Производство 12-дихлорэтана

Содержание
Введение
Выбор и обоснование метода производства 1,2 – дихлорэтана
Химические и физико-химические основы производства
1,2 – дихлорэтана
Характеристика сырья, продуктов и вспомогательныхматериалов
3.1 Характеристика сырья
3.2 Характеристика готовой продукции
3.3 Характеристика побочной продукции
Описание технологической схемы получения 1,2 – дихлорэтана
Материальный баланс
6 Расчет теплового баланса реактора прямого хлорирования этилена
7 Технологические расчеты
7.1 Определение основных размеров реактора
7.2 Определение диаметра основных патрубков
7.3 Расчет теплообменника Т-1
8 Механические расчеты
8.1 Расчет реактора прямого хлорирования этилена
8.2 Определение толщины тепловой изоляции
8.3 Расчет теплообменника
9 Аналитический контроль процесса
10 Автоматизация
10.1 Анализ объектов управления
10.2 Спецификация на приборы и средства автоматизации
11 Безопасность жизнедеятельности
11.1 Характеристика и анализ опасных производственных и вредных
факторов
11.2 Производственная санитария
11.3 Расчет освещения производственного помещения
11.4 Техника безопасности
12 Охрана природы
13 Экономика и организация производства
Вывод
Список литературы
Введение
Производство дихлорэтана тесно связано с винилхлоридом, поэтому современные варианты получения винилхлорида содержат технологические схемы получения дихлорэтана, как полупродукта для переработки в винилхлорид. Из винилхлорида получают поливинилхлорид, занимающего по объему выпуска второе место после полиэтилена среди полимерных материалов. [1]
Все процессы хлорирования можно подразделить на две основные группы: жидкофазные и газофазные. Преимущества первых состоят в применении умеренных температур (до 100–1200С) и легкости отвода тепла благодаря высоким коэффициентам теплоотдачи от жидкости к стенке.
Дихлорэтан – бесцветная летучая жидкость со сладковатым запахом. Дихлорэтан смешивается во всех отношениях со спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими соединениями.
Дихлорэтан находит широкое применение в различных областях промышленности и как растворитель: для очистки нефтепродуктов от парафинов, для экстрагирования жиров, для обезжиривания шерсти, мехов, а также для очистки металлических изделий перед хромированием или никелированием. Производство дихлорэтана является одним из важнейших факторов в производственной цепи получения полимеров, конечная цель которого получение полимерных и синтетических материалов (пластмасс), без которых нельзя представить жизнь современного общества. [1]
Сырьем для получения 1,2 – дихлорэтана являются этилен и хлор.
1.Выбор и обоснование метода производства1,2 – дихлорэтана
В промышленном масштабе 1,2 – дихлорэтан получают двумя совмещенными методами, использующие хлор:
– прямое хлорирование этилена в жидкой фазе;
– окислительное хлорирование этилена в газовой фазе.
Реакция окислительного хлорирования идет с выделением тепла, катализатором служит хлорид меди. Процесс экзотермический, чем больше атомов хлора вводится, тем больше выделяется тепла. Реакция идет в газовой фазе, с теплоотводом справится трудно. Из – за наличия в реакционной массе паров воды при процессах окислительного хлорирования наблюдается сильная коррозия аппаратуры. Кроме обычной защиты корпуса реакторов керамическими материалами, для изготовления охлаждающих устройств, применяют специальные сплавы. [2]
Недостатками этого способа является образование побочных продуктов замещения, а также трудности очистки дихлорэтана. Процесс газофазного хлорирования требует особенного требования по технике безопасности.
Современная тенденция развития экономии энергетических ресурсов привела к созданию процесса прямого хлорирования этилена с использованием тепла реакции для ректификации образующегося дихлорэтана.
Получение дихлорэтана основано на химической реакции взаимодействия этилена с хлором. Процесс ведут в жидкой фазе, в присутствии катализатора хлорного железа при температуре 49–650С. Благодаря этому достигается безопасность процесса. [2]
При обосновании метода отметим, что данная технологическая схема по своему процессу проста и экономически выгодна. Выбор жидкофазного метода оправдан термической нестабильностью получаемых хлорпроизводных, обусловленной отщеплением хлористого водорода (дегидрохлорированием). После окончательной промывки получаем более чистый дихлорэтан. Степень конверсии хлора близка к 100%, а степень конверсии этилена зависит от взятого избытка его и составляет 90–97%. Выход 1,2 – дихлорэтана более 99%.
Выбор места производства обусловлен:
– близким расположением источников сырья и энергии;
– огромные запасы поваренной соли;
– соседство с Восточно – Сибирской железной дорогой;
– возможность поставки сырья из Ангарска;
– в перспективе при освоении Ковыктинского месторождения в качестве сырья будет использоваться этилен, получаемый пиролизом этановой фракции.
2. Химизм, механизм, кинетика процесса
Получение 1,2 – дихлорэтана методом прямого хлорирования этилена основано на реакции взаимодействия испаренного хлора и этилена в жидкой фазе. Эта реакция является каталитической и экзотермической. Поскольку экзотермическая реакция синтеза дихлорэтана в объеме газовой фазы протекает с взрывом, процесс ведут в жидкой фазе дихлорэтана. Скорость процесса жидкофазного хлорирования этилена увеличивается с ростом температуры. [3]
Получение1,2 – дихлорэтана методом прямого хлорирования этилена основано на реакции [3]:
FeCl3
С2H4+ С12С2H4С12+ 220 кДж/моль
Катализатором является хлорное железо (FeC13), растворенное в дихлорэтане. Механизм реакции образования 1,2 – ДХЭ при взаимодействии этилена и хлора в присутствии катализатора состоит в электрофильном присоединении с промежуточным образованием π-комплекса.
FeC13 δ+
/>/>/>/>/>СН2 = СН2 +С1 – С1 СН2 = СН2 CH2 – СН2+ + С1–CH2 – СН2
С1 – С1δ– С1 С1 С1
π – комплекс карбоний катион
Роль хлорного железа состоит в том, что оно активирует молекулы хлора, ингибирует цепочки радикалов, ускоряет стадию перехода π – комплекса в σ – комплекс и образованию комплекса--PAGE_BREAK--
FеС13 + С12 FеС14- + Сl+
/>Хлорное железо играет роль не только катализатора присоединения, но и ингибитора радикальных процессов.
/>FеС13 + ŔFеС12+ RС1
/>/>FеС12+ 1 2С12 FеС13
В качестве катализатора используют безводные хлориды железа при температуре от 0 °С до температуры кипения 1,2 – ДХЭ при давлении0,05–0,2 МПа.
Наряду с основной реакцией получения 1,2 – ДХЭ протекают реакции заместительного хлорирования, которые ведут к образованию побочных продуктов, таких как 1,1,2 – трихлорэтан, винилхлорид и т.д. Образование других примесей, также связано со свободнорадикальными процессами.
Механизм побочных реакций следующий, сначала образуется радикал хлора.
/>С12 2 />1
Свободный радикал хлора взаимодействует с молекулой 1,2 – ДХЭ с образованием 1,1,2 – трихлорэтана и хлористого водорода.
/>СН2С1 – СН2С1+ />1 С1/>Н – СН2С1+ НС1
/>С1/>Н – СН2С1+ С12 СНС12 – СН2С1 + />1
Так же свободный радикал хлора может вступить в реакцию с молекулой этилена с образованием винильного радикала.
/>СН2 = СН2 + />1 />Н = СН2 + НС1
Образование винилхлорида в результате взаимодействия хлорного и винильного радикалов.
/>/>Н = СН2 + />1 С1СН = СН2
Образование этилхлорида происходит в результате взаимодействия этилена с хлористым водородом в присутствии хлорного железа.
FeC13 δ+
/>/>/>/>СН2 = СН2 +Н – С1 СН2 = СН2 CH3 – СН2+ + FeС1/>CH3 – СН2С1
Н – С1δ-
π – комплекс
Для снижения активности радикалов в газовой фазе в реакционную зону подают кислород на уровне 1% объемного. Избыток этилена (2 – 5%), также препятствует выходу хлора в газовую фазу и следовательно снижает долю побочных свободно – радикальных процессов.
Основными параметрами, определяющими чистоту получаемого продукта, являются:
1. Соотношение этилен: хлор.
2. Наличие посторонних примесей в исходном сырье.
3. Температура процесса.
4. Концентрация катализатора.
Соотношение, между вступившими в реакцию этиленом и хлором, поддерживается 1:1. Избыток хлора ведет к увеличению образования побочных продуктов. Избыток этилена ведет к увеличению объема абгазов и дезактивации катализатора.
1) Примеси в сырье инертных газов или насыщенных углеводородов не оказывают влияния на химизм процесса, но заметно увеличивают потери продукта с абгазами. Объемная доля влаги более 0,002% дезактивирует катализатор, так как хлорное железо является гидрофильным веществом, которое образует с водой нереакционноспособный комплекс FеС13* 6Н2O. Наличие кислорода в небольшом количестве способствует реакции присоединительного хлорирования, так как кислород подавляет образование свободных радикалов хлора.
2) Температуру в реакторе прямого хлорирования следует поддерживать в пределах 49–65 °С. При температуре ниже 49 °С увеличиваются потери хлора и этилена с абгазами из-за неполного взаимодействия. При температуре более 65°С происходит увеличение образования побочных продуктов, главным образом трихлорэтана, и ускоряется коррозионный износ оборудования.
3) Массовая доля катализатора FеС13 в дихлорэтане должна поддерживаться в пределах0,005 – 0,03 % (50–300 ppm). При массовой доле катализатора в дихлорэтане менее0,005% (50 ppm) скорость реакции присоединительного хлорирования уменьшается. При массовой доле катализатора более0,03%(300 ppm) увеличиваются его потери с дихлорэтаном-сырцом.
3 Характеристика сырья, готовых продуктов и вспомогательных материалов
3.1 Характеристика сырья
Этилен СН2 = СН2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса -28
– плотность – 1,261 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 0,281г/дм3
– температура кипения – минус 103,710С
– температура плавления – минус 169,50С
Этилен – бесцветный газ с удушливым сладковатым запахом. По степени воздействия на организм человека относится к 4 му классу опасности (ГОСТ 25070 – 87). Предельно – допустимая концентрация этилена 100 мг/м3. При превышении предельно – допустимой концентрации этилен оказывает наркотическое действие, может вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Этилен – горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или при воздействии открытого огня в присутствии кислорода. Концентрированные пределы воспламенения в воздухе: нижний – не менее 3,11% объемных, верхний – не более 32% объемных [4].
Хлор СL2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса -35
– плотность – 3,214 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 7,4г/дм3
– температура кипения – минус 34,050С
– температура плавления – минус 101,60С
Хлор – негорючий, удушливый газ с резким запахом, желто – зеленого цвета, который в 2,5 раза тяжелее воздуха. Вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек, вызывает отек легких. Воздействуя на кожу, вызывает химический ожог. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). С водородом образует взрывоопасные смеси. Предельно – допустимая концентрация хлора 1 мг/м3 [4].
Таблица 3.1
Наименование сырья, материалов, продуктов    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
ТУ 6–01–1130–92
внешний вид цвет




содержание 1,1,2 – трихлорэтана, %
содержание примесей, % в том числе:
1,1 и 1,2 дихлорэтана, %
тетрахлорэтана, %
перхлорэтилена, %
содержание воды, %
рН водной вытяжки
бесцветная подвижная жидкость


не менее 92,0
не более 8,0
не более 3,0
не более 1,5
не более 3,5
не более 0,05
4,5 – 7,0
4. Описание технологической схемы получения 1,2 – дихлорэтана
Реакция прямого хлорирования этилена протекает в реакторе, совмещенном с теплообменником в жидкой фазе при поглощении газообразного этилена и хлора жидким дихлорэтаном в присутствии катализатора– хлорного железа (FеС13), растворенного в дихлорэтане.
Реактор прямого хлорирования Р- 1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с внутренним диаметром 1400 мм. и высотой 9700 мм., в нижней части которого установлены два распределительных устройства для подачи этилена, хлора. Для исключения проскока свободного хлора, хлорный барботер расположен ниже этиленового.
Для снятия тепла реакции реактор Р- 1 своими нижними и верхними частями соединен линиями перетока с трубной частью вертикального кожухотрубного теплообменника Т – 1, с площадью теплообмена 961м2, диаметр кожуха 1200 мм, диаметр труб 20*2 мм, количество труб 1701, длина труб 9 м. В трубопровод прямой оборотной воды периодически, для удаления отложений на трубном пучке, подается технологический воздух.
Испаренный хлор по трубопроводу подается в нижнее распределительное устройство реактора прямого хлорирования Р 1. Объемная доля воды в испаренном хлоре не более 0,007% контролируется по прибору МRCА, при увеличении объемной доли воды более 0,007% на АРМ срабатывает сигнализация. Объемный расход хлора в пределах 1200 – 3400нм3/ч контролируется с помощью регулятора расхода FRСА. Давление испаренного хлора контролируется по прибору РRА в пределах 0,3–0,6 МПа. При уменьшении давления менее 0,3МПа на АРМ срабатывает сигнализация. Температура испаренного хлора в пределах 10–400С контролируется по прибору ТR.
Газообразный этилен по трубопроводу поступает с установки этиленохранилища газового производства с давлением 0,6–1,1МПа. Объемная доля воды в этилене не более 0,001%.
Вместе с этиленом и хлором в систему подаются инерты, что повышает вероятность образования взрывоопасной газовой смеси. Для исключения этого предусмотрена подача азота (с АРМ оператора) в трубопровод этилена перед реактором прямого хлорирования Р 1 или в головную часть реактора. Объемный расход азота не более 80м3/час поддерживается с помощью регулятора расхода FRС.
Катализатор прямого хлорирования готовится растворением хлорного железа в дихлорэтане в емкости Е 7. Хлорное железо (порошок) загружается через люк в предварительно подготовленную емкость из бочек вручную. Подача катализатора в реакторобеспечивается циркуляцией дихлорэтана между реактором и емкостью насосом. Самоциркуляция дихлорэтана между реактором и теплообменником осуществляется за счет термосифонного эффекта и барботирования этилена и хлора в потоке дихлорэтана. В результате экзотермической реакции прямого хлорирования, дихлорэтан нагревается до температуры49–65°С и через верхнюю циркуляционную трубу поступает в трубное пространство теплообменника, проходит его сверху вниз, охлаждаясь при этом до температуры40 – 56 °С и по нижней циркуляционной трубе возвращается в нижнюю часть реактора.
Температура дихлорэтана вверху реактора в пределах 49 – 65оС поддерживается с помощью регулятора температуры ТRА, регулирующий клапан которого установлен на трубопроводе подачи прямой оборотной воды в межтрубное пространство теплообменника Т 1. При понижении температуры ниже 40С на АРМ срабатывает сигнализация.
Полученный дихлорэтан из реактора прямого хлорирования Р 1 с температурой не выше 65 оС через переливной бак Б 1 самотеком поступает в промежуточную емкость Е 2 дихлорэтана-сырца, откуда насосом (в зависимости от уровня в емкости) подается на систему отмывки.
Уровень дихлорэтана в емкости Е 2 поддерживается в пределах 30–70%. Часть потока дихлорэтана от насоса Н 1 периодически подается в емкость Е 7 для подачи катализатора в реактор Р 1.
Абгазы из реактора прямого хлорирования Р 1, с температурой не выше 65оС поступают в трубное пространство конденсатора Х 2, где охлаждаются водой. Охлажденные абгазы разделяются на жидкую и газообразную фракции в фазоразделителе Ф 2. Газообразная фракция направляется на санитарную колонну К 110, а сконденсировавшийся дихлорэтан стекает в емкость Е 2.
Полученный методом прямого хлорирования дихлорэтан-сырец содержит в себе непрореагировавший хлор, хлорное железо, хлористый водород, для удаления, которых он подвергается кислотной, щелочной и водной отмывке.
Узел щелочной отмывки дихлорэтана – сырца
Для удаления хлора, хлористого водорода и хлорного железа дихлорэтан-сырец с объемным расходом 3–30м3/час, температурой не выше 650С и давлением не более 0,72 МПА насосом Н 1 через смесительное сопло С 1 подается напервую ступень щелочной отмывки в емкость Е 2. В смесительном сопле С 1 происходит смешение дихлорэтана-сырца и циркуляционной воды, подаваемой насосом Н 2.
В процессе смешения хлористый водород и хлорное железо растворяются в воде. Водно-дихлорэтановая смесь из форсунки поступает в разделительную емкость Е 2, где происходит разделение слоев за счет разности плотностей жидкостей. Верхний водный слой, содержащий хлорное железо и хлористый водород, из емкости Е 2 подается насосом Н 2 на смесительное сопло С 1, а часть потока отводится в емкость нейтрализации сточных вод Е 109 с помощью регулятора уровня LRCА, чем достигается регулирование уровня раздела фаз в емкости Е 2 в пределах 30–70%. Уменьшение уровня менее 30% и увеличение более 70%, на АРМ срабатывает сигнализация.
Для нейтрализации НСI, СI, FeCI3 в емкость Е 2 подается 20%-ая щелочь со стадии 100 из емкости V 108.
НС1+NаОНàNаС1+Н2О
С12+ 2NаОН àNаОС1+ NaС1 + Н2О
FеС13+3NаОНàFе (ОН)3+3NаС1
Узел водной отмывки дихлорэтана – сырца
Нижний слой дихлорэтана-сырца, содержащий щелочь и растворимые в воде соли из емкости Е 2, через смесительное сопло С 2 подается на водную отмывку в емкость Е 3 В смесительном соплеС 2 происходит смешение дихлорэтана-сырца, циркуляционной воды, подаваемой насосом Н 3, свежей технологической воды, подаваемой насосом Н 4 из сборника V 215.
В процессе смешения щелочь и соли растворяются в воде. Водно-дихлорэтановая смесь из форсунки поступает в разделительную емкость Е 3, где происходит разделение слоев за счет разности плотностей жидкостей. Верхний водный слой из емкости Е 3 насосом Н 3, подается на смесительное сопло С 2, а часть этого потока с помощью регулятора уровня LRCA 25306 отводится на стадию отпарки сточных вод в емкость V 109. Таким образом, происходит регулирование уровня в емкости Е 3 30 – 70%. Нижний слой отмытого от примесей дихлорэтана-сырца подается на промежуточный склад в танки дихлорэтана-сырца Т 302 или на колонну обезвоживания дихлорэтана С 301.
Объемный расход дихлорэтана-сырца из емкости Е 3 в пределах 6 – 30 м3/ч, контролируется по прибору FR 24210.
Кубовый продукт колонны обезвоживания С 301 с массовой долей дихлорэтана не менее99,1%, с массовой долей влаги не более 10-3 % (10 ppm) и массовой долей четыреххлористого углерода не более0,25%. Далее высушенный дихлорэтан поступает на ректификацию, а затем на стадию пиролиза.
5. Материальный баланс
Химическое превращение сырья осуществляется в реакционных аппаратах, или реакторах. Процессы, протекающие в них, обеспечивают получение различных продуктов реакции и улучшение их качества. Конструкция реактора должна отвечать требованиям данного химического процесса.
Исходные данные:    продолжение
--PAGE_BREAK--
Производительность по товарному ДХЭ 120000 т/год
Число рабочих часов в году 8040 часов
Общие потери 2,2%
Температура в реакторе 55 оС
Давление в реакторе 0,18 МПа
Продукты прямого хлорирования этилена, % масс.:
1,2 – дихлорэтан – 98
1,1,2 – трихлорэтан – 1,8
Винилхлорид – 0,1
Хлористый этил – 0,1
Состав сырья:
Технический хлор, % об.:
Хлор – 98
Вода – 0,001
Кислород – 2
Технический этилен, % об.:
Этилен – 99,9
Метан – 0, 048
Этан – 0, 048
Пропилен – 0,005
5.1 Расчет материального баланса установки
/>
Производительность установки с учетом потерь
/>
Рассчитываем часовую производительность установки
/>
С учетом состава технического ДХЭ
/>
В реакторе протекают следующие реакции:
1. Образование 1,2 – дихлорэтана.
/>С2Н4 + 2Cl2 C2H4Cl2
2. Образование 1,1,2 – трихлорэтана
/>С2Н4 + Cl2C2H3Cl3 + HCl
3. Образование винилхлорида
/>С2H4 + Cl2 C2H3Cl + HCl
4. Образование хлористого этила
/>C2H4 + HCl C2H5Cl
При этом образуется:
ДХЭ – 15565 • 0,98 = 15254 кг/ч
ТХЭ – 15565 • 0,02 = 311,3 кг/ч
ВХ – 15565 • 0,1/100 = 15,56 кг/ч
ХЭ – 15565 • 0,1/100 = 15,56 кг/ч
Определение количества хлора и этилена, идущих на образование ДХЭ – сырца.
На образование ДХЭ (100%-ого):
X1 X2 15254
/>CH2=CH2 + Cl2C2H4Cl2
28 71 99
М (С2Н4) = 28 кг/кмоль
М (Сl2) = 71 кг/кмоль
М (С2Н4Cl2) = 99 кг/кмоль
X1 (C2H4) = 28•15254/99 = 4402,2 кг/ч
Х2 (Сl2) = 71•15254/99 = 10939,7 кг/ч
На образование ТХЭ:
Х1 Х2 311,3 Х3
/>С2Н4 + 2Cl2 С2Н3Cl3 + НCl
28 142 133,5 36,5
M(HCl) = 36,5 кг/кмоль
М(С2H3Cl3) = 133,5 кг/кмоль
Х1 (С2Н4) = 28•∙311,3/133,5 = 65,3 кг/кмоль
Х2 (Cl2) = 142•311,3/133,5 = 331,2 кг/кмоль
Х3(НCl) = 65,3•36,5/28 = 85,1 кг/ч
На образование ВХ:
Х1X2 15,56 X3
/>С2H4 + Сl2C2H3Cl + HCl
28 71 62,5 36,5
M(C2H3Cl) = 62,5 кг/кмоль
Х1(C2H4) = 28•15,56/62,5 = 6,97 кг/ч
Х2 (Сl2) = 71•15,56/62,5 = 17,27 кг/ч
Х3(НCl) = 6,97•36,5/28 = 9,1 кг/ч
На образование ХЭ:
Х1X3 15,56
/>С2Н4 + НCl C2H5Сl
28 36,5 64,5    продолжение
--PAGE_BREAK--
M(C2H5Cl) = 64,5 кг/кмоль
Х1(С2Н4) =28•15,56/64,5 = 6,7 кг/ч
В данном случае идет утилизация хлористого водорода, образовавшегося в предыдущих реакциях.
Х3 (HCl) = 15,56•36,5/64,5=8,8 кг/ч
Определяем суммарное количество образовавшегося хлористого водорода:
/>
На реакцию образования этилхлорида расходуется хлористого водорода – 10,1 кг/ч. остальное количество 94,2 – 8,8 = 85,4 кг/ч растворяется в дихлорэтане сырце.
Общий расход этилена.
/>
/>
Расход технического этилена.
Состав технического этилена, % об.:
Этилен (С2Н4) – 99,9
Метан (СН4) – 0,048
Этан (С2Н6) – 0,048
Пропилен (С3Н6) – 0,005
Плотность при нормальных условиях [5]
/>
где М – молекулярная масса газа, кг/кмоль
/> – плотность газа при н.у., кг/м3
22,4 м3 – объем, занимаемый 1 кмоль газа.
/>(С2Н4) = 28/22,4 = 1,250 кг/м3
/>(СН4) = 16/22,4 = 0,714 кг/м3
/>(С2Н6) = 30/22,4 = 1,339 кг/м3
/>(С3Н6) = 42/22,4 = 1,875 кг/м3
/>(С2Н2) = 26/22,4 = 1,161 кг/м3
Объем при нормальных условиях [5]
/>
где /> – объем, занимаемый газом при н.у., м3
m–масса газа, кг
/>— плотность газа при н.у., кг/м3
Объемный расход чистого 100%-ого этилена для получения дихлорэтана.
/>
Общий объемный расход этиленовой фракции составит:
/>
Расход остальных газов:
Пропилен /> или />
Метан /> или />
Этан /> или />
Общий массовый расход технического этилена составит:
/>
Состав этилена в массовых процентах />:
/>[5]
Этилен />
Пропилен />
Метан />
Этан />
Общий расход хлора
/>
G = 11288,6 кг/ч – расход чистого 100%-ого хлора пошедшего на реакцию получения 1,2 – дихлорэтана и побочные реакции.
Определим состав технического хлора в массовых процентах.
Определим плотность газов, входящих в состав технического хлора.
/>(Cl2) = 71/22,4 = 3,17 кг/м3
/>(Н2O) = 18/22,4 = 0,8 кг/м3
/>(O2) = 32/22,4 = 1,43 кг/м3
Объемный расход чистого 100%-ого хлора составит:
/>
Объемный расход технического хлора:
/>
Остальные компоненты:
Вода /> или />
Кислород /> или />    продолжение
--PAGE_BREAK--
Массовый расход технического хлора.
/>(вода)
где /> – массовый расход технического хлора
mi(хлор) – массовый расход 100%-ого (чистого) хлора
mi(кислород) – массовый расход 100%-ого (чистого) кислорода
mi(вода) – массовый расход 100%-ого (чистого) водяного пара
/>
Определим состав технического хлора в массовых процентах.
/>[5]
хлор />
вода />
кислород />
Таблица 5.1. Материальный баланс стадии прямого хлорирование этилена
Приход
Расход
Компоненты
/>
/>
%
Компоненты
/>
/>
%
Технический этилен
в том числе:
Этилен
Пропилен
Метан
Этан
Технический хлор,
в том числе:
Хлор
Вода
кислород
4484,77


4481,2
0,3
1,23
2,3
11392,6


11288,6
0,033
104
160,17


160,04
0,007
0,07
0,07
160,46


159
0,002
3,25
27,88










72,12








ДХЭ-товарный
Побочные,
в том числе:
ТХЭ
ВХ
ХЭ


Отходящие газы,
в том числе:
Хлористый водород
Пропилен
Метан
Этан
Вода
Кислород


Потери ДХЭ
14943
342,4


311,3
15,56
15,56


193,3




85,4
0,2
1,23
2,3
0,033
104


395
151
2,85


3,17
0,24
0,24


5,85




1,2
0,007
0,07
0,07
0,002
3,25


4
94,73
1,98

    продолжение
--PAGE_BREAK--








1,17


















2,2


ИТОГО:
15873,7


100
ИТОГО:
15873,7


100
Таблица 5.2. Материальный баланс реактора прямого хлорирование этилена
Приход
Расход
Компоненты
/>
/>
%
Компоненты
/>
/>
%
Технический этилен,
в том числе:
Этилен
Пропилен
Метан
Этан
Технический хлор,
в том числе
Хлор
Вода
Кислород
4484,77


4481,2
0,3
1,23
2,3
11392,6


11288,6
0,033
104
160,17


160,04
0,007
0,07
0,07
160,46


159
0,002
3,25
27,88










72,12








ДХЭ-сырец,
в том числе:
ДХЭ
ТХЭ
ВХ
ХЭ


Остальные,
в том числе:
Хлористый водород
Пропилен
Метан
Этан
Вода
Кислород
15565


15254
311,3
15,56
15,56


193,3




85,4
0,3
1,23
2,3
0,033
104
157,2


154,1
3,2
0,24
0,24


5,85




1,2
0,007
0,07
0,07
0,002
3,25
94,73












1,17




ИТОГО:
15873,7


100
ИТОГО:
15873,7


100
6. Тепловой баланс
Уравнение теплового баланса в общем виде:    продолжение
--PAGE_BREAK--
Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+Q6+ Qпот., [6]
где Q1, Q2, Q3, Q4 – тепловые потоки технического этилена, технического хлора азота и продуктов реакции соответственно, кВт;
Q5 – теплота экзотермических реакций;
Q6 – теплота, отводимая кипящим конденсатом, кВт;
Q пот. – теплопотери в окружающую среду, кВт
Исходные данные:
Материальные потоки (из таблицы материального баланса реактора)
Технический этилен: />
Технический хлор: />
Продукты реакции (ДХЭ – сырец): />
Остальные: />
Для расчета тепловых расчетов технического хлора, технического этилена, продуктов реакции рассчитаем средние молярные теплоемкости:
/>[6]
технического хлора при температуре:
Т1=25+273=298К
технического этилена при температуре:
Т2=25+273=298К
продуктов реакции при температуре:
Т3=55+273=328К
остальных при температуре:
Т4=55+273=328К
Средние молярные теплоемкости
Наименование
/>
/>
/>
Технический этилен:
Этилен
Пропилен
Метан
Этан
Итого:
Технический хлор:
Хлор
Вода
Кислород
Итого:
Остальные газы + продукты реакции:
ДХЭ
ТХЭ
ВХ
ХЭ
Хлористый водород
Пропилен
Метан
Этан
Вода
Кислород


99,9
0,006
0,027
0,05
100


99,1
0,0003
0,9
100




97,3
1,28
0,004
0,004
1,34
0,001
0,01
0,038
0,0012
0,009


43,56
63,89
35,71
52,64




33,93
75,42
29,37






79,63
148,50
53,68
12,76
29,0
76,08
39,74
63,02
34,23
30,02


43,52
0,004
0,009
0,026
43,56


33,62
0,00023
0,264
33,88




77,48
1,90
0,002
0,004    продолжение
--PAGE_BREAK--
0,39
0,0001
0,0004
0,024
0,0004
0,0027 --PAGE_BREAK--


98,94
1. Тепловой поток: продукты реакции + остальные
2. Потери в окружающую среду.
3. Тепло, снимаемое в холодильнике
197,5






459,32




8529,62
2,48






5,0




92,55
ИТОГО:
9286,44
100
ИТОГО:
9286,44
100
На основании теплового расчета определяем количество дихлорэтана, циркулирующее в холодильнике.
Формула: /> [6]
где G – количество дихлорэтана – сырца, кг/ч
Q – тепло, снимаемое в выносном холодильнике, кВт
С– теплоемкость ДХЭ – сырца, кДж/кг∙К
tн, tк – начальная и конечная температура ДХЭ – сырца.
/>
7. Технологические расчеты
Определение основных размеров реактора
/>
Основные размеры проектируемого реактора рассчитываем исходя из соотношения действующего реактора /> [7]
Высоту реакционной зоны реактора принимаем 8500 мм на основании литературных и практических данных.
Объемная производительность реактора синтеза ДХЭ 0,72 />
При производительности реактора 15.25 т/ч, объем реакционной зоны составит: 15.25 • 0,72 = 10.98 м3
Для определения внутреннего диметра проектируемого аппарата воспользуемся системой уравнений
/>; />[7]
Решим уравнение относительно />
/>
/>=/>
Высота: />
7.2 Определение диаметра основных патрубков
Расчет диаметра ведем по формуле:
/>[7]
где d – внутренний диаметр патрубка, м
G – массовый расход вещества, кг/ч
W – скорость среды, м/с
/> – плотность среды, кг/м3
Расходы:
G (ДХЭ) = 7414 кг/ч
G (этилен) = 4484,77 кг/ч
G (хлор) = 11392,63 кг/ч
Скорости:
W (ДХЭ-пар) = 30 м/с [7]
W (этилен) = 25 м/с
W (хлор) = 25 м/с
Плотности:
/>(ДХЭ-пар) = 1200 кг/м3 при t = 55 0С, /> = 0,18 МПа [7]
/>(этилен) = 4,69 кг/м3 при t = 25 0С, /> = 0,3 МПа [7]
/>(хлор) = 11,64 кг/м3 при t = 25 0С, /> = 0,3 МПа [7]
d (ДХЭ-пар)=/> – принимаем стандартный диаметр равный 80 мм.
D (этилен) = /> – принимаем стандартный диаметр равный 125 мм
D (хлор) = /> – принимаем стандартный диаметр равный 125 мм.
7.3 Расчёт теплообменника
Исходные данные:
Тепловая нагрузка Q = 8524050 Вт
ДХЭ охлаждается от 60°С до 45°С оборотной водой с начальной температурой 25°С и конечной температурой 35°С.
7.3.1 Cредняя разность температур при противотоке
60/>45
35/>25
/>=25 />
/>/>[8]    продолжение
--PAGE_BREAK--
7.3.2 Средняя температура воды />
7.3.3 Средняя температура ДХЭ
/>[8]
7.3.4 Определим расход воды
/>
где с/> – теплоёмкость воды, Дж/(кг×К)
С/>=4190 Дж/(кг×К) [8]
G/> м3/с
/>=1000 кг/м/> [8]
7.3.5 Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена
По т. 4.8. K/>800 Вт/(м/>×К) [8]
/>[8]
7.3.6 Выбираем по ГОСТ 15120–79 теплообменник [8]
F = 961 м/>
Д/> = 1200 мм
/>= 20х2 мм
/>= 1701 шт.
одноходовой
/>= 9,0 м
/>
S между перег.=18,7×10-2 м2
S сечения одного хода по трубам = 34,2×10-2 м2
Проведём уточненный расчет
Межтрубное пространство (вода)
/>
Критерий Рейнольдса
/>
где /> – эквивалентный диаметр, м
m – вязкость воды при средней температуре
m=996 кг/м/> [8]
r=804/>Па×с [8]
/>
/>
При />10000 Критерий Нуссельта
/>(Рr/Prст) 0,25 [8]
Критерий Прандтля
Рr = />, [8]
где /> – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×к).
/>= 0,601 Вт/(м×к)
Рr = />,
Поправкой (Рr/Рrст)0,25 можно пренебречь, т. к. разность температур невелика (Рr/Рrст)0,25» 1.
/>= 245
Коэффициент теплоотдачи для воды
/>[8]
7.3.8 Коэффициент теплоотдачи для ДХЭ
Трубное пространство
Примем скорость ДХЭ в трубах 0,5 м/с
wДХЭ = 0,5 м/с
Re = />=/>
rДХЭ = 1207 кг/м3 при средней температуре
mДХЭ = 574 10-6 Па×c
(по программе физико-химические свойства веществ FIS-HIM).
Рr = />
λДХЭ = 0,121 Вт/(м×К)
СДХЭ = 1323 Дж/(кг×К) (по программе FIS-HIM).
При Re = 10 4 – 5 ×106; Рr = 0,6 – 100
Критерий Нуссельта
Nu = 0,023× Re 0,8 ×Pr 0,4 × (Pr/Prст)0,25 [8]
Nu = 0,023× 16822 0,8 ×6,3 0,4 = 115
Поправкой (Pr/Prст)0,25 » 1 можно пренебречь    продолжение
--PAGE_BREAK--
Коэффициент теплоотдачи для ДХЭ
/>
7.3.9 Тепловая проводимость стенки и загрязнений
/>
по таблице ХХХI rв, rДХЭ [8]
/>= 46,5 Вт/(м×к) по таблице [8]
rв= 5800 Вт/м2 ×к)
rДХЭ = 2900 Вт/м2 ×к)
s= 0,002 мм
/>
Коэффициент теплоотдачи
/>[8]
/>7.3.10 Вт/(м2×К)
7.3.11 Расчетная площадь поверхности теплообменника
/>= />
7.3.12. Определим запас площади поверхности теплообмена.
/>
Запас площади поверхности теплообмена достаточен.
Окончательные параметры аппарата принимаем:
Одноходовой кожухотрубный теплообменник с поверхностью теплообмена
F = 961 м2, Дкожуха-1200 мм, d трубы = 20 × 2 мм, количество труб n = 1701, высота труб Н = 9 м.
8. Механические расчеты
8.1 Расчет реактора прямого хлорирования этилена
Исходные данные для механического расчета аппарата приняты на основании технического паспорта действующего реактора:
1. Расчетное давление, Рр = 6 кгс/см2 (0,6 МПа)
2. Давление испытания, Ршп = 7,8 кгс/см2 (0,78 МПа)
3. Расчетная температура, t = 55 0С
4. Допускаемое напряжение металла, G = 1600 кгс/см2
5. Коэффициент прочности сварного шва, φр = 0,9
6. Прибавка к расчетным толщинам, С = 0,2; С3 = 0,2
7. Внутренний диаметр аппарата и днища, D = 130 см
8. Материал обечайки; сталь 15Х СНД ГОСТ – 19828 – 79
9. Материал днища: сталь 09Г2С ФВ ГОСТ – 5520 – 79
10. Радиус кривизны в вершине днища: R = 130 см.
8.1.1 Расчет обечайки нагруженной внутренним давлением. Рр=13 кгс/см2
Толщина стенки
S ≥ SR+ C
где SR – расчетная толщина
SR=/> [11]
SR=/>
S=0,27+0,2 = 0,47 см или 4,7 мм
Исполнительная толщина
Sиспол = 0,5 см или 5 мм
Допускаемое внутреннее избыточное давление
/>[11]
/>
8.1.2 Расчет эллиптического днища (крышки)
Толщина стенки:
SI = SIR+ C
где SIR – расчетная толщина.
SIR=/>
SIR=/>см или 2,7 мм
SI= 0,27+0,2 = 0,47 см или 4,7 мм
Исполнительная толщина:
Sиспол= 0,5 см или 5 мм
2. Допускаемое внутреннее избыточное давление.
/>[11]
/>кгс/см2
8.1.3 Расчет укрепления отверстия в эллиптическом днище (крышке) аппарата
1 Условия применения расчетных формул
/>
SIR=/>см или 0,3 мм.
Расчетная длина внешней части штуцера.
LIR=min/> 1,25/>
LIR=1,25/>=2,45 см или 24,5 мм.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Расчетная длина внутренней части штуцера.
LSR=min/> 0,5/>
LSR=0,5 />=0,56 см или 5,6 мм.
Расчетная ширина зоны укрепления в стенке днища (крышки)
LR=min/>; />
LR=/>=8,8 см или 88 мм.
Отношение допускаемых напряжений.
Х1= min/>; /> Для внешней части
Х1=/>
Х2= min/>; /> Для внутренней части
Х2=/>
Расчетный диаметр отверстия, не требующего дополнительного укрепления при отсутствии избыточной толщины стенки днища.
Dot=0,4·/>=0,4·/>=3,53 см или 35,3 мм
где DR – внутренний диаметр штуцера
D – внутренний диаметр аппарата
/>
/>
где S – толщина стенки
D – внутренний диаметр аппарата.
/>
Расчетный диаметр укрепленного эллиптического днища при Н=0,2D
DR=2D/> [11]
где DR – расчетный диаметр укрепленного эллиптического днища
x – расстояние от центра закрепленного отверстия до оси эллиптического днища
(х=0) – в нашем случае
DR = 2·130/>=260 см или 2600 мм.
Расчетный диаметр отверстия в стенке эллиптического днища (крышки)
dR= d+2CS
где dR – расчетный диаметр отверстия в стенке эллиптического днища (крышки)
d – внутренний диаметр штуцера
dR=12,5+2·0,2=12,9 си или 129 мм.
Расчетная толщина стенки штуцера, нагруженного внутренним давлением
SIR=/>
Расчетный диаметр отверстия не требующего дополнительного укрепления
dOR=2 (/>
dOR=2 (/>=3,53 см или 35,3 мм
условие, при котором не требуется укрепление отверстия dR≤d0
35,3≤129/> — условие выполняется
8.2 Расчет толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции, /> находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду.
/>[14]
где />=9,3+0,058 tпар – коэффициент теплоотдачи от верхней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2к)
tпар – температура изоляции со стороны окружающей среды, исходя из требований техники безопасности не должна превышать 95 0С.
tпар принимаем равной 40 0С
tст1 – температура изоляции со стороны аппарата, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимаем равной температуре среды в аппарате в нашем случае tст1= 55 0С
tв – температура окружающей среды (воздуха), 0С. Принимаем tв=17,2 0С
/> – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м∙к)
В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности />=0,09 Вт/(м∙к)
/>=9,3+0,058∙90=14,52 Вт/(м2∙к)
/>
Толщина изоляционного материала />
8.3 Расчет теплообменника
Исходные данные:    продолжение
--PAGE_BREAK--
Тепловая нагрузка Q = 279160 Вт
Абгазы охлаждается от 65°С до 40°С водой с начальной температурой 25°С и конечной температурой 35°С.
8.3.1 Cредняя разность температур при противотоке
65/>40
35/>25
/>=30 />
/>/>[8]
8.3.2 Средняя температура воды />
8.3.3 Средняя температура абгазов
/>[8]
8.3.4 Определим расход воды
/>
где с/> – теплоёмкость воды, Дж/(кг×К)
С/>=4190 Дж/(кг×К) [8]
G/> м3/с
/>=1000 кг/м/> [8]
8.3.5 Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена
По т. 4.8. K/>120 Вт/(м/>×К) [8]
/>[8]
8.3.6 Выбираем по ГОСТ 15120–79 теплообменник [8]
F = 49 м/>
Д/> = 600 мм
/>= 20х2 мм
/>= 389 шт.
одноходовой
/>= 2,0 м
Действующее число Re равно:
/>
/>= 2079
Рr = />, [8]
где /> – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×к).
/>= 0,142 Вт/(м×к)
Рr = />
Поправкой (Рr/Рrст)0,25 можно пренебречь, т. к. разность температур невелика (Рr/Рrст)0,25» 1.
/>= 4,05
Коэффициент теплоотдачи для воды
/>[8]
8.3.7 Коэффициент теплоотдачи для абгазов
Трубное пространство
Примем скорость абгазов в трубах 0,5 м/с
8.3.8 Тепловая проводимость стенки и загрязнений
/>
по таблице ХХХI rв, rабгаз. [8]
/>= 46,5 Вт/(м×к) по таблице [8]
rв= 5800 (Вт/м2 ×к)
s= 0,002 мм
/>
8.3.9 Коэффициент теплоотдачи
/>[8]
/>Вт/(м2×К)
8.3.10 Расчетная площадь поверхности теплообменника
/>= />
7.3.11 Определим запас площади поверхности теплообмена.
/>
Запас площади поверхности теплообмена достаточен.
Окончательные параметры аппарата принимаем:
Одноходовой кожухотрубный теплообменник с поверхностью теплообмена
F = 49м2, Дкожуха-600 мм, d трубы = 20 × 2 мм, количество труб n = 389, высота труб Н = 2,0 м.
9 Аналитический контроль процесса
Таблица 9.1     продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
+19%отн. --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
г. Челябинск

--PAGE_BREAK--
К 110
Диафрагма камерная, Ду 100 Место установки – трубопровод подачи абгазов в к 110. --PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Sony multiscan 21se




шт.
1
18
Клавиатура
KB2




шт.
1
19
Манипулятор курсора
Logitech




шт.
1
20
SCADA системаSIMATIC WinCC
WinCC
6AV6371–1BG15 OAX0






21
Пакет программ SIMATICStep7 v5.0 с дополнительными пакетами программирования для создания проекта автоматизации на уровне программируемых логических контроллеров S7–400Н и их коммуникации в локальные сети
Step7 v5.0
6ES7810–4CC04 OYX4






22
Источник бесперебойного питания
APC-SMART-UPS




шт.
1


Инженерная станция:










16
Промышленнаяэлектронно-вычислительнаямашина. CPU Pentium 4, 2048Мбайт, 80 ГбайтHD, Matrox Millenium G200 (512 Мбайт, AGP графика, 64Кцветов, 1600*1200 точекпричастотерегенерацииизображений100 Гц); 3,5'' дисковод, интегрированныйинтерфейсFast Ethernet 10/100 Мбит/с, Windows NT 4.0 Workstation.
SIMATIC PC RI45 PIII Tower.




шт.
1
17
Монитор 21'' SVGA
Sony multiscan 21se




шт.
1
18
Клавиатура
KB2




шт.
1
19
Манипулятор курсора
Logitech




шт.
1
Предложенная схема автоматизации, установки прямого низкотемпературного хлорирования этилена обеспечит контроль и регулирование основных параметров технологического процесса, а также возможность ведения технологического процесса в оптимальных для данной установки условиях, что обеспечит получение готового продукта (1,2-дихлорэтана) заданного качества.
Конкретные типы средств автоматизации выбирались с учетом особенностей технологического процесса и его параметров.
В первую очередь принимались во внимание такие факторы, как пожароопасность и взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды, число параметров, участвующих в управлении, и их физико-химические свойства, дальность передачи сигналов информации и управления, требуемые точность и быстродействие. Эти факторы определяют выбор методов измерения технологических параметров, требуемые функциональные возможности регуляторов и приборов (законы регулирования, показание, запись и т.д.), диапазоны измерения, классы точности, вид дистанционной передачи и т.д.
11. Безопасность жизнедеятельности
11.1 Общая характеристика опасных и вредных примесей производственных факторов
Существует опасность отравления применяемыми в технологическом процессе токсичными продуктами: хлором, парами 1,2-дихлорэтана, хлористым водородом, этиленом, 1,1,2-трихлорэтаном, винилхлоридом, едким натром, керосином, аммиаком, парами топлива, азотом. Опасность отравления может возникнуть в результате их утечки, а также нарушения герметичности фланцевых соединений, сварных швов трубопроводов и оборудования, торцевых и сальниковых уплотнений насосного оборудования [15].
Взрывоопасность связана с содержанием паров 1,2-дихлорэтана в атмосфере и в воздухе рабочих помещений более 6,2% (объемн), этилена более 3% (объемн.), 1,1,2-трихлорэтана более 8,7% (объемн), паров различных видов топлива более 2% (объемн), винилхлорида более 3,0% (объемн) при нарушениях технологического режима и герметичности оборудования и трубопроводов.
Пожароопасностьсвязана с применением пожароопасных продуктов (этилена, аммиака, топлива, 1,1,2-трихлорэтана, 1,2-дихлорэтана, винилхлорида), горюче-смазочных материалов и с возможностью их загорания.
Опасность термических ожогов при соприкосновении с паром, конденсатом, горячей водой; с нагретыми частями оборудования и трубопроводов вследствие нарушения их теплоизоляции или неполной теплоизоляции.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Опасность химических ожогов раствором едкого натра, хлором, хлористым водородом, кислыми сточными водами, легкокипящими отходами производства дихлорэтана, 1,2-дихлорэтаном, винилхлоридом, влажным катализатором оксихлорирования, 1,1,2-трихлорэтаном, твердым едким натром.
Опасность поражения электрическим током при неисправности электрооборудования и при нарушении правил техники безопасности при эксплуатации электрооборудования.
Опасность получения механических травм из-за неправильного обслуживания вращающихся и движущихся механизмов (компрессоров, насосов, вентиляторов), при отсутствии ограждений.
Таблица 11.1. Вредные и опасные производственные фактора проектируемого объекта
Опасные и вредные производственные факторы
Источники, места и причины возникновения опасных и вредных факторов
Нормируемые показатели и их значения
Основные средства защиты от вредных и опасных факторов
1
2
3
4
Электрический ток
Освещение


электродвигатели


электрифицированный ручной инструмент
Переменный ток


Частота 50 Гц


Напряжения 220/380В при соприкосновении не более 100мА
Световые проемы. Осветительные приборы.
Изолирующие устройства и покрытия.
Устройства защитного заземления и зануления. Предохранительные устройства. Устройства автоматического отключения. Молниеотводы.
Этилен (С2Н4)
Сальниковые уплотнения.




фланцевые соединения
ПДК в р.з 100 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для удаления токсичных веществ.
Хлор (C12)
Сальниковые уплотнения.






Фланцевые соединения.


Колодцы, приямки.
ПДК в р.з 1 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ.
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Хлористый водород (HC1)
Сальниковые уплотнения.




Фланцевые соединения
ПДК в р.з 5 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для удаления токсичных веществ.
1,1,2 – трихлорэтан (С2Н3С13)
Сальниковые уплотнения.




Фланцевые соединения
ПДК в р.з 5 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ
Винилхлорид
(C2H3C1)
Сальниковые уплотнения.








Фланцевые соединения
Колодцы
ПДК в р.з 1 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Азот (N2)
Сальниковые уплотнения.
Фланцевые соединения.
Концентрация кислорода не менее 18% (объемных)
Респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха
1,2 дихлорэтан
(C2H4C12)
Сальниковые уплотнения.








Фланцевые соединения.
Приямки
ПДК в р.з 10 мг/м3
Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ.
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Шум и вибрация
Насосные и компрессорные установки
Не более 80 дБА
Противошумные наушники. Глушители шума. Виброизолирующие устройства. Устройства автоматического контроля и сигнализации.
11.2 Производственная санитария
По санитарной классификации 1,2 дихлорэтана, с точки зрения выделения производственных вредностей в окружающую среду относится к классу I с минимальной защитной зоной 100 метров [17].
В качестве основной меры защиты работающих от воздействия вредных веществ является дистанционное управление технологическим процессом, а также применение средств индивидуальной защиты. (спец. одежда, противогаз с фильтрующей коробкой марки БКФ)
Все лица, занятые на производстве и имеющие контакт с вредными веществами, должны в обязательном порядке проходить предварительный и периодический медицинский осмотр, знать методы оказания неотложной помощи пострадавшим при отравлении. [18]
Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе в рабочей зоне осуществляется с помощью системы контроля воздушной среды производственных помещений. На установке предусматривается наличие газоанализаторов, работающих на определение нижнего предела взрывоопасности взрывоопасных газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей (применяемых на производстве) сблокированные с аварийными вентиляционными системами при достижении 20% от нижнего предела взрываемости. [19]    продолжение
--PAGE_BREAK--
Все санитарно-бытовые помещения расположены в отдельно стоящих административно-бытовых зданиях.
Для локализации выделяющихся вредных веществ в производственных помещениях, установлена местная и общеобменная вентиляция, обеспечивающая 8-ми кратный воздухообмен по всему объему помещения. Кроме того установлена аварийная вентиляция, сблокированная с газоанализатором.
Приточные вентиляционные установки совмещены с системой воздушного отопления. Все вентиляторы, применяемые на производстве, должны быть взрывозащищенного исполнения.
Для защиты работающих от шума и вибрации предусмотрены следующие мероприятия:
– изоляция источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции, звуко- и вибропоглощения;
– рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов, акустическая обработка помещений. [20]
Для нормализации освещения производственных помещений предусмотрено:
Естественное освещение – боковое в производственных зданиях.
Искусственное освещение-общее (все производственные помещения освещаются однотипными светильниками). Для искусственного освещения помещений используем ДРЛ лампы. [21]
Для освещения наружной установки применяем дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Все светильники, применяемые на установке 1,2-ДХЭ, должны быть взрывозащищенного исполнения. Также предусматриваем аварийное освещение. Для этой цели применим лампы накаливания.
11.3 Расчет освещения корпуса 202
1.3.1 Расчет естественного освещения
Естественное освещение предусматривается во всех производственных помещений. Подбираем боковой двухсторонний вид естественного освещения т. к. часть оборудование располагается на крыше нашего производства:
Рассчитаем площадь пола здания.
Длина корпуса L=80 м. Высота Н=6,5 м. Ширина В =27 м.
Корпус по высоте разделен на три отметки с высотами 0,000 м; 6,500 м; 13,000 м.
Рассчитаем: Sпол = L×В = 80×27 = 2160 м2
Определяем коэффициент естественного освещения (КЕО) по формуле:
eN = eH×mN[22]
где N – номер группы обеспеченности светом
eN – значение КЕО
mN – коэффициент светового климата
Иркутская область относится ко 2-й группе светового климата.
e2 = 1×0,9 = 0,9
Определяем суммарную площадь световых проёмов при боковом освещении, по формуле:
/>[22]
где Sо – площадь световых проемов, м2.
SП – площадь пола помещения, м2.
еН – нормированное значение КЕО, %.
ηо – световая характеристика окна
kЗ – коэффициент запаса
kЗД – коэффициент учитывающий затенение противостоящими зданиями, зависящий от отношения расстояния между зданиями к высоте расположенного карниза противостоящего здания
r1 – коэффициент учитывающий отраженный свет
τо – общий коэффициент светопропускания рассчитывается по формуле:
τо=τ1τ2τ3τ4τ5 [22]
где τ1 – коэффициент светопропускания материала.
τ2 – коэффициент учитывающий потери света в переплетах
τ3 – принимаем равным 1
τ4 – коэффициент учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах принимаем равным 0,9
τ5 – коэффициент учитывающий потери в защитной сетке принимаем равным 0,9
Определим площадь световых проемов.
/>м2
Выбираем окна размером 3×4 м по 25 окон с каждой стороны.
11.3.2 Расчет искусственного освещения
Задачей расчета является нахождения количества светильников и ламп, и их расположение. Тип светильника УПД ДРЛ 250.
Определим необходимый световой поток по формуле:
/>[22]
где Е – нормируемое значение освещенности для данного разряда зрительных работ, равным 100 лк.
k – коэффициент запаса, принимаем 1,5
S – площадь помещения, м2.
N – количества светильников, шт.
n – количества ламп в светильнике, шт.
z – коэффициент равномерности, для люминесцентных ламп 1,15
η – коэффициент использования светового потока ламп, зависит от индекса (i)
Определим высоту подвеса светильников по формуле:
НП = Н – (hp+hс)
где Н – высота помещения, м.
hp – высота рабочей поверхности, принимаем 0,8 м.
hc– высота от точки подвеса до светильника, принимаем 0,7 м.
НП= 6,5 – (0,8 + 0,7) = 5,0 м
l – принимаем равное стандартному шагу колонн 6 м.
Расстояние от стен до крайнего ряда светильников, I принимаем
I = 0,3×6=1,8 м    продолжение
--PAGE_BREAK--
Определим число рядов светильников по длине помещения.
/>; /> [22]
где L, B – длинна и ширина помещения, м
/>; />
принимаем n1 = 14 рядов; n2 = 4 рядов
Определим общее число светильников по формуле:
N = n1×n2 = 14×4 = 56 шт.
Определим индекс помещения:
Принимаем: />
ρп = 70%; ρст = 50%; ρраб = 10%
при i = 4 η = 60%
определим необходимый световой поток:
/>лм
Подбираем лампу ДРЛ 250 с F = 11000 лм
Техника безопасности
Основными мероприятиями, обеспечивающими безопасность технологического процесса, безопасную эксплуатацию технологического оборудования электроустановок являются:
а) соблюдение обслуживающим персоналом правил пожарной безопасности при эксплуатации установки, при подготовке к ремонту, проведению ремонтных и других видов работ;
б) ведение технологического процесса в строго заданных нормах технологического режима;
в) своевременное предупреждение всех утечек из аппаратов, коммуникаций;
г) эксплуатация электроустановок в соответствии с «Правилами устройства электроустановок»;
д) эксплуатация сосудов работающих под давлением в соответствии с правилами Ростехнадзора:
е) постоянный контроль за работой приточно-вытяжной вентиляции, состоянием воздушной среды в производственных помещениях.
Режим труда и отдыха.
Установка получения 1,2-дихлорэтана относится к производствам с особоопасными условиями труда.
Для дневного персонала установлена пятидневная рабочая неделя, общей продолжительностью 36 часов.
Сменный персонал работает по пяти бригадному графику. Продолжительность одной смены – 8 часов.
Средства индивидуальной защиты работающих.
Для защиты органов дыхания – фильтрующий противогаз с коробкой марки «БКФ», шланговые противогазы ПШ – 1, ПШ – 2, кислородноизолирующие противогазы КИП – 8 применяются при работе в атмосфере с недостаточным содержанием кислорода менее 18% (объема) и содержанием вредных веществ более 0,5% (объема).
Для защиты тела – специальная одежда (костюм вискозно-лавсановый или хлопчатобумажный).
Специальная обувь – сапоги кирзовые, резиновые или ботинки кожаные.
Для защиты головы – каска.
Для защиты рук – рукавицы или перчатки.
Средства коллективной защиты:
Средства нормализации воздушной среды производственных помещений;
Средства защиты от шума и вибрации;
Средства защиты от поражения электрическим током;
Средства защиты от статического электричества;
Средства защиты от воздействия механических и химических факторов.
11.4.1 Электробезопасность
По опасности поражения электрическим током установка производства 1,2-дихлорэтана методом прямого низкотемпературного хлорирования этилена относятся к особо опасным помещениям (ПУЭ). По пожароопасности помещения установки относятся к взрывоопасной категории А [27]
Согласно «Правилам устройства электроустановок» предусматриваем следующую классификацию производственных помещений и наружных установок по взрывоопасным и пожароопасным зонам.
Наружная установка (реакторы, колонна ректификации и т.д.) – В-IГ.
Помещения (машинный зал) – В-IA.
В связи с этим допускаемые уровни взрывозащиты электрооборудования следующие:
– электрические машины повышенной надежности против взрыва, повышенной надежности для аппаратов и приборов, искрящих или подверженных нагреву выше 800С;
– без взрывозащиты приборов и аппаратов, не искрящих и не нагревающихся выше 800С.
Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы материал, из которого выполнено электрооборудование, был коррозионностойким, механические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.
Должны применяться провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой изоляцией и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке.
На установке должны применяться следующие мероприятия по электробезопасности: [25]
– защитное заземление
– малое напряжение
Мероприятия по защите от статического электричества [26]:
1) Отвод зарядов заземляющими устройствами. Заземление – все металлические и электропроводные неметаллические части технологического оборудования должны быть заземлены. Как правило такие заземляющие устройства объединяют с заземляющими устройствами для электроустановок.
Трубопроводы, вентиляционные короба и т.п. расположенные на установке должна представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая присоединяется к контору заземления не менее чем в двух точках.
2) Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества достигаем соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгиванием, дробления и распыления, отводом электростатического заряда очистной горючих газов и жидкостей от примесей. Для предотвращения воспламенения среды внутри аппаратов искровым зарядом, а также для исключения образования взрывоопасных смесей в закрытые системы подаем инертные газы – азот.
3) Отвод зарядов статического электричества накапливающихся на людях:
а) Устройство электропроводящих полов.
б) Заземление помостов и рабочих площадок, поручней лестниц, рукояток приборов машин и аппаратов.
11.4.1 Пожарная безопасность
По пожароопасности процесс получения 1,2 дихлорэтана методом прямого хлорирования этилена относится к категории «А», как производство, в котором применяются горючие газы нижний предел взрываемости, которых не более 10% (объема) и жидкости с температурой вспышки паров 280С и ниже. [27]
По ПУЭ производственные помещения установки относятся к классу В-1а, как помещения, в которых при нормальной работе взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом не могут образовываться, а возможны только в результате аварий или неисправностей.
Пределом огнестойкости конструкций зданий установки будет температура 6000С так как главным конструкционным материалом (имеющим самую низкую огнестойкость по сравнению с другими элементами зданий) является бетон, который при данной температуре теряет до 40% своей первоначальной прочности, а температура 650-7500С является для него критической. Степень огнестойкости зданий – II [28]    продолжение
--PAGE_BREAK--
Пожаро– и взрывоопасные свойства веществ, используемых в производстве по НПБ 105-03.
Этилен – взрывоопасен, образует с воздухом взрывоопасные смеси. Температура самовоспламенения – 4900С. ПДК – 100 мг/м3
Пределы взрываемости в смеси с воздухом: нижний – 3% (объема), верхний – 32% (объема).
Хлор – не горюч, с водородом образует взрывоопасные смеси. ПДК – 1 мг/м3 [29].
Пределы взрываемости в смеси с водородом: тнижний – 4% (объема), верхний – 87% (объема).
Хлористый водород – пожаровзрывобезопасный газ. ПДК – 5 мг/м3.
Азот – не горюч, не взрывоопасен, инертный газ.
1,2-дихлорэтан – легковоспламеняющая жидкость, пары образуют с кислородом воздуха взрывоопасные смеси. Температура вспышки – 90С, температура самовоспламенения – 4300С. ПДК – 10 мг/м3 [29].
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 6,2% (объема), верхний – 16% (объема).
1,1,2-трихлорэтан – трудногорючая жидкость, пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси, температура вспышки – 290С, температура самовоспламенения – 4950С. ПДК – 10 мг/м3.
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 8,7% (объема), верхний – 17,4% (объема).
Винилхлорид – горючий газ образует с воздухом взрывоопасные смеси. Температура вспышки – 430С, температура самовоспламенения – 4000С, ПДК – 1 мг/м3.
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 3,6% (объема), верхний – 33,0% (объема).
Причины возникновения пожара, взрыва.
Увеличение давления в аппаратах выше регламентного значения приводит к срабатыванию предохранительных клапанов и загазованности территории пожаро- и взрывоопасными продуктами.
Повышение температуры в аппаратах выше регламентного может привести к ускорению скорости химической реакции (особенно в реакторах), что в свою очередь приводит к потере контроля за ходом химической реакции, увеличению давления в аппаратах.
Утечки перерабатываемых веществ и продуктов (которые в большинстве являются пожаровзрывоопасными) через фланцевые соединения, сальниковые уплотнения создают условия для образования взрывоопасных смесей.
Нарушение правил техники безопасности при проведении газоопасных, огневых, ремонтных работ.
Нарушение «Правил устройства электроустановок».
Несоблюдение норм технологического режима и аналитического контроля.
Неисправность приборов КИПиА.
Неисправность электроустановок.
Мероприятия по устранению причин пожара, предупреждению возможности воспламенения или взрыва:
постоянный контроль за ходом технологического процесса, соблюдение норм технологического режима;
нормальный нагрев теплоизоляции оборудования, искробезопасность ударноизмельчающего аппарата;
исправность устройств для снятия заряда статического электричества;
соблюдени техники безопасности при проведении ремонтных, огневых и газоопасных работ;
соблюдение правил хранения веществ и материалов способных образовывать взрывчатые смеси, самовозгорающиеся и самовоспламеняющиеся при контакте с водой и воздухом (ГОСТ – 12.0.004–85);
установка огнепреградителей на линиях сброса газообразных продуктов реакции на свечу.
Система пожарной связи и оповещения.
Телефонная связь. На каждом телефонном аппарате укрепляется табличка со значением номеров телефонов для вызовов пожарной охраны. Громкоговорящая связь. Автоматическое, комбинированные извещатели.
Средства пожаротушения.
На установки предусмотрена: сеть водяного пожаротушения и автоматического пенного пожаротушения, лафетные установки.
Первичные средства пожаротушения:
а) ручные огнетушители;
б) песок;
в) асбестовые полотна.
Ручные огнетушители: пенные, порошковые, углекислотные для тушения твердых и жидких веществ и материалов. Асбестовые полотна, песок там где возможен разлив небольшого количества горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.
11.4.3 Молниезащита
При воздействии на объекты поражения ток молнии может производить электромагнитное, тепловое и механическое воздействие.
Молниезащита – комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования, материалов и установок от проявлений молний: возможных взрывов, пожаров, разрушений. Защита от воздействия молнии осуществляется молниеотводами и колонными аппаратами, которые соединены металлическими связями с контурами заземления. В состав молниеотводов входят: молниеприемники, непосредственно воспринимающие удар молнии; опоры; тоководы для передачи тока молнии в землю; заземлители, обеспечивающие растекания тока в земле.
Зона заземления зависит от типа, количества и взаимного расположения молниеотводов и может быть разнообразной геометрической формы.
Молниезащита выполнена по II категории [30].
12. Охрана природы
12.1 Меры, обеспечивающие охрану водных ресурсов и воздушного бассейна
Для предупреждения вредного воздействия продуктов при возникновении аварийных ситуаций и остановке производства на ремонт, емкостное и насосное оборудование имеет дренажи для опорожнения, посредством шлангов в приямки сточных вод. Танки, где возможен перелив, снабжены поддоном для сбора продукта. Сточные воды из приямков откачиваются на колонну отпарки сточных вод С-102 А, В.
Для обеспечения санитарной очистки абгазов стадии 100 предусмотрен узел керосиновой абсорбции дихлорэтана. Абгазы из переливного бака ММ 201 и реактора R 201А, В подаются на санитарную колонну С 110 А, В. Для обеспечения очистки абгазов от дихлорэтана стадии 100, 300, 400 предусмотрены конденсаторы Е 115, Е 303, Е 402, Е 404, Е 414, охлаждаемые захоложенной водой. Система захоложенной воды представляет из себя замкнутый контур, состоящий из емкости V 616, насосов Р 606А, В, холодильника L 601–6А, В и системы трубопроводов[1].
12.2 Схема формирования сточных вод
Сточные воды от смыва полов, содержащие дихлорэтан, щелочь, кислоту, керосин со стадий 100, 200, 300 собираются в приямке G 101, откуда насосом Р-115 А, В, откачиваются в емкость нейтрализации сточных вод V-109 А, В.
Воды дренажные сливов и смывов полов из приямков С 601, С 501, С 301, С 602 отделений получения дихлорэтана и винилхлорида, водная фаза разделительной емкости V 301, щелочные стоки узла отмывки дихлорэтана-сырца стадии 200, сточные воды колонны закалки С 101А, В собираются в емкость нейтрализации сточных вод V 109А, В.
Ливневые стоки из поддона танкового парка самотеком поступают в приямок С 301, откуда насосом Р 115С откачиваются в емкость нейтрализации сточных вод V 109А, В.
Смывы с полов насосной корпуса 204 собираются в приямке G 302В откачиваются в емкость нейтрализации сточных вод V 109А, В.
Сточные воды из емкости V 109А, В насосом Р 104А, В подаются на отпарную колонну С 102, где происходит практически полное испарение и отгонка растворимого в воде дихлорэтана и ЛКП органических примесей. Отпаренные сточные воды выводятся через холодильник Е 112А, в промливневую канализацию в колодец №57.
12.3 Способы обезвреживания и нейтрализации продуктов производства при розливах и авариях
Проливы от аппаратов и коммуникаций при неисправностях или ремонтах собираются в приямках цеха, откуда приямочными насосами откачиваются в емкость V – 109 и далее на отпарку в колонну С 102. Для обезвреживания розливов винилхлорида, дихлоэтана, щелочи используется вода. Все сливы так же собираются в приямки, а затем откачиваются емкость V-109. Для обезвреживания загазованности производственных помещений хлором, этиленом, хлористым водородом, дихлорэтаном, винилхлоридом организуется дополнительная циркуляция воздуха (включением аварийной вентиляции, открытием окон и дверей для проветривания помещений). При возникновении больших проливов, загазованности технологический персонал выполняет действия, предусмотренные «Планом локализации аварийных ситуаций» [1].    продолжение
--PAGE_BREAK--
13. Экономика и организация производства
13.1 Краткое описание проекта
В экономической части дипломного проекта производится расчет установки получения товарного дихлорэтана методом низкотемпературного хлорирования этилена.
Реконструкция данной установки, в ходе которой произошло увеличение размеров основного аппарата (реактора), повлияла на увеличение производственной мощности с 100000 до 120000 тонн в год.
При увеличении размеров основного аппарата произошло увеличение объема реакционной зоны, что повлияло на массовый расход реагентов, который в значительной степени возрос.
13.2 Организация технологического процесса и пути ее совершенствования
Организационная структура ОАО «Саянскхимпласт» представлена на рис. 13.1.
Обозначения и сокращения:
В организационной структуре ОАО «Саянскхимпласт» используются следующие сокращения:
1. Служба генерального директора:
– ОВА – отдел внутреннего аудита,
Управление информационных технологий:
– ЦАС – центр автоматизированных технологий,
– ЦССиТ – центр систем связи и телекоммуникаций.
Правовое управление:
– ОКС – отдел корпоративных связей.
Управление социального развития:
– ТКФ – торгово-коммерческая фирма,
– МСЧ – медицинская санитарная часть,
– ЖКУ – жилищно-коммунальный участок.
Производство ПВХ – производство поливинилхлоридной смолы:
– Цех №30 – цех по производству винилхлорида,
– Цех №40 – цех по производству поливинилхлорида,
– Цех №44 – цех по затарке и отгрузке поливинилхлорида,
– УППТ – участок пенопожаротушения.
РМСП – ремонтно-монтажное, строительное управление:
– Цех №27 – ремонтно-монтажный цех,
– Цех №37 – ремонтно-механический цех,
– Цех №38 – ремонтно-строительный цех.
2. Служба заместителя генерального директора по техническому развитию и строительству:
– УКС – управление капитального строительства.
3. Служба заместителя генерального директора по коммерческим вопросам:
– ОМТС – отдел материально-технического снабжения,
– ЖДЦ – железнодорожный цех,
– АТЦ – автотранспортный цех.
4. Служба главного инженера:
– ОПК ПБиОТ – отдел производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны труда,
– ООП – отдел охраны природы,
– ОТН – отдел технического надзора,
– ООиЭСК – отдел обследования и экспертизы промбезопасности строительных конструкций зданий и сооружений,
– ВГСО – военизированный газоспасательный отряд,
– ЛСВ – лаборатория службы воздуха,
– ПЛТД – производственная лаборатория по техническому надзору, диагностике и ремонту технологического оборудования,
– ОГМ – отдел главного механика,
– Ц 50 – цех по благоустройству и удалению отходов химических производств,
– ЦЛ – центральная лаборатория,
– ПКО – проектно-конструкторский отдел,
– ПДО – производственно-диспетчерский отдел,
– ОГЭ – отдел главного энергетика,
– МЦК – цех межцеховых коммуникаций,
– ЦЭС – цех электроснабжения,
– ВИК – цех воды и канализации,
– ЭРЦ – электроремонтный цех,
– КИПиА – цех контрольно-измерительных приборов и автоматики,
– Ц.72 – цех нейтрализации и очистки сточных промышленных вод,
ОСК – отдел стандартизации и качества.
5. Служба заместителя генерального директора по финансам:
– ФО – финансовый отдел,
– ЭО – экономический отдел,
– ОТиЗ – отдел труда и заработной платы.
6. Служба заместителя генерального директора по управлению персоналом:
– ОК – отдел кадров,
– ОПК – отдел подготовки кадров,
– ОСО – отдел по связям с органами исполнительной власти и общественными организациями,
7. Служба заместителя генерального директора по мембранному электролизу – начальник производства «Каустик»:
– Цех №21 – производство соды каустической методом мембранного электролиза
– Цех №22 – цех по очистке рассола и обесхлоривание анолита для получения соды каустической методом ртутного электролиза,
– Цех №23 – цех по производству жидкого хлора.
8. Служба заместителя генерального директора по безопасности:
– ОЭБ – отдел экономической безопасности,
– Отдел ГО и ЧС и мобилизации – отдел гражданской обороны и чрезвычайной ситуации.
/>Организация технологического процесса в цехе осуществляется под непосредственным руководством начальника цеха.
Он отдает распоряжения, касающиеся технологии своему заместителю по производству который в свою очередь осуществляет контроль за работой следующих лиц: начальника ПТБ; технолога; начальника установки к. 202, ХКО; начальника установки к. 203, 204, 205.
Под управлением начальника ПТБ находятся инженера – технологи в количестве двух человек.
Под управлением технолога находятся начальники смен в количестве шести человек, под руководством которых находятся мастера смен и весь сменный персонал. Мастера смен ведут прямую работу с аппаратчиками синтеза (операторы).
Под управлением начальника установки к. 202, ХКО находятся следующие лица: начальник отделения ст. 100, 200; начальник отделения ст. 300, 400; начальник отделения ст. 500, 600; начальник отделения ХКО; бригада чистильщиков в количестве семи человек.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Под управлением начальника установки к. 203, 204, 205 находится начальник отделения к. 203, 204, 205.
Аппаратчик МСС (оператор) непосредственно подчиняется мастеру смены, а административно начальнику цеха, в его обязанности входит вести технологический процесс получения дихлорэтана в реакторах прямого хлорирования без отклонения от норм технологического режима, руководствуясь результатами аналитического контроля и показаниями приборов КИПиА. В этом ему помогает непосредственное взаимодействие с аппаратчиками установки, которое осуществляется по громкой – говорящей связи. В свою очередь аппаратчик обязан знать нормы технологического режима и результаты анализов. По указанию начальника смены проводить подготовку установки к пуску и к остановке отдельного оборудования и стадии в целом. Принимать меры по предотвращению и устранению неполадок и неисправностей в аварийных ситуациях. Выполнять мелкий ремонт оборудования: набивать сальниковые уплотнения, устанавливать заглушки и запорную арматуру малых диаметров, настраивать гибкие рукава, а также бережно относиться к технической документации.
13.2.3 Пути совершенствования организации технологического процесса
В данное время на установке низкотемпературного хлорирование этилена для проведения реакции образования1,2 дихлорэтана при взаимодействии этилена и хлора используется катализатор – хлорное железо. Для совершенствования организации технологического процесса и экономии денежных средств, предлагаю загрузить в резервную емкость металлическую стружку и подать постоянным небольшим расходом ДХЭ в реактор. Процесс генерации металлической стружки значительно уменьшит периоды загрузки катализатора хлорного железа.
13.3 Расчет производственной мощности
На основе режима работы установки и прогрессивного графика планово – предупредительных ремонтов определяем эффективный фонд работы установки по данным, приведённым в таблице 11.1.
Таблица 13.1. Баланс работы оборудования
Наименование показателей
Дни


Непрерывное производство
1. Календарное время, Дкал
– выходные
– праздничные
Итого: выходные и праздничные.
Номинальный фонд времени, Дном
По технологическим причинам
На капитальный ремонт
Текущий ремонт
Эффективный фонд времени, Тэф
работы оборудования, Дэф в днях
Т часов
365
365
30
25
5


335
8040
Мгод = Nчас ∙ Тэф ∙ n
где: Мгод – производственная мощность установки, Т
Nчас – часовая производительность установки, Т/ч
Тэф – эффективное время рабочей установки, час
n – число однотипных установок.
Nбаз = 12,438 т/ч – часовая производительность установки до увеличения мощности.
Nпроект = 15,254 т/ч – часовая производительность установки после увеличения мощности.
Производственная мощность установки до увеличения мощности
Мбаз = 12,438×8040×1=100000 т/год
Производственная мощность установки после увеличения мощности
Мпроект = 15,254×8040×1=122640 т/год
Коэффициент использования оборудования:
/>; />
где: Дэф – эффективный фонд времени работы оборудования, в днях
Дном – номинальный фонд времени, в днях
На 92% используется оборудование в цехе в год.
13.4 Расчёт капитальных затрат
Капитальные вложения на строительство цеха складываются из следующих затрат:
– строительно-монтажные работы (возведение зданий, сооружений, передаточных устройств);
– приобретение и монтаж оборудования и других видов основных фондов;
– прочие капитальные работы и затраты (проектно – изыскательные, геологоразведочные и др.).
Расчёт стоимости оборудования:
При расчёте балансовой стоимости оборудования нужно учесть – затраты на транспортировку, строительно-монтажные работы оборудования – 25% (от стоимости оборудования).
Для начало рассчитываем стоимость производственного оборудование, полученные данные сносим в таблицу 13.2
Таблица 13.2. Сметная стоимость производственного оборудования
№
Наименование оборудования
Кол-во
Стоимость тыс. руб.
Затраты на доставку и монтаж
Балансовая стоимость
Амортизационные отчисления






Ед. изм.
∑, тыс. руб.
%
∑, тыс. руб.
тыс. руб.
%
тыс. руб.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Учтенное оборудование:
















-
Реактор прямого хлорирования
1
898,217
898,217
25
224,554    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
300354,72
Итого, тыс. руб.:
1011,032
1) Планируемый фонд рабочего времени определяем по формуле:
Ф = Тэ· Ч · Тсм
где: Ч – списочная численность рабочих;
Тэ – эффективный фонд рабочего времени, дней;
Тсм – количество часов в смене.
Ф = 233 × 6 × 6 = 8388 ч
Ф = 233 × 5 × 6 = 6990 ч
2) Тарифный фонд заработной платы:
8388 × 22,53 = 188981,64 руб.
6990 × 16,15 = 112888,5 руб.
6990 × 11,93 = 83390,7 руб.
3) Премия:
188981,64 × 0,87 = 164414,03 руб.
112888,5 × 0,87 = 98213 руб.
83390,7 × 0,87 = 72549,91 руб.
4) Доплата к тарифному фонду за работу в ночное время:
188981,64 × 0,1 = 18898,16 руб.
112888,5 × 0,1 = 11288,85 руб.
83390,7 × 0,1 = 8339,07 руб.
5) Часовой фонд заработной платы:
188981,64 + 164414,03 + 18898,16 = 372293,83 руб.
112888,5 + 98213 + 11288,85 = 222390,35 руб.
83390,7 + 72549,91 + 8339,07 = 164279,68 руб.
6) Доплата за работу в праздничные дни:
5×6×22,53 = 675,9 руб.
5×5×16,15 = 403,75 руб.
5×5×11,93 = 298,25 руб.
7) Дневной фонд заработной платы:
372293,83 + 675,9 = 372969,73 руб.
222390,35 + 403,75 = 222794,1 руб.
164279,68 + 298,25 = 164577,93 руб.
8) Доплату к дневному фонду зарплаты за очередной отпуск определяем по формуле:
/>
где Фдн – дневной фонд заработной платы;
Доо – число дней отпуска;
Тн – номинальный фонд времени;
Дпл.невых. – количество плановых невыходов, дней;
Дбол – число дней невыходов по болезни.
/>/>
/>/>
9) Доплату к дневному фонду зарплаты за выполнение государственных и общественных обязанностей определяем по формуле:
/>
где Дго – число дней выполнения государственных и общественных обязанностей.
/>/>
/>/>/>
10) Доплата к дневному фонду зарплаты за ученический отпуск определяем по формуле:
/>
где Дуо – ученический отпуск, дней.
/>/>
/>/>
11) Доплата к дневному фонду заработной платы:
77702,03 + 1554,04 + 1554,04 = 80810,11 руб.
46415,44 + 928,31 + 928,31 = 48272,06 руб.
34287,07 + 685,74 + 685,74 = 35658,55 руб.
12) Годовой фонд заработной платы:
372969,73 + 80810,11 = 453779,84 руб.
222794,1 + 48272,06 = 271066,16 руб.
164577,93 + 35658,55 = 200236,48 руб.
13) Доплата по районному коэффициенту:
453779,84 × 0,3 = 136133,95 руб.
271066,16 × 0,3 = 81319,85 руб.
200236,48 × 0,3 = 60070,94 руб.
14) Региональная стажевая надбавка:
453779,84 × 0,2 = 90775,97 руб.
271066,16 × 0,2 = 54213,23 руб.
200236,48 × 0,2 = 40047,3 руб.
15) Всего годовой фонд заработной платы:
453779,84 + 136133,95 + 90775,97 = 680689,76 руб.
271066,16 + 81319,85 + 54213,23 = 406599,24 руб.
200236,48 + 60070,94 + 40047,3 = 300354,72 руб.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Итого годовой фонд заработной платы производственных рабочих:
680689,76 + 406599,24 + 300354,72 = 1011,032 тыс. руб.
Расчет численности вспомогательных работ не ведем. Их годовой фонд заработной платы принимаем в следующих размерах.
Рабочих по надзору и уходу за оборудованием (2% от стоимости учтенного технологического оборудования) – 11971,521 тыс. руб. × 0,02 = 239,430 тыс. руб.
Рабочих службы КИП А, электриков (1% от стоимости учтенного технологического оборудования) – 11971,521 тыс. руб. × 0,01 = 119,715 тыс. руб.
Лаборантов (1% от годового фонда заработной платы основных производственных рабочих). – 1011,032 тыс. руб. × 0,01 = 10,110 тыс. руб.
Транспортных рабочих (1% от годового фонда заработной платы основных производственных рабочих). – 1011,032 тыс. руб. × 0,01 = 10,110 тыс. руб.
Итого годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих:
239,430 + 119,715 + 10,110 + 10,110 = 379,365 тыс. руб.,
Годовой фонд заработной платы, ИТР, служащих, МОЛП – принимаем 20% от заработной платы основных производственных рабочих, что составляет: 1011,032 тыс. руб. × 0,20 = 202,206 тыс. руб.
13.7 Расчет изменения затрат по статье расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Данные расчета затрат по статье расходы на содержание и эксплуатацию оборудования сводим в таблицу 13.11.
Таблица 13.11. Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
Статьи расходов
Сумма, тыс. руб.
Примечание
1. Содержание и расходы по эксплуатации производственного оборудования, аппаратуры и транспорта:




а) заработная плата рабочим по надзору и уходу за оборудованием
359,145
Из расчетов + зарплата КИПиА + электромонтеры
б) отчисления на социальные нужды
127,85
35,6% от ст. 1а
в) смазочные и обтирочные материалы, мелкие запасные части
287,3
80% от ст. 1а
Итого по статье 1:
774,3


2. Текущий ремонт оборудования:




а) зарплата рабочим по ремонту
75,0887
¼от з/пл ремонт.
б) отчисления на социальные нужды
26,734
35,6% от ст. 2а
в) стоимость материалов, запасных частей и услуг ремонтно-механического цеха
838,006
7% от стоимости учтенного технологического оборудования
Итого по статье 2:
939,83


Итого по статьям 1–2:
1714,1


3. Внутризаводские перемещения грузов, возмещение износа малоценных и быстроизнашивающихся инструментов, инвентаря
205,7
12% от итого 1–2
Всего по смете:
1919,8


Заработную плату рабочим по надзору и уходу за оборудованием принимаем как сумму заработной платы рабочих по надзору и уходу за оборудованием и заработную плату КИПиА и электриков.
13.8 Расчет изменения затрат по статье цеховые расходы
Данные расчета затрат по статье цеховые расходы сводим в таблицу 13.12.
Таблица 13.12. Смета цеховых расходов
Статьи расхода
Сумма, тыс. руб.
Примечание
1. Заработная плата цехового персонала
70,77
Из расчетов: 1/4 зарплаты ИТР, МОЛП, лаборантов, транспортных (без учета премии)
2. Отчисления на социальные нужды
25,2
35,6% от ст. 1
3. Содержание производственных зданий и сооружений
543,81
5% от их стоимости
4. Текущий ремонт производственных зданий и сооружений
217,52
2% от их стоимости
5. Расходы по охране труда
139,04
10% от зарплаты (ОПР + вспомогательных рабочих)
Итого по статьям 1 – 5
996,34


6. Износ малоценного и быстро изнашивающегося инвентаря, расходы по испытанию, опытам и прочие цеховые расходы
99,63
10% от суммы 1 – 5
Всего по смете:
1096,0


Заработную плату цехового персонала принимаем как сумму 1/4 заработной платы ИТР, лаборантов и транспортных рабочих (без учета премии).
13.9 Калькуляция себестоимости на единицу продукции в год
Калькуляция себестоимости на единицу продукции в год до и после проекта реконструкции сведена в таблицу 13.13.
Таблица 13.13
Наименование статей себестоимости продукции.
Ед. изм.
Цена единицы измерения. руб.
Затраты на единицу измерения    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1158,816
1350,843
192,027
5
Годовая прибыль выпуска продукции
млн. руб.
289,704
337,707
48,003
6
Рентабельность продукции
%
25
25
7
Срок окупаемости капитальных затрат.
лет
-
0,9
0,9
8
Сумма условно-годовой экономии
тыс. руб.
-
1125,040
1125,04
Выводы
В ходе реконструкции установки получения товарного дихлорэтана методом прямого хлорирования этилена, произвели увеличения мощности с 100000 до 120000 тонн в год. В результате:
– себестоимость одной тонны ДХЭ снизилась с 9656,796 до 9648,876 т.е., на 7,92 рублей;
– годовая прибыль продукции увеличилась с 289,704 до 337,707 т.е., на 48,003 млн. рублей;
– сумма условно-годовой экономии составила 1125040 рублей;
– срок окупаемости 0,09 лет.
Проект признан экономически эффективным.
Список используемой литературы
1. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза — М.: Химия, 1968 – 848 с.
2. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. изд. 2-е, пер. М., «Химия», 1985 г.
3. Мунгалинский Ф.Ф., Трегер Ю.А., Люшин М.М. Химия и технология галогенорганических соединений – М.: Химия, 1991 – 272 с.
4. Промышленные хлорорганические продукты. Справочник / Под ред. Л.А. Ошина – М.: Химия, 1978 – 345 с.
5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для ВУЗов – Л.: Химия, 1987 – 563 с.
6. Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчеты по технологии органического синтеза. Учебное пособие для техникумов. – М.: Химия, 1988 – 275 с.
7. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии, учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1991 – 352 с.
8. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.Н. Дытнерского – Химия, 496 с.
9. Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». Учебное пособие для техникумов. Л.: Химия, 1985 – 56 с.
10. Ульянов Б.А., Щелкунов Б.И. «Процессы и аппараты химической технологии. Гидравлика контактных тарелок. Учебное пособие. – Иркутск: Издательство Иркутского университета, 1996 – 160 с.
11. Рид Р., Прадениц Ж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие. Перевод с английского под ред. Б.И. Соколова – Л.: Химия, 1982 – 625 с.
12. Машины и аппараты химических производств. Примеры и задачи / Под ред. Б.И. Соколова – Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1982 – 384 с.
13. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.К. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. – Л.: Химия, 1974 – 344 с.
14. Чистяков В.С. Краткий справочник теплотермическим измерениям. М.: Энергоатомиздат, 1999
15. Охрана труда в химической промышленности / Под ред. В.Г. Макарова-М.: Химия, 1989 – 496 с.
16. ГОСТ 12.0.003-87* ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
17. СНиП 41–01–03 Отопление, вентиляция и кондиционирование — М.: Стройиздат, 1991 г. 18. ГОСТ 2.3.02 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности
19. ГОСТ 12.1.005–88. ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М.: Стандартиздат, 1988
20. СН2.2 4/2.1.8.562–96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. – М: Минздрав. 1997
21. СНиП 23–05–95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования – М.: Стройиздат, 1996 г. – 40 с.
22. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под
редакцией Г.М. Кнорринга Л., «Энергия», 1976 г.
23. СН2.2 4/2.1.8.566–96 Производственная вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. – М: Минздрав. 1997
24. ГОСТ 12.1.038–82. ССБТ Электробезопасность. Общие требования
25. ГОСТ 12.1.030–81. ССБТ Электробезопасность. Защитное заземление, зануление
26. ГОСТ 12.4.124–83. ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования
27. НПБ 105–03. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожаропасной и пожарной опасности. М.: ГУПС МВД РФ, 1995 — 25 с.
28. СНиП 21–01–97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. М.: Госстрой России 1997 – 12 с.
29. ГН 2.2.5 1313–03. Предельно-допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны
30. РД 34.21.122.-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. М.: Энергоатомиздат. 1989–56 с.