Органический синтез

Тип зданий определяется характером технологического процесса с учетом экономических соображений и требований безопасности и гигиены труда.

Физические свойства продуктов проектируемого производства позволяют перемещать их самотеком, поэтому более благоприятной оказывается не горизонтальная, а вертикальная схема организации технологического процесса в трехэтажном производственном здании.

Не только выбранный тип зданий, но также его внутренняя планировка оказывают большое влияние на условия труда.

В данном случае применяем планировку здания, в котором помещения соединены друг с другом коридорами. Это позволяет определенным образом изолировать помещения одно от другого. В здании имеется склад сулемы и катализаторное отделение, а при такой планировке перемещение загрязненного воздуха из помещения в помещение менее вероятно, так как в коридоре создается подпор подачей чистого приточного воздуха.

Большое значение имеет изоляция реакторного отделения, где по мере протекания технологического процесса в производственном помещении выделяется пыль ртути. Примененная планировка препятствует распространению пыли в другие помещения.

Высота производственного помещения от пола до потолка составляет 6м. На площадках, предназначенных для обслуживания оборудования, высота прохода составляет 2м.

Разрывы между технологическим оборудованием составляют 1м. Разрывы между отдельными видами оборудования (насосы, теплообменники) следует увеличить до 1,5 – 2м. Между рядами оборудования оставлены проходы шириной, не менее 2,5м.

Проектируемое здание не имеет чердака.

Конструкции покрытий, межэтажные перекрытия здания проектируемого производства исключают возможность образования непроветриваемого пространства. Кроме того устранена возможность образования конденсата на внутренних поверхностях ограждающих конструкций (стенок, потолках) с помощью работы приточно-вытяжной вентиляции.

 В производственном  помещении во время эксплуатации  реакторов выделяется пыль ртути, поэтому для защиты внутренних  поверхностей конструкций от  ее действия применяют покрытия, легко поддающиеся чистке (глазурованные керамические плитки, масляные краски). Полы производственного помещения изготовлены из влаго-, газонепроницаемых материалов, из химически стойких материалов, не способных сорбировать выделяющиеся вещества.

Окна проектируемого здания сделаны двойными, при этом потери тепла из здания соответствуют нормальным метеорологическим условиям.

Сулема относится к сильнодействующим ядовитым веществам. Ее хранение осуществляется в специально выделенной комнате, эта комната обеспечена вытяжным шкафом.

Отделка стен, потолков и внутренних конструкций помещения для хранения сулемы изготовлены из покрытия, легко поддающегося чистке. Полы выполнены с уклоном для стока и отвода вод, и изготовлены из материала, стойкого к действию сулемы.

Бытовые помещения изолированы внутренними конструкциями от помещения для хранения сулемы и катализаторного отделения.

Конструкция аппаратов, работающих под давлением, надежна, обеспечивает безопасность при эксплуатации и предусматривает возможность осмотра, очистку и ремонт аппаратов.

В каждом аппарате предусмотрена возможность накопления и удаления находящейся в ней среды.

При монтаже оборудования к ним предъявляют инженерные требования безопасности, обеспечивающие надежность и безопасность действия оборудования.

Монтажные и ремонтные работы осложняются сосредоточением оборудования на относительно небольших площадках, большими габаритами и массами частей оборудования (высота реактора 8,1м), применением деталей и узлов, требующих высокой точности изготовления и подготовки, высокой ремонтосложностью. Эти условия требуют разработки специальных методик проведения ремонтных работ. При аварийных ситуациях предусмотрены меры предотвращения их развития и условия защиты персонала.

9. Метасистема, обеспечивающая целевую функцию

1. Структурная схема энергетического обеспечения технологии

Технологический процесс проектируемого производства является непрерывным, поэтому необходимо обеспечить непрерывное питание электроэнергией.

Производственный корпус питается понижающей трансформаторной подстанцией, в котором напряжение понижается от 10кВ до 0,4кВ в корпус приходит напряжение величиной 380В, от которого питается все электрооборудование.

В самом корпусе находится щит станции управления (ЩСУ), от которого распределение напряжения идет на все производственные корпуса.

ЩСУ изготовлен фирмой «Фудзи» (Япония). Этот щит двухсекционный с автоматическим включением резерва (АВР), с блочной системой. Двухсекционная система обеспечивает подключение электрооборудования от двух сетей. Такое подключение необходимо для непрерывного производства в тех аварийных ситуациях, когда отключается одна из сетей. В таком случае остается работать электрооборудование, подключенное ко второй сети.

Вся вентиляция управляется со шкафов управления (ШУ) вентиляцией, изготовленных в Польше.

2. Транспортно-складское обеспечение производства

Производство винилхлорида состоит из одного технологического потока. Процесс непрерывный.

Сырье, поступающее на стадию гидрохлорирования ацетилена (крекинг-газ и HCl – газ), непрерывно транспортируется по технологическим трубопроводам со стадии подготовки.

Полученный винилхлорид по этому методу непрерывно транспортируется по технологическим трубопроводам на стадию очистки.

Активированный уголь в мешках привозят на автомашине с центрального склада к производственному корпусу, поднимают на лифте на третий этаж.

Сулема в барабанах доставляется с центрального склада объединения к производственному корпусу на автомашине и хранится в специально оборудованном помещении на первом этаже, снабженном приточно-вытяжной вентиляцией, средствами дегазации.

Готовый катализатор хранится в бункере накопителе вместимостью 2,5м3.

Ртуть, при димеркуризации производственных помещений, собирается в специальный контейнер под слой воды. Контейнеры с ртутью хранятся в специально оборудованном складе, снабженным приточно-вытяжной вентиляцией, средствами дегазации.

Контейнеры с ртутью по мере их накопления отправляются на Никитовский комбинат на регенерацию.

Отработанный катализатор и шлам после чистки емкостей и оборудования собирается в барабаны вместимостью 50 литров и складируются в специальном складе. По мере накопления барабаны также отправляют на Никитовский комбинат на регенерацию.

4. Технико-технологические расчеты

1. Материальный баланс основной стадии

Мощность производства по ВХ 75000т в год. Производство ВХ на стадии гидрохлорирования ацетилена составляет 37500т в год.

Исходные данные:

1. Производительность, т/год   37500
2. Число дней работы реактора в году 330
3. Технологический выход, %   99
4. Мольное соотношение А : В  1 : 0,98
5. Степень превращения ацетилена, % 99,9
6. Степень превращения HCl, %  99,98
7. Состав исходного реагента А, %

CO2	CO	H2	CH4	C2H2	C2H4	N2	O2	C3H6
8,38	5,01	36,03	17,97	11,8	12,21	5	0,79	2,81

8. Состав исходного реагента В, %

HCl	C2H3Cl
81,51	18,49

Расчет

Переведем производительность из т/год в кг/ч

С учетом выхода

Количество ацетилена необходимого для реакции

Расход ацетилена с учетом степени превращения

Ацетилен с учетом избытка

Расход крекинг-газа

в том числе:

Состав	CO2	CO	H2	CH4	C2H4	N2	O2	C3H6
%	0,0838	0,0501	0,3603	0,1797	0,1221	0,05	0,0079	0,0281
кг/час	1443,23	862,84	6205,19	3094,84	2102,84	861,11	136,06	483,95

Пример расчета:

Хлористый водород на реакцию

Расход хлористого водорода с учетом степени превращения

Расход газа крекинга ДХЭ

В том числе винилхлорида (примесь)

Не прореагировавший ацетилен

Ацетилен с учетом избытка

Не прореагировавший хлористый водород

Проскоки по ацетилену

 

Таблица 4.1 Таблица материального баланса

Приход							Расход
Состав	кг/ч	%, мас.	кмоль/час	%, мольн	м3/час	%, об.	Состав	кг/ч	%, мас.	кмоль/час	%, мольн	м3/час	%, об.
КГ, в т.ч.	17222,28						ВХ (прод.)	4782,68	23,16	76,52	2,12	1714,11	2,12
CO2	1443,23	6,99	51,54	1,40	1154,58	1,40	ВХ (ДХЭ)	633,72	3,07	10,14	0,28	227,13	0,28
CO	862,84	4,18	43,14	1,17	966,38	1,17	C2H2	42,64	0,21	1,64	0,05	36,74	0,05
H2	6205,19	30,05	3102,60	84,28	69498,13	84,28	CO2	1443,23	6,99	51,54	1,43	1154,58	1,43
CH4	3094,84	14,99	193,43	5,25	4332,78	5,25	CO	862,84	4,18	43,14	1,20	966,38	1,20
C2H2	2032,23	9,84	78,16	2,12	1750,84	2,12	H2	6205,19	30,05	3102,60	86,07	69498,13	86,07
C2H4	2102,84	10,18	75,10	2,04	1682,27	2,04	CH4	3094,84	14,99	193,43	5,37	4332,78	5,37
N2	861,11	4,17	30,75	0,84	688,89	0,84	C2H4	2102,84	10,18	75,10	2,08	1682,27	2,08
O2	136,06	0,66	8,50	0,23	190,48	0,23	N2	861,11	4,17	30,75	0,85	688,89	0,85
C3H6	483,95	2,34	11,52	0,31	258,11	0,31	O2	136,06	0,66	8,50	0,24	190,48	0,24
Газ крэк. ДХЭ в т.ч.	3427,36						C3H6	483,95	2,34	11,52	0,32	258,11	0,32
ВХ	633,72	3,07	10,14	0,28	227,13	0,28	HCl	0,55	0,00	0,02	0,00	0,34	0,00
HCl	2793,64	13,53	76,54	2,08	1714,45	2,08
Итого:	20649,64	100,00	3681,43	100,0	82464,04	100,0	Итого:	20649,65	100,00	3604,91	100,0	80749,93	100,0

 

 

2. Тепловой баланс

Исходные данные:

Тнач.    = 1000С = 373К

Треакции = Тпрод.  = 1800С = 453К

Потери тепла - 2% от SQприх.

Таблица 4.2

Термодинамические данные исходных веществ /21/, /22/

В-во	DН0298 кДж/мольК	S0298 Дж/мольК	Ср Дж/мольК	С = f(T)
				a	в 103	с 106	с' 10-5
N2	0	191,5	29,1	27,87	4,27	-
O2	0	205,03	29,36	31,46	3,39	-3,77
H2	0	130,6	28,83	27,28	3,26	0,502
CO	-110,5	197,4	29,15	28,41	4,1	-0,46
CO2	-393,51	213,6	37,13	44,14	9,04	-8,53
HCl	-92,3	186,7	29,16	26,53	4,6	1,09
CH4	-74,85	186,19	35,79	17,45	60,46	1,117
C2H2	226,75	200,8	43,93	23,46	85,77	-58,34
C2H4	52,28	219,4	43,63	4,196	154,59	-81,09
C3H6	20,41	226,9	63,89	3,305	235,86	-117,6
C2H3Cl	37,199	263,74	55,19	-	-	-