використовувати сталі з меншою корозійної і жаростійкістю, такі як вуглецеві або низьколеговані сталі. У конструкції діючих контактних апаратів для виготовлення деталей контактують з водою застосовується низьколегована сталь марки 09Г2С (ГОСТ 5520 - 62). Саль цієї марки характеризується підвищеною міцністю і ударною в'язкістю, добре деформується і обробляється різанням, легко зварюється усіма видами зварювання, однак, нестійка в багатьох агресивних середовищах. Використання цієї сталі вигідніше і з фінансової точки зору на увазі її дешевизну. [17, c .69].

Деталі, що знаходяться в контакті тільки із зовнішнім середовищем, слід виготовляти з можливо більш дешевих матеріалів, що володіють, однак, достатньою механічною міцністю. У конструкції чинного контактного апарату для виготовлення такого роду деталей використовується вуглецева сталь Ст.3сп. (ГОСТ 380 - 60). Сталь цієї марки характеризується гарним поєднанням механічних властивостей, що дозволяє застосовувати її для виготовлення відповідальних деталей та вузлів, добре обробляється різанням і тиском, добре зварюється усіма видами зварювання, однак, як і сталь марки 09Г2С нестійка в багатьох агресивних середовищах [17, c .68] .

В якості матеріалу прокладки в діючих контактних апаратів використовується пароніт марки ПОН-Б (ГОСТ 481 - 80). Цей матеріал може використовуватися в агресивних середовищах при робочих тисках середовища до 6 МПа і температурах до 500 ° С [17, c .240], отже, вибір його виправданий.

19 .3 Розрахунок діаметра патрубків

Підбір патрубків і фланців будемо проводити по умовному проходу і умовного тиску.

Розрахунок діаметра патрубків розраховується за формулою:

(20.1)

де, G - витрата продукту, кг / год;

ω - швидкість руху продукту, м / с;

ρ - щільність продукту, кг / м 3.

Значення швидкостей руху продуктів у таблиці 20.1 [1, с.100].

Таблиця 20.1 - Значення швидкостей руху продуктів

Продукти

Призначення патрубка

Температура, о С

Щільність, кг / м 3

Швидкість, м / с

Витрата, кг / с

Конденсат

Конденсат

вхід

вихід

90

123

996

954

1,6

50

10,5

10,5

Спирто - повітряна суміш

Контактні гази


вхід



вихід


100



180


0,940



0,818


30



30


7



7

Результати розрахунку в таблиці 20.2.

Таблиця 20.2 - Результати розрахунку

Продукти

Діаметр за розрахунком, м

Прийнятий діаметр, м

Конденсат

Конденсат

Спирто - повітряна суміш

Контактні гази

0,168

0,0918

0,563

0,739

0,2

0,1

0,6

0,8

Діаметри патрубків приймаємо згідно з ГОСТ 28759.2 - 90.

Основні розміри підібраних фланців до патрубків в таблиці 20.3.

Таблиця 20.3 - Основні розміри підібраних фланців до патрубків

Пат-ру-

пліч


D


D 1


D 2


D 3


D 4


D 5


S


h


h 0


d


Z


a


a 1

1

100

205

170

148

108

-

-

11

4

16

8

-

-

2

200

315

280

258

219

-

-

15

4

16

4

-

-

3

600

720

680

644

652

643

8

30

-

23

24

14

12

4

800

920

880

842

852

841

8

35

-

23

32

14

12

Для входу і виходу конденсату використовують плоский-приварний фланець, а для входу спирто-повітряної суміші і виходу контактних газів - тип фланцевого з'єднання "шип-паз".

19 .4 Розрахунок товщини стінок обичайки і днища

Товщина стінки обичайки реактора

Вихідні дані:

матеріал - сталь 12Х18Н10Т;

температура - 650 о С;

діаметр - 3,0 м;

розрахунковий тиск - 0,3 МПа;

нормативно допустиме напруження σ * = 113 МПа [1, с. 33, таб. 1.4];

товщину обичайки розраховуємо за формулою:

(20.2)

де, φ = 1 - коефіцієнт міцності зварного шва;

σ доп - допустима напруга, МПа;

σ доп = (20.3)

η = 1 - поправочний коефіцієнт [1, с. 31];

σ доп = 1 113 МПа = 113 МПа.

С - надбавка на компенсацію корозії, м;

З 1 - додаткова надбавка на округлення розмірів, м;

З 1 = 0,62 см.

(20.4)

де, П - корозійна проникність шарів для середовища, що містить формальдегід і метанол, П = 0,2 мм / рік;

τ - амортизаційний термін служби, τ = 10 років.

Допустиме тиск:

(20.5)

Формули застосовуються для виконання умови:

(20.6)

Міцність обичайки забезпечена.

Товщина стінки обичайки подконтактного холодильника

Вихідні дані:

матеріал - сталь 09Г2С;

температура - 106,5 о С;

діаметр - 3,0 м;

розрахункове тиск 0,2 МПа;

нормативно напруга, що допускається.

σ * = 151,6 МПа; σ доп = 1 * 151,6 = 151,6 МПа.

(20.7)

Умови застосовності розрахункових формул:

(20.8)

Міцність обичайки забезпечена.

19.5 Розрахунок товщини днища подконтактного холодильника

(Вибираємо кришку еліптичної форми):

Вихідні дані:

матеріал - сталь 12Х18Н10Т;

температура - 180 о С;

діаметр - 3,0 м;

розрахунковий тиск - 0,3 МПа;

нормативно напруга, що допускається σ * = 113 МПа.

Допустиме напруження σ доп = 1113 = 133 МПа.

Виконавчу товщину стінки визначаємо за формулою:

(20.9)

Формули застосовні коли:

(20.10)

(20.11)

Умови міцності забезпечені.

19.6 Умови зміцнення отворів

Розрахунковий діаметр для еліптичного днища:

(20.12)

D = 3 м = 300 см, S = 100 см.

де, х - відстань від центру зміцнює отвору до осі еліптичного днища, х = 0.

Розрахунковий діаметр отвору в днищі:

d R = d + . (20.12)

де, d - діаметр штуцера, 0,6 м [1, таб. 77];

S ст.ш - товщина стінки штуцера;

S ст.ш. = С 1 + С 2; (20.13)

де, З 1 - надбавка на корозію, м;

З 2 - мінусовій допуск по товщині листа штуцера, м.

S ст.ш. = 0,002 + 0,008 = 0,01 м;

D R = 0,6 + 2 0,01 = 0,62 м.

Умови застосування формул для днища [2, с. 498]:

(20.14)

(20.15)

Умови виконуються, зміцнення отвори не потрібно.

19.7 Розрахунок кришки апарату

Вихідні дані:

матеріал - сталь 12Х18Н10Т;

нормативне напруга, що допускається σ доп = = 113 МПа.

Виконавча товщина стінки:

(20.16)

(20.17)

Допустиме тиск:

(20.18)

Застосовність формул:

(20.19)

(20.20)

Умови міцності забезпечені.

Вибираємо тип конструкції кришки:

зварна сталева при Р доп ≤ 25 кг / см 2 [77, с. 569, рис. 23.10].

19 .8 Розрахунок трубної решітки подконтактного холодильника

Трубні решітки по конструкції представляють собою еліптичні днища. Такі трубні решітки застосовуються в кожухотрубчасті апаратах при оносітельно великих діаметрів апарату D => 1200 мм.

Вихідні дані:

матеріал - сталь 12Х18Н10Т;

кількість труб в решітки 2475, d - 38 × 2;

нормативно напруга, що допускається σ * = 113 МПа;

напруга, що допускається σ доп = 113 МПа [2, с. 33, таб.1, 4];

діаметр обичайки, D об = 3,0 м;

температура - 650 о С;

Вибираємо конструкцію решітки 2 - го типу [2, с. 633, рис. 25,].

Спосіб закріплення труб у трубних гратах:

вибираємо спосіб гладкої розвальцьовування.

Розрахункова висота зовні (h 1):

(20.21)

де, К 1 - коефіцієнт, До 1 = 0,36 [2, с. 637, таб. 25.3];

Розрахункова висота грати а середині (h 2):

(20.22)

де, К 2 = 0,45 [2, стор 637, таб. 25.3];

φ 0 - коефіцієнт ослаблення решітки отворам;

(20.23)

де, z - кількість труб в грати по діаметру.

(20.24)

З надбавками на корозію:

h 2 = 0,10771 + 0,001 = 0,10871 м.

19 .9 Розрахунок теплової ізоляції реактора

Вихідні дані:

Апарат розташований на окремому майданчику.

температура повітря - t 6 - 5 о С;

температура поверхні ізоляції - 40 о С;

температура робочого середовища - 650 о С;

теплоізоляційний матеріал - азбест;

коефіцієнт теплопередачі повітря - 21 Вт / м 2 К.

Питомий тепловий потік:

q = ά в (t n - t в) = 21 (40 - 5) = 735 Вт / м 2. (20.25)

Теплопровідність азбесту при t сер => t сер = (650 + 40) / 2 = 340 о С:

λ = 0,13 + 0,0001 86 t ср; (20.26)

λ = 0,13 + 0,000186 340 = 0,189 Вт / м К [3, ст. 604].

Товщину ізоляції знаходимо:

(20.27)

Приймаються товщину ізоляції δ з = 14,4 см.

19 .10 Розрахунок компенсатора подконтактного холодильника

У кожухотрубчасті апаратах розвивається досить значні напруги за рахунок неоднакового температурного подовження жесткосоедіненних між собою деталей (наприклад, труб, кожуха). Для ліквідації цього апарат постачають компенсатором.

Вихідні дані:

діаметр обичайки D = 3,0 м;

довжина обичайки l = 4 м;

тиск у міжтрубному просторі Р м = 0,222 МПа;

тиск у трубному просторі Р тр = 0,666 МПа;

температура трубок t тр = 232 о С;

температура обичайки t об = 73,25 о С;

товщина обичайки S про = 0,009 м;

кількість труб z = 2475, d - 38 × 2;

коефіцієнт лінійного розширення стали:

при t 1 = 232 о С; ά тр = 13,5 10 -6 1 / о С.

при t 2 = 73,25 о С; ά про = 12,6 10 -6 1 / о С.

температура води t сер = 106,5 про С.

Необхідне для компенсації переміщення.

Δ К = (20.28)

де, L - довжина труб між трубними решітками, L = 4,2 м;

Δ К = (13,5 1910 -6232 - 12,6 10 -6 73,25) = 0,009 м = 9 мм.

Різниця між t 1 і t 2 складе 232 - 73,25 = 158,75 о С, що більше 50 о С, отже, необхідна наявність компресора на обичайки.

По таблиці 26.2 [2, с. 649] знаходимо компенсатор.

D = 3386 мм;

S = 3 мм;

Δ Λ = 8 мм;

Р про = 0,15 МПа;

Р р = 0,158 МПа.

Розрахункова кількість лінз у компенсаторі:

(20.29)

Приймаються Z '= 2.

19 .11 Розрахунок опорних лап

Контактний апарат по конструкції є вертикальний циліндричний апарат, встановлений на відкритому майданчику. У таких випадках застосовуються опори, які розміщуються знизу апарату

Розрахунок опорних лап проводимо по максимальній силі тяжкості апарату при заповнення його водою для проведення його гідравлічного випробування.

Визначимо масу апарата.

Вага обичайки реактора і подконтактного холодильника:

(20.30)

де, D н і D в зовнішній і внутрішній діаметри обичайки, м;

D н = D в + 2 S = 3,0 + 2 0,009 = 3,018 м.

j = 7900 кг / м 3 - щільність сталі 12Х18Н10Т;

j = 7800 кг / м 3 - щільність сталі 02Г2С.

(20.31)

(20.32)

Вага трубних решіток:

Вага днища і кришки стандартний і дорівнює:

G д = 217 + 217 = 434 кг.

Вага люків стандартний і дорівнює:

G л = = 1216 кг.

Вага патрубків стандартний і дорівнює:

G п = 104 + 163 + 8,31 + 4,15 * 2 ​​= 283,61 кг.

Вага фланців обичайок стандартний і дорівнює:

G ф = = 3184 кг.

Вага труб холодильника:

G тр = (20.33)

де, ά - висота трубки, маса однієї труби дорівнює 0,63 кг;

G тр = = 7821 кг.

Вага теплоізоляції обичайки теплообмінника:

(20.34)

де, D в.із. і D н.із. - діаметри внутрішнього і зовнішнього шару ізоляції;

Н - висота ізоляційної частини.

D н.із. = D в.із. + = 3,018 + = 3,306 м. (20.35)

j 1 - щільність азбесту, j 1 = 350 кг / м 3.

Загальна вага апарату:

Σ G = 24435,18 кг = 24,44 тонни.

Визначимо масу води в апараті:

(20.36)

де, Н - висота апарату;

j H 2 O - щільність води.

Максимальна маса апарату:

(20.37)

Визначимо розрахункову товщину ребра опори:

(20.38)

де, G - максимальна маса апарата, кг;

n - число лап (n = 4);

z - число ребер в одній лапі (z = 2);

σ с - напруга, що допускається на стиск приймаємо σ з = 1000 кгс / см 2;

l - висота опори, приймаємо l = 0,2 м.;

k - коефіцієнт, k = 0,6.

S оп. = 0,01826 [м] = 18,26 [мм].

Визначимо висоту лапи:

(20.39)

Перевірка: l / 13 ≤ 0,019 [м].

0,2 / 13 = 0,015 ≤ 0,019.

Отже, S оп визначаємо розрахункову.

Загальна довжина зварного шва.

L ш. = 4 (h + S оп.) = 4 (0,4 + 0,01826) = 1,673 м (20.40)

Міцність зварного шва:

G / n ≤ (20.41)

де, h ш - катет зварного шва, 0,008 м;

τ ш.с. - напруга, що допускається матеріалу на зріз, 800 кг / см 2.

19539,1 ≤ 74950,4.

Умови міцності виконано. Приймаються опору ГОСТ 26 - 467 - 82.

2 0. ПІДБІР ДОПОМІЖНОГО ОБЛАДНАННЯ

1. Ректифікаційна колона К2

Ректифікаційна колона призначена для поділу формаліну від метанолу.

Визначення діаметра тарельчатой ​​ректифікаційної колони здійснюється за формулою:

(21.1)

де, G - масова витрата проходить по колоні пара, 20425 кг / год або 5,67 кг / с;

- Швидкість потоку, м / с.

Швидкість потоку визначається за формулою:

(21.2)

де, с - коефіцієнт, визначений за рис.7.2 [6, 17], з = 0,065;

ρ ж - густина рідкої фази, кг / м 3 (ρ ж = 714,75 кг / м 3);

ρ п - густина пари, кг / м 3 (ρ п = 0,279 кг / м 3).

Висота колони:

(22.3)

де, n - число тарілок в колоні, n = 70;

h - відстань між тарілками, h = 750 мм.

Приймаються Н т = 52000 мм = 52 м.

2. Абсорбційна колона К1

Абсорбційна колона призначена для поглинання формальдегіду демінералізованої водою.

Визначення діаметра тарельчатой ​​ректифікаційної колони здійснюється за формулою:

де, G - витрата проходить по колоні газу, 32537,55 кг / год або 9,04 кг / с;

ω - робоча швидкість газу, м / с;

приймаємо ω пр = 6,05 м / с, тоді

Висота абсорбційної колони:

де, n - число тарілок в колоні, n = 24;

h - відстань між тарілками, h = 600 мм.

3. Випарник Е2а

Вертикальний зварний апарат з вбудованим секційним об'ємно-сітчастим бризгоулавітелем. Матеріал - Ст09Г2С.

D = 2800 мм; Н = 7550 мм; V = 32 м 3.

Необхідний обсяг випарника визначаємо за формулою:

(22.4)

де, G - витрата виходить з нього метанолу-повітряної суміші, G = 25302,74 кг / год;

τ - час, на який розраховується витрата продукту (береться з технологічних міркувань), t = 0,5 год;

К - коефіцієнт заповнення ємності, К = 0,6 - 0,8;

ρ - щільність суміші, ρ = 800 кг / м 3.

Необхідний обсяг менше, значить, апарат впоратися з навантаженням.

3. Теплообмінник Т2

Горизонтальний кожухотрубний апарат. Матеріал - збірний: Ст16ГС, Ст10, Ст20.

Діаметр - 1000 мм, завдовжки 4170 мм, площа теплообміну 221 м 3.

Призначення: для перегріву метанолу - повітряної суміші.

Робочі умови:

Трубне простір: Р = 0,07 МПа, Т = 150 ° С, середа - метанол.

Міжтрубний простір: Р = 0,6 МПа, Т = 180 ° С, середа - водяний пар.

Температурна схема теплообміну:

160 ° С → 160 ° С;

65 ° С → 125 ° С.

Приймаємо значення коефіцієнта теплопередачі К = 60 Вт / м 2 * К (від конденсирующегося пара до газу) [2, с. 365 таб. 4.8]:

Σ Q = Q мет + Q пов, (22.5)

З мет (при 60 о С) = 2703 Дж / ​​кг * К,

З пов. = 866 Дж / ​​кг * К.

Q = (22.6)

Σ Q = 627719,19 + 54743,9 = 682463,09 Вт

Поверхня теплообміну:

(22.7)

Підбираємо з [2, с. 51 таб. 2.3] за ГОСТ 15118 - 79.

діаметр кожуха D шкір. = 800 мм;

загальне число труб n тр. = 404 шт;

довжина труб L тр. = 6,0 м;

площа поверхні теплообміну F = 190 м 2;

діаметр труб D тр - 25 × 2 мм.

4. Теплообмінники Т3, Т4, Т5, Т6

4.1 Пластинчастий теплообмінник Т3.

Теплообмінник служить для охолодження формаліну, відведеного з куба колони.

Робочі умови:

Порожнина хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (28 - 38) ° С, середовище - вода оборотна.

Порожнина гарячого продукту: Р = 0,25 МПа, Т = 40 ° С, середа - розчин формаліну.

Температурна схема теплообміну:

70 ° С → 40 ° С;

38 ° С ← 28 ° С.

Середня різниця температур: Δ t б = 70 - 38 = 32 ° С; Δ t м = 40 - 28 = 12 ° С.

Δ Т сер = 20,4 К.

Необхідна поверхню теплообміну:

де, Q - теплова навантаження, Вт;

К - коефіцієнт тепловіддачі, приймаємо К = 800 Вт / м 3 [12, табл. 2.1, с.47];

Δ Т сер - середня різниця температур, К.

F = 372 м 2, оскільки 3 теплообмінника, то F = 123 м 2 кожен.

Приймаємо по ГОСТ 15518 - 83 площа поверхні теплообміну F = 125 м 2, число пластин N = 242 шт, маса апарата М = 2662 кг, площа однієї пластини f = 0,5 м 2.

4.2 Пластинчастий теплообмінник Т4.

Теплообмінник служить для охолодження розчину формаліну, відведеного з глухою тарілки абсорбера.

Робочі умови:

Порожнина хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (5 - 15) ° С, середовище - вода захоложенная.

Порожнина гарячого продукту: Р = 0,35 МПа, Т = 35 ° С, середа - розчин формаліну.

Температурна схема теплообміну:

50 ° С → 35 ° С;

5 ° С ← 15 ° С.

Середня різниця температур: Δ t б = 50 - 5 = 45 ° С; Δ t м = 35 - 15 = 20 ° С.

Δ Т сер = 31 К.

Необхідна поверхню теплообміну:

де, Q - теплова навантаження, Вт;

К - коефіцієнт тепловіддачі, приймаємо К = 800 Вт / м 3 [12, табл. 2.1, с.47];

Δ Т сер - середня різниця температур, К.

F = 245,16 м 2, оскільки 3 теплообмінника, то F = 81,7 м 2 кожен.

Приймаємо по ГОСТ 15518 - 83 площа поверхні теплообміну F = 80 м 2, число пластин N = 154 шт, маса апарата М = 2040 кг, площа однієї пластини f = 0,6 м 2.

4.3 Пластинчастий теплообмінник Т5.

Теплообмінник служить для охолодження демінералізованої води, що відводиться з глухою тарілки абсорбера.

Робочі умови:

Порожнина хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (5 - 15) ° С, середовище - вода захоложенная.

Порожнина гарячого продукту: Р = 0,3 МПа, Т = 25 ° С, середа - демінералізована вода.

Температурна схема теплообміну:

50 ° С → 35 ° С;

5 ° С ← 15 ° С.

Середня різниця температур: Δ t б = 50 - 5 = 45 ° С; Δ t м = 20 - 5 = 15 ° С.

Δ Т сер = 21 К.

Необхідна поверхню теплообміну:

де, Q - теплова навантаження, Вт;

К - коефіцієнт тепловіддачі, приймаємо К = 800 Вт / м 3 [12, табл. 2.1, с.47];

Δ Т сер - середня різниця температур, К.

F = 24,13 м 2, оскільки 3 теплообмінника, то F = 8,04 м 2 кожен.

Приймаємо по ГОСТ 15518 - 83 площа поверхні теплообміну F = 8 м 2, число пластин N = 30 шт, маса апарата М = 362 кг, площа однієї пластини f = 0,3 м 2.

4.4 Пластинчастий теплообмінник Т6.

Теплообмінник служить для охолодження демінералізованої води, що відводиться з глухою тарілки абсорбера.

Робочі умови:

Порожнина хладоагента: Р = 0,45 МПа, Т = (5 - 15) ° С, середовище - вода захоложенная, оборотна вода

Порожнина гарячого продукту: Р = 0,3 МПа, Т = 25 ° С, середа - розчин слабкої формаліну.

Розрахунок теплообмінника проводиться аналогічно попередньому. Даний теплообмінник впорається з навантаженням, оскільки його поверхня теплообміну складає 180 м 2, що більше необхідною.

5. Насос поз.Н2

Технічна характеристика насоса: поз.Н2 / 1,2:

Насос відцентровий, консольний, типу 1ЦГ100/32а - К - 11 - 5: Q = 156 м 3 / год, Н = 49 м, середа - метанол. Матеріал - 12Х18Н10Т, 12Х13Н10.

Робота будь-якого насоса характеризується напором і потужністю при заданій подачі насоса (витраті рідини). Корисну потужність насоса розраховуємо за формулою:

(22.8)

де, N - потужність, споживана насосом, кВт;

V t - подача насоса, м 3 / с;

ρ - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3;

g - прискорення вільного падіння, g = 9,81 м / с 2;

η - загальний ККД насоса, частки од.

Подача насоса розраховується за формулою:

де, V t - масова витрата рідини, що перекачується;

ρ - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3.

Тоді,

Потужність електродвигуна приймаємо із запасом 25%, тоді його необхідна потужність складе:

Електродвигун типу ВАО - 82 - 2у2: N = 55 кВт, n = 3000 об / хв,

U = 380 В, виконання ВЗГ.

Дані насоси справляються із заданою потужністю.

Третій насос, призначений теж для перекачування формаліну - "сирцю" можна встановити з меншою потужністю.

Насос відцентровий, герметичний, консольний, типу 1ЦГ100/32а - К - 11 - 5: Q = 160 м 3 / год, Н = 29 м.

Середа - формалін.

Електродвигун типу В18ОМ4: N = 30 кВт, n = 1500 об / хв,

U = 380 В, виконання ВЗГ.

6. Розрахунок насоса поз.Н4

Технічна характеристика насоса: поз.Н4 / 1,2:

Насос відцентровий, консольний, типу ЦГ 625/80К - 15 - 5 - У2: Q = 25 м 3 / год, Н = 80 м, середа - формалін. Матеріал - 12Х18Н10Т, 12Х21Н5Т.

Електродвигун моноблочний насосом: N = 4,5 кВт, n = 3000 об / хв.

Корисну потужність насоса розраховуємо за формулою:

де, N - потужність, споживана насосом, кВт;

V t - подача насоса, м 3 / с;

ρ - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3;

g - прискорення вільного падіння, g = 9,81 м / с 2;

η - загальний ККД насоса, частки од.

Подача насоса розраховується за формулою:

де, m t - масова витрата рідини, що перекачується;

ρ - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3.

Тоді,

Потужність електродвигуна приймаємо із запасом 25%, тоді його необхідна потужність складе:

Дані насоси справляються із заданою потужністю.

ВИСНОВОК

Проведені розрахунки показали, що у виробничих потужностей, реакторів і апаратів є вельми солідний технологічний запас по збільшенню потужності виробництва. На прикладі однієї технологічної нитки були проведені матеріал, теплової розрахунки, а також перевірочні розрахунки допоміжного обладнання. Великим плюсом виявилося, що збільшення потужності виробництва не вимагає впровадження нового устаткування або заміни існуючого, а отже і не понесе за собою практично ніяких збитків. Економічні розрахунки показали, що збільшення потужності виробництва формаліну знижує собівартість продукції, що робить продукцію конкурентоспроможною. Це, в свою чергу призведе до збільшення прибутку від реалізації.

Список використаної літератури

1 Огородніков С.К. Формальдегід. - Л: Хімія, 1984. - 280 с.

2 Технологічний регламент виробництва формаліну "Заводу формаліну і карбосмол" Томський нафтохімічний комбінат.

3 Лебедєв М.М. Хімія і технологія основного та нафтохімічного синтезу: Підручник для вузів. - М: Хімія, 1981. - 608 с.

4 Охорона праці в хімічній промисловості. Під ред. Г.В. Макарова. М: Хімія, 1989. - 476 с.

5 Криницина З. В. Менеджмент. Томськ ТПУ, 2002. - 54 с.

6 Іванов Г.М., Ляпко А.А., Бочкарьов В.В. Навчальний посібник - Томськ: вид. ТПУ - 2002. - 113 с.

7 Гутник С.П. Розрахунки за технологією органічного синтезу. М: Хімія, 1988. - 272 с.

8 Довідник Нафтохіміка. Під ред. С.К. Огородникова - Л: Хімія, 1978. Т.2. - 592 с.

9 Основні процеси та апарати хімічної технології. Посібник з проектування. Під ред. Ю.І. Дитнерского М: Хімія 1991. - 496 с.

10 Павлов. К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хімічної технології. - Л: Хімія, 1987. - 576 с.

11 Лащинський А.А., Толчинський А.Р. Основи конструювання і розрахунку хімічної апаратури. Довідник. - Л: Машинобудування, 1970. - 752 с.

12 Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередачі. - М: Енергія, 1969. - 264 с.

13 Варгафтік Н.Б. Довідник по теплофізичних властивостях газів і рідин. - М: Наука, 1972. - 653 с.

14 Іоффе І.Л. Проектування процесів і апаратів хімічної технології: Підручник для технікумів. - Л: Хімія, 1991. - 352 с.

15 Основи проектування. Під ред. Лащинський А.А. - М: Хімія, 1971. - 466 с.

16 Бочкарьов В.В., Ляпко А.А. Основи проектування підприємств органічного синтезу. Методичні вказівки до виконання дипломного проекту. - Томськ: ТПУ, 2002. - 52 с.

17 Ануров В.І. Довідник конструктора - машинобудівника. М: Машинобудування, 1980. Т.3. - 557 с.

18 Вікторов М.М. Методи обчислення фізико-хімічних величин та прикладні розрахунки: Л: Хімія, 1977. - 360С.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Диплом
931.4кб. | скачати

Схожі роботи:
Інвестиційний проект з виробництва медичної техніки
Проект підприємства з виробництва кондитерських виробів
Інвестиційний проект з виробництва соєвого молока
Інвестиційний проект виробництва будівельних матеріалів
Бізнес-проект підприємства з виробництва мюслі
Проект цеху з виробництва казеїну знежиреного
Проект підготовки інноваційного виробництва пивоварної продукції
Організація виробництва на підприємстві проект міні-пекарні
Організація виробництва на підприємстві проект міні пекарні
© Усі права захищені
написати до нас