Катлитический крекинг

Химия өнеркәсібіндегі қолданылатын заттар дұрыс қолданылмаған жағдайда жұмысшылардың денсаулығына зиянды әсер етуі, әр түрлі ауруларға шалдықтыруы мүмкін.

Уланулар – булар  организмге жоғары концентрациялы заттардың  қысқа уақыт мерзімінде әсер ету  салдарынан болады. Улану симптомдары көбінесе тез білінеді. Алайда кейбір химиялық заттар бірден білінбейтін әрекетті болып келеді. Мысалы, азот оксидтері мен уланған кезде ол бірден біліне қоймады, оның әсері 3-6 сағат арлығында білінеді. Осы уақыт өткеннен кейін организмде өкпе қысылып, ауа жетіспей тұрады.

Уланудың хроникалық формасы – бұл төмен концентрациялы зиянды заттардың ұзақ уақыт ішінде организмде жинақталуның әсерінен қалыптасады. Уланудың симптомдары пата немесе ай өткеннен кейін біліне бастайды. Кейде  хроникалық ауруларға шалдықтырады. Мысалы, сынаппен уланғанда олар хроникалық ауруға шалдықтырады және де ол ұзақ уақыт симптомсыз болуы мүмкін.

Профессионалды аурулар  жұмысшылардың зиянды еңбек жағдайларында  қалыптасады. Химия өнеркәсібінде  әр түрлі шаңдар әсерінен өкпенің  профессионалды ауруы (пневмокониоздар), улы заттар әсерінен – тері аурулары (дермати, экзема), күкіртсутек пен диметилсульфат әсерлерінен – көз аурулары (конъюнктивит) тууы мүмкін.

Улы заттар организмге тыныс  алу жолдарымен, ішек-қарын трактатымен немесе зақымданған және тіпті зақымданбаған терімен түсуі мүмкін.

Реакторлар және регенераторлар. Реакторлар мен регенераторлар ашық алаңдарда орналасқан тік цилиндрлі  әр түрлі диаметрлі және биіктікті  аппараттар.

Үздіксіз процестер  жылан типті реакторларда және колонналарда құбырлы аппараттарда жүреді. Жылан типті реакторлардағы жұмыс көлемі салыстырмалы түрде көп емес, ал ол эксплуатация қауіпсіздігін қамтамасыз етеді.

Араластыру аппараттары  каталитикалық процесттерге ыңғайлы  болып келеді, бұларда катализаторларды кіргізу мен шығару жеңіл, реакция аймағында температураны қадағалауға мүмкіндік береді. Алайда реакциялық аймақтық үлкен көлемі конструктивті қиындықтар туғызады.

Айналмалы шар тәрізді  катализаторлы реакторларда басты  қауіп – бұл контакт газдардың  реактордан регенераторға транспорттық система арқылы өтуі кезіндегі байланыстың үзілуінен туады. Бұл қауіпті участкіге инертті газды жіберу арқылы жоюға болады. Келесі қауіп – бұл ұсақ шаңдардың пайда болуы. Шаңды жүйедегі катализаторды ауыстыру арқылы жояды.

Электр энергиясын құрылғылар мен  аппараттарға қолданған жағдайда, зауыттық нұсқауда баяндалған электр қауіпсіздігінің  шараларын бұлжытпай орындау  керек.

Автоматтарды қысқа  тұйықтанудан қорғау мақсатында пробкалы сақтандырғыштың орнына металл өткізгішті ауыстырып салуға; электр өткізгіштердің сақтандырғыш қалқандардың, ажыратқыштардың, штепсель розеткаларының лампа патрондары мен шамдардың, сондай-ақ бұларды электр желісіне қосатын баулардың изоляциясы ақаулы болғанда құрылғылар мен агрегаттар токқа қосылмайды.

Электр өткізгішінің изоляциясы бүлінбес үшін: электрөткізгішті шегеге, металл және ағаш заттарына  ілуге, баумен өткізгіштерді сырлап, ақтауға, өткізгішті бұрауға; өткізгіш пен газ розеткадағы баудың ашасын тартуға болмайды.

Арматуралар мен электр лампасын тазартқанда, сондай-ақ оларды ауыстырып салғанда ажыратқышты токтан айырады, ал электр өткізгішті жөндегенде шығынды шығарып алады (немесе автоматты ажыратады).

Өрт шығуының негізгі  себептері - өндірістің техникалық және пайдалану ережесінің бұзылуы. Найзағайдың түсуінен, газды және пешті дұрыс қолданбаудың және т.б. әдістердің кесірінен өрт шығады.

Жану дегеніміз –  күрделі физикалық-химиялық процесс, жанған зат пен тотығу байланысқанда  олардан жылу мен жарық шығады. Жанудың басталуына көп жандыру көздері, жанатын заттар және ауаның ішіндегі 14%-дық оттегі әсер етеді.

Ауаның ішіндегі оттегі 10%-ға дейін азайып бара жатқанда, ол шоққа айналады.

Жарқырау – тез  буланатын зат, ауамен байланыс түзгенде ұшқын мен газ жылуы болады. Температурада жарқырау айырмашылығы жеңіл жану (115⁰С-қа) және жану сұйықтары жоғары.Жарқырау температурасы төмен температурада жанған затта болады, соның нәтижесінде булану мен газдың ауада жануы мүмкін.

Өрт қауіпсіздігі – бу мен газ температурасы, химиялық және биологиялық жанудың, өрт қауіпсіздігінің жылдамдығы, қатты заттардың пайда болуы.

Құрылыстық заттың жануы  және құрылымдық жану 3 топқа бөлінеді:

     1) әлсіз өрт;

2) қатты өрт;

3) қауіпті өрт.

           Әлсіз өртке – топырақ, кірпіш, бетон және т.б. жатады. Ол жоғары температурадағы өртте өте әлсіз болады.

Қатты өрт – бұл  өз-өзінен жанбайды. Ол заттық күймен жанады. Оған жататындар асфальттық бетон, шыны пластиктер.

Қауіпті өрт - өзінен-өзі  жануы ықтимал. Ол қоршаған ортаға өте  қауіпті. Ол қоршаған ортаға өте беймезгіл келеді. Ол күн ыстық болған кезде, ауа ылғалдығымен де жануы мүмкін, оған органикалық заттар жатады (древесина, войлок, бутум, рубероид, линолеум).

Газ - өрт ретінде қолданған  кезде одан техникалық процесс және өрт қалдығының шаңынан жарылыс болуы мүмкін.

Өрт қауіптілігі - өрт  шығу үрдісінде жарылыс болуы  мүмкін. Ол адам өміріне өте қауіпті. Жарылыстан кейін улы заттар шығуы  мүмкін. Жарылыстың болуы себебі –  бу, газ және ауа ылғалдығының температуралық жайы. Хлор, қышқылдар барлығы жатады.

Өрт қауіпсіздігінің  болу себебіне ауадағы шаңды жатқызуға  болады. Шаңдағы ауаның араласуын  аэрозоль дейді. Бұл - өте қауіпті  өрт. Бұл өрт заттың өрттен айырмашылығы – шаң, өрт және жарылыс қауіпсіздігімен  аэрозольға, өрт күйімен аэрогенге  айналады. Жарылыс қауіптілігі 4 класқа бөлінеді:

1 класс – ең қарапайым  жарылыс, ол төменгі өрттің  жануынан 15г/м³

2 класс – жарылыс  қауіптігі төменгі өрттің жануынан 16-дан 65 г/м³

3 класс – шаңның  температурасы өрт жануынан 250⁰С төмен (темекі шаңы, элеваторлық)

4 класс – шаңның  температурасы өрт жануынан 250⁰С жоғары.

 

 

 

 

 

6   Есептеу бөлімі

 

 

Шикізат бойынша реакциондық  блогты өндіру с 800 000 т/жыл

Шикізаттың тығыздығы  – 0,7288

Шикізаттың фракциондық  құрамы : бастапқы қайнау температурасы

349 К, 10 % – 348 К, 50 % – 385 К, 90% – 428 К, соңғы қайнау тепмературасы – 453 К.

Шикізаттың көмірсутектік  құрамы : ароматты 12% массалық , нафтенді 38 % массалық , парафинді 50 % массалық.

Процесс басындағы қысым (реактордың бірінші блогында) р = 3,42 * 10⁶ Па.

Бірінші реактордағы  шикізат пен циркуляцияланатын  газдың берілу температурасы Т_вх1 = 803 К.

Шикізат берілудің көлемдік жылдамдығы – 2,0 сағ ^-1.

Циркуляцияланатын газдың құрамы Кесте 1 - де көрсетілген.

 

Кесте 1 – Циркуляцияланатын газ құрамы

 

Компоненттер	Құрамы, мөлшері %
H2	86
CH4	4
C2H6	5
C3H8	3,65
C4H10	0,85
C5H12	0,5

 

Керекті бастапқы мәліметтер мен анықтамалар. Риформинг кезінде  катализаторда келесі реакциялар жүреді

1 ) нафтенді көмірсутектердің  ароматты көмірсутектерге айналуы

 

C_n H_2n  ↔ C_n H_2n-6  + 3H₂

 

2 ) парафинді көмірсутектерге  айналуы

 

C_n H_2n + H₂ ↔ C_n H_2n+2

 

3 ) нафтенді көмірсутектердің  гидрокрекингі

 

C_n H_2n +

H₂ → (CH₄ + C₂H₆ + C₃H₈ + C₄H₁₀ + C₅H₁₂ )

 

4) парафинді көмірсутектердің гидрокрекингі

 

C_n H_2n +

H₂ → (CH₄ + C₂H₆ + C₃H₈ + C₄H₁₀ + C₅H₁₂ )

 

           Берілген теңдеулердегі n – көміртек  саны (көмірсутек молекуласындағы  көміртек атомдарының саны).

Химиялық айналулар  кезінде көмірсутектердің санының  азаюын сипаттайтын 4 дифференцалдық теңдеу жазуға болады 

 

–  = k1pH – pAp3H2

(1)

 

–   = k2pH – pn

(2)

 

–  = k3 –

(3)

 

–  = k4 –

(4)

 

мұндағы N_H N_n – қоректенудегі химиялық айналымға түскен парафинді және нафтенді көмірсутектердің мөлшері, кмоль/кмоль;

              – қоректенудің кері жылдамдық мөлшері, кг катализатор/(кмоль/сағ) шикізат;

     k₁ – реакция жылдамдығының константасы, кмоль /(сағ*Па*кг

катализатор);

     p_H, p_A, p_п, p_H2 – нафтенді, ароматты, парафинді көмірсутектердің

 

    – химиялық тепе-теңдік константасы, Па³;

     k – реакция  жылдамдығының константасы, кмоль/(сағ*Па²*кг

катализатор);

                        – химиялық тепе-теңдік константасы, Па^-1;

              k₃, k₄ – реакция жылдамдығының константасы, кмоль/(сағ*кг катализатор);

Химиялық тепе-теңдік константасын (5) және (6) теңдеу бойынша табамыз

 

= 9,813*1012e46,15 -	(5)
= 9,81-1*10-3e	(6)

 

 

 

 

 

Сурет 1 –  k₁ константасын анықтауға арналған график

 

 

Сурет 2 – k₂ константасын анықтауға арналған график

 

        (1) және (4) теңдеулер катализатор жағдайын есептемейді. Бірак-та әдебиеттерде   риформинг кезінде катлизатор жағдайы химиялық айналу дәрежесіне тәуелді деген мәлімет болмағандықтан сонымен қатар катализатор құрамында қорғасының аз мөлшері болғандықтан және температура көтерілгенде активтілігінің төмендеуі, проектілеу кезінде берілген бұл теңдеулер жеткілікті дәлдікті көрсетеді.

 

 

Сурет 3 – k₃ және k₄ константаларын анықтауға арналған график

 

 

(1) және (4) теңдеулерде  химиялық айналу нәтижесінде  көмірсутек мөлшерінің азаюы мольдік үлесте көрсетілген ал қоректену құрамы массалық үлесте көрсетіледі.Қоректену құрамын есептеу үшін (7) формуланы қолданамыз.

 

Mcyi = Miy'i

(7)

мұндағы M_c – шикізаттың орташа молекулярлы массасы;

     M_i – шикізаттың i – ші компонентінің орташа молекулярлы масасы;

y_i – қоректенудегі i – ші компонентінің құрамы, масса мөлшер; y^'_i – қоректенудегі i – ші компонентінің құрамы, моль мөлшер;

        Шикізаттың орташа молекулярлы  массасын (8) формула бойынша

есептейміз

 

Mc = 0,4 Т50 - 45

(8)

мұндағы Т₅₀ – 50 % бензиннің қайнау температурасы, К

 

M_c = 0,4 * 385 – 45 = 109

 

Ароматты, нафтенді,парафинді  қоректенудегі көмірсутектердің орташа молекулярлы массасын есептеу кезінде  олардағы n көміртек атомынын саны бірдей екенін ескерген жөн. Көмірсутектің орташа молекулярлы массасын есептеу арналған формулалар Кесте  2 - де көрсетілген.

 

Кесте 1 – Қоректену  көмірсутектердің молекулярлы массасы

 

Көмірсутектер	Формуласы	Көмірсутек саны бойынша молекулярлы массаны есептеу формуласы
Ароматты	CnH2n-6	Ma = 12n + 1(2n - 6) = 14n - 6
Нафтенді	CnH2n	MH = 12n + 1*2n = 14n
Парафинді	CnH2n+2	Mп = 12n + 1(2n + 2) = 14n + 2