Дипломная работа: Производство поливинилбутираля

Токсичность химических веществ в производстве поливинилбутираля: Характер и степень токсичности химических веществ определяются их строением, физико–химическими свойствами, концентрацией и путями проникновения этих веществ в организм человека:

Поливиниловый спирт. Малотоксичен. При парентеральном поступлении своеобразная пигментация роговой и радужной оболочки, хрусталика и сетчатки. Продукты деструкции поливинилового спирта, нагретого до 1700С (непредельные углеводороды, альдегиды, органические кислоты, оксиды углерода), раздражают слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. При длительном вдыхании повышают возбудимость центральной нервной системы и снижают иммунобиологическую реактивность. Патологически: хроническая интерстициальная пневмония и дистрофические изменения в печени. Предельно допустимые концентрации поливинилового спирта ПДК = 0,5 мг/м3. Второй класс опасности: вещества высоко – опасные. Индивидуальная защита и меры предупреждения для поливинилового спирта – защита органов дыхания от пыли и продуктов деструкции, защита глаз.

Гидроксид натрия (стабилизатор). При попадании растворов или пыли на кожу, и в особенности, на слизистые образуется мягкий струп. Проникает и в более глубокие ткани. После «ожогов» остаются рубцы. Растворы действуют тем сильнее, чем выше концентрация и температура. При постоянной работе с ними часто появляются язвы на пальцах рук (после них рубцы, потливость); узелковые дерматиты. У работающих с горячими щелочными растворами – набухание и размягчение рогового слоя кожи рук, затем его постепенное удаление (состояние кожи известное под названием «руки прачек»). На этой почве легко возникают экземы, особенно в суставных складках пальцев. Ногти становятся тусклыми, ломкими, отделяются от ногтевого ложа. У рабочих кожнодубильного производства, соприкасающихся с соединениями Cr, повышена чувствительность к NaOH; эти лица дают 85% нетрудоспособности по заболеваниям кожи. Опасно попадание даже самых малых количеств NaOH в глаза: поражается не только роговица, но вследствие быстрого проникновения NaOH вглубь, страдают и глубокие части глаза. Исходом может быть слепота. Предельно допустимые концентрации едкого натра ПДК = 0,5 мг/м3. Второй класс опасности: вещества высоко–опасные. Индивидуальная защита и меры предупреждения для гидроокиси натрия – спецодежда из плотной ткани, резиновые перчатки, нарукавники, фартуки, обувь. Индифферентные и гидрофобные защитные мази.

Хлорид водорода (катализатор). При высоких концентрациях НС1 раздражает слизистые, в особенности носа. Вызывает конъюнктивит, помутнение роговицы, охриплость, чувство удушения, покалывание в груди, насморк, кашель, иногда кровь в мокроте. Концентрации 0,05 – 0,075 мг/л переносятся с трудом, хотя «привычные» люди выносят в течение нескольких минут даже концентрации 1–2 мг/л. Хроническое отравление вызывает катары дыхательных путей, разрушение зубов, изъязвление слизистой носа и даже прободение носовой перегородки, желудочно-кишечные расстройства, возможны воспалительные заболевания кожи. Опасен случай тяжёлого отравления: сильное исхудание, слабость; горячая, сухая, землистая кожа; кашель, учащённое дыхание, мелкопузырчатые хрипы; мокрота отхаркивается с большим трудом; сердечная деятельность нормальная, но по несколько раз в день сильные сердцебиения. Пульс – 70–80 ударов в минуту. Острые боли в области желудка, рвота желтоватой слизью. Предельная безвредная при постоянной работе концентрация – 0,015 мг/л. Наблюдается якобы привыкание к хлористому водороду, причина которого пока неясна. Предельно допустимая концентрация соляной кислоты ПДК = 5 мг/м3. Третий класс опасности: вещества умеренно–опасные. Индивидуальная защита и меры предупреждения – фильтрующий промышленный противогаз марки В, защитные герметичные очки, спецодежда из кислотостойкой ткани (винитроновая ткань; ткань ШХВ–30–КП; шерсть с 30% хлорного волокна; нитрон; ШЛ; лавсан или ткань, обработанная латексами). Фартуки из неопрена, текстовинита. Рукавицы, перчатки из стойкой резины. Сапоги из противокислотной резины. Герметизация ёмкостей для хранения и транспортировки. Механизация дозировки, слива, заполнения тары. Вентиляция производственных помещений. Оборудование фонтанчиков и гидрантов для возможности немедленного смывания брызг кислоты, попавшей в глаза и на кожу. Предварительные и периодические (1 раз в 24 месяца) медицинские осмотры и осмотры стоматологом (1 раз в 6 месяцев) работающих в производстве и при систематическом применении НС1.

Масляный альдегид. Уже при небольших концентрациях (0,013 – 0,76 мг/л) масляный альдегид раздражает глаза и вызывает конъюнктивит. Концентрация 0,55 мг/л непереносима (работа в противогазах). Ощущение запаха при 0,004 мг/л. При местном действии на кожу после 10 минут на месте воспалительная реакция: покраснение, повышение температуры на 5 – 7°С по сравнению с контрольным участком. Предельно допустимая концентрация масляного альдегида ПДК = 5 мг/м3. Третий класс опасности: вещества умеренно–опасные. Индивидуальная защита и меры предупреждения – фильтрующий промышленный противогаз марки А; герметичные защитные очки. В условиях очень высоких концентраций – изолирующие шланговые или другие противогазы. При работе с масляным альдегидом для защиты кожи рук рекомендуют мази: вазелин – 50, ланолин – 35, буровская жидкость (2%) – 13, витамина А – 2 массовых части. Втирать в кожу после удаления масляного альдегида. Герметизация процессов, связанная с выделением масляного альдегида, работа аппаратуры под вакуумом, вентиляция помещения. Предварительные и периодические медицинские осмотры имеющих контакт с масляным альдегидом (1 раз в 24 месяца) и осмотр дерматологом (1 раз в 6 месяцев).

Поливинилацетат. Обладает очень слабой биологической активностью, что объясняется действием остатков мономера и пластификаторов. Токсичность клеев, лаков и красок на основе поливинилацетата определяется свойствами растворителей и добавок.

Классификация производств по степени пожарной опасности и взрывоопасности:

Основными факторами, определяющими степень пожарной опасности химических производств, являются температура вспышки и пределы взрываемости газообразных (или парообразных) применяемых веществ. Кроме того, учитывается наличие в производстве пыли, могущей дать с воздухом взрывчатые смеси, а также параметры технологического процесса и масштабы производства. Все производства по степени пожарной опасности делятся на пять категорий: А, Б, В, Г и Д. В зависимости от категории производства по степени пожарной опасности определяют огнестойкость и конструкцию здания и его элементов, планировку подсобных и производственных цехов и сооружений, величину разрывов между зданиями. Производство поливинилбутираля относится к категории А. Применение химических веществ в данной категории, в таких количествах, чтобы могли образоваться с воздухом взрывчатые смеси, воспламенение и взрыв которых могут последовать в результате действия воды или кислорода воздуха (жидкостей с температурой вспышки паров 28°С и ниже; горючих газов, нижней предел взрываемости которых в смеси с воздухом 10 объёмных % и менее). Под огнеопасностью зданий и сооружений понимают способность их конструктивных элементов выдерживать расчётные нагрузки при действии высоких температур в условиях пожара, а также при действии резких температурных колебаний, возникающих при тушении пожара водой. Здания и сооружения по огнестойкости подразделяются на пять степеней. К 1 степени относятся здания, конструкции которых выполнены из несгораемых материалов (все естественные и искусственные неорганические материалы, а также металлы), к 5 степени относятся здания, конструкции которых выполнены в основном из сгораемых материалов. Требуемая степень огнестойкости зданий определяется категорией пожарной опасности производств этажностью зданий и допустимой площадью пола между противопожарными стенами на одном этаже. Здание для производства поливинилбутираля строится по 2 степени огнестойкости. В цехе должны быть обеспечены все меры согласно инструкции по технике безопасности и пожарной опасности.

Санитарная классификация производств:

В зависимости от выделяемых вредных веществ и условий технического процесса, а также от способов и эффективности очистки, выбрасываемых в атмосферу токсичных газов, паров и пыли все промышленные предприятия делятся на пять классов. Большинство производств основного органического синтеза относятся к первому, второму и третьему классам. Производство поливинилбутираля относится к 1 классу. В зависимости от того, к какому классу относятся предприятие, устанавливают санитарно защитные зоны – разрывы, отделяющие данное предприятие от ближайшего жилого района (для предприятия 1 класса разрыв должен быть 1000 метров).

Санитарно–техническое оборудование химических предприятий:

Среди мероприятий, направленных на уменьшение травматизма, заболеваний и профессиональных отравлений, большую роль играет эффективная вентиляция производственных цехов. В зависимости от способа организации воздухообмена вентиляция разделяется на местную, общеобменную и приточно–вытяжную (смешанную), из различных вентиляционных систем во вредных или взрывоопасных производствах наиболее широко используют приточно–вытяжную вентиляцию. Эффективность приточно–вытяжной вентиляции определяется количеством воздуха, удаляемого из рабочего помещения и подаваемого в него, и измеряется кратностью воздухообмена, то есть отношение количества воздуха, нагреваемого в помещении и удаляемого из него в час, к объёму помещения. Кратность обмена устанавливают в зависимости от количества и характера вредных выделений (токсичность, физико – химические свойства), а также от количества выделяющегося тепла.

3. РАСЧЁТЫ

3.1МАТЕРИАЛЬНЫЙ РАСЧЁТ И ТАБЛИЦЫ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ ОСНОВНЫХ СТАДИЙ И В ЦЕЛОМ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА

Исходные данные:

Производительность цеха: 7300 т/год

Текущий ремонт: 720 / 64 [27, с. 271]

Капитальный ремонт: 8640 / 208 [27, с. 271]

Продолжительность работы оборудования в году, ч/год:

366 – (Х1 + Х2) = 366 – (32,53 + 8,81) = 324,66

где: Х1 = (366 • 64) / 720 = 32,53 сут/год

Х2 = (366 • 208) / 8640 = 8,81 сут/год

Суточная производительность цеха без учёта потерь, кг/сут:

7300000 / 324,66 = 22485,06

Суточная производительность цеха с учётом потерь, кг/сут:

22485,06 / (1 – 0,02) = 22943,95

Общие потери влажного продукта, кг/сут:

22943,95 – 22485,06 = 458,89

Влажность продукта 2%. Общие потери абсолютно сухого продукта, кг/сут:

458,89 • 0,98 = 449,71

Потери по стадиям влажного продукта:

СТАДИЯ АЦЕТАЛИРОВАНИЯ:

Определяем теоретическую загрузку ПВС, кг/сут:

(4526 • 22485,06) / 7010 = 14517,46

Определяем загрузку ПВС с учётом степени превращения, кг/сут:

14517,46 / 0,93 = 15610,17

Определяем сколько ПВС не прореагирует, кг/сут:

15610,17 – 14517,46 = 1092,71

Определяем, сколько технически ПВС загружается в реактор, если содержание примесей – 2,2%, кг/сут:

15610,17 / 0,978 = 15961,32

Состав технического ПВС, кг/сут:

Определяем массу 10% ПВС (после разбавления в растворителе), кг/ч:

15961,32 / 0,1 = 159613,20

Определяем количество воды, которая содержится в 10% ПВС, кг/ч:

159613,20 – 15961,32 = 143651,88

Сколько теряется раствора ПВС из ацеталятора, кг/сут:

159613,20 • 0,002 = 319,23

Сколько раствора останется без потерь, кг/сут:

159613,20 – 319,23 = 159293,97

Состав загружаемого 10% ПВС, кг/сут:

Определяем загрузку воды в реактор–ацеталятор по рецептуре (100 м.ч. ПВС – 925 м.ч. воды), кг/сут:

15610,17 • 925 / 100 = 144394,07

а) Сколько воды следует добавить, кг/сут:

144394,07 – 143651,88 = 742,19

Определяем загрузку 37% соляной кислоты (100 м.ч. ПВС берётся 15 м.ч. 37% соляной кислоты), кг/сут:

(15 • 15610,17) / 100 = 2341,53

а) Сколько воды содержится в кислоте, кг/сут:

2341,53 – 866,37 = 1475,16

где: 2341,53 • 0,37 = 866,37 – HCl х.ч.

б) Перед подачей в ацеталятор HCl разбавляется до концентрации 22%. Определяем, сколько образуется 22% HCl, кг/сут:

866,37 / 0,22 = 4028,95

в) Какое количество воды содержится в 22% соляной кислоте, кг/сут:

4028,95 – 866,37 = 3162,58

Общее количество воды в ацеталяторе, кг/сут:

144394,07 + 1475,16 + 3162,58 = 149031,81

Сколько масляного альдегида прореагирует, кг/сут:

(3312 • 22485,06) / 7010 = 10623,47

Сколько масляного альдегида требуется загрузить (по данным КХЗ на 1 моль ПВС берётся 0,46 кмоль масляного альдегида), кмоль/сут:

а) Сколько ПВС загружается в ацеталятор, кмоль/сут:

15610,17 / 45 = 346,89

б) Сколько масляного альдегида требуется загрузить, кмоль/сут:

346,89 • 0,46 = 159,57

в) Сколько масляного альдегида загружается, кг/сут:

159,57 • 72 = 11489,04

г) Сколько масляного альдегида не прореагирует, кг/сут:

11489,04 – 10623,47 = 865,57

Сколько технического масляного альдегида загружается (по данным КХЗ масляный альдегид имеет 2% примесей), кг/сут:

11489,04 / 0,98 = 11723,51

а) Сколько примесей (воды) содержится в масляном альдегиде, кг/сут:

11723,51 – 11489,04 = 234,47

Модуль ванны (ПВС: вода) 1: 10 в ацеталяторе.

а) Общая загрузка с сырьём воды, кг/сут:

149031,81 + 234,47 = 149266,28

б) Сколько жидкой фазы должно быть с учётом модуля ванны, кг/сут:

15961,32 • 10 = 159613,20

в) Сколько воды по рецептуре надо добавить в процесс, кг/сут:

159613,20 – (149266,28 + 866,37) = 9480,55

Сколько воды образуется в процессе образования поливинилбутираля, кг/сут:

(828 • 22485,06) / 7010 = 2655,87

ОПЕРАЦИЯ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ:

Процент потерь на операции центрифугирования составляет 0,20%. Так как Поливинилбутираль из центрифуги выходит 30% влажности, то:

Определяем массу 30% поливинилбутираля, кг/сут:

22393,28 / 0,30 = 74644,27

Сколько примесей содержится в поливинилбутирале, кг/сут:

74644,27 – 22393,28 = 52250,99

Следовательно содержится:

В маточнике содержится, кг/сут:

ОПЕРАЦИЯ ПРОМЫВКИ:

После загрузки в промыватель потери на промывке поливинилбутираля составляют 0,25%:

Сколько поливинилбутираля потеряется после промывателя, кг/сут: (458,89 • 0,25) / 2 = 57,36

Сколько поливинилбутираля остаётся после потерь на операции промывки, кг/сут:

22393,28 – 57,36 = 22335,92

Модуль ванны (поливинилбутираль: вода) 1: 8.

Сколько воды добавляют в промыватель, кг/сут:

а) Масса воды, кг/сут:

22393,28 • 8 = 179146,24

б) Масса добавляемой воды (т.к. в поливинилбутирале содержится вода), кг/сут:

179146,24 – 51394,02 = 127752,22

Из промывателя удаляется вода на 50% с примесями. Поливинилбутираль содержит 2% примесей.

Сколько примесей содержится в поливинилбутирале после промывки, кг/сут:

22335,92 / 0,98 = 22791,76

ОПЕРАЦИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ:

На стадии стабилизации потери поливинилбутираля составляют 0,25%, кг/сут:

(458,89 • 0,25) / 2 = 57,36

Сколько поливинилбутираля остаётся после промывки, кг/сут:

22335,92 – 57,36 = 22278,56 155,95

HCl + NaOH  NaCl + H2O

36,5 40 58,5 18

Сколько х.ч. NaOH расходуется для нейтрализации HCl, кг/сут:

(40 • 155,95) / 36,5 = 170,90

Сколько 15% щёлочи загружается на стабилизацию, кг/сут:

170,90 / 0,15 = 1139,33

Сколько содержится воды, кг/сут:

1139,33 – 170,90 = 968,43

Сколько образуется NaCl, кг/сут:

(58,5 • 155,95) / 36,5 = 249,95

Сколько образуется воды, кг/сут:

(18 • 155,95) / 36,5 = 76,90

ОПЕРАЦИЯ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ:

Потери поливинилбутираля 0,20% на стадии центрифугирования.

Потери поливинилбутираля, кг/сут:

(458,89 • 0,20) / 2 = 45,89

Сколько поливинилбутираля остаётся без потерь, кг/сут:

22278,56 – 45,89 = 22232,67

Сколько влажного поливинилбутираля остаётся после центрифугирования, кг/сут:

22232,67 / 0,30 = 74108,90

Сколько воды находится в поливинилбутирале, кг/сут:

74108,90 – 22232,67 = 51876,23

Сколько маточника уйдёт из центрифуги, кг/сут:

113505,14 – 57,36 = 113447,78

1) 113447,78 – 74108,90 = 39338,88

2) 90618,45 – 51876,23 = 38742,22 – вода

Страницы: 1, 2, 3, 4