ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

КЗСК- Казанский Завод Синтетического Каучука

ТХП- трихлорпропан

ПСО- полисульфидные олигомеры

ЭХГ- этиленхлоргидрин

ПФ- параформальдегид

РЕФЕРАТ

Страниц- 64

Таблиц- 9

Рисунков - 1

Использованных литературных источников - 13

Ключевые слова:

-полисульфид,

-тиокол,

-формаль,

-этиленхлоргидрин,

-трихлорпропан,

-полиакриламид,

-трилон Б,

-поликонденсация,

-расщепление,

-коагуляция,

Рассчитано и спроектировано производство тиокола марки НВБ-2 с годовой производительностью 40 000 т/год, а также был внесён ряд изменений: для снижения длительности отмывки добавляем в реактор полиакриламид, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

СОДЕРЖАНИЕ

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

РЕФЕРАТ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА

1.1 Обоснование выбранного метода производства

1.2 Выбор района и площадки под строительсво

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретические основы процесса

2.1.1 Химические и физико-химические основы

2.1.2 Технологические основы

2.2 Характеристика сырья, полуфабрикатов и вспомогательных материалов

2.3 Характеристика готовой продукции и отходов производства

2.4 Разработка принципиальной схемы производства

2.5 Материальный расчёт производства

2.6 Описание аппаратурно-технологической схемы производства

2.7 Технологическая документация процесса

2.8 Выбор и расчёт количества основного и вспомогательного оборудования

2.9 Расчёты оборудования

2.9.1 Механический расчёт

2.9.2 Тепловой расчёт

3 АВТОМАТИЗАЦИЯ И АСУТП

4 СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНАЯ ЧАСТЬ

5 СТАНДАРТИЗАЦИЯ

6 ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

7 ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОЕКТУ

СПИСОК ИСПЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Ведомость проекта

ВВЕДЕНИЕ

Полисульфидные каучуки (тиоколы) получили широкое распространение. Герметики на их основе используются в автомобильной промышленности, в авиапромышленности, в судостроении и в строительстве. Также они используются в качестве компонента в смесевых твердых ракетных топливах. Срок службы полисульфидных полимеров 25 лет.

На ОАО «КЗСК» производственное подразделение для производства полисульфидных полимеров введено в действие в 1965 году. Разработчиком технологического процесса является НИИСК, генеральным проектировщиком – ГИПРОКАУЧУК.

На данный момент оборудование сильно изношено, однако в связи с большим спросом производство тиокола растет. Данное подразделение является одним из трех производителей тиокола в мире.

Историческая справка

Полисульфидные полимеры являются одним из первых видов синтетических каучуков и относятся к классу полимеров специального назначения. Отличительными особенностями вулканизатов этих полимеров являются стойкость к набуханию в различных растворителях и маслах, влаго- и газонепроницаемостью, озоностойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, стабильность при длительном хранении и эксплуатации, сочетающиеся с хорошей морозостойкостью. Промышленное производство полисульфидных эластомеров начато в 1929 году в США фирмой «Тиокол Кемикл Корпорэйшн».

Наиболее широкое применение получили жидкие полимеры или жидкие тиоколы на основе ди(b-хлорэтил)формаля, выпуск которых составляет 80% от общего производства полисульфидных полимеров. С целью расширения ассортимента жидких тиоколов производятся

исследования по модификации жидких тиоколов и созданию новых материалов. Получен тиоуретановый эластомер, характеризующийся лучшим комплексом физико-механических свойств и более высокой адгезией по сравнению с вулканизатами обычных жидких тиоколов.

Области применения

Области применения полисульфидных эластомеров определяются их свойствами. Тиокол FA применяют для изготовления печатных валиков, маслостойких рукавов для нефтяных продуктов и ароматических топлив, для бензомаслостойких прокладок, которые эксплуатируются в условиях, не требующих сопротивления остаточному сжатию.

Тиокол ST используют в тех случаях, когда необходимо сочетание низкотемпературных свойств со стойкостью к растворителям и высоким сопротивлениям к остаточному сжатию. Из него главным образом изготавливают диафрагмы в газовых счетчиках.

На основе жидких тиоколов как зарубежом, так и у нас выпускается ряд торговых марок герметиков, отличающихся природой наполнителя, консистенцией, скоростью вулканизации и специфическими свойствами при эксплуатации.

В авиационной промышленности эти материалы применяют для герметизации, уплотнения фюзеляжей, воздухопроводов, кабины пилота, иллюминаторов и металлических соединений различного типа. Герметики должны иметь адгезию к алюминиевым сплавам, стойкость к обычному и реактивному топливам и хорошие эксплуатационные свойства в условиях полета.

В судостроении герметики используют для защиты стальных корпусов от кавитации и эрозии в подводных условиях.

В строительной технике тиоколовые герметики применяют для герметизации наружных навесных стен, температурных и осадочных швов.

В автомобилестроении полисульфидными герметиками заменяют резиновые прокладки для создания крепления неподвижных ветровых стекол.

Водные тиоколовые дисперсии можно применять для получения антикоррозионных покрытий для металлов. Дисперсии наносятся на поверхность и после высыхания образуются пленки с хорошей бензо- и маслостойкостью, влаго- и газонепроницаемостью.

Жидкие тиоколы более распространены, чем твердые, что связано с их способностью вулканизироваться при комнатной температуре с образованием эластичных воздухонепроницаемых покрытий, способных устойчиво работать в широком интервале температур (от –40 до 100¸130⁰ C) в среде масел, растворителей, в условиях вибрации, при повышенной влажности среды.

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБЪЕКТА

1.1 Обоснование выбранного метода производства

Полисульфидные олигомеры представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на основе полисульфидных олигомеров высокую устойчивость к действию топлива, газопроницаемость, водостойкость и благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации.

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия. Наиболее распространенным мономером является 2,2-дихлорэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Увеличение содержания трихлорпропана (ТХП) в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуется высокие значения деформации (строительство), используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Применение ТХП в качестве разветвляющего агента обеспечивает стабильность состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержание ТХП может быть получена целая гамма марок жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп.

Химизм получения жидкого полисульфидного полимера.

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

- приготовление шихты;

- поликонденсация хлорпроизводных с тетрасульфидом или дисульфидом натрия.

1)Взаимодействие формаля с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ -Cl + nNa₂ S_x ®

(-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ S_x ) + 2nNaCl

x=3,8-4,2 – для тетрасульфида;

x=2,5-2,7 – для дисульфида.

2) Взаимодействие ТХП с полисульфидом натрия:

2nCl-CH₂ -Cl-CH-CH₂ -Cl + 3nNaS_x ® (S_x -CH₂ -CH-CH₂ -S_x ) + 6nNaCl

S_x

3)Взаимодействие формаля с ТХП и тетрасульфидом:

0,98nCl-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ -Cl + 0.02Cl-CH₂ -CH-CH₂ -Cl +

½

Cl

+ 1.15nNaS_x ® (-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ S_x )_0.98n (CH₂ -CH-CH₂ -S_x )_0.02n ½

S_x/2

+ 2.02nNaCl + 0.15nNa₂ S_x

4) Взаимодействие 1,2-дихлорэтана с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂ -CH₂ -Cl + nNa₂ S_x ® (CH₂ -CH₂ -S_x )_n + 2nNaCl

5) Дисульфурирование водной дисперсии полисульфиного полимера с раствором едкого натра:

6nNaOH

3n(R- S -S) ® 3n(R-S-S-) + Na₂ S₂ O₃ + Na₂ S_x + H₂ O

½½½½

S S

6) Отмывка водной дисперсии полисульфидного полимера от избытка полисульфида и солей.

7) Расщепление водной дисперсии высокомолекулярного полисульфидного полимера гидросульфидом натрия в присутствии сульфита натрия:

(R-S-S)_n + nNaSH + nNa₂ SO₃ ® (R-S-Na)_n + (R-S-H)_n + nNa₂ S₂ O₃

8) Коагуляция водной дисперсии жидкого полисульфидного полимера кислотой:

2n(R-S-Na) + nH₂ SO₄ ® 2n(R-S-H) + nNa₂ SO₄

9) Отмывка от кислот и солей и предварительное обезвоживание жидкого полисульфидного полимера на центрифугах.

10) Сушка жидкого полисульфидного полимера при вакуумметрическом давлении.

11) Фильтрация готового продукта.

Вышеперечисленные стадии технологического процесса имеют место при синтезе всех марок жидких полисульфидных полимеров. Получение различных марок полимеров отличается рецептурой и технологическими параметрами.

Вторым способом получения тиоколов является способ электрического окисления. Однако из-за отсутствия описания технологической схемы производства по этому способу, а также подробного описания самого процесса, мы не можем сравнить эти два способа.

Поэтому для проекта был выбран способ получения жидких тиоколов методом поликонденсации, и взята технологическая схема аналогичнаятой, которая существует на ОАО «КЗСК». Эта схема позволяет получать все марки жидких тиоколов.

1.2 Выбор района и площадки под строительство

На выбор района под строительство предприятия влияют очень многие факторы. Климатические условия выбранного места под строительство, его географическое расположение оказывают существенное влияние на выбор наиболее оптимальных условий процесса, а также на расчет по технике безопасности данного производства. Нельзя упустить и тот момент, что выбор самого метода производства в значительной мере зависит от выбора места строительства.

Местом строительства цеха по производству жидких тиоколов является территория завода ОАО «КЗСК» города Казани.

Выбор района определяется следующими факторами:

1) наличие дешевого и ценного сырья, газа добываемого в РТ;

2) близость энергетических и тепловых ресурсов, ТЭЦ, обслуживающих данное производство;

3) наличие густой сети железных и автотранспортных дорог;

4) климатические– континентальный климат, редкое колебание температур;

5) близкое наличие водных ресурсов – река Волга и озеро Кабан;

6) наличие ИТР, которые имеют профессиональный опыт и соответствующую квалификацию.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретические основы процесса

2.1.1 Химические и физико-химические основы

Основными исходными соединениями для получения полисульфидных полимеров являются алифатические галогенпроизводные и полисульфид натрия. Основным мономером, применяемым для получения как эластомеров, так и жидких полимеров, является ди (b-хлорэтил) формаль, который получают из безводных этиленхлоргидрина и формальдегида в присутствии различных соединений, способных удалять образующуюся при этом воду в виде азеотропов. Синтез ди (b-хлорэтил) формаля также может быть легко осуществлен непосредственно из окиси этилена, хлористого водорода и формальдегида.

Ди (b-хлорэтил) формаль является достаточно стабильным соединением, но для длительного хранения его необходимо заправлять незначительными количествами антиоксиданта фенольного типа или газообразном аммиаком. Он может быть использован для поликонденсации с полисульфидом натрия без дополнительной перегонки.

В процессе синтеза полисульфидных полимеров, как правило, применяют от 0,1 до 4%(мол.) трифункционального мономера 1,2,3-трихлорпропана, который получают хлорированием пропилена или хлористого аллила.

Неорганические полисульфиды. Для получения полисульфидных полимеров обычно применяют водные 2H растворы полисульфида натрия. Одним из основных промышленных способов его получения является реакция взаимодействия 40%-го раствора едкого натра с серой

6NaOH + (2n+1)S ® 2Na₂ S_n + 3H₂ O + Na₂ SO₄

Значение n в формуле Na₂ S_n отражающее число атомов серы в полисульфиде, называется степенью полисульфидности и является средней величиной, так как сульфид-анионы в водных растворах находятся в динамическом равновесии и состоят из смеси, содержещей от моно- до пентасульфидов.

Получение полисульфидных полимеров основано на реакции поликонденсации полисульфидов натрия с галогенпроизводными алифатического ряда. Схема этой реакции на примере ди(b-хлорэтил)формаля и тетрасульфида натрия может быть представлена следующим образом:

nCl-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ -Cl + nNa₂ S₄ ®

(-CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ -S-S-S-S-)_n + 2nNaCl

Реакция протекает по механизму нуклеофильного замещения хлорных групп полисульфид-анионом. Поликонденсация осуществляется при 80-100⁰ C в водной дисперсии. Диспергатором процесса является гидроокись магния, которая приготавливается непосредственно перед процессом поликонденсации в том же реакторе. В ряде случаев наряду с диспергатором применяют также ПАВ, такие, как канифольное мыло.

Рост цепи осуществляется по следующим реакциям:

Cl-R-Cl + Na₂ S_n ® Cl-R-S_n Na +NaCl

NaS_n -R-Cl + NaS_n -R ® -S_n -R-S_n Na +NaCl

-S_n -R-S_n Na + Cl-R-S_n ® -S_n -R- S_n -R- S_n - +NaCl

Характерное отличие этого процесса от классических реакций поликонденсации состоит в том, что полимеры с высокой молекулярной массой порядка (2¸5)10⁵ получаются только при избытке полисульфида натрия. Избыток неорганического полисульфида обеспечивает получение полимера с концевыми группами S_n Na, которые, взаимодействуя между собой, приводят к увеличению молекулярной массы полимера:

-S_n -R-S_n Na + NaS_n -R- ® -S_n -R- S_n -R + Na₂ S_n

Степень полисульфидности полимера соответствует степени полисульфидности исходного неорганического полисульфида.

Реакционная способность три- и тетрасульфидных связей в 10³ раз больше чем дисульфидной связи, а энергия диссоциации соответственно в два раза меньше.

Полисульфидные полимеры получают на основе ди- и тетрасульфида натрия. В последнем случае осуществляют процесс десульфирования, обработкой водной дисперсии полимера едким натром, сульфитом натрия, гидросульфитом натрия или сульфидом натрия.

Реакция превращения полисульфидных связей в дисульфидные происходит через промежуточное расщепление полисульфидных связей и образование неустойчивых концевых Na₂ O₃ -S-S-S-групп, которые реагируют с большой скоростью с концевыми –S-Na-группами другой молекулы с образованием дисульфидных связей.

Водные дисперсии высокомолекулярных полимеров отмывают многократно от избытка полисульфида натрия, хлористого натрия и других минеральных солей, а также от низкомолекулярных полимеров с концевыми –OH и –S-Na-группами, которые растворены в щелочном полисульфиде. В процессе отмывки протекают реакции взаимодействия между полисульфидными связями полимера и неорганического полисульфида. Эти реакции вызваны сдвигом равновесия в реакционной среде вследствие изменения концентрации водных растворов полисульфида натрия. Одновременно происходит перестройка молекулярных цепей полимера, приводящая к изменению его молекулярных параметров.

Каучук выделяют из отмытой дисперсии, разрушая гидроокись магния (коагуляция) минеральными кислотами, затем его отмывают от кислоты и сушат в вакуум-сушилках.

2.1.2 Технологические основы

Алифатические полисульфиды, или тиоколы – это олигомеры, фрагменты которых содержат дисульфидную связь, и имеют две и более концевых меркаптанных групп: HS - R(SS - R^/ )_n – SH. Термин «Тиокол» первоначально возник как торговая марка полисульфидных олигомеров, выпускаемых кампанией «Thiokol Chemical Corp.» (USA) (сегодня «Morton International Inc.»).

Полисульфидные олигомеры (ПСО) представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на их основе высокую устойчивость к действию топлив, газонепроницаемость, водостойкость и, благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации. Герметики на основе ПСО способны отверждаться без нагрева и практически без усадки, а также долговременно (до 20-30 лет) эксплуатироваться в температурном интервале от -60° до +80°С.

В промышленности, жидкие тиоколы получают путём восстановительного расщепления по полисульфидным связям высокомолекулярных полисульфидов, в результате чего снижается молекулярная масса полученного высокополимера (обычно до М_п » 1000¸4000).

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия.

Наиболее распространённым мономером является 2,2^¢ -дихлордиэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Введение совместно с бифункциональными мономерами трёхфункционального-1,2,3-трихлорпропана (ТХП) в количестве 0,5¸2,0% мол. позволяет получать разветвлённые олигомеры, вулканизаты которых не подвержены заметной хладотекучести и имеют улучшенные физико-механические характеристики по сравнению с вулканизатами линейных олигомеров. Следует отметить, что существует корреляция в значениях жизнеспособности, физико-механических показателей композиций на основе ПСО и степени разветвлённости олигомеров.

Увеличение содержания ТХП в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуются высокие значения деформативности (строительство) используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Считается, что весь ТХП участвует в формировании макромолекул, а его звенья статистически распределяются по цепи . Однако, Мазурек и Мориц, использовав метод ЯМР¹³ С для определения количества связанного ТХП в жидких тиоколах в своей работе пришли к выводу, что у некоторых полимеров уровень связанного трифункционального агента ниже теоретического, в связи с тем, что часть ТХП гидролизуется уже в реакторе. С помощью модельных соединений были обнаружены отклонения от идеальной химической структуры ПСО. В дополнении к основным резонансным пикам

( -C-S, -C-O, O-C-O) были обнаружены пики, указывающие на присутствие С-ОН-групп, малых количеств групп -СН₂ -ОСН₂ -ОСН₂ -ОСН₂ - и их более высокомолекулярных аналогов.

Доказано, что для промышленного синтеза серосодержащих олигомеров характерна недостаточная селективность реакций поликонденсации и расщепления, приводящая к заметному росту разнозвенности полимеров. Применение ТХП в качестве разветвляющего агента не обеспечивает стабильности состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. Принятые в промышленной технологии условия получения ПСО не способствуют избирательному действию используемых реагентов и не обеспечивают полной стабильности состава и функциональности ПСО, что в итоге приводит к существенному разбросу в свойствах для различных промышленных партий олигомеров и вулканизатов на их основе.

В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержания ТХП может быть получена целая гамма жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп. В США жидкие тиоколы выпускаются с большим диапазоном по этим показателям: по вязкости от 0,7 до 140 Па×с, по содержанию SH-групп от 0,9 до 7,7% масс.. Выпускаемые в России жидкие тиоколы имеют вязкость от 7,5 до 50 Па×с, содержание сульфгидрильных групп – от 1,6 до 4 % масс.

Разветвлённые ПСО, полученные на основе 2,2¢-дихлордиэтилформаля с участием ТХП, можно представить следующим образом:

HS-[R-SS]_m -CH₂ -CH-CH₂ -[SS-R]_n -CH₂ CH₂ OCH₂ OCH₂ CH₂ -SH

|

S

|

S-R _р –CH₂ CH₂ OCH₂ OCH₂ CH₂ -SH

где R= -CH₂ CH₂ OCH₂ OCH₂ CH₂ - , 0 £ m,n,p £ 24.

В процессе получения ПСО выделяется большое количество сточных вод как при отмывке нерасщеплённой дисперсии полимера (щелочные стоки), так и при коагуляции расщепленного полимера (кислые стоки).

Описанный выше способ получения жидкого тиокола является в настоящее время практически единственным в мире промышленным методом, несмотря на то, что технология является многостадийной и оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду, так как получение 1 тонны ПСО сопровождается образованием 4-5 тонн солей, содержащихся в 60 м³ сточных вод.

2.2 Характеристика сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов и энергетических средств

Таблица 2.2.1 - Характеристика сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов

2.3 Характеристика готовой продукции и отходов производства

Таблица 2.3.1-Характеристика готовой продукции

Характеристика отходов производства

Таблица 2.3.2- Твёрдые и жидкие отходы

Таблица 2.3.3- Сточные воды

Таблица 2.3.4-Выбросы в атмосферу

2.4 Разработка принципиальной схемы производства

Процесс получения формаля включает в себя 2 стадии.

Технология производства 2,2-дихлордиэтилформаля включает в себя следующие стадии:

1. Синтез формаля-сырца

2. Отгон ЭХГ из формаля –сырца.

Синтез осуществляется при Т=65-70^о С. Реакция образования формаля сопровождается выделением тепла. При образовании формаля выделяется 24,5 кДж/моль, а при растворении серной кислоты выделяется 426,47 кДж/кг.

В результате образуется дихлорэтилформаль, который содержит не более 15% высших формалей. Следует также соблюдать температурный режим отгона ЭХГ, который не должен превышать 100^о С во избежание смолообразования формаля. Процесс отгонки формаля ведется под вакуумом.

При введении в промышленное производство синтеза формаля по сернокислотному методу НИИСК и ЦЗЛ завода СК им. Кирова были получены следующие данные по выходу формаля:

Синтез формаля с загрузкой H₂ SO₄ в 2 этапа:

Загрузка:

ЭХГ –16 м³ = 19,248т (ρ= 1,203кг/см³ )

ПФ- 4т=4000кг.

H₂ SO_4: 1 этап 650 л = 1188,85 кг (ρ=1,829 кг/см³ )

2 этап 320 л =585,28 кг

На каждом этапе реакция идет 3 часа при Т=65 – 70^о С.

После каждого этапа разделение реакционной массы на органическую и неорганическую фазы (отстой) 4 часа.

Выход формаля-сырца 14 м³ , составляет 83%.

Анализ формаля-сырца после 2 кислоты:

ЭХГ – 17%, ПФ – 2%, кислотность – 0,2%.

Далее идет отгон ЭХГ под вакуумом при Т=90 – 100^о С в течение 12 часов.

Анализ формаля после отгона ЭХГ:

ЭХГ – 2,5%, ПФ – 0,3%, кислотность – 0,3%.

Выход кондиционного формаля 12 м³ , что составило 80% от теории.

Синтез формаля с загрузкой H₂ SO₄ в 3 этапа.

1 этап 650 л = 1188,85 кг.

2 этап 320 л = 584,28 кг

3 этап 150 л = 274,35 кг.

На каждом этапе реакция идет 3 часа при Т =65 – 70 ^о С.

После каждого этапа разделение реакционной смеси на органическую и неорганическую фазу ( отстой) 4 часа.

Выход формаля-сырца составил 89% от теории.

Анализ формаля после третьей кислоты:

ЭХГ – 12%, ПФ –1,5%, кислотность – 0,5%.

Далее идет отгон ЭХГ в течении 8 часов при Т =90 – 100^о С.

Анализ формаля после отгона ЭХГ.

ЭХГ – 25%, ПФ – 0,3%, кислотность – 0,5%.

Выход кондиционного формаля 13,5 м³ , что составляет 85% от теории.

Возможен альтернативный вариант: отгонять ЭХГ до содержания 5 – 6%, что сократит время отгона на 3 часа. Остаток ЭХГ нейтрализуется (100%) щелочью в расчете 50 кг на 1 м³ формаля.

Нейтрализация идет 2 часа при Т =65 – 70^о С.

Содержание ЭХГ в формале после нейтрализации составило 0,3 – 0,4; кислотность -0%, ПФ – 0,2%.

Полная схема получения тиокола включает в себя около 20 технологических стадий в том числе: синтез формаля, получение дисперсии, десульфирование, расщепление, коагуляция и так далее. Схематически синтез полисульфидных олигомеров можно изобразить в следующем виде.

Блок – схема существующей технологии

1.

2. Получение дисперсии

3. Отмывка

4. Расщепление и коагуляция

5. Отмывка

6. Центрифугирование

7. Щелочные стоки

8. Локальная очистка

9. Кислые стоки

10 БОС

11 Сушка

12Тиокол выход 80%

2.5 Материальный расчёт производства

Материальный баланс производства тиокола

Расчет ведется на 1 т продукта.

На отгрузку должно поступить x₁ =1000 кг тиокола.

1) На фильтрацию поступило x₂

x₂ =1000*100/(100-1)=1010 кг

2) На сушку поступило x₃

x₃ =1010*100/(100-20)=1262.5 кг

3) На фуговку поступило x₄

x₄ =1262.5*100/(100-10)=1403 кг

4) На коагуляцию поступило x₅

x₅ =1403*100/(100-50)=2806 кг

Из них на стадии добавлено трилона Б x_т

x_т =0,25*2806/100=7 кг

Всего поступило 2806 кг, за вычетом трилона Б получим 2799 кг

Далее рассчитаем необходимое количество серной кислоты, исходя из следующей схемы химической реакции:

2n(RSNa) + H₂ SO₄ ® 2n(RSH) + nNa₂ SO₄

314 + 98 ® 270 + 142

412 ® 412, баланс сходится

x_с.к. =23*2799/100=643,8 кг

Следовательно, на стадию коагуляции со стадии расщепления поступило x₅ =2799-643.8=2155.2 кг

5)На стадию расщепления поступило x₆

x₆ =2155.2*100/(100-0)=2155.2 кг

Из них на стадии добавлено катапава x_к

x_к =0.15*2155.2/100=3.2 кг

Далее рассчитаем необходимое количество сульфита натрия x_с.н. и гидросульфида натрия x_г.с. исходя из следующей схемы химической реакции:

(RSS)_n + NaSH + Na₂ SO₃ ® (RSNa)_n + (RSH)_n + nNa₂ S₂ O₃

166 + 56 + 126 ® 157 + 135 + 158

348 ® 348, баланс сходится

Всего поступило 2155,2 кг, за вычетом катапава получим 2152 кг.

x_с.н. =16.1*2152/100=346.5 кг

x_г.с. =36,2*2152/100=779 кг

Следовательно, на стадию расщепления со стадии отмывки поступило

x₆ =2152-346.5-779=1026.5 кг

6)На отмывку поступило x₇

x₇ =1026.5*100/(100-20)=1283 кг

Из них на стадии добавлено полиакриламида x_п

x_п =0.02*1283/100=0.26 кг

Следовательно, на стадию отмывки со стадии поликонденсации поступило

x₇ =1283-0.26=1282.7 кг

7) На поликонденсацию поступило x₈

x₈ =1282.7*100/(100-0)=1282.7 кг

Из них на стадии добавлено хлористого магния x_х.м.

x_х.м. =1*1282.7/100=12.8 кг

Следовательно, на стадию поступило

x ₈ =1282,7-12,8=1269,9 кг

Далее, исходя из схемы реакции, рассчитаем количество щелочи для десульфирования:

6NaOH

3(RS₄ ) ® 3n (RSS) + Na₂ S₂ O₃ + 2Na₂ S₂ + 3H₂ O

690 + 240 ® 498 + 158 + 220 + 54

930 ® 930, баланс сходится

x_щ =25,8*1269,9/100=327,6 кг

Следовательно, количество дисперсии составит

x₈ =1269.9-327.6=942.3 кг

Далее по схеме химической реакции рассчитаем количество шихты x_ш и тетрасульфида натрия x_т.с

0.98(ClCH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ Cl) + 0.02(Cl-CH₂ -CH-CH₂ -Cl) +

½

Cl

+ 1.15Na₂ S₄ ® 0.98(CH₂ -CH₂ -O-CH₂ -O-CH₂ -CH₂ -S₄ ) +

+ 0.02(CH₂ -CH-CH₂ -S₄ ) + 2.02NaCl + 0.15Na₂ S₄

½

S₂

170 + 3 + 200 ® 224 + 5 + 118 + 26

373 ® 373, баланс сходится

x_ш =46,3*942,3/100=436,3 кг

x_т.с =942,3-436,3=506 кг

Таблица 2.5.1- Сводная таблица материального баланса

2.6 Описание аппаратурно-технологической схемы производства

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

- приготовление шихты;

- поликонденсация и десульфирование;

- отмывка дисперсии тиокола;

- расщепление дисперсии тиокола;

- коагуляция водной дисперсии и отмывка коагулюма;

- отмывка, предварительное обезвоживание;

- сушка и фильтрация.

Приготовление шихты

Шихта готовится в реакторе Р, куда по указателю уровня подается формаль. На имеющийся формаль загружается рассчитанное количество ТХП по указателю уровня и производится перемешивание смеси не менее 1 часа. После получения шихты отбирают пробу на анализ. Шихта из реактора насосами подается в мерник по указателю уровня. При получении некондиционной шихты производится ее исправление путем добавки того или иного компонента, и перемешиваем не менее 1 часа.

Поликонденсация и десульфирование

Поликонденсация осуществляется в реакторе в 4 последовательные стадии:

Первая стадия – поликонденсация формалевой шихты с тетрасульфидом натрия.

В реактор насосом загружается раствор тетрасульфида натрия и подогревается до температуры от 45 до 50⁰ C подачей пара в рубашку или змеевик аппарата, включается мешалка. Затем самотеком в реактор подается раствор едкого натра и раствор хлористого магния, температура смеси доводится до 60⁰ C и начинается подача формалевой шихты в реактор при температуре от 60 до 65⁰ С в течение не менее 30 минут. После подачи шихты проводится реакция поликонденсации при температуре от 90 до 95⁰ C при непрерывном перемешивании реакционной массы в течение 130 минут. Реакция поликонденсации ведется в присутствии диспергатора, который образуется в результате реакции щелочи и хлористого магния.

Вторая стадия – десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком загружается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰ C, от 120 до 130 минут.

Третья стадия – повторная поликонденсация, проводится для более полного использования тетрасульфида натрия.

В реактор самотеком загружается расчетное количество формалевой шихты, и реакционная масса выдерживается при температуре от 90 до 95⁰ C и непрерывном перемешивании от 60 до 70 минут.

Четвертая стадия – десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком подается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰ C, от 60 до 70 минут.

После окончания поликонденсации водная дисперсия полимера охлаждается, путем подачи промышленной воды в рубашку или в змеевик аппарата и затем передавливается сжатым азотом давлением 2,5 кгс/см² на отмывку. Отдувки из реактора поступают на каплеотбойник. Конденсат из каплеотбойника сливается в емкость.

Отмывка дисперсии

Отмывка нерасщепленной дисперсии фильтрованной водой производится с целью удаления из дисперсии не вошедшего в реакцию раствора полисульфида натрия и солей, образовавшихся в процессе поликонденсации и десульфирования.

Дисперсия подвергается отмывке фильтрованной водой, нагретой до температуры от 40 до 70⁰ C в теплообменнике. Отмывка дисперсии осуществляется путем многократного повторения процессов:

- залив дисперсии водой при непрерывной работе мешалки;

- перемешивание;

- отстой дисперсии;

- слив воды в канализацию щелочных стоков через ловушку.

Отмывка дисперсии ведется до бесцветной или слабо-желтой окраски промывной воды, при этом число отмывок должно быть не менее четырех. Срок хранения отмытой дисперсии до подачи на расщепление не более 24 часов.

Расщепление дисперсии

Расщепление дисперсии тиокола – это процесс уменьшения молекулярного веса тиокола путем деления молекулы с помощью расщепляющего агента. Этим процессом регулируется вязкость тиокола. Расщепляющим агентом является сульфогидрат натрия. Сульфит натрия служит для связывания выделяющейся свободной серы. Одна молекула сульфогидрата натрия расщепляет молекулу тиокола на две части. Чем больше будет подано на расщепление сульфогидрата натрия, тем ниже вязкость тиокола и наоборот, т. е. в зависимости от количества расщепляющих реагентов при расщеплении дисперсии получаются тиоколы разных марок (1,2 или НВБ-2, ТСД, НВТС-25-1).

Раствор гидросульфида натрия принимается по трубопроводу со склада жидких продуктов, откуда давлением азота до 2,5 кгс/см² передавливается в сборник. Раствор сульфита натрия принимается по трубопроводу в сборник.

После приема дисперсии в реактор производится 12–15 минутное перемешивание. Затем отбирается проба на определение массовой доли сухого остатка. По результатам анализа производится расчет необходимого количества сульфита натрия и гидросульфида натрия для проведения процесса расщепления.

Загруженную в реактор отмытую дисперсию нагревают при перемешивании до температуры от 35 до 45⁰ C, при этой температуре в реактор загружают рассчитанное количество раствора сульфита натрия, затем реакционную смесь нагревают до температуры 75±5⁰ C в течение не менее 30 минут и подают гидросульфид натрия. Реакционную смесь нагревают до 82⁰ C при непрерывном перемешивании. Время подогрева реакционной массы не должно превышать 1,5 часа. Через 15 минут после достижения указанной температуры смесь охлаждается подачей промышленной воды в рубашку и змеевик аппарата (время охлаждения реакционной массы до температуры не более 40⁰ C не должно превышать 1,5 часа, в летнее время допускается увеличение времени охлаждения). Для более полного удаления газов из реактора на систему нейтрализации производят продувку азотом в течение не менее 15 минут. Охлажденная, расщепленная дисперсия передавливается на коагуляцию.

Газы стравливания из реактора через каплеотбойник поступают на нейтрализацию на скруббер. Скруббер орошается циркулирующим в системе раствором щелочи. Раствор щелочи готовится в аппарате для приготовления щелочи и оттуда непрерывно подается насосом в верхнюю часть скруббера, газы стравливания поступают снизу. По мере охлаждения через скруббер газы очищаются от сероводорода и сернистого газа за счет их вступления в реакцию со щелочью, и после очистки выбрасываются в атмосферу. Раствор щелочи со скруббера возвращается в аппарат для приготовления щелочи и вновь подается на орошение. Отработанный раствор щелочи (скрубберная жидкость) откачивается в корпус 451.

Коагуляция водной дисперсии и отмывка коагулюма

Коагуляция расщепленной дисперсии производится разбавленной серной кислотой в реакторе снабженным мешалкой, рубашкой и змеевиком для охлаждения промышленной водой и отогрева паром.

При добавлении разбавленной серной кислоты к расщепленной дисперсии происходит взаимодействие диспергатора (гидроокиси магния) с кислотой, происходит разрыв оболочки диспергатора, частицы слипаются, укрупняются, образуя сплошную массу – коагулюм.

Разбавленная серная кислота принимается из корпуса 451 в мерники. Из мерников кислота самотеком небольшими порциями подается на коагуляцию в реактор при непрерывном перемешивании. Реакция экзотермическая, температура при проведении процесса коагуляции должна быть не более 30⁰ C и поддерживается подачей охлаждающей воды в рубашку реактора.

Процесс коагуляции считается законченным при pH среды от 3 до 5 pH. После окончания процесса коагуляции для более полного удаления образовавшихся при реакции газов из реактора, на систему нейтрализации производят продувку азотом в течение не менее 15 минут. Для отмывки коагулюма от кислоты в реактор заливается фильтрованная вода и включается в работу мешалка. После перемешивания мешалка выключается и дается отстой коагулюма от промывной воды в течение не менее 20 минут.

По окончании отстоя промывная вода отсифонивается из реактора в ловушку. Из ловушки через гидрозатвор кислые воды поступают в резервуар в корпусе 451.

Операция отмывки проводится до pH промывной воды от 6 до 6,5 pH и до нейтральной среды коагулюма (по метилоранжу). Отмытый коагулюм сжатым азотом передавливается в сборник. Периодически производится освобождение от коагулюма ловушки в сборник.

Газы стравливания из реактора через каплеотбойник поступают на нейтрализацию в скруббер. Из скруббера газовая фаза непрерывно отсасывается в каплеотбойник вентилятором. Скруббер орошается циркулирующим раствором щелочи. Раствор щелочи готовится в аппарате для приготовления щелочи, откуда непрерывно подается насосом в верхнюю часть скруббера, газы стравливания поступают снизу. По мере прохождения через скруббер газы очищаются от сероводорода и сернистого газа за счет их вступления в реакцию со щелочью, и после очистки через каплеотбойник выбрасываются в атмосферу через воздушку вентилятора. Раствор щелочи со скруббера возвращается в аппарат для приготовления щелочи и вновь подается на орошение.

Отмывка и предварительное обезвоживание

Отмывка коагулюма на центрифугах осуществляется горячей фильтрованной водой, нагретой в теплообменнике до температуры не выше 80⁰ C.

Смесь воды и коагулюма через эжектор поступает в центральное отверстие нижней крышки вращающегося ротора. Проходя через центральное отверстие, струя смеси разбивается о пластинку, отражается и отбрасывается к внутренней стенке ротора. Подхваченная ротором и увлеченная им во вращение смесь оказывается в поле действия центробежных сил. Так как удельные веса коагулюма и воды различны, то и развиваемые ими центробежные силы различны, поэтому движение смеси по ротору сопровождается разделением ее на обезвоженный коагулюм полимера и воду. Коагулюм полимера, обладающий большим удельным весом, отбрасывается к стенке ротора и через боковой канал верхней части ротора выходит на нижнюю тарелку, откуда сливается в сборник участка сушки полимера. В случае необходимости возможно повторное центрифугирование коагулюма из сборников участков сушки.

Вода, обладающая меньшим удельным весом, чем коагулюм, вытесняется к центру ротора и через центральные каналы попадает на верхнюю тарелку, с которой сливается в ловушку.

Промывные воды через ловушку и гидрозатвор сбрасываются в резервуар в корпусе 451.

Коагулюм, уловленный в ловушке, через сборник возвращается на переработку. Коагулюм из центрифуги самотеком сливается в реактор на стадии сушки.

Сушка

Сушка полимера производится при подачи пара в рубашку реактора и при вакуумметрическом давлении (не менее 0,85 кгс/см² ) создаваемом вакуум-насосом. Реактор подключается к вакуум-насосу через каплеотбойник, в котором происходит конденсация паров влаги и улавливание коагулюма на вакуумной линии. Каплеотбойник периодически освобождается через нижний слив. Температура сушки не более 85⁰ C.

В случае получения некондиционного полимера его доводят до кондиции смешиванием разных технологических операций в реакторе сушки или в реакторе усреднения или дополнительной сушкой.

Полимер, полученный из полимерной суспензии, выпускается отдельной партией марки НВБ-2 или смешивается с серийными партиями полимера НВБ-2 на стадии сушки или усреднения.

Высушенный тиокол, при соответствии по вязкости и влаге требованиям к выпускаемой продукции, подеется через фильтры Ф в тару. В случае получения неконденсационного по вязкости тиокола, то он доводится до кондиции путем усреднения разных по вязкости тиоколов в реакторах Р VII после чего фильтруется.

После фильтрации тиокол разливается в тару. И из тары подаётся на паспортный анализ. При фильтрации тиокола в железнодорожные цистерны тиокол отбирается на паспортизацию.

Основные изменения, внесенные в проект

Наиболее длительной стадией производства тиокола является стадия отмывки дисперсии полисульфидного полимера от избытка полисульфида натрия, хлористого натрия и других минеральных солей.

На базовом производстве длительность этого процесса составляет 24 часа. Большая длительность отмывки приводит к простою других аппаратов, и, следовательно, уменьшению производственной мощности.

Для снижения длительности отмывки добавляем в реактор полиакриламид, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается с 24 до 12 часов. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

Одним из показателей качества тиокола является его окрашенность. Светлые тиоколы стоят дороже, чем темные. На базовом производстве получают темные полимеры.

Для получения более светлых тиоколов на стадии расщепления в реакционную массу вводят катапав, а на стадии коагуляции – трилон Б. Тиоколы, полученные с применением этих добавок, на 25% светлее. Улучшение качества продукта приводит к увеличению отпускной цены на, что увеличивает прибыль.

2.7 Технологическая документация процесса

Таблица 2.7.1 - Нормы технологического режима

Таблица 2.7.2-Аналитический контроль производства

Таблица 2.7.3-Возможные неполадки технологического процесса, их причины и способы их устранения.

Обо всех неполадках немедленно доложить начальнику смены!

2.8 Выбор и расчет количества основного и вспомогательного оборудования

Расчет количества оборудования

Исходные данные:

Т_эф = Т_реж - Т_ППР = Т_{раб ×} t×n×Т_ППР

Т_раб = 355 дней – количество рабочих дней в году

t = 8 часов – продолжительность смены

n = 3 – количество смен

Т_реж = 355×8×3 = 8520 часов

Т_ППР = I(t_тек ×n_тек +t_ср ×n_ср +t_кап ×n_кап )

t_тек =14 часов – время текущего ремонта;

n_тек =12 – количество ремонтов;

t_ср =64 часа – время среднего ремонта;

n_ср =1 – количество ремонтов;

t_кап =120 часов – время капитального ремонта;

n_кап =0,17 – количество ремонтов.

I = 2 – трудоемкость ремонта.

Т_ППР =2(14×12+64×1+120×0,17)=504,8 часа

Т_эф =8520-504,8=8015,2 часов

Количество оборудования:

N=M/(T_эф ×a),

M=40000 т – годовой выпуск продукции,

a – производительность аппарата,

N – количество аппаратов,

Т_эф – эффективное время работы аппарата.

Количество аппаратов для поликонденсации:

Т_эф =8520-2(14×12 + 62×1 + 120×0,16)=8021,6 часов

a=2 т/ч

N=40000/2×8021.6=2.5

Принимаем количество аппаратов равным 3.

Количество аппаратов для отмывки:

Т_эф =8520-2(16×12+74×1+120×0,17)=7947,2 часов

a=1.2 т/ч

N=40000/1.2×7947.2=4.2

Принимаем количество аппаратов равным 5.

Количество аппаратов для расщепления:

Т_эф =8520-2(14×12+64×1+120×0,17)=8015,2 часа

a=4.5т/ч

N=40000/4.5×8015.2=1.1

Принимаем количество аппаратов равным 2.

Количество аппаратов для коагуляции:

Т_эф =8520-2(16×12+80×1+120×0,17)=7935,2 часа

a=5,6 т/ч

N=40000/5,6×7935.2=0.1

Принимаем количество аппаратов равным 1.

Количество центрифуг:

Т_эф =8520-2(8×12+46×1+103×0,3)=8174,2 часа

a=5,2 т/ч

N=40000/5,2×8174.2=0,94

Принимаем количество аппаратов равным 1.

Количество аппаратов для сушки:

Т_эф =8520-2(8×12+32×1+120×0,17)=8024 часов

a=0,4 т/ч

N=40000/0,4×8024=12,4

Принимаем количество аппаратов равным 13.

Количество аппаратов для смешения:

Т_эф =8520-2(8×12+35×1+59×0,3)=8238 часа

a=2,8 т/ч

N=40000/2,8×8238=1,7

Принимаем количество аппаратов равным 2.

Количество фильтров:

Т_эф =8520-2×355=7810 часов

a=2 т/ч

N=40000/2×7810=2,6

Принимаем количество фильтров равным 3.

Расчет толщины нижнего днища корпуса работающего под внутренним давлением.

Расчетная толщина днища, м:

S_2R =1.3Р*Д/(2δ*Υ*0,6Р)=(1,3*0,655*2,8)/(2*101,6*0,9*0,6*0,655)= =15,1*10^-3

Примем S=2,8*10^-3 , тогда

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2 δ*Υ*(S₂ -C))/(1.3Д+0,6*(S₂ -C))=(2*101,6*0,9*(28-2)*10^-3 )/

/(1,3*2,8+0,6(28-2)*10^-3 )=1,3;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S2_пр =(1,3Р_пр *Д)/(2δ*Υ*0,6Р_пр )==(1,3*1*2,8)/(2*181,8*0,9*0,6*1)= =11*10^-3 работающего под наружным давлением.

Расчетная толщина днища, м:

S_2R =(K_э *R/510)*(n_у *P/10^-6 *E)^1/2 +C=

(0.925*2.8/510)*(2.4*0.6/10^-6 *1.81*10^-5 )^1/2 +

+2*10^-3 =16.25*10^-3 м;

Принятая толщина днища, м;

S₂ =28*10^-3 м;

Допускаемое наружное давление, МПа:

Р=Р_р /(1+(Р_р /Р_е ))^1/2 =1,87/(1+(1,87/1,97))^1/2 =1,35;

Допускаемое давление из условия прочности в пределах упругости, МПа:

Р_е =(26*10^-6 Е/П_у )*(100(S₂ -C)² /(К_э *R))=((26*10^-6 *1,81*10⁵ )/2,4)*

*(100*(28-2)*10^-3 )² /(0,95*2,8)=1,96;

К=0,925; Х=0,139.

Днище корпуса.

Расчет толщины обечайки рубашки, работающей под внутренним давлением.

Рачетная толщина обечайки рубашки, м:

S_3R =(Р*Д)/( 2 δ*Υ*Р)=(0,6*3,0)/(2*126*0,65*0,60=11*10^-3

Принятая толщина обечайки, м:

S₃ = S_3R +C=11*10^-3 +2*10^-3 =13*10^-3 ,

Примем S=14*10^-3 ; тогда

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2 δ_пр *Υ*Р_пр (2*126*0,65*(14-2)*10^-3 )//(3+(14-2)*10^-3 )=0,652;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S_2пр =(Р_пр *Д)/(2 δ_пр *Υ*Р_пр )==(0,9*3)/(2*227*0,65*0,9)=9*10^-3 ;

Расчет толщины эллиптического днища рубашки , работающего под внутренним давлением.

Расчетная толщина днища,м:

S_4R =(P*R)/( 2 δ*Υ*0.5Р)=(0.6*3)/(2*0.65*126*0.5*0.6)=11*10^-3 ;

Принятая толщина днища, м:

S=(11+2)*10^-3 =13*10^-3 ;

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2(S₄ -C)*δ*Υ)/(R+0,5(S₄ -C))=(2(16-2)*10^-3 *0,65*126)/

/(3+0,5(16-2)*10^-3 )=0,76;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S_4R =(Р_пр *R)/(2δ*Υ-0.5Р_пр )+С=(0,9*3)/(2*0,65*227-0,5*0,9)=9,1*10^-3

Расчет мешалки

Определим диаметр якорной мешалки:

D_м =2600/3=866мм

Выбираем стандартный диаметр мешалки

D_М =900мм

Определим диаметр вала:

D_В =C*D_М =0,117*900=125мм

Выбираем стандартный диаметр вала 130мм.

Определим частоту вращения мешалки, n

n=ώ/π*D_М =8/3,14*0,9=2,83с^-1

где, ώ-окружная скорость мешалки ώ=8м/с

Принимаем частоту вращения n=3,33с^-1 .

Предельно допустимую глубину воронки определяют по формуле:

H_пр =H_Ж -H=3,04-0,72=2,32м H=0,9*0,8=0,72.

Определяем мощность привода мешалки по формуле.

N_Э =R_ж *R_n *Σ*R_i *N*N_уп /n;

R_Ж - коэффициент высоты уровня жидкости в аппарате.

R_n - коэффициент для аппаратов без перегородки равный 1,25.

R_i -коэффициент учитывающий в сосуде внутренние устройства равный 0,5.

N-мощность, затрачиваемая на перемещение жидкости.

N_n -мощность, затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях вала мешалки.

η-КПД привода мешалки равный 0,85-0,9.

R_Ж = (Н_Ж /Д)^0,5 =(3,04/2,6)^0,5 =1,08.

N=К_n *n³ *ρ_i *D_М =1,75*3,33³ *959*0,9⁵ =36,5кВт.

где К_n - мощность для перемешивания из графика К_n =f(Re).

ρ_i -плотность реакционной массы.

Определим критерий Рейнольдса:

Re=τ*n*D_М /μ=959*3,33*0,9/800*10^-3 =3233

Для якорной мешалки К_n равен 1,75

N_Э =1,08*1,25*0,5*36,5*1,15/0,85=29,89кВт

Примем мощность потребления якорной мешалки 30кВт.

Таблица 2.8.1- Устройство и характеристика основного оборудования

Описание и принцип действия основного оборудования

Аппарат с мешалкой предназначен для физико-химических процессов под вакуумом и давлением. Номинальный объем аппарата – 25,0 м³ . Коэффициент заполнения – 0,75. Среда в корпусе – органические и неорганические кислоты. Теплоноситель в рубашке вода, водяной пар и другие не коррозионные жидкости. Площадь теплообмена – 35 м³ .

Обогрев реакционной массы осуществляется путем подачи в рубашку аппарата пара с давлением 0,4 МПа

Приводом мешалки является мотор – редуктор МР1-315-26-100-Ф1П с электродвигателем В180М8, мощность 30 кВт.

Частота вращения вала мешалки – 100 об/мин. Тип мешалки – якорная. Загрузка параформальдегида осуществляется через люк. Разделение органического слоя от неорганического осуществляется по смотровому фонарю. Корпус аппарата покрыт противокоррозийной эмалью

Рис.2.8.1-Реактор для синтеза

5

4

1

3

2

Завод изготовитель – завод «Химмаш», г.Полтава, ул.Заводская, 1.

ппарат предназначен для проведения физико-химических процессов под давлением. Объем – 25м³ . Коэффициент заполнения – 0,8.Среда в корпусе -органические и неорганические кислоты, растворы их солей, щелочи и нейтральные жидкости.Внутренняя поверхность аппарата, крышка люка, наружные поверхности рассекателей защищены универсальным стеклоэмалевым покрытием.

1- корпус

2- рубашка

3- мешалка

4- рассекатель

5- привод мешалки

2.9 Расчёты оборудования

2.9.1 Тепловой расчёт

2.9.2 Механический расчёт

5 СТАНДАРТИЗАЦИЯ

1 .ГОСТ 42-04-77 – Серная кислота.

2. ГОСТ 16-25-89 – Формалин технический.

3. ТУ 6-09-141-03-89 – Параформальдегид.

4. ТУ 6-01-687-77 – Этиленхлоргидрин.

6. ГОСТ 2.789 -74 – Оформление пояснительной записки.

7. ГОСТ 2 186-2184-70 – Графическое изображение схемы.

8. ГОСТ 12.1.018-79 – Общая система мероприятий по безопасности труда при проектировании.

9. ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

10. ГОСТ 12.1005-76 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

11. ГОСТ 2.104-68 – Основная надпись для текстов, документов.

12. ГОСТ 7.1-84 – Оформление списка литературы.

13. ГОСТ 14249-73 – Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

14.ГОСТ 12.1005-88 нормы оптимальных и допустимых параметров микроклимата

15.ГОСТ 12.4.005-78 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»

6 ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

6.1 Общая характеристика работы

Ведение технологического процесса производства тиокола связано с применением взрывоопасных горючих продуктов, агрессивных и вредных для организма веществ: этиленхлоргидрина (ЭХГ), параформальдегида, серной кислоты, формаля.

Технологические процессы ведутся при Т до -40 до100-130 ^о С с использованием вакууметрического давления при отгоне этиленхлогидрина и избыточном давлении до 2,0 МПа при передавливании продуктов.

Наиболее опасным является стадия синтеза формаля-сырца из-за возможного выделения формальдегида и паров ЭХГ в атмосферу.

Обвязка оборудования выполнена трубопроводами, содержащими разъемные фланцевые соединения в связи с чем повышается опасность разгерметизации и разлива продукта.

Работа на оборудовании связана со следующими видами опасности:

1. Пожароопасность, которая связана с наличием горючих веществ.

2. Термические ожоги, возникающие в результате попадания на тело человека горячей воды, пара, а также при попадании на тело серной кислоты могут возникнуть химические ожоги;

3. Возможность поражения электрическим током;

4. Механические травмы от не огражденных вращающихся механизмов;

5. Опасность, связанная с использованием вакуума, давления.

6.производственный шум;

7.возможность отравления;

8.атмосферное электричество;

6.2 Характеристика применяемых веществ

Таблица 6.2.1-Основные физикохимические и пожароопасные характеристики материала

Таблица6.2.2- Пожарные и токсичные свойства применяемых веществ

Вывод: В процессе применяется взрыво-, пожароопасные вещества.

6.3 Характеристика лаборатории

6.3.1 Характеристика здания

Размеры здания: длинна – м, ширина – м.

Размеры цеха: длинна – м, ширина – м, высота – м, площадь – м²

6.3.2 Категорирование помещения по взрывоопасности

Таблица 6.3.2.1-Категория помещений и зданий по НПБ 105-03

Вывод по расчету: Согласно расчетам и НПБ 105-03 и основании свойств сырья, реагентов и готовой продукции- категория наружной установкиБ_н ,так как используются вещества ЛВЖ с t вспышки не более 28ºС и в помещение присутствуют горючие вещества.Был произведен расчет на избыточное давление взрыва по которому ∆Р составил 40.26 кПа

6.3.3 Санитарная характеристика

В соответствии с СанПин22.1/2.1.1 567-96 производство относится к 1 классу вредности с шириной санитарно-защитной зоны 2000м.так как относится к производствам синтетических каучуков

6.4 Безопасность ведения работы

Меры безопасности при ведении технологического процесса.

1. Ведение технологического процесса в строгом соответствии с установленным технологическим регламентом

2. Проведение своевременного ремонта и осмотра оборудования, трубопроводов, коммуникаций.

3. Использовать только азот для передавливания веществ.

4. Постоянная работа приточно-вытяжной вентиляции.

5. Все аппараты должны быть снабжены в соответствии с их назначением – манометрами, термометрами, воздушками с огнепреградителями, мерными стеклами, предохранительными клапанами на линии азота.

6. Все фланцевые соединения на линиях серной кислоты должны быть заключены в защитные кожухи.

7. Не допускать открытия коагуляторов до окончания процессов коагуляции и отмывки коагулюма, а расщепителей – до окончания охлаждения.

8. Ограждение вращающихся частей механизмов.

9. Изоляция трубопроводов и оборудования с температурой стенки выше 60⁰ С, а в местах соприкосновения с ними работающего персонала выше 45⁰ С.

10. Естественное и искусственное освещение.

11. Использование противогазов ПШ-1, ПШ-2 при зачистке аппаратов.

Таблица 6.4.1-Материал основного оборудования:

Герметизация фланцевых соединений осуществляется с помощью паронитовых прокладок, тип фланцевых соединений «шип-паз».

Прокладка В-50-16 ГОСТ 15180-70-4шт

Прокладка Б-150-16 ГОСТ-15180-70-1шт

Прокладка В-300-16 ГОСТ 15180-70-1шт

Трубопроводы ЭХГ, H₂ SO₄

Группа А ( вещества с токсическим действием 2 класса опасности) категория 1

Трубопроводы расположены на эстакадах, расстояние между опорами 6 метров с П-образным компенсатором

Защита от механических травм:

Вращающиеся части оборудования ограничены защитными кожухами, насосы смонтированы на фундаментах и крепятся болтами на специальных резиновых прокладках.

Реактор имеет площадки для обслуживания, которые обеспечены ограничениями и лестницами. Минимальное расстояние между объектами для безопасной работы составляет 6 метров.

6.5 Средства индивидуальной защиты

В соответствии ГОСТ 12.2.003-74 применяются следующие СИЗ:

Для защиты органов дыхания – фильтрирующие противогазы марки БКФ.

Защита глаз – защитные очки типа 033.

Спецодежда – костюм хлопчатобумажный, прорезиненный фартук, суконные костюмы, куртки утепленные, резиновые перчатки, брюки утепленные.

Спец.обувь – антистатические ботинки, полуботинки, валенки.

При ремонтных работах – противогаз КИП-8, ПШ-1, ПШ-2.

6.6 Микроклимат

6.6.1 Категория работ и её характеристика, нормированные параметры

В соответствии с ГОСТ 12.1005-88 определены нормы оптимальных и допустимых параметров микроклимата.

Таблица 6.6.1.1-Нормы микроклимата.

Вывод: Так как работа связана с постоянной ходьбой, перемещением мелких изделий или предметов рабочими в положение или сидя и требующего определенного физического напряжения, и уровень энергозатрат 175-232 Вт.

6.6.2 Отопление

В соответствии СНиП 2.04.05-91 в операторной предусмотрена водяная система отопления, температурой горячей воды 90^о С.

6.7 Вентиляция

(согласно СниП 2.04.05-84)

Согласно ГОСТ 12.4.005-78 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» в операторной предусмотрена естественная вентиляция.

Естественная вентиляция осуществляется через вытяжные каналы.

Был произведен расчет, по которому на 1 рабочего в операторной приходится 42 м³ воздуха.

По той причине, что тепловыделения от оборудования отсутствуют, с учетом категории работ для 1 рабочего требуется в операторной минимум 30 м³ воздуха.

Из условия 42>30 следует, что искусственная вентиляция в операторной не требуется.

6.8 Освещение

Согласно СНиП 23.05-95, выполняемые в операторной зрительные работы относятся к 4 разряду, подразряд б (так как размеры 0,5-1 мм) КЕО для естественного бокового освещения 1,5; Е=200 Лк.

Для освещения операторной используем естественный свет и свет от источника искусственного освещения.

Провели расчеты на определение нужной площади световых проемов при боковом освещении. Для помещения с площадью полов 64 м² площадь окон составила 20 м² .

Определили необходимое количество ламп, обеспечивающих нормированное значение освещенности: 14 ламп ЛБ-40 со световым потоком 3210 лм. Используемые светильники ОДР 2-40.

Степень защиты оболочки IP 54

При отключении рабочего освещения применяется аварийное, которое составляет 10 % от рабочего.

6.9 Шум и вибрации

Источниками шума и вибрации в данном производстве являются электродвигатели, насосы и вентиляционные системы.В цеху максимальный уровень шума 60 дБ.

Допустимый уровень шума в производственном помещении и на территории цеха при частоте f=1000Гц равен 80 дБ по ГОСТ 12.1.003-88.

Для предотвращения параметров шума и вибрации в помещении предусмотрено:

- оборудование установлено на фундаменте с виброгасящими основаниями;

- на приводе двигателей установлены кожухи, производится смазка трущихся частей оборудования;

- производится балансировка и центровка вращающихся частей оборудования при монтаже;

- для предотвращения шума вентиляционных систем вентиляторы установлены в отдельных помещениях и присоединены к воздуховодам гибкими вставками; установлены глушители воздуховода.

6.10 Электробезопасность

В соответствии с ПУЭ наружная установка относится к III классу опасности поражения электрическим током (особо опасное), Так как в наличии следующие условия: а) относительная влажность воздуха близка к 100 % б) есть возможность одновременного прикосновения человека с землей и металлоконструкциями в) на установке токопроводящие полы. Операторная относится ко I классу.

Учитывая класс зон по ПУЭ (В-1г) применяется взрывозащитное электрооборудование 2ЕхdIIВТ2.

Защитные меры:

1. Защитное заземление – заземление корпуса электрооборудования светильников, кабелей, каркасов, распределительных щитов.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.030-88 R_з =4 Ом.

2. Изоляция токоведущих частей– двойная. Рукоятки электрооборудования, изолирующие втулки изготовлены из пластмассы. R_из = >0,5 МОм.

Оградительные устройства – щиты управления в операторной помещены в шкафы, огаленые провода в специальные ящики. Линии высокого напряжения размещают на недоступной высоте для прикосновения

6.11 Статическое электричество

Средства защиты от статического электричества, заземление трубопроводов R=100 Ом. В операторной настил из резины с пониженным сопротивлением. На наружной установке заземлены поручни, помосты, площадки. Защита людей от статического электричества : х/б костюм, брюки, галоши, резиновые сапоги, перчатки. Согласно ГОСТ 12.1.08-86 проектируемый объект относится к III классу электростатической искробезопасности (сильная

электризация), так как переработываемые вещества и материалы с Р_V 10⁸ Ом*м и имеют место процессы разбрызгивания.

6.12 Молниезащита

Так как ожидаемое количество поражений не превышает 1 раза, тип зоны защиты- зона Б. Наружная установка относится ко II категории по молниезащите. Она защищена от прямых ударов молний одиночным тросовым молниеотводом. R₃ = 4 Ом.. Для защиты от вторичных проявления молний все трубопроводы и металоконструкции перед вводом в эксплуатацию заземляются по общему контуру. R_з =10 Ом.

По проведенному расчету высота молниеотвода 23 метра.

Отдельно стоящий молниеотвод тросовый;

1 - защищаемый объект;

2 - металлические коммуникации

Вывод: II категория по молниезащите т.к. здание относится к классу зоны В-1г согласно

6.13 Пожарная профилактика и средства пожаротушения

В случае разлива горючих и взрывоопасных жидкостей, место разлива засыпают песком или тальком. Песок затем убирается совком. изготовленным из не искрящегося материала в тару и удаляется с производственной территории. Место разлива промывается водой.

С учетом НПБ 103-03 в соответствии СНиП 2.09.02-85.

Для операторной категории В-4.

Степень огнестойкости II, материал зданий – глиняный кирпич, этажность –1. Из операторной предусмотрено 2 эвакуационных выхода.

Пределы огнестойкости несущих конструкций :

- колонна 24 часа,

- наружные несущие стены 0,25⁴ ,

- наружные несущие конструкции 0,25⁴ ,

- внутренние несущие стены 0,25⁴ ,

- рамы 0,25⁴ ,

С учетом НПБ 105-03 и СНиП 2.09.02-85

Наружная установка – категория А_н

Степень стойкости II

Материал - сталь сертифицированная

Этажность 2

Предел огнестойкости несущих конструкций:

- колонны –24

- балки – 0,25

Средства тушения пожара ГОСТ 12.1001-85 ССБТ в операторной предусмотрен внутренний пожарный трубопровод с рукавом (10 метров) и краном.

Операторная и наружная установка оснащены дренажной системой пожаротушения.

Средства тушения: песок, тальк, асбестовое одеяло, углекислотные огнетушители ОУ-50, ОУ-8, ОУ-25, порошковые огнетушители ОП-100, ОП-10, вода, которая подается из лафетных установок. Также предусмотрена электрическая пожарная сигнализация.

6.14 Экологичность работы

Отходы при производстве продукции, сточные воды и выбросы в атмосферу

Таблица 6.14.1-Твёрдые и жидкие отходы

Таблица 6.14.2-Сточные воды

Таблица 6.7-Выбросы в атмосферу

1. Вентиляционные выбросы – воздух производственного помещения выбрасывается в атмосферу.

2. Технологические выбросы – газы отдувки проходят через гидрозатворы и выбрасываются в атмосферу. Гидрозатворы заполнены вазелином или маслом. После замены масло сжигается.

Твердые и жидкие отходы:

Параформальдегид, высыпавшийся из мешком улавливается и отправляется в циклон.; бумажные мешки из-под параформальдегида сжигаются.

Отогнанный ЭХГ повторно используется при синтезе. Вода из рубашек аппаратов повторно сбрасывается в ХЗК.

Основной проблемой данного производства является образующийся кислый слой.

Схема реакции:

2CI-C₂ H₄ -OH +CH₂ O → CI- C₂ H₄ –OCH₂ OC₂ H₄ -CI+ H₂ O

173 г/моль 18г/моль

По этой технологии образующаяся вода «связывается» с серной кислотой, что способствует полному протеканию реакции, так как серная кислота обладает свойством «отнимать» воду практически от всех субтратов. Таким образом, состав кислотного слоя примерно по 42% H₂ O и H₂ SO₄ , 16% ЭХГ и 2% формаля.

Отходы:

В соответствии с вышеизложенным при получении формаля на каждые 173 кг образуется 18 кг воды, на связывание которой требуется 18 кг серной кислоты.

Так как ЭХГ характеризуется хорошей растворимостью в воде, в кислом слое содержится его значительное количество. Вычисления показывают, что количество кислотного слоя может быть оценено на уровне 240 кг на тонну формаля.

Возможности использования отработанной кислоты

Попытки использовать кислотный слой на стадии коагуляции тиокола привели к значительному снижению качества продукта. Это обусловлено наличием в кислотном слое ЭХГ и формальдегида, которые приводят к образованию инертных концевых групп, снижению свойств и физико-механических характиристик вулканизаторов.

Попытки отгонки привели к выходу из стороя оборудования.

Образующуюся отработанную серную кислоту можно нейтрализовывать оксидом магния (магнезитПМК-87).

Н₂ SO₄ +MgO MgSO₄ +H₂ O

Затем, полученный сульфат магния, реально использовать на стадии поликонденсации при синтезе тиоколовой дисперсии.

Возможные варианты дегазации отходов.

Поскольку сбрасывать кислотный слой в химзагрязненную канализацию не представляется возможным, необходима его дегазация. В качестве агента для связывания H₂ SO₄ можно использовать мел. При этом в процессе нейтрализации будет малорастворимый сульфат кальция, который вызовет забивку коммуникаций и оборудования.

Огромное газовыделение потребует проведение процесса с малым заполнением аппараты и , соответственно, большого объема аппарата.

Взаимодействие ЭХГ с мелом в присутствии кислоты приведет к образованию окиси этилена, который может привести к возникновению пожароопасных ситуаций.

Нейтрализация каустической содой снимает проблему выпадения осадков в процессе нейтрализации, но повышает риск образования окиси этилена. Но вариант этот можно считать предпочтительным.

При нейтрализации H₂ SO₄ на каждые 98 кг H₂ SO₄ необходимо 80 кг гидрооксида натрия. ЭХГ и формаль также будут реагировать с щелочью и теоретический расход щелочи может быть оценен на уровне 240 кг на тонну формаля.

Поскольку на БОС можно сбрасывать воду с содержанием солей не более 30 г/л, на разбавление потребуется более10.4м³ воды. А количество сточных вод только на стадии синтеза формаля достигнет 11м³ на тонну формаля.

Таким образом, действующий в настоящее время сернокислотный синтез “добавляет” и без того большому количеству сточных вод производства тиокола еще более 10м³ сточных вод.

8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

БИЗНЕС ПЛАН

Полисульфидные каучуки (тиоколы) получили широкое распространение. Герметики на их основе используются в автомобильной промышленности, в авиапромышленности, в судостроении и в строительстве. Также они используются в качестве компонента в смесевых твердых ракетных топливах. Срок службы полисульфидных полимеров 25 лет.

На ОАО «КЗСК» производственное подразделение для производства полисульфидных полимеров введено в действие в 1965 году. Разработчиком технологического процесса является НИИСК, генеральным проектировщиком – ГИПРОКАУЧУК.

На данный момент оборудование сильно изношено, однако в связи с большим спросом производство тиокола растет. Данное подразделение является одним из трех производителей тиокола в мире.

Исходные соединения. Основными исходными соединениями для получения полисульфидных полимеров являются алифатические галогенпроизводные и полисульфид натрия. Основным мономером, применяемым для получения как эластомеров, так и жидких полимеров, является ди(b-хлорэтил)формаль, который получают из безводных этиленхлоргидрина и формальдегида в присутствии различных соединений, способных удалять образующуюся при этом воду в виде азеотропов. Синтез ди(b-хлорэтил)формаля также может быть легко осуществлен непсредственно из окиси этилена, хлористого водорода и формальдегида.

Исходные соединения. Основными исходными соединениями для получения полисульфидных полимеров являются алифатические галогенпроизводные и полисульфид натрия. Основным мономером, применяемым для получения как эластомеров, так и жидких полимеров, является ди(b-хлорэтил)формаль, который получают из безводных этиленхлоргидрина и формальдегида в присутствии различных соединений, способных удалять образующуюся при этом воду в виде азеотропов. Синтез ди(b-хлорэтил)формаля также может быть легко осуществлен непосредственно из окиси этилена, хлористого водорода и формальдегида.

Выбор и обоснование метода производства

Полисульфидные олигомеры представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на основе полисульфидных олигомеров высокую устойчивость к действию топлива, газопроницаемость, водостойкость и благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации.

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия. Наиболее распространенным мономером является 2,2-дихлорэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Увеличение содержания трихлорпропана (ТХП) в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуется высокие значения деформации (строительство), используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Применение ТХП в качестве разветвляющего агента обеспечивает стабильность состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержание ТХП может быть получена целая гамма марок жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп.

Выбор и обоснование места строительства .

Местом строительства цеха по производству жидких тиоколов является территория завода ОАО «КЗСК» города Казани.

Выбор района определяется следующими факторами:

8) наличие дешевого и ценного сырья, газа добываемого в РТ;

9) близость энергетических и тепловых ресурсов, ТЭЦ, обслуживающих данное производство;

10) наличие густой сети железных и автотранспортных дорог;

11) климатические условия – континентальный климат, редкое колебание температур;

12) близкое наличие водных ресурсов – река Волга и озеро Кабан;

13) наличие ИТР, которые имеют профессиональный опыт и соответствующую квалификацию.

1) Расчет производственной мощности

Производственная мощность N вычисляется по формуле:

N=n×a×T_эф ,

Где: n=13 – количество однотипного оборудования,

a=0.4 т/ч – производительность оборудования,

Т_эф =8024 ч – эффективное время работы оборудования.

N=13×0.4×8024=41724.8 т/год

Коэффициент использования мощности:

K_и.м =V/N,

Где: V – годовой выпуск, т/год

K_и.м =40000/41724,8=0,95

Значение K_и.м свидетельствует о том, что 13 аппаратов достаточно, чтобы справиться с запланированным выпуском.

2)Расчет капитальных вложений

Таблица 8.1-Капитальные вложения и амортизационные отчисления

Удельные затраты на оборудование:

П: åА/N=8380500/40000=209,5 руб/т

А: åА/N=10328500/40000=258,2 руб/т.

Таблица 8.2-Расчет капитальных затрат и АО на здания

Таблица8.3-Сводная смета капитальных затрат и структура основных фондов

3) Расчет нормирующих оборотных средств

НОС составляет 12-15% от ОПФ.

П: НОС=0,15×124145000=18621750 руб.

А: НОС=0,15×141275000=21191250 руб.

Капитальные вложения = ОПФ+НОС

П: 124145000+18621750=142766750 руб.

А: 141275000+21191250=162466250 руб.

Уд.кап.вложение = кап.вложения/В

П: 142766750/40000=3569,17 руб/т

А: 162466250/40000=4061,66 руб/т

4)Расчет численности и фонда заработной платы

Таблица 8.4-Численность рабочих

5)Заработная плата основных рабочих

Заработная плата по тарифу в год:

З_т.г =Р_сп ×Т_эф ×ЧТС, руб

З_т.г =28×(8×18×11)10=443520 руб

З_т.г =17×(8×18×11)12=269280 руб

åобщ.=712800 руб

6) Основная заработная плата:

З_осн =З_т.г +Д, руб

Д – доплата: за ночное время Д_нв =(З_тг /С)0,4

за вечернее время Д_вв =Д_нв /2

Д_нв =(712800/5)0,4=57024 руб

Д_вв =57024/2=28512 руб

З_осн =712800+57024+28512=798336 руб

Годовой фонд заработной платы:

З_год =(З_осн +З_доп )К_п , руб

З_доп =0,2×З_осн =0,2×798336=159667,2 руб

К_п =1

З_год =(798336+159667,2)1=958003,2 руб

Удельная заработная плата:

З_уд =З_год /N, руб/т

З_уд =958003,2/40000=23,95 руб/т

Отчисления на социальное страхование:

О_сс =0,4×З_год , руб

О_сс =0,4×958003,2=383201,28 руб

Удельные отчисления на социальное страхование:

О_уд.сс =О_сс /N, руб

О_уд.сс =383201,28/40000=9,58 руб/т

7) Расчет годовой заработной платы вспомогательных рабочих

а) Слесарь-ремонтник

З_тг =Р_сп ×Т_эф ×ЧТС, руб

З_тг =11×(7×21×11)×12=213444 руб

З_год =213444+213444×0,3=277427,2 руб

б) Электрогазосварщик

З_тг =3×(7×21×11)×12=58212 руб

З_год =58212+58212×0,3=75675,6 руб

в) Электрик

З_тг =3×(7×21×11)×10=48510 руб

З_год =48510+48510×0,3=63063 руб

г) Сменные слесаря

З_тг =11×(8×18×11)×12=209088 руб

З_осн =З_т.г +Д, руб

Д_нв =(209088/5)0,4=16727,04 руб

Д_вв =16727,04/2=8363,52 руб

З_осн =209088+16727,04+8363,52=234178,56 руб

З_год =234178,56+234178,56×0,2=281014,27, руб

å=697230,07 руб

О_сс =697230,07×0,4=278892,03 руб

8) Расчет заработной платы служащих

Начальник цеха:

З_тг =1×10000×12=120000 руб

З_год =120000+120000×0,1=132000 руб

Технолог

З_тг =1×8000×12=96000 руб

З_год =96000+96000×0,1=105600 руб

Старший мастер

З_тг =1×7000×12=84000 руб

З_год =84000+84000×0,1=92400 руб

Механик

З_тг =1×8000×12=96000 руб

З_год =96000+96000×0,1=105600 руб

Экономист

З_тг =1×6000×12=72000 руб

З_год =72000+72000×0,1=79200 руб

Мастер-ремонтник

З_тг =2×5×12=120000 руб

З_год =120000+12000×0,1=132000 руб

Кладовщик

З_тг =1×1500×12=18000 руб

З_год =18000+18000×0,1=19800 руб

Начальник смены

З_тг =6×6000×12=432000 руб

З_осн =З_т.г +Д, руб

Д_нв =(432000/5)0,4=34560 руб

Д_вв =34560/2=17280 руб

З_осн =432000+17280+34580=483840 руб

З_год =483840+96768=580608 руб

å=1247208 руб

О_сс =1247208×0,4=498883,2 руб

9) Расчет производительности труда:

Производительность труда одного рабочего:

П_т =В/Ч_сп.р , т/чел

П_т =40000/73=548 т/чел

Среднегодовая ЗП одного рабочего

З_{ср.г.р-чего} =(З_{год.осн.р} +З_{год.вспом.р} )/Ч_{сп.раб-х} , руб

З_{ср.г.р-чего} =1655233,77/73=22674,4 руб

Производительность труда одного работающего

П_т =В/Ч_{сп.р-щих} , т/чел

П_т =40000/87=460 т/чел

Среднегодовая ЗП одного работающего

З_{ср.г.р-щего} =(З_{год.осн.р.} +З_{год.вспом.р.} +З_{год.служ.} )/Ч_{сп.р-щих} , руб

З_{ср.г.р-щего} =2902441,27/87=33361,3 руб

10) Расчет себестоимости продукции:

а) Сырье и материалы:

Таблица 8.5-Расчет нормы сырья на калькуляционную единицу

б) Энергия

Расчет электроэнергии на освещение.

Q_осв. =(Н_э ×S_n ×Н_осв ×Т_эф )/1000 кВт/год

Q_осв =(7×3500×0,97×12×365)/1000=104090,7 кВт/год

11)Расчет электроэнергии на электродвигатели.

Таблица 8.6-Расход электроэнергии на электродвигатели

12) Расчет энергии на технологические цели

Э_дв =Э_теор ×К_спр /К_{эл.сети} ×К_дв , кВт×год

К_спр =0,9 – коэффициент спроса;

К_{эл.сети} =0,97 – коэффициент потерь в электрических сетях;

К_дв =0,95 – коэффициент потерь в электродвигателе.

П: Э_дв =1677456×0,9/0,97×0,95=1638318 кВт×год

А: Э_дв =2478256×0,9/0,97×0,95=2420436 кВт×год

П: åгод.расход=1638318+104097,7=1742408,7 кВт×год

А: åгод.расход=2420436+104090,7=2524526,7 кВт×год

13) Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Таблица8.7-Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

14) Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования на калькуляционную единицу

К_уд =Всего/В, руб/т

П: 20026624,2/40000=500,6 руб/т

А: 24441144,2/40000=611 руб/т

15) Цеховые расходы

Таблица 8.8-Смета цеховых расходов

16) Расход на калькуляционную единицу

К_уд =5778091,2/40000=144,5 руб/т

17) Калькуляционная стоимость на 1т продукции

Таблица8.9-Сравнительная калькуляция себестоимости

Оптовая цена 72000 рублей за тонну. Годовая сумма прибыли составляет:

ПР=40000 (72000-41846)=120616000 руб

Годовая экономия от снижения себестоимости рассчитывается по формуле:

Э=(С₁ – С₂ )×В,

где: С₁ и С₂ – себестоимость по аналогу и проекту;

В – производительность по проекту.

Э=(45073-41846)40000=12908000 руб

Таблица 8.10-Сравнительные технико-экономические показатели производства

Вывод: Разработанный дипломный проект позволяет повысить производительность тиокола, путем введения в реактор полиакриламида, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается с 24 до 12 часов. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОЕКТУ

Благодаря уникальным свойствам ПСО широко используют в производстве герметиков для авиации, судостроения, строительства, находят применение в технологии резин и выделки кожи, производства покрытий и адгезивов, в металлургии.

Первой стадией в получении жидких тиоколов является синтез 2,2-дихлорэтилформаля, разработанный научно-исследовательским институтом каучуков специального назначения НИИСК г. Казани.

Совершенствование технологии:

1. Провести автоматизацию производства. Это улучшит технику безопасности и сократит численность рабочих.

2. Путем достижения глубокого вакуума значительно сокращается стадия отгонки ЭХГ из формаля-сырца.

3. Вести загрузку серной кислоты в одну партию. Это позволяет сократить рабочий цикл на 7 часов, хотя и влечет за собой понижение выхода продукта до 76%.

Разработанный дипломный проект позволяет повысить производительность тиокола, путем введения в реактор полиакриламида, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается с 24 до 12 часов. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баликатов Т.В. Технология СК / Баликатов Т.В., Жигалин Я.Л.. М.: Химия, 1980-425с.

2. Варгафтик Н.Б, Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -М.: Наука, 1972

3. Голубятников В.А., Автоматизация процессов в химической промышленности. / Х Голубятников В.А., Шувалов В.В.-М.: Химия,1972-480с.

4. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. - М.:1982

5. Залевский А.А. Экономика химической промышленности.- Химия,1986

6. Касаткин Л.Г. Основные процессы и аппараты химической промышленности. - М.: Химия,1970

7. Кирпичников П.А. Химия и технология синтетического каучука: Учеб. для вузов / Кирпичников П.А., Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антонович Ю.О – 3-е изд., перераб.- Л: Химия,1972-480с.

8. Кирпичников П.А. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе / Кирпичников П.А., Аверко-Антонович Л.А,Смыслова Р.А..Л.: Химия, 1983-470с.

9. Кошарский В.Д. Автоматизация. Автоматические приборы и регуляторы. – М: Машиностроения,1976

10. Охрана труда в химической промышленности. Химия,1989

11. Павлов К.Ф. Примеры, задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Павлов К.Ф., Романков Л.Р., Носков Л.А. М: Химия,1970

12. Рейсфельд В.О., Еркова Л.Н. Оборудование производств основного органического синтеза и синтетического каучука. - М.: Химия 1992.- 132 с

13. Энциклопедия полимеров: М: Советская энциклопедия, 1972 Т1-1224с.