39876

Разработка термокаталитического метода обезвреживания отходящих газов цеха абсорбции-дистилляции-карбонизации №3 от токсичных компонентов

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Одним из перспективных направлений природоохранной деятельности по защите воздушного бассейна от губительного воздействия вредных токсичных веществ содержащихся в отходящих промышленных газах является метод каталитического окисления.3 Источники образования газообразных выбросов производства цеха абсорбциидистилляциикарбонизации №3 На производстве кальцинированной соды к газообразным выбросам относятся: газовые выбросы после промывателя газа колоннII воздух после промывателя воздуха фильтров организованные выбросы после сборника...

Русский

2013-10-10

1.49 MB

18 чел.

85

РЕФЕРАТ

на пояснительную записку к дипломному проекту на тему:

«Разработка термокаталитического метода обезвреживания отходящих газов цеха абсорбции-дистилляции-карбонизации №3 от токсичных компонентов»

Пояснительная записка: с.  , таблиц   , рисунков   , библиографических ссылок   .

Графическая часть: схема технологическая – 1 лист, чертеж реактора – 1 лист, графиков и таблиц 4 листа

ОКСИД УГЛЕРОДА, ДИОКСИД УГЛЕРОДА, ГАЗООБРАЗНЫЕ ВЫБРОСЫ,

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ, СЖИГАНИЕ, ЭКСПЕРТИЗА,

РЕАКТОР КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ, СТЕПЕНЬ ОЧИСТКИ,

ТОПКА, ГАЗОХОД, СЕПАРАТОР, КАТАЛИЗАТОР, РЕГЕНЕРАТИВНАЯ НАСАДКА,

ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ, ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЙ

ВЫБРОС, САНИТАРНО-ЗАЩИТНАЯ ЗОНА, ОПАСНАЯ СКОРОСТЬ ВЕТРА.

Проведен литературный обзор источников (книг, монографий, периодической научной литературы, патентной документации) по каталитическому окислению токсичных компонентов отходящего газового потока, производства кальцинированной соды №3

Исследован метод термокаталитического окисления в реакторе регенеративного типа.

Изучен целый ряд катализаторов и каталитических систем для окисления монооксида углерода, восстановления нитрозных газов и аммиака из цеха абсорбции-дистилляции-карбонизации. В качестве активного и дешевого катализатора выбран алюмо-ванадиевый катализатор (АВК-10).

Приведены расчеты материального и теплового балансов, а также технологический расчет реактора окисления.

Проведена экологическая экспертиза по выбросам токсичных компонентов газового потока до и после внедрения реактора термического окисления.

Выполнены разделы «Охрана окружающей среды и рационально использование природных ресурсов», «Технологическая часть», «Механическая часть», «Автоматизация», «Охрана труда» в соответствии с требованием на дипломный проект по специальности 320700, «Охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов».

Рассчитан экономический ущерб от загрязнения окружающей среды от выбросов токсичных газов и предотвращеный (ликвидируемый) ущерб в результате внедрения реактора термокаталитического окисления.


ВВЕДЕНИЕ

Проблема экологического состояния Уральского экономического региона стоит очень остро, что связано с большой концентрацией на данной территории промышленных предприятий, в том числе объектов химии, нефтехимии и нефтепереработки, которые приводят к загрязнению водной, почвенной и воздушной среды.

Особенно остро экологические проблемы стоят перед Башкортостаном, что связано с запоздалым развитием научных основ комплексной охраны и восстановления природной среды. На сегодняшнем уровне развития Республики отходы промышленности представляют серьезную экологическую проблему. В связи с этим задача создания экологически чистых производств приобретает особо важное значение

Создание экологически чистых производств обеспечивается не только изменениями технологии, но и реконструкцией существующих и создание новых малоотходных установок, а также эффективных локальных природоохранных объектов.

Огромный вред окружающей среде наносят постоянные пыле- газообразные выбросы, поступающие в атмосферу в результате производственной деятельности АООТ "Сода". Основным загрязняющим компонентом выбросов в атмосферу цеха АДК №3, является монооксид углерода и аммиак, вредное воздействие которых даже в малых количествах велико. С подобной проблемой сталкиваются все действующие содовые производства.

Защита атмосферы от загрязнения вредными веществами - сложная, многогранная и актуальная проблема сегодняшнего дня. Одним из перспективных направлений природоохранной деятельности по защите воздушного бассейна от губительного воздействия вредных, токсичных веществ, содержащихся в отходящих промышленных газах, является метод каталитического окисления.

Беспламенное сжигание является современным и удобным методом обезвреживания широкого диапазона отработанных газов, содержащих оксид углерода, при котором происходит окисление его до безвредных продуктов - диоксида углерода и воды.

Процессы газоочистки основанные на гетерогенных каталитических реакциях имеют различные варианты технологического осуществления, определяемые требованиями высокой экономичности процесса, максимального использования вторичных энергоресурсов, обеспечения защиты аппарата от перегревов, особенно при значительной экзотермичности реакций глубокого окисления токсичных соединений.

Почти во всех случаях сжигание отходящих газов требует расхода дополнительного топлива Значительное уменьшение расхода топлива для поддержания заданной температуры в слое катализатора достигается регенерацией тепла. Наибольший эффект регенерации тепла может быть достигнут в установках регенеративного типа, позволяющих возвращать в процесс до 90 % тепловой энергии.

Первым этапом работы было создание более экономичного опытного аппарата для беспламенного каталитического сжигания СО в выбросах газов содового производства [ 1 ]. Такой аппарат был создан в соответствии с техническим заданием лаборатории очистки газовых выбросов АООТ «Сода». Были проведены опыты, которые показали необходимость продолжения исследований в этом направлении.


1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Актуальность проблемы охраны окружающей среды

В процессе бытовой и производственной деятельности человеческое общество неизбежно влияет на окружающую среду, которая немедленно или через определенный промежуток времени реагирует на это влияние и оказывает обратное положительное, а чаще отрицательное воздействие.

Живой организм и окружающая его среда постоянно обмениваются веществом и энергией. Окружающая среда (ОС) должна обладать определенными свойствами, способствующими существованию организма. Резкое изменение в ней, например, попадание токсичных веществ, могут привести к гибели не только одного организма, но и целых сообществ. Человек как составная часть природы также взаимодействует с окружающей средой.

Под термином "окружающая среда" сейчас подразумевают среду обитания и производственной деятельности человека, то есть совокупность природных, экономических и социальных факторов, воздействующих на человека. В более узком смысле окружающая среда - это биосфера [7].

Одним из уникальнейших свойств биосферы является ее способность к саморегулированию. С появлением на Земле человека естественные процессы протекающие в окружающей среде стали изменяться.

Природообразующая деятельность человека получила название "антропогенного фактора" [7].

Воздействие человека на природу связано с его стремлениями к достижению определенных положительных целей, например, поиск новых источников сырья, создание более совершенных технологических процессов. Однако часто положительные для человека результаты сопровождались отрицательным влиянием на биосферу. Например, вырубка лесов под пашни повлекла образование пустынь, использование угля в качестве топлива привело к загрязнению атмосферы и т.д. Именно об этом писал Ф Энгельс. "Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают значение первых".

Многие века загрязнение окружающей среды органическими и неорганическими веществами было относительно небольшим. Под воздействием солнечного света и кислорода воздуха, а также благодаря фотосинтезирующей деятельности растений происходило разложение загрязнений на простые соединения. Отрицательное действие загрязнителей нейтрализовалось путем рассеивания или разбавления их. Однако интенсивное развитие промышленности, энергетики, транспорта, роста населения и его сосредоточение в крупных городах привело к накоплению в окружающей среде больших количеств различных химических соединений, в том числе и токсичных. Ныне вмешательство человека в окружающую среду сказывается не только в локальном, региональном, но и глобальном, планетарном масштабе [8].

Особую остроту и актуальность проблема окружающей среды приобрела в эпоху научно - технической революции, которая в невиданных масштабах ускорила производственную деятельность человека. За последние 100 лет человечество в 100 раз ускорило скорость перемещения в пространстве, в 1000 раз - использование энергетических ресурсов, в 1000000 раз - военную мощь. Все это привело к значительному загрязнению окружающей среды [7].

Еще в 70-х годах нашего столетия в биосферу попадало примерно 2 млн. наименований химических соединений (без учета минеральных удобрений) [9]. 40 тысяч используемых человеком веществ оказывает на него вредное воздействие. Современное производство не только создает принципиально новые материалы, но и вырабатывает отходы, не существовавшие ранее и во многом чуждые живым организмам.

Основными источниками загрязнения окружающей среды являются отходы предприятий химической, машиностроительной и нефтеперерабатывающей промышленности. Которые ежегодно выбрасывают в биосферу десятки и сотни миллионов тонн таких токсичных веществ, как оксиды серы, углерода, азота, соединения ртути, кадмия, мышьяка и др. Загрязнение окружающей среды вызывает ряд отрицательных последствий - нарушение круговорота веществ в биосфере, деградацию Фауны и Флоры, изменение климата, увеличение заболеваемости и др.

Экологическая проблема стала одной из глобальных, общечеловеческих проблем современности. Она призвана решать вопросы охраны окружающей природной среды, ухудшающейся вследствие накопления значительных количеств химических соединений, нарушения саморегуляции биосферы, возникновение неизвестных ранее заболеваний: генетических, токсикологических, аллергических, респираторных и т.д. Не вызывает сомнения также отрицательное воздействие загрязнений на урожайность, питательную и кормовую ценность сельскохозяйственных культур, состояние лесонасаждений.

Основным источником загрязнения воздушного бассейна городов являются токсогены - вредные для здоровья людей вещества, образующиеся при сгорании органических топлив. Загрязнение атмосферы, кроме непосредственного токсического действия, снижает интенсивность солнечного излучения, достигающего поверхность Земли.

Вклад в загрязнение окружающей среды вносит деятельность различных предприятий, но в разной степени - это связано с родом производственной деятельности конкретного предприятия [8].

1.2 Проблемы охраны окружающей среды от газообразных выбросов производства кальцинированной соды

В производстве цеха АДК № 3 происходит загрязнение атмосферного воздуха токсичными веществами, основным из которых является монооксид углерода (СО). Вредное влияние СО велико даже в малых дозах: вызывает потерю сознания, при воздействии на организм человека в течении 1-го часа, а также судороги и одышку. При воздействии в течении 4-х часов концентрации, превышающей ПДК - наступает смерть ПДК м. р. = 5 мг/м3, ПДК с.с- = 3 мг/м3. В организме СО реагирует с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин, препятствующий нормальному переносу кислорода. Исследования показали, что центральная нервная система наиболее чувствительна к нехватке кислорода. Таким образом воздействия СО даже в сравнительно небольших количествах, приводящие к образованию от 2 до 5Ж карбоксигемоглобина, может вызвать нарушения поведения, не ощутимые для самого пострадавшего. Эффекты таких сравнительно малых изменений внутренней химической среды проявляются в первую очередь при сложных действиях, требующих, например, чувство времени. Более простое поведение не нарушается пока изменения не достигнут большой величины Это характерно для случаев, когда требуется высокий уровень внимания для выполнения монотонной работы. Ученые полагают, что существует положительная корреляция между автомобильными катастрофами и наличием в атмосфере некоторых загрязнений, в частности СО.

1.3 Источники образования газообразных выбросов производства цеха абсорбции-дистилляции-карбонизации №3

На производстве кальцинированной соды к газообразным выбросам относятся: газовые выбросы после промывателя газа колонн-II, воздух после промывателя воздуха фильтров, организованные выбросы после сборника аммонизированного рассола, сборника фильтрованной жидкости. Выбросы в атмосферу представляют собой пыле- газообразный поток – это выбросной газ с сепаратора и с промывателя воздуха фильтров.

1.4 Производство кальцинированной соды

Производство цеха АДК №3 является ключевым в производстве кальцинированной соды – готового продукта всего предприятия АООТ «Сода».

Получение кальцинированной соды включает следующие основные стадии:

  •  приготовление аммонизированного рассола (станция абсорбции);
  •  карбонизация аммонизированного рассола с образованием бикарбоната натрия (станция карбонизации);
  •  отделение бикарбоната натрия от маточника (станция фильтрации);
  •  очистка и охлаждение газа паровых кальцинаторов;
  •  регенерация аммиака из маточной жидкости (станция дистиляции).

Сырьем называют природные вещества, которые целиком или частично входят в состав готового продукта. Исходным сырьем служит: хлористый натрий, содержание которого должно быть не менее 303 г/л., содержание солей кальция и магния в нем не более 0,04 г/л. Карбонатное сырье (известняк):

массовая доля СаСО3, не менее    95%

массовая доля MgCO3, не менее    3,5%

массовая доля SiO2,  не более    0,5%

массовая доля полученных оксидов, не более  1,0%

массовая доля влажности, не более    1,0%

В отделении абсорбции-дистилляции происходит насыщение очищенного рассола аммиаком и регенерация аммиака из раствора хлористого аммония. В отделении карбонизации происходит процесс насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода, а в отделении фильтрации – фильтрация суспензии бикарбоната натрия. Газовый поток из карбонизации перед выбросом в атмосферу проходит очистку от аммиака во вторых промывателях газа колонн. Наличие диоксида углерода в этом газовом потоке обусловлено применением для карбонизации аммонизированного рассола, газа известково-обжигательных печей. Присутствие сероводорода в выбросах связано с поддержанием сульфидного режима в колонной аппаратуре. В отделении фильтрации происходит разделение суспензии бикарбоната натрия на вакуум-фильтрах. Маточник за счет вакуума отсасывается в ресивер, где происходит разделение жидкой и газовоздушной фаз. Газовоздушная фаза направляется в промыватель воздуха фильтров для промывки от аммиака перед выбросом в атмосферу. В отделении кальцинации сырой бикарбонат натрия подвергается термообработке. Этот процесс происходит в содовых печах и паровых кальцинаторах. В качестве топлива в содовых печах используется мазут (расходная норма --  138 кг/т.). В выбросах содержатся диоксид серы, диоксид азота, монооксид углерода. Готовый продукт из отделения кальцинации направляется в силоса, а затем на укупорку и отгрузку потребителям.

1.5 Применение продуктов производства

Спектр применения кальцинированной соды чрезвычайно широк. Основными потребителями кальцинированной соды являются:

  •  стекольная промышленность;
  •  электронная промышленность;
  •  цветная и черная металлургия;
  •  нефтяная и пищевая промышленность.

В химической промышленности кальцинированная сода применяется для производства каустической соды, бикарбоната натрия и других натриевых и карбонатных солей, в анилинокрасочной и лакокрасочной промышленности.

1.6 Зашита атмосферного воздуха от токсичных компонентов отходящего газа производства кальцинированной соды

Очистка от пыли газового потока по действующей технологии осуществляется в системе вакуум-фильтр и промыватель воздуха фильтров, однако очищенный от пыли газ, содержащий токсичные примеси поступает в атмосферу практически без изменений, лишь слегка разбавленный.

Внедрение установки беспламенного сжигания позволяет снизить до минимума выбросы токсичных компонентов в атмосферу и как следствие уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду.

Работы в направлении очистки газообразных выбросов от СО велись давно В настоящее время известно несколько наиболее распространенных способов обезвреживания монооксида углерода, нитрозных газов и аммиака, содержащихся в отходящем газовом потоке.

1.6.1 Высокотемпературное каталитическое восстановление оксидов азота

Процесс происходит при контактировании нитрозных газов с газами-восстановителями на поверхности катализаторов [4].

В качестве катализаторов используют металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий) или более дешевые, но менее эффективные и стабильные в эксплуатации составы, включающие никель, хром, медь, цинк, ванадий, церий и другие элементы.

Отходящие нитрозные газы обычно необходимо нагревать от 30 до 35С температуры зажигания катализатора. Последняя зависит от природы используемого восстановителя: от 450 до 480С – для метана, 350С- для пропана и бутана, от 150 до 200С- для водорода и оксида углерода.

Суть протекающих восстановительных процессов выражается следующими реакциями:

4NO+CH4 --- 2N2+ CO2+ 2H2O

2NO2+ CH4--- N2+ CO2 + 2H2O

2NO+ 2CO--- N2+ 2CO2

2NO2+ 4CO--- N2+ 4CO2

2NO+ 2H2--- N2+2H2O

2NO2+ 4H2--- N2+ 4H2O

Нагрев и восстановление нитрозных газов производят путем их смешения с газом- восстановителем и сжигания образующейся смеси над слоем катализатора. В процессе восстановления температура газа быстро возрастает до 700С и более, поэтому возникает необходимость использования термостойких катализаторов или восстановителей с низкой температурой зажигания либо проводить ступенчатое  контактирование с промежуточным охлаждением обрабатываемого газового потока.

Процессы высокотемпературного каталитического восстановления оксидов азота обеспечивают высокую степень их обезвреживания. Вместе с тем они характеризуются и рядом существенных недостатков, среди которых значительные расходы газов- восстановителей, необходимость очистки конвертированных газов от образующего оксида углерода, содержание которого составляет от 0,1 до 0,15%, возможность использования только низкоконцентрированных газов( до 0,5% Nox и от 4 до 5 % О2).

1.6.2 Селективное каталитическое восстановление оксидов азота

Этот процесс выгодно отличается от высокотемпературного тем, что протекает в основном избирательно: используемый восстановитель (как правило, аммиак) реагирует преимущественно с NОх и почти не взаимодействует с находящимся в нитрозных газах кислородом, в связи с чем его расходуют в количествах, эквивалентных содержанию в обезвреживаемых газах оксидов азота или превышающих стехиометрию от 10 до 15% с целью более полного протекания следующих экзотермических реакций:

6NO+ 4NH3--- 5N2+ 6H2O

6NO2+ 8NH3--- 7N2+ 12H2O

8NO+ 2NH3--- 5N2O+ 3H2O

5NO2+ 2NH3--- 7NO+ 3H2O

Таким образом, безвредные продукты реакций (азот и вода) являются еще одним выгодным отличием этого метода. Присутствие кислорода в отходящих газах благоприятствует реализации каталитического восстановления, реакции ускоряются, и процесс идет следующим образом:

4NO+ 4NH3+O2--- 4N2+ 6H2O

Селективное каталитическое восстановление происходит при относительно низких температурах (от 180 до 360 С) с выделением небольших количествах тепла. Вследствие этого температура конвертируемых газов увеличивается в зоне катализа лишь от 10 до 20 С.

При избытке аммиака его основное количество окисляется присутствующим в нитрозных газах кислородом по экзотермической реакции:

4NH3+3O2 --- 2N2+6H2O

Процесс достаточно прост по аппаратурному оформлению и внедрен в производство азотной кислоты под давлением 0,35 мПа. Отходящие нитрозные газы таких производств содержат до 0,2% (об.) NO+ NO2.

1.6.3 Каталитическая очистка газов от оксида углерода

Каталитическое окисление является наиболее рациональным методом обезвреживания отходящих газов промышленности от оксида углерода. Однако наряду с оксидом углерода в зависимости от условий конкретного производства в газах могут содержаться и другие токсичные компоненты: диоксид серы, оксиды азота, пары различных углеводородов. Кроме того, в них обычно присутствуют диоксид углерода, кислород, азот, пары воды и часто механические примеси в виде различных пылей. Некоторые из этих примесей могут быть ядами для катализаторов.

Для окисления оксида углерода используют марганцевые, медно-хромовые и содержащие металлы платиновой группы катализаторы.

В результате литературной проработки технологий очистки пришли к выводу, что самым эффективным и экономически выгодным считается метод каталитического окисления СО. Этот метод и применен в настоящем проекте Он прост по технологии ведения и аппаратурному оформлению процесса.

Сущность метода заключается в окислении монооксида углерода на каталитически активной поверхности до диоксида углерода, то есть происходит перевод токсичного СО в безвредную форму.

Для осуществления этого метода разработан аппарат регенеративного типа для окисления токсичных газов. Этот метод позволяет обеспечивать более глубокое охлаждение отходящих из слоя катализатора газов и более высокий подогрев газообразного отхода перед поступлением его в слой катализатора. Это даст возможность уменьшить добавки топлива к обезвреживаемому отходу или снизить предварительный подогрев реактора, а также проводить автотермический  режим  обезвреживания  при очень низких концентрациях горючих компонентов в газообразном отходе. Автотермический режим можно осуществлять при адиабатическом разогреве газообразного отхода всего на температуру от 15 до 20С.

1.6.4 Анализ работы наиболее известных катализаторов в термокаталитическом методе окисления оксида углерода, нитрозных газов и аммиака

Наилучшие результаты получены с применением в качестве катализатора двухкомпонентного гопкалита, на котором оксид углерода, содержащийся в количестве 1,3% окислился от 97 до 99%.Уже при температуре 100С окисляет от 93 до 95% СО.

Однако при температурах выше 200С гопкалит теряет активность в результате восстановления MnO2 до Mn2O3.

Четырехкомпонентный гопкалит был получен в 1919 году. В его состав входят следующие компоненты, %: MnO2 – 50; CuO – 30; Co2O3 – 15; Ag2O – 5.

Наличие кобальта и серебра удорожает стоимость катализатора. Большой тепловой эффект реакции окисления может явиться причиной порчи катализатора, в следствии рекристаллизации или диссоциации диоксида марганца с выделением кислорода. Таким образом, необходимо принимать во внимание, концентрацию СО в газовой смеси, скорость газового потока, теплоотдачу. Однако посторонние вещества вызывают полное или частичное падение активности катализатора.

Для окисления оксида углерода получили распространение катализаторы, содержащие платину, палладий, рутений.

Особо интересны контакты этой группы, нанесенные на носители. К функциям носителя относится: увеличение действующей поверхности катализатора и доступности ее для реагирующих веществ; предохранение катализатора от спекания; экономия материала катализатора; улучшение отвода тпла.

Существует несколько способов нанесения катализатора на носители. К из числу относятся:

осаждение металлов из растворов их солей с последующим восстановлением;

нанесение слоя катализатора на носитель методом вжигания из пасты, содержащей этот катализатор;

осаждение катализатора электрическим путем;

получение катализатора методом порошковой металлургии.

В качестве носителя для катализаторов чаще всего используется оксид алюминия, силикагель, молекулярные сита, керамика, корунд, бентонитовые глины.

Наиболее высокой эффективностью обладают платиновые контакты. При объемной скорости 36000ч-1 и температуре 200С степень очистки от СО достигала 80%. К числу недостатков платиновых катализаторов относятся их дефицитность и дороговизна.

При объемной скорости 3010ч-1 и температуре 200С палладиевый катализатор обеспечивает 100% перевод СО в СО2. Он менее дефицитен. Но все же является дорогим.

Несколько ниже скорость окисления не рутениевых катализаторах

Эффективность работы палладиево-рутениевого катализатора, осажденного на Al2O3, повышается с ростом температуры газоочистки от 40% при 200С до 99,5% при 500С.

Цинк-хром-медный катализатор, полученный растворением основной углекислой соли меди в хромовой кислоте с последующим введением в раствор ZnO, термостоек до 430С. Уменьшение активности катализатора при температуре 450С, обусловлено резким уменьшением поверхности CuO.

Процесс конверсии при атмосферном давлении низкотермического катализатора, содержащего ZnO,Cr2O3,Cu с добавлением Al2O3, MnO2 и MgO протекает в кинетической области. Давление оказывает существенное влияние на диффузионное торможение, и процесс постепенно переходит в диффузионную область.

Оксидный железохромовый катализатор в реакции конверсии оксида углерода работает в интервале температур от 360 до 500С. На активность Fe2O3 - Cr2O3 лучше всего влияет калий.

Стабильную активность в процессе окисления оксида углерода при температуре свыше 150С проявляет восстановленная марганцевая пероксидная руда (ВМПР). Для избирательного окисления СО на ВМПР требуются следующие условия: температура от 180 до 220С; объемная скорость от 500 до 700ч-1. При температуре 400С и объемной скорости 3000ч-1 окисление оксида углерода на железоалюминиевом катализаторе достигает от 86 до 99%. При температуре 500С и объемных скоростях от 2400 до 5300ч-1 окисление СО практически полное.

Весьма эффективен катализатор, состоящий из следующих компонентов, %: от 3 до 20 CuO; от 0,1 до 1 Pd; от 0,01 до 2 ионов хлорида и остальное до 100 оксида алюминия. Катализатор этого типа при содержании CuO в количестве 6% окисляет СО уже при обычной температуре с эффективностью, достигающей 100%.

В смеси оксидов ThO2 - CeO2 при содержании СеО2 до 30% степень окисления СО при температуре 270С растет и достигает 100% на чистом диоксиде церия.

Природные катализаторы меди, никеля, марганца, серебра, медные, хромовые руды казахстанских месторождений при объемной скорости от 18000 до 36000 ч-1 обеспечивают от 50 до 70% окисления СО при температуре от 200 до 250С в токе воздуха.

Несмотря на повышенную каталитическую активность пиролюзита и малахитовой, атасуйской, браунитовой руд, их ценность снижается из-за малой механической и термической прочности.

Оптимальный режим работы пиромозита как катализатора лежит в интервале от 350 до 500С. При объемной скорости газа от 23000 до 47000ч-1 превращение оксида углерода в диоксид достигает от 65 до 98%.

Оптимальная температура для марганцево-медного катализатора, при которой СО окисляется от 90 до 100%, находится в пределах от 350 до 450С. Они проявляют более стабильную активность при окислении оксида углерода.

Анализ состава газа, производительности установки технологических параметров, объема отходящих газовых выбросов позволил выбрать наиболее целесообразный для термокаталитического окисления СО катализатор АВК-10. Термостоек, устойчив к отравляющим ядам, долговечен, высокоразвита активная поверхность и дешев.

1.6.5 Процесс каталитического окисления катализатором АВК-10

На поверхности катализатора происходит окисление оксида углерода, оксидов азота, аммиака, сероводорода и других токсичных горючих примесей при температуре от 350 до 400С. Процесс проводят в нестационарном режиме при периодических изменениях направления подачи в реакционные камеры обезвреживаемого газа с низкой температурой.

Наилучшим является режим, при котором не расходуется природный газ, а необходимые температуры в зонах поддерживают за счет тепла, выделяющегося при дожигании газов. Относительно низкая концентрация монооксида углерода, порядка от 1,5 до 2,2% об. требует для нормального ведения процесса дополнительного тепла за счет сгорания топлива - природного газа. Содержание СО в более больших концентрациях позволит вести процесс в автотермическом режиме.

В целом метод регенеративного каталитического окисления монооксида углерода в отходящих газах обеспечивает степень очистки 98% и выше, остаточное количество СО соответствует санитарно-гигиеническим нормам.

Кроме того, отходящий газ представляет собой вторичные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы, например, для сушки гидрокарбоната натрия или получения холода в специальных установках.


2.
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

2.1 Выявление узких мест в аппаратурном оформлении и технологии действующего производства

В производстве кальцинированной соды имеются три вида отходов производства, один из которых, а именно, пылегазообразные выбрасываются в окружающую среду, а второй и третий соответственно твердый и жидкий отходы направляются в шламонакопитель «Белое море».

К пылегазообразным выбросам относятся выбросы газа с ПГКл-2 и ПВФл.

К жидким отходам цеха АДК №3 относится дистиллерная суспензия, которая образуется в результате утилизации аммиака из фильтровой жидкости с применением известкового молока, которая сбрасывается по трубопроводу на очистку в шламонакопитель «Белое море».

К твердым отходам  относится корка после очистки аппаратов. После ее дробления  направляется по трубопроводу в шламонакопитель «Белое море». При возникновении аварийных ситуаций залповые выбросы в атмосферу при различных режимах работы производства отсутствуют.

Проблема данного производства заключается в наличии в газовом потоке с ПГКл-2 таких токсичных компонентов, как: СО, NO, NO2, NH3, CO2.

Главной целью реконструкции является снижение концентрации и по возможности полное окисление из газового потока данных загрязняющих веществ.

Задача проекта – это внедрение каталической очистки газового потока, как наиболее рационального метода обезвреживания отходящих газов производства кальцинированной соды.

Техническая новизна установки каталитического обезвреживания в наличии принципиально нового аппарата:  реактор каталитического окисления с подобранным для данного технологического процесса катализатором АВК-10. Практическая ценность данной схемы реконструкции заключается  в больших ее перспективах:

  •  Газ с  Т=90С содержащий CO2, O2, N2, H2O можно направить на технологические нужды предприятия.
  •  Катализатор АВК-10 достаточно устойчив в виду отсутствия серосодержащих соединений способных к его отравлению.
  •  Возможность очистки больших объемов газа .
  •  Большой срок службы катализатора порядка 5 лет .

2.2 Экологическое обоснование инженерных и технико-экономических  решений по  реконструкции, улучшению эксплуатационных характеристик основных аппаратов, объектов и усовершенствования базовой технологии производства

Как и почти любое другое производство химической промышленности производство цеха АДК №3 сопровождается образованием большого количества отходов.

Эти отходы причиняют огромный ущерб окружающей среде, а так же влияют на экономику производства,  так же имеет место неполнота  использования природных ресурсов. В результате получения кальцинированной соды образуются пылегазообразные выбросы, содержащие монооксид углерода, диоксид углерода, оксид азота, аммиак: в результате насыщения аммонизированного рассола на станции абсорбции образуются газовые выбросы. Жидкие отходы станции дистилляции образуются в результате утилизации аммиака из фильтровой жидкости с применением известкового молока, которые сбрасываются по трубопроводу в шламо-накопитель «Белое море». Твердые  отходы – это корки после очистки аппаратов цеха. Они направляются по трубопроводу в шламонакопитель.

Проводимые на производстве экологические и технологические мероприятия  дали следующий результат:

Твердые отходы направляются в шламонакопитель;

Жидкие отходы после отстоя направляются в шламонакопитель «Белое море»;

Пылегазообразные отходы производства перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке от аммиака, пыли, воды, диоксида углерода.

Отходящий газ из ПГКл-2 несмотря на насыщенность рассола аммиаком и диоксидом углерода поступал в воздушный бассейн с превышением норм. Газообразные выбросы производства кальцинированной соды особенно опасны для окружающей среды из-за содержания в них монооксида углерода.

До настоящего времени серьезной проблемой было превышение выбросов в атмосферу токсичных газов: монооксида углерода, диоксида азота и аммиака, которые образуются в количестве 33 кг СО, 0,25 кг NO2  и NH3 0,2 кг  на 1 т соды соответственно.

Были изучены различные методы обезвреживания монооксида углерода.

Термический метод.

Метод основан  на сжигании газа, если при этом концентрация оксида углерода превышает предел воспламенения газовой смеси, а содержание ее в газе относительно постоянно.

Метод нашел применение при очистке ваграночных и колошниковых газов ферросплавных печей.

Медно-аммиачный метод.

Способ заключается в абсорбции оксида углерода водным раствором медно-аммиачных солей. Процесс осуществляется  при давлении от 10 до 30 МПа и при температуре от 0 до 10С. При этом содержание оксида углерода достигается ПДК.

Недостатком этого способа являются большие эксплуатационные трудности, потери аммиака при регенерации раствора и с очищенным газом, выпадает в осадок большого количества металлической меди, коррозия аппаратуры, большие эксплуатационные расходы и металлоемкость.

Физическая сорбция жидким азотом.

Процесс осуществляется при давлении от 2 до 3 МПа и температуре -190С. Метод позволяет достичь глубокую степень очистки  (от 0,002 до 0,004% об) и применяется при обезвреживании небольших объемов газов, до 1000 нм3/час, содержащих оксид углерода.

Данный метод не подходит применительно к нашему производству, так как объем отходящего газового потока превышает указанный и достигает 28000 нм3/час.

Метод беспламенного сжигания оксида углерода.

Этот метод был разработан для очистки большого потока газа. Метод  прост и надежен. Сжигание происходит на слое катализатора, расположенного между  регенеративной насадкой, в камере сгорания специально разработанного для этой цели аппарата. Предварительное дожигание примесей (в частности, смолистых соединений) происходит на развитой нагретой поверхности насадки перед подачей газовой смеси на катализатор. На поверхности катализатора происходит окисление монооксида углерода до диоксида углерода, то есть  переходит в безвредную форму, а также происходит дожигание сероводорода и других токсичных горючих примесей при температуре от 750 до 800С.

К недостаткам отношу: при превышении расхода очищаемого газа степень окисления СО снижается; повышение запыленности приведет к забиванию насадки аппарата и повышению гидравлического сопротивления аппарата; повышение температуры в камерах приводит к увеличению температуры отходящих газов, выходу из строя вентилятора; необходимость установки аппарата вне помещения цеха, обеспечивая обогрев в зимних условиях в спец. шкафах; зависимость установки от концентрации СО до 0,5% для поддержания оптимального режима, подача природного газа.

Метод каталитического обезвреживания газообразных отходов в реакторах с регенеративным теплообменником .

Этот метод позволяет обеспечивать более глубокое охлаждение отходящих из слоя катализатора газов и более высокий подогрев газообразного отхода перед поступлением его в слой катализатора. Это даст возможность уменьшить добавки топлива к обезвреживаемому отходу или снизить предварительный подогрев. а также проводить автотермический режим обезвреживания при  очень низких концентрациях горючих компонентов в газообразном отходе. Процесс осуществляется при температуре от 240 до 400 С. На поверхности катализатора АВК-10 происходит окисление монооксида углерода до диоксида углерода, а также идет окисление других токсичных компонентов. Преимущество данного метода в простоте аппаратурного оформления ,высокой степени очистки газового потока порядка 99,5, применяется как для больших , так и небольших объемов газа на обезвреживание , возможность автотермического процесса окисления вследствие, чего идет экономия топлива ,относительно низкая температура в реакторе окисления.

2.3 Природоохранные объекты на производстве

2.3.1 Выбор и обоснование природоохранных технико-технологических мероприятий

Количественный и качественный состав газовых выбросов указан в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Количественная и качественная характеристика газообразных выбросов цеха абсорбции-дистилляции-карбонизации № 3.

Источник выб-роса, характер выброса, кон-структивные параметры аппарата

Коли-чест-во источ-ников выб-роса

Суммар-ный объем отходя-щих газов нм3/час

Пере-одич-ность выб-роса

Характеристика выброса

Темпе-ратура

С

Состав выброса

ПДВ,

Кг/ч

1

2

3

4

5

6

7

Отделение абсорбции

ПГКл-2

Газ со станции карбонизации Нв.=60м,

в.=0,4м

3

20,420

Непрерывно

30

О2-0,8-7,1

СО2-3,5-8,0

СО-1,8-5,0

NН3-0,328

H2S-отс. 0,0045

NO2-следы-

0,414

NН3-1,0

СО-640

NO2-0,133

ПВФл

Воздух со станции фильтрации

Нв.=17м,

в.=0,4м

1

Непрерывно

130

О2-18-20

СО2-5,5-5,8

NН3-0,420

H2S-отс.       0,0214

NO2-следы-

0,0004

NН3-1,6

2-0,1

САР

Неорганизованный выброс

Нв.= 7.00 м

Непрерывно

40

NН3-0,31

NН3-3,8


Продолжение таблицы 2.1

Источник выб-роса, характер выброса, кон-структивные параметры аппарата

Коли-чест-во источ-ников выб-роса

Суммар-ный объем отходя-щих газов нм3/час

Пере-одич-ность выб-роса

Характеристика выброса

Темпе-ратура

С

Состав выброса

ПДВ,

Кг/ч

1

2

3

4

5

6

7

Отделение дистилляции

СФЖ

Неорганизованный выброс

Н.в.= 6.16 м

Непрерывно

3035

NН3-0,06

NН3-0,7

Станция аммиачной воды

Цистерны с аммиачной водой.

Неорганизованный выброс при скачке

Нв.= 7.0 м

Непрерывно

-3030

NН3-0,1

NН3-1,2

Газообразные отходы цеха АДК № 3 перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке от NН3, CO2, пыли. Газовый поток с карбонизационных колонн постоянно очищается в барабанных вакуум-фильтрах и промывается рассолом ПВФл, далее откачивается в цех компрессии. Газ станции абсорбции промывается рассолом и направляется через сепаратор в атмосферу.

Характеристика вредных веществ, содержащихся в отходящем газе, следующая:

  1.  а) Оксид углерода – это бесцветный газ без вкуса и запаха. Плотность по воздуху – 0,867. Вступая в соединение с гемоглобином крови, образует карбоксигемоглобин, поэтому кровь теряет способность переносить необходи-мое количество кислорода из легких к тканям, что вызывает кислородное голодание организма. При длительном воздействии малых концентраций СО (от 200 до 300 мг/м3) возможны хронические отравления. Более высокие концентрации вызывают смерть. ПДКр.з. – 20 мг/м3, ПДКм.р. – 5 мг/м3, ПДКс.с – 3 мг/м3. СО в смеси с воздухом может взорваться:
  2.  б) Диоксид углерода – бесцветный газ без запаха. Высокое содержание СО2 вызывает недостаток кислорода.
  3.  в) Аммиак-бесцветный газ,с резким запахом ,плотность по воздуху –0,59.Сильно раздражает верхние дыхательные пути . Симптомы острого отравления –слезотечение , удушье , головокружение. В смеси с воздухом при наличии искры взрывается  при комнатной температуре.

Основным источником выбросов загрязняющих веществ цеха АДК 3 является ПГКл-2.

Технологические параметры газовоздушной смеси ,а также ее состав перечислены в таблице 2.2 и таблице 2.3 соответственно.



Таблица 2.3 – Состав и параметры газовоздушной смеси

Наимено-вание вещества

Выбросы загрязняющих веществ

Год достижения ПДВ

СП

П/ПДВ

г/сек

мг/м3

т/год

г/сек

мг/м3

т/год

1

2

3

4

5

6

7

8

NO2

1,152

150,0

30,059

0,23

30,0

6,012

2001

NH3

1,040

135,42

27,137

0,52

67,708

13,568

2001

CO

79,90

10403,64

2084,815

39,95

5201,82

1042,407

2001

2.3.2 Локальные природоохранные объекты для промышленной  очистки газового потока от вредных компонентов

В производстве кальцинированной  соды для санитарной очистки выбросных газов от аммиака установлены ПГКл и ПВФл. Проектная степень очистки по ПВФл 90Ж, фактическая 95%. Проектная степень очистки по ПГКл 98,7%, фактическая 94%. Промыватели обеспечивают проектную очистку. Улавливание пыли на складах соды происходит в рукавных фильтрах типа ФВ, ФВК, СМЦ-166А. На одном складе соды установлено 12 систем, а на втором складе 15 систем. Проектная степень очистки 99,8%, фактически 99,9%. Рукавные фильтры  обеспечивают проектную очистку. Улавливание пыли в цехе тяжелой соды идет рукавных Фильтрах. Имеется у системы рукавных фильтров типа "Полизиус". Проектная степень очистки 99Ж, Фактическая 99,8%. Газ цеха известковых печей (ЦИП) перед выбросом в атмосферу проходит очистку в электрофильтрах СМС-6,2. В первом и во втором отделении установлено по 3 электрофильтра соответственно.

Проектная степень очистки 99% фактическая 99%. Пьль в ЦИП улавливается в циклонах и рукавных фильтрах типа ЦН-15, СМЫ-166Б. Проектная степень очистки 98%, фактическая от 92 до 96%. В первом отделении три системы, а во втором восемь. Улавливание пыли с шихтного отделения проходит в циклонах ЦН-15, ЦН-11. Проектная степень очистки 80%, фактическая от 85 до 96%.

Применяемые на предприятии методы и аппараты пылегазоочистки соответствуют современному научно-техническому уровню. Ведутся работы по замене аппаратов пылегазоотчистки на более эффективные – это рукавные фильтры, вихревые циклоны, мокрые циклоны. С целью, сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу, на ТЭЦ выполнена схема рециркуляции дымовых газов в топочную камеру, что позволит снизить выбросы NOх, ведутся пуско-наладочные работы на установке беспламенного дожига оксида углерода.

2.3.3 Расчет рассеивания загрязняющих веществ до внедрения реактора каталитического окисления. Расчет ПДВ

Расчет максимальной концентрации вредных веществ на границе санитарно-защитной зоны.

Максимально приземная концентрация вредного вещества См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии Хм (м) от источника определяется по формуле (2.1) [   ]

где А – коэффициент; зависящий от географического расположения местности, для европейской части Урала, А=160;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

m – коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, m’=0,9;

Z – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, Z=1; 

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, для газообразных вердных веществ в смеси с пылью F=1;

Расход газовоздушной смеси V=27648м3/ч=7,68м3

Высота трубы Н=52м, диаметр Dтр=0,5м

Определяем скорость выходящего газового потока из формулы (2.2) [11]:

где осредняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с

Разница температур составит:

Т=Тг-Тв=30-26=4С

где Тг=30С, Тв =26С

Значение коэффициента m определяем в зависимости от параметров f,v,vm

Определим параметр f по формуле (2.3) [11]

Определим параметр v по формуле (2.4) [11]

Определим параметр vm по формуле (2.5)[11]

определяем параметр m: так как f<100 то рассчитываем по формуле (2.7а)

так как 0,5<0,545<2 то

n=0,532v2-2.13v+3,13=0,5320,5452-2,130545+3,13=2,13

Опасная скорость ветра Um(м/с) на уровне флюгера, при которой достигается наибольшее значение концентрации вредных веществ Сm, определяется по формуле (2.16в)[11]

Таким образом, находим См монооксида углерода (СО), диоксида азота (NO2) и аммиака (NH3)

Расстояние Хм (м) от источника выброса, на котором приземная концентрация  С (мг/м3) при неблагоприятных условиях достигает максимального значения См определяется по формуле (2.13) [11]:

где d – безразмерный коэффициент, рассчитываемый при f<100;

по формуле (2.14в) [11]:

Тогда при расстоянии Хм:

При опасной скорости ветра um приземная концентрации вредных веществ С (мг/м3)в атмосфере по оси факела выброса на расстоянии 1000м – граница санитарной зоны от источника выброса определяется по формуле (2.22) [11]:

  С=S1Cm

где  S1безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Хм и коэффициента F по формуле (2.23б):

Для расстояния Х=1000, Х/Хм=3,7

Тогда концентрация на границе санитарно-защитной зоны составит :

Получены фактические концентрации CO, NO2 и NH3 на границе санитарно-защитной зоны меньше ПДК этих веществ в атмосферном воздухе населенного пункта

СCO=0,296 мг/м3,   ПДКCO=5 мг/м3

СNO2=0,00428 мг/м3,  ПДК NO2=0,4 мг/м3

СNH3=0,00384 мг/м3,  ПДК NH3=0,2 мг/м3

Расчет ПДВ от одиночного источника выброса вредных веществ

Заключение:

Согласно рассчитанных ПДВ делаем вывод о том, что фактический выброс с работающего производства на данный момент меньше предельно-допустимого выброса для этих веществ.

Концентрация CO, NO2 и NH3 на границе санитарно-защитной зоны меньше ПДВ:

СCO=0,296 мг/м3,   ПДКCO=326,03 мг/м3

СNO2=0,00428 мг/м3,  ПДК NO2=26,1 мг/м3

СNH3=0,00384 мг/м3,  ПДК NH3=13,03 мг/м3

Расчет рассеивания загрязняющих веществ после внедрения каталитического окисления. Расчет ПДВ

Расчет максимальной концентрации вредных веществ на границе санитарно-защитной зоны.

Максимальная приземная концентрация вредного вещества Cm (мг/м3) при выброси газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеоусловиях на расстоянии Хm (м) от источника определяется по формуле (2.1) [11]:

где А – коэффициень, зависящий от географического расположения местности, для европейской части Урала А=160;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

 m,n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

 Z – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. Принимаем Z=1, в случае ровной местности с перепадом высот не более 50 м;

 H – высота источника выброса над уровнем земли, м;

 Т – разность между температурами газовоздушной смеси Тг и окружающего атмосферного воздуха Тв С;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, для газообразных вредных веществ в смеси с пылью F=1;

V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с.

  1.  Расход газовоздушной смеси V=28000 м3/ч = 7,77 м3/с.
  2.  Высота трубы H=95 м, диаметр Dтр=2м.
  3.  Определяем скорость выходящего газового потока из формулы (2.2) [11]:

где о – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

  1.  Разница температур составит:

Т=Тг-Тв=200-26=174С

где Тг=200С, Тв=26С.

  1.  Значение коэффициентов m и n определим в зависимости от параметров f, v, vm.

Определяем параметр f по формуле (2.3)[11]:

Определяем параметр v по формуле (2.4)[11]:

Определяем параметр vm по формуле (2.5)[11]:

Определяем параметр m: так как f<100, то рассчитываем его по формуле (2.7а)[11]:

Определяем параметр n по формуле (2.8а)[11]:

при f<100 и vm<2, n=1

Опасная скорость ветра um (м/с) на уровне флюгера, при которой достигается наибольшее значение концентрации вредных веществ Cm, определяется из формулы (2.16в) [11], согласно которой:

  um=v=1,57 м/с

Таким образом, находим Сm монооксида углерода (СО) и оксидов азота (Noox):

Расстояние Хм (м) от источника выброса, на котором приземная концентрации С (мг/м3) при неблагоприятных условиях достигает максимального значения См определяется по формуле (2.13) [11]:

где d – безразмерный коэффициент, рассчитываемый при f<100, по формуле (2.14в) [11]:

Тогда расстояние Хм:

При опасной скорости ветра um приземная концентрация вредных веществ С (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на расстоянии 1000м – граница санитарно-защитной зоны от источника выброса определяется по формуле (2.22) [11]:

   С=S1Сm

где S1безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Хm и коэффициента А по формуле (2.23б):

Для расстояния Х=1000м, Х/Хm>1,28

Тогда концентрация на границе санитарно-защитной зоны составит:

Полученные фактические концентрации СО и NO2 на границе санитарно-защитной зоны меньше ПДК этих веществ в атмосферном воздухе населенного пункта

 ССО=0,01302 мг/м3  ПДК=5 мг/м3;

 CNO2=0,000046 мг/м3  ПДК=0,04 мг/м3

Расчет ПДВ от одиночного источника выброса вредных веществ.

Расчет ПДВ ведем для каждого загрязняющего вещества, причем выброс должен быть таким, чтобы концентрация этого вещества в санитарно-защитной зоне или населенном пункте было ниже ПДК населенных пунктов.

Предельно-допустимый выброс (ПДВ) г/с, устанавливается при полной загрузке технического оборудования и нормальной работе.

ПДВ рассчитываем по формуле (2.14) [11]:

где ПДК – предельно-допустимая концентрация вредного вещества в населенном пункте, мг/м3;

Сф – Фоновая концентрация, мг/м3.

Заключение:

Согласно рассчитанных ПДВ делаем вывод о том, что благодаря термокаталитическому окислению на проектируемой установке фактический выброс монооксида углерода и диоксида азота в единицу времени значительно меньше значений предельно-допустимого выброса для этих веществ.

Концентрация СО и NO2 на границе санитарно-защитной зоны намного меньше ПДВ:

 ССО=0,01232 мг/м3  ПДВ=2094 г/с;

 CNO2=0,000044 мг/м3  ПДВ=167,56 г/с


3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
 

3.1 Описание технологии основного производства и технологии природоохранных объектов

Первая стадия – приготовление аммонизированного рассола. Рассол получают путем насыщения предварительно очищенного рассола аммиаком и частично углекислотой. Источником аммиака и углекислоты являются газы, поступающие из станций дистилляции, карбонизации и фильтрации. При контакте с очищенным рассолом эти компоненты растворяются, образуя химические соединения по следующим реакциям в растворе:

  NH3+H2O = NH4OH+8,6 ккал/моль

  2NH4OH+CO2 = (NH4)2CO3+10,7 ккал/моль

В газах, идущих на абсорбцию, кроме аммиака и углекислого газа, содержатся и пары воды. Содержание паров воды можно уменьшить, охлаждая газ, однако избавиться полностью от них не удается, так как охлаждение газа, поступающего с дистилляции, ниже 55 С связано с кристаллизацией углеаммонийных солей в трубопроводах и аппаратах в результате следующих реакций:

  NH3(газ) +CO2(газ)+H2Oпар  NH4HCO3 твердая соль

  2NH3(газ) +CO2(газ)+H2Oпар  (NH4)2HCO3 твердая соль

В отделение абсорбции более 80% аммиака поступает с газом из отделения дистилляции, где идет регенерация аммиака из маточной жидкости после вакуум-фильтров.

В этой жидкости часть аммиака находится в виде углеаммонийных солей, при разложении которых в газовую фазу переходит, кроме аммиака, диоксид углерода, по реакции:

  (NH4)2CO3  2NH3+CO2+H2O

Диоксид углерода из газа дистилляции поглощается рассолом в отделении абсорбции. Наличие аммиака в рассоле повышает ее растворимость, так как она взаимодействует с аммиаком, образуя карбонат аммония по реакции:

2NH3(раств) +CO2(газ)+H2Oжид = (NH4)2CO3 раст +22,00 ккал/моль

Поступающие с газом водяные пары в процессе абсорбции конденсируются, увеличивая объем рассола от 3 до 4%. Общее увеличение объема рассола при его аммонизации составляет от 16 до 17%. В такой же степени уменьшается и концентрация NaCl в рассоле. Абсорбция осуществляется в ряде аппаратов, расположенных по высоте так, чтобы рассол мог без перекачки перетекать из аппарата в аппарат. Аппараты станции абсорбции это в основном аппараты барботажного типа с многоколпачковыми тарелками, АБ-2 и ХГДС. Во всех аппаратах осуществляется принцип противотока. Все аппараты абсорбции кроме ПГКл-2 работают под вакуумом. Это предохраняет окружающие помещения от проскоков аммиака через возможные не плотности аппаратов и трубопроводов, однако служит причиной подсоса воздуха. Чтобы избежать проскока газа по трубопроводам, работающие под различными давлениями, жидкость передают по сифонам. Для предотвращения внутренних поверхностей аппарата от коррозии на всас насосов фильтровой жидкости подают раствор гидросульфида натрия (от 6,2 до 6,8 кг 22%-го NaHS на одну тонну соды). При его взаимодействии с углекислотой образуется H2S. Переходя в раствор, сероводород реагирует с поверхностью чугунных и стальных аппаратов, образуя защитную пленку сернистого железа, предохраняющую от разъедания.

Расход гидросульфида натрия поддерживается автоматически с таким расчетом, чтобы в готовом аммонизированном рассоле концентрация сульфид-иона составляла от 0,4 до 1,2 н.д.

Очищенный рассол из отделения рассолоочистки центробежным насосом подается в напорный бак (поз.1). Уровень в напорном баке поддерживается автоматически. Часть рассола последовательно сверху вниз  проходит через основные аппараты абсорбционной колонны: ПГКл-2 (поз.6), в которой происходит поглощение аммиака и углекислоты из газа после ПГКл станции карбонизации. Расход рассола регулируется автоматически. Газ после ПГКл-2 через сепаратор (поз.10) выбрасывается в атмосферу, а рассол с содержанием аммиака не более 24 н.д. через сифон поступает в АБ-1 для дальнейшего насыщения аммиаком и углекислотой из газов, поступающих в эти аппараты из АБ-2 (поз.4). Температура жидкости выходящей из АБ-1 замеряется автоматически. Газ из АБ-1 подается в промыватель газа абсорбции – ПГАб (поз.8), а рассол через гидрозатвор перетекает в АБ-2 для окончательного насыщения аммиаком из газов, поступающих из ХГДС (поз.7).

Температура аммонизированного рассола на выходе из АБ-2 и газа после ХГДС поддерживается автоматически. Для нормального режима работы АБ-2, необходим отвод избыточного тепла, поэтому аппарат оборудован холодильными поверхностями, выполняющими одновременно роль насадки.

При появлении течей в теплообменных элементах и до их устранения, аппарат может работать с частично или полностью отключенными теплообменниками, при этом вносят коррективы в показатели технологического режима станции абсорбции.

Газ дистилляции перед подачей в АБ-2 предварительно охлаждается в ХГДС, представляющий собой теплообменный аппарат. Температурный режим в аппарате поддерживается автоматически. Температура газа на выходе должна  быть от 56 до 62С. Холодильник газа дистилляции также может работать с частично или полностью отключенными холодильными поверхностями, при этом вносятся корректировки в показатели технологического режима станции абсорбции.

Аммониированный рассол охлажденный до температуры 45С, поступает в сборник аммонизированного рассола. Температура аммонизированного рассола регулируется автоматически. Образующийся  в ХГДС конденсат самотеком идет на переработку в цех абсорбции-дистилляции №1 или непосредственно подается в теплообменник дистилляции – ТДС.

Второй поток рассола с напорного сборника (поз.1) поступает в промыватель воздуха фильтров – ПВФл (поз.9), где происходит улавливание аммиака из воздуха вакуум-фильтров. Расход рассола замеряется автоматически. Через систему ВФл-ПВФл воздух просасывается вакуум насосами фильтров – ВНФл, расположенными в цехе компрессии, которыми воздух после ПВФл выбрасывается в атмосферу. Рассол из ПВФл по сифону поступает в промыватель газа обсорбции ПГАб (поз.8), через который вакуум-насосами РВН-60 и ВН-120 просасываются газы абсорбции поступающие из АБ-1 (поз.5). Газы из ПГАб вакуум-насосами нагнетаются в коллектора газо-паровых кальцинаторов – ПГПк. Из ПГФб рассол с содержанием аммиака не более 40 н.д. подается в АБ-1, где смешивается с основным потоком рассола или в резервуар (поз.2), откуда насосами (поз.16) перекачивается в ПГКл-2 (поз.6). Потери аммиака, имеющие место в процессе производства соды, пополняются равномерным вводом аммиачной воды на всосе насосов фильтровой жидкости.

Вторая стадия – приготовление аммонизированного рассола и его карбонизация с образованием бикарбоната натрия. Аммонизированный рассол после станции абсорбции для дальнейшего насыщения углекислотой поступает на станцию карбонизации. В процессе карбонизации образуются бикарбонат натрия, кристаллы которого выпадают в осадок. Химические реакции, протекающие в аппаратах станции карбонизации выражаются следующими химическими реакциями:

2NH4OH + CO2 = (NH4)2CO3 + 10,7 ккал/моль

(NH4)CO3 + H2O + CO2 = 2NH4HCO3 + 3,75 ккал/моль

NaCl + NH4HCO3=NaHCO3 + NH4Cl

Карбонизация аммонизированного рассола осуществляется с применением стадии предварительной карбонизации, и производится последовательно в трех аппаратах. В колонне предварительной карбонизации, в первом промывателе газа колон и в осадительной карбонизационной колонне. Выпадение в осадок кристаллов бикарбоната натрия на основной стадии карбонизации – в осадительных колоннах обуславливает загрязнение последних осадком и вызывает необходимость их периодической промывки. Процесс предварительной карбонизации совмещается с процессом промывки осадительных карбоколонн. Растворимость осадка бикарбоната натрия основана на свойстве слабо – карбонизованного аммиачного рассола пере-водить осадок в раствор:

2NH4OH + 2NH3 =Na2CO3 + (NH4)2CO4

Образующиеся углекислые соли хорошо растворимы в аммиачном рассоле и, таким образом, бикарбонат натрия достаточно быстро и полно переходит в раствор. Процессу растворения способствует барботаж газа через жидкость промывной колонны. Каждая карбонизационная колонна работает в качестве осадительной 72 часа, после чего переводится на режим колонны предварительной карбонизации во время которого происходит отмывка ее от накопившегося осадка. После промывки колонна вновь включается в работу, как осадительная.

Аммонизированный рассол с температурой до 45С из сборника аммонизированного рассола (поз.20) центробежным насосом (поз.19) подается через распределительную гребенку на колонны предварительной карбонизации. Гребенка снабжена переливом, по которому избыток жидкости возвращается в САР.

Давление аммонизированного рассола на гребенке регулируется автоматически. Расход аммонизированного рассола в КлПК замеряется прибором. В колонну предварительной карбонизации для ускорения процесса подается газ известково-обжигательных печей по 1-му и 2-му вводу. Расход газа регулируется автоматически. Аммонизированный рассол при движении сверху вниз растворяет осадок бикарбоната натрия и дополнительно насыщается углекислым газом. На выходе из КлПК рассол содержит от 55 до 68 н.д. углекислоты. Уровень и давление  в КлПК регулируется автоматически. Температура регистрируется по высоте колонны. Концентрация газа на входе КлПК замеряется автоматически. Газ, выходящий из КлПК, поступает в общий коллектор отходящего газа  и направляется вместе с газом из осадительных колонн в нижнюю часть ПГКл-1.

Подача газа в осадительные колонны осуществлена в два входа: верхний – второй вход, нижний – первый вход. Газ нагнетается газовыми компрессорами, расположенными в цехе компрессии, в нижнюю бочку колонны по газовому стояку 1-го входа под давлением 0,35 МПа, подается смешанный газ, содержащий не менее 65% СО2. По газовому коллектору 2-го входа вводится под давлением до 0,27 Мпа газ известково-обжигательных печей с содержанием СО2 не ниже 39%. Расход газа 1 и 2-го ввода регулируется автоматически. Уровень в колонне поддерживается автоматически. Температура и барометрический режим колонны замеряется приборами КИП. В осадительных карбоколоннах заканчивается процесс карбонизации аммонизированного рассола с образованием кристаллов бикарбоната натрия. В процессе карбонизации температура жидкости в средней части колонны поддерживается не ниже 60С. Нижняя часть осадительной колонны состоит из холодильных бочек.

Образовавшаяся в колонне суспензия при своем движении по  колонне постепенно охлаждается водой, которая подается снизу и отводится сверху. Из корбоколонны суспензия подается в распределительное устройство, из которого самотеком передается на вакуум-фильтры. Газ из осадительных колонн для улавливания NH3 и СО2 поступает в ПГКл-1, затем направляется в ПГКл-2. Давление газа, выходящего из колонны, замеряется автоматически. Все карбоколонны связаны коммуникациями для перекачки жидкостей колонн. При помощи этих коммуникаций жидкость из колонн, в случае необходимости, можно перекачивать в любую другую колонну.

Третья стадия – фильтрация бикарбоната натрия

Отделение кристаллов бикарбоната натрия от маточной жидкости производится на вращающихся барабанных вакуум-фильтрах непрерывного действия. С распределительного устройства суспензия бикарбоната натрия поступает на вакуум-фильтры (ВФл). Уровень в корыте вакуум-фильтров поддерживается автоматически. Отфильтрованный осадок бикарбоната натрия подвергается промывке на барабане вакуум-фильтров  с целью удаления остатков маточной жидкости.

В качестве промывной воды используется слабая жидкость после ПГСП, охлажденная жидкость после дистиллера слабых жидкостей или хим. очищенная вода. Температура промывной воды поддерживается в пределах 40С. Напорный бак промывной воды  снабжен переливом. Уровень поддерживается автоматически. Понижение уровня в баке сопровождается сигнализацией.

Промытый бикарбонат натрия с влажностью не выше 17% и содержанием NaCl не более 0,4% срезается с барабана вакуум-фильтров и по ленточным транспортерам направляется в цех кальцинации № 1. Остановка ленточного транспортера сопровождается сигнализацией.

Маточный раствор вместе с промывной водой через полый вал барабана вакуум-фильтров и сепаратор, где отделяется от воздуха, поступает в сборник фильтровой жидкости СФЖ. Необходимое разрежение на вакуум-фильтрах создается вакуум-насосами, расположенными в машинном зале цеха компрессии. К каждому вакуум-фильтру подведена слабая жидкость из резервуара холодильника газа паровых кальцинаторов. Слабой жидкостью не менее 1 раза в смену промывается фильтрующая ткань вакуум-фильтра, так как поры сукна постепенно забиваются мелкими кристаллами бикарбоната натрия, и фильтрация резко ухудшается.

Для продувки фильтрующего сукна в процессе работы вакуум-фильтра через распределительную головку подается воздух, нагнетаемый турбовоздуходувками, расположенными в машинном зале цеха компрессии.

Четвертая стадия – отделение охлаждения и промывки газа паровых кальцинаторов.

Охлаждение и промывка газа паровых кальцинаторов осуществляется в холодильниках газа паровых кальцинаторов – ХГПК и промывателях газа паровых кальцинаторов – ПГПК.

ХГПК представляет из себя теплообменный аппарат, состоящий из холодильных бочек, по трубам подается вода, а в межтрубное пространство – газ.

Газ из паровых кальцинаторов цеха кальцинаци № 1 по газовым коллекторам, орошаемым слабой жидкостью, поступает в ХГПК проходя его сверху вниз, при этом охлаждается до 50 С. Конденсат, образующийся в ХГПК , собирается в сборник, установленный в нижней части аппарата, откуда центробежными насосами  подается на орошение коллекторов газа паровых кальцинаторов, а также может подаваться на орошение самого ХГПК в случае его забивки. Основная часть конденсата насосами перекачивается для переработки в цех абсорбции-дистиляции № 1 или в сборник фильтровой жидкости – СЖК  и через пластинчатые холодильники в напорный сборник промывной воды станции фильтрации. Температура газа на выходе из ХГПК регулируется автоматически. Температура охлаждающей воды замеряется прибором КИП.

Охлажденный в ХГПК газ поступает в ПГПК , который орошается слабой жидкостью, поступающей из цеха абсорбции-дистиляции № 1 через напорный бак , снабженный переливом в напорный бак промывной воды вакуум-фильтров . Газ после ПГПК подается по коллектору в цех компрессии. Уровень в напорном баке и расход слабой жидкости поддерживается автоматически. Вакуум на выходе из аппарата и низа ПГПК замеряется приборами КИП.

В случае недостатка слабой жидкости или ее отсутствия ПГПК орошается хим. очищенной водой  с ТЭЦ СПО «Сода», которая  подается в напорный бак центробежным насосом из цеха АД-1. Жидкость после промывки газа из ПГПК поступает в наборный бак промывной воды , откуда расходуется на промывку бикарбоната Na на вакуум-фильтрах.

Пятая стадия – регенерация аммиака из фильтровой и слабых жидкостей - дистилляция.

На станции дистилляции производится регенерация аммиака и углекислого газа из аммонийных солей NH4HCO3, (NH4)2CO3, NH4Cl, (NH4)2SO4, содержащихся в фильтровой жидкости и в слабых жидкостях, образующихся при промывке и охлаждении газов.

Газообразные продукты дистилляции поступают на станцию абсорбции, где используются для получения аммонизированного рассола.

В аппаратах станции дистилляции протекают следующие реакции:

NH4HCO3 = NH3 + CO2 + H2O – 15,63 ккал\моль

(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O – 22,216 ккал\моль

2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O + 2NH3 – 5,147 ккал\моль

NH3(раств) = NH3(газ) – 8,35 ккал\моль

(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 ---- CaSO4 + 2NH4OH

Все реакции эндотермические. Тепло в аппараты вносится с паром. Аппараты дистилляции компонуются аналогично аппаратам станции абсорбции с таким расчетом, чтобы фильтровая жидкость перетекала из аппарата в аппарат самотеком. Фильтровая жидкость из сборника фильтровой жидкости центробежным насосом подается в напорный бак, снабженный переливом, по которому избыток фильтровой жидкости возвращается в СФЖ.

Из напорного сборника фильтровая жидкость по трубопроводам распределяется по элементам и поступает в трубное пространство верхней бочки конденсатора дистилляции КДС. Уровень в напорном баке поддерживается автоматически.

Расход фильтровой жидкости по элементам поддерживается автоматически.

При движений жидкости по трубкам КДС она нагревается за счет тепла газов, проходящих в межтрубном пространстве. При этом содержащиеся в жидкости углеаммонийные соли частично разлагаются, выделяя углекислый газ и аммиак, которые смешиваются с общим потоком газов, выходящих из концентратора, для дальнейшего охлаждения в холодильнике газа дистилляции. Температура и давление газа на выходе из аппарата поддерживается автоматически. Жидкости, перетекая из бочки в бочку проходят расширительную трубку, где отделяются газы, уносимые жидкостью. Эти газы также смешиваются с общим газовым потоком. Жидкость из конденсатора дистилляции поступает в верхнюю бочку теплообменника дистилляции.

При охлаждении газа в межтрубном пространстве КДС часть содержащихся в нем паров конденсируется, растворяя при этом некоторое количество аммиака и углекислого газа. Для сбора конденсата, называемого флегмой, на КДС установлено две бочки, одна в нижней части КДС, другая – между четвертой и пятой бочками. Этот конденсат поступает на переработку в верхнюю бочку ТДС или в цех абсорбции-дистилляции №1. В нижнюю бочку ТДС поступает газ из дистиллера с температурой до 97С замеряемой прибором КИП. В теплообменнике происходит подогрев фильтровой жидкости и окончательное разложение углеаммонийных солей. Выделившийся NH3 и CO2 поступает в КДС.

Жидкость из ТДС поступает в смеситель. В смесителе жидкость ТДС смешивается с известковым молоком по реакции:

2NH4Cl+Ca(CH)2=CaCl+2NH3+2H20

Температура жидкости ТДС и температура газа из ТДС замеряется прибором КИП. Выделившийся аммиак, в основном, остается в растворе и лишь часть его переходит в газообразное состояние и присоединяется к потоку парогазовой смеси. Парогазовая смесь из ДС поступает в верхнюю часть СМ, затем через сепаратор в ТДС.

Известковое молоко на дистилляцию поступает из гасильного отделения цеха известковых печей в гребенку известкового молока, снабженную переливом, по которому избыток известкового молока поступает в гасильное отделение. Давление известкового молока на гребенке замеряется КИП. Понижение давления на гребенке сопровождается сигнализацией. В смеситель известковое молоко поступает через щелевые расходомеры. Автоматически поддерживается рН в жидкости на выходе из смесителя. Остановка мешалки смесителя сопровождается сигнализацией.

Образовавшаяся в смесителе суспензия поступает в ДС, где происходит окончательная отгонка аммиака паром, с давлением не выше 0,07 мПа. Расход пара регулируется автоматически.

На дистилляции используется пар от испарителей конденсата паровых кальцинаторов и пар после компрессоров цеха компрессии. Горячая дистиллерная жидкость из ДС поступает в испаритель.

Давление верха и низа ДС замеряется прибором КИП. Из ИС жидкость поступает в сборник дистиллерной жидкости, откуда шламовыми насосами откачивается в «Белое море».

В сборник дистиллерной жидкости также поступают стоки, не содержащие аммиак. Часть дистиллелрой жидкости шламовых насосов откачивается в известковый цех.

Допускается работа станции дистилляции с отключенным конденсатором дистилляции, при этом вносятся коррективы в технологический режим станции дистилляции и абсорбции.

3.2 Расчет материального баланса реактора каталитического окисления

Исходные данные для расчета материального баланса реактора каталитического окисления:

производительность установки 28000м3/ч;

расход очищающего газа 27648 кг/ч,

в том числе, кг/ч:

CO2       2772

CO        980

O2         1481,5

NO2             1,73

NH3             1,51

N2      30996,3

Состав и количество компонентов очищающего газа, полученный после процесса окисления, рассчитываем согласно реакциям, протекающих на катализаторе.

а) Газ известковых печей

  2CO+O2 =   CO2

Mr (CO) = 28кг/моль; Mr (O2) = 32 кг/моль; Mr (CO2) = 44кг/моль

Находим количество образовавшегося в результате реакции диоксида углерода

Так как степень окисления оксида углерода составляет 98%, то количество не окисленного в результате реакции диоксида углерода будет равно

Следовательно, истинное значение получено в процессе окисления диоксида углерода будет равно

  1540-15,71=1524,29 кг

Находим количество кислорода, требуемого на окисление оксида углерода в количестве 980 кг:

б)   6NO2+4NH3  7N2+12H2O

Mr (NO2) = 46 кг/моль; Mr (NH3) = 20 кг/моль;

Mr (N2) = 28кг/моль; Mr (H2O) = 20 кг/моль

Находим количество азота и воды, образовавшихся в процессе востановления азота:

Определяем количество аммиака, необходимое на восстановление азота:

в)   4NH3+3O2  2N2+6H2O

Находим количество азота и воды, образовавшихся в процессе окисления аммиака:

Определяем количество кислорода, необходимое на окисление 0,41 кг аммиака:

Определяем суммарное количество кислорода пошедшее на окисление СО и NH3:

  O2 = 846,6+0,164 = 846,76 кг

Определяем суммарное количество образовавшегося азота и воды:

  N2 = 1,23+22,96 = 24,19 кг

  Н2О = 2,26+0,615=2,875 кг.

Азота в реактор поступило 30996,3 кг, в ходе реакции образовалось еще 24,19 кг, что в сумме на выходе из реактора составит 31020,49 кг.

Так как степень очистки от СО составляет 98% то на выходе из реактора будет 19,6 кг СО.

Кислород, пошедший на окисление NH3 и СО составляет 846,76 кг, следовательно, на выходе будет 634,74 кг. В ходе реакции окисления монооксида углерода образовалось 1524,29 кг диоксида углерода. Вместе с пришедшим диоксидом углерода это составит 4296,29 кг.

На основе полученных и исходных данных составляем материальный баланс процесса окисления.

Материальный баланс процесса окисления, приведенный в таблице, составлен на 28000 м3/ч очищаемого газа цеха АДК № 3, состав которого приведен в таблице. Степень окисления СО принята 98%.Обезвреживание оксидов азота идет до 96%.

Таблица – Материальный баланс реактора каталитического окисления.

Приход

Расход

Компо-нент

Объем

м3

Масса

кг

Объемн. доля %

Компо-нент

Объем

м3

Масса

кг

Объемн. доля %

1

2

3

4

5

6

7

8

СО2

О2

CO

NO

NH3

N2

1400,00

1036,00

784,00

0,84

1,96

24777,20

2772,00

1481,50

980,00

1,73

1,51

30996,30

5,000

3,700

2,800

0,003

0,007

88,490

СО2

О2

CO

NO

NH3

N2

H2О

2170,00

448,00

15,68

0,0336

24796,80

568,40

4296,29

634,74

19,60

0,0692

31020,49

2,875

7,75

1,60

0,056

0,00012

88,56

2,03

28000,00

36233,04

100,0

27998,90

35974,06

100,0

Технологических потерь в процессе очистки газов не наблюдается. Тепло выбрасываемых газов после аппарата окисления СО температурой от 200 до 300 С направляется в реактор окисления.

3.3 Тепловой баланс реактора каталитического окисления.

Согласно закону теплопередачи количество тепла прошедшее на установку с газом и количество, уносимое газом с установки, должны быть равными:

Qприх = Qрасх

Исходные данные для расчета теплового баланса:

- количественный состав газа:

на установку окисления, % об.; после установки окисления, % об.;

в том числе:    в том числе:

СО2    5  CO2    7,75

О2    3,7  O2    1,6

СО    2,8  CO    0,056

NO2    0,003  NO2    0,00012

NH3    0,007  NH3

N2    88,49  N2    88,56

H2O    2,03

Теплоемкость газа, кДж\моль град :

СО   37,13

О2   29,36

СО   29,15

Н2О   33,56

NO2   37,11

NH3   35,65

N2   29,10

Определяем количество тепла, пришедшее на установку окисления:

1) Находим количество тепла, пришедшее на установку окисления вместе с очищаемым газом. Газ, на установку поступает при температуре 25 С.

Количество теплоты определяем по формуле:

Где Gi – содержание компонента в газовом потоке, % об.;

V – объем подаваемого на очмсту газа, м3\ч;

Cpi – теплоемкость компонента, Дж\моль К;

T – температура, К.

Теплота основной реакции

2СО + О22СО2 + 10097,9 кДж\кг

Тепло реакции

Потери в окружающую среду составляют 5% :

5301397,50,05 = 265069,9 кДж\час

Итого суммарный приход тепла с очищаемым газом составит:

Qприх = 922288,1 + 5301397,5 = 6223685,6 кДж\час

Определим потерю тепла с отходящими газами по формуле (   ), причем температура отходящих газов 200 С:

Учитывая потери в окружающую среду суммарный расход тепла составляет:

7453972,82 + 265069,9 = 7719042,72 кДж\час

Необходимо ввести недостающее тепло за счет сгорания топлива. Количество природного газа подаваемого на установку рассчитаем по формуле [   ]:

Где Q – недостающее количество тепла, кДЖ\час

Qн.р. – низшая теплота сгорания газа, кДж\м3;

G –количество природного газа, м3\час

Определим минимальную концентрацию СО в очищаемом газе, при которой не требуется сжигание природного газа:

Смин=1,92 %об.


5
АВТОМАТИЗАЦИЯ

В химической промышленности, как и во всех других отраслях народного хозяйства, исключительно важную роль играет осуществление комплексной механизации и автоматизации производства. Автоматизация является характерной  чертой современного производства и позволяет повысить производительность труда, качество продукции, сохранить численность обслуживающего персонала и повысить надежность работы установок. Под автоматизацией производства понимается применение приборов, устройств, и машин, проводящих производственные процессы по заданной программе без непосредственных усилий человека, а лишь под его контролем.

Автоматизация позволяет разделить процессы производства и управления в пространстве и благодаря этому вывести человека из опасных и вредных для здоровья зон, обеспечивает создание безопасных условий труда.

5.1 Автоматический контроль

Производство цеха абсорбции-дисциляции-карбонизации №3 оснащен контрольно-измерительной аппаратурой и средствами автоматизации, которые дают возможность безаварийной работы, позволяют добиться оптимальных показателей процесса при минимальных затратах ручного труда, что ведет к уменьшению себестоимости целевого продукта, а также поддерживать параметры процесса.

5.1.1 Выбор и обоснование параметров контроля

При выборе контролируемых величин необходимо руководствоваться тем, чтобы при их числе обеспечивалось наиболее полное представление о технологическом процессе. Контролю подлежат прежде всего те параметры, знание текущих величин которых  облегчит ведение процесса. К таким параметрам относятся все регулируемые  внутренние параметры, входные и выходные параметры, при изменении которых  в объекте могут поступать возмущающие воздействия.

На станции абсорбции цеха АДК №3 проект предусматривает контроль всех основных параметров: температуру, давления, расхода и концентрации.

Температура

Температура является одним из важнейших параметров, определяющих протекание процесса получения кальцинированной соды. Рассол с напорного бака двумя потоками подается во второй промыватель газа  колонн ( ПГКл-2) и промыватель воздуха фильтров ( ПВФл) соответственно. С температурой в интервале от +25 до 40С как наиболее приемлемая для его насыщения газовым потоком с холодильника газа дистиляции (ХГДС) с температурой в пределах от +56 до 62С. Из первого абсорбера (АБ-1) рассол поступает во второй абсорбер (АБ-2) с температурой порядка от +35 до 60С. Где он окончательно насыщается и направляется в сборник аммонизированного рассола с температурой не более 45С. Температура рассола поступающего с низа промывателя газа абсорбции (ПГАб) в АБ-1 с температурой в пределах 40 С. Температура газа с конденсатора дистилляции (КДС), идущего в ХГДС не более 71С.

В проектируемом реакторе каталитического окисления предусматривается контроль температуры газов на выходе из камеры в пределах от +150 до 400С; температуры в топке: от +240С до 400С и температуры катализатора от +180 до 400С.

Давление

Необходимый для аммонизации рассола газ из ПГКл-1 в ПГКл-2 подается давлением порядка не более 3.3 кПа. Контроль осуществляется 2 раза в смену ртутным манометром. Газ до ПГАб с давлением от 24 кПа до 37 кПа и после него с давлением от 27 кПа до 40 кПа контролируется 4 раза в смену ртутным манометром.

Газ с АБ-1 в ПГАб идет с давлением от 12 кПа до 18 кПа. Контролируется 2 раза в смену системой автоматического регулирования.

Газ в ХГДС идет с давлением порядка 2,5 кПа. Контролируется 1 раз в час и регистрируется системой автоматического регулирования.

Контроль давления природного газа в трубопроводе перед горелками аппарата осуществляется в пределах от 5 до 30 кПа.

Расход

Расход рассола направленного к ПВФл регулируется автоматически системой дистанционного управления в пределах от 10 до 40 м3

Расход рассола идущего в ПГКл-2 контролируется системой автоматического регулирования на уровне от 60 до 120 м3\ч.

В аппарате беспламенного достигания контролируется расход природного газа на линии подачи его в аппарат: от 0 до 200м3\ч.

Концентрации

Концентрация СО2 и  NH3 после ПГКл-2 контролируется 1 раз в декаду и 1 раз в смену соответственно. Содержание СО2 и NH3 должно быть не более 8% и 0,4 кг\тс соответственно. Концентрация СО2 в газе после ПГАб контролируется 1 раз в смену. Содержание должно быть не ниже 75%.

5.1.2 Выбор и обоснование средств контроля

Контролем называется наблюдение за величинами параметров, характеризующих процесс и сбор информации о состоянии оборудования и аппаратуры при помощи современных автоматических средств измерительной техники.

При выборе приборов и регулирования руководствуются следующими основными положениями:

приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения и быть достаточно быстродействующими;

показывающие приборы должны иметь наглядную шкалу и указатель;

самопишущие приборы должны демонстрировать показания в виде четкой хорошо различимой кривой;

местные приборы должны быть легко доступными для наблюдения за их показаниями, а также для монтажа и демонтажа;

погрешность датчиков не должна выходить за допустимые пределы при изменениях внешних условий: температуры окружающей среды, барометрического давления.

Для контроля на производстве кальцинированной соды цеха АДК-3 применяются приборы системы «Старт», которые имеют малые габариты, удобны в обслуживании, просты и надежны в эксплуатации. Приборы, устанавливаемые для измерения технологических параметров, в общем случае состоят из трех элементов: первичного прибора, вторичного прибора и соединительной линии (канала связи). Первичный прибор (датчик) является воспринимающей частью системы, его монтируют обычно в месте измерения. Он состоит из чувствительной части и устройства, предназначенного для получения измеряемой величины импульса (механического, гидравлического) в электрический или пневматический сигнал, который передается по каналам связи вторичному прибору. В некоторых случаях преобразователь может отсутствовать. Вторичный прибор при помощи измерительного механизма преобразовывает импульс, полученный по каналу связи от первичного прибора, в соответствующее перемещение от счетного приспособления. Устройство измеряемых механизмов вторичных приборов зависит от рода измеряемой величины – температура, давление, расход, концентрация.

Приборы системы «Старт» получили весьма широкое распространение на предприятиях химической промышленности, так как дают возможность применения во взрывоопасной или агрессивной среде.

Контроль температуры

Температуру выходящего рассола из АБ-2 регистрирует датчик ТСМ в комплекте с преобразователями ПТ-ТС-62 и ЭПП-63, а также вторичным прибором ПВ10.1Э. Класс точности 1, шкала измерения от 0 до 100С.

Температуру жидкости в ПГКл-2 и ПГАб, а также температуру газа после ПГАб регистрирует датчик ТСМ в комплекте с регистрирующим мостом МС1-08. Класс точности 0.5, шкала измерений от 0 до 100С.

Температура газа в АБ-2 и на выходе из ХГДС регистрируется системой автоматического регулирования. Это датчик ТСМ –Х в комплекте с преобразователями ПТ-ТС-62 и ЭПП-63, вторичным прибором ПВ10.1Э, регулятором ПР.3.21 и исполнителем: клапан ВО25Ч30НЖ. Класс точности 1, шкала измерений от 0 до 100С.

Для контроля температуры шамотной насадки и газов на выходе из аппарата дожигания, в топке применяются преобразователем термоэлектрические градуировки ХА (ТХА-0279) в паре с автоматическим электронным потенциометром КСП-4.

Температура катализатора фиксируется преобразователем ЭДС термопары в пневмосигнал НП-ТЛ и ЭПП-П6 и вторичным прибором ПВ10.1Э со шкалой измерений от 0 до 1100С.

Достоинства приборов: надежность и точность измерения.

Контроль давления

Для контроля давления газа в АБ-1 применяется система автоматического регулирования, включающая в себя манометр ВСП-1, вторичный прибор ПВ10.1Э, регулятор ПРЗ.21, исполнитель ПСП-1. Класс точности 1, со шкалой измерений от 0 до 0.25 кг\см2.

Для контроля давления газа на выходе из ХГДС применяется система автоматического регулирования, включающая в себя манометр ТСМ-Х; преобразователи ПТ-ТС-62 и ЭПП-63 в паре со вторичным прибором ПВ10.1Э и регулятором ПР 3.21, входит также исполнитель: клапан ВО25Ч30НЖ. Класс точности 1, шкала измерений от 0 до 100С.

Контроль концентрации

Для контроля концентрации СО2 в газе после ПГКл-2 и ПГАб используют аппарат ОРСа, который включает в себя бюретку У=100см3, поглотительный сосуд с щелочью и уравнительную трубку. Бюретку заполняют газом и прогоняют с помощью уравнительной трубки к поглотительному сосуду, заполненному щелочью. По объему поглощенного газа и определяется концентрация СО2. Концентрация NH3 в газе после ПГКл-2 ведется аналитически с помощью реактива Неслера.

Контроль расхода

Для контроля расхода рассола на ПВФл используется система дистанционного управления, которая включает в себя датчик ДМПК-100 в паре со вторичным прибором ПВ10.1Э и регулятором ПР 3.21, входит также исполнительный механизм ПСП-1. Класс точности 1, шкала измерения от 0 до 100м3/ч.

Для концентрации расхода рассола на ПГКл-2 используется система автоматического регулирования, включающая в себя датчик ДМПК-100, вторичный прибор ПВ10.1Э, регулятор ПР3-21, исполнительный механизм ПСП-1. Класс точности 1, шкала измерения от 0 до 160 м3\ч.

Для контроля расхода воды используется датчик ДМПК-100 в паре с регистрирующим прибором МСС. Класс точности 1.

5.2 Автоматическое регулирование

Под воздействием различных внешних воздействий параметры отклоняются от заданного значения и приводят к нарушению режима работы.

Автоматическое регулирование предназначено для восстановления нарушенного режима или изменения режима.

Выбор и обоснование параметров регулирования, управляющих воздействий и схем.

Температура.

Регулируется температура аммонизированного рассола на выходе из АБ-2 и газа после ХГДС с помощью изменения скорости подачи воды в холодильные поверхности. При превышении температуры рассола после АБ-2 и газа после ХГДС подача воды увеличивается, а при понижении соответственно уменьшается. Поэтому, температура рассола на выходе должна быть до 45 С, а газа в пределах от 56 до 62 С соответственно.

Регулирование температуры катализатора в реакторе окисления следующее: сигнал, пропорциональный температуре передается с термоэлектрического преобразователя ТХК, затем этот сигнал преобразуется в пневмосигнал с помощью нормируемого преобразователя термопар НП-ТЛ – и электропневматического преобразователя ЭППЗ, и после поступает на вторичный прибор ПВ 10.1Э, а затем в камеру сравнения регулятора ПРЗ.21. В камере сравнения сигнал сравнивается с заданием, а результирующий сигнал подается на исполнительный орган – поршневой исполнительный механизм ПСП-1 ( шкала от 0 до 1100 С ), класс точности 1.

Расход.

Регулированию подлежит расход рассола на ПВФл и ПГКл-2.

Также регулированию подвергается расход технологического газа в топку-подогреватель.

Воздух подается вентилятором высокого давления с низа и верха топки, тем самым достигается равномерная дутьевая нагрузка.

Схема регулирования выглядит следующим образом : диафрагма ДМПК-100, создающая разность давления- преобразователь перепада давления 13ДД11- вторичный прибор ПВ10.1Э, рассчитанный на пределы измерения давления рассола дистанционной передачи на ПВФл от 0 до 100 м3\ч и от 0 до 160 м3\ч для ПГКл-2.

Сигнал подается в камеру сравнения регулятора ПР.3.21.

В камере сравнения регулятора этот сигнал сравнивается с заданием, а результирующий сигнал подается на исполнительный механизм ПСП-1.

Выбор и обоснование средств регулирования.

Для регулирования описанных выше параметров предложены приборы системы “Старт”. Система “Старт” включает в себя вторичный прибор ПВ.10.1Э в комплекте с регулирующим блоком ПР.3.21,которые служат для контроля и регулирования расхода, давления и температуры, если изменение этих параметров преобразовано в пневмосигнал от 0,02 до 0,1 МПа. Эти приборы обеспечивают простой и удобный способ автоматического ведения процесса, имеют небольшую погрешность.

Вторичный прибор ПВ.10.1Э предназначен для непрерывной записи и показания регулирующего параметра. Действие его основано на компенсационном принципе измерения, при котором усилие на приемном элементе, возникающее от входного давления, уравновешивается усилием от источника питания. Питание приборов осуществляется очищенным от пыли, масла и влаги воздухом с давлением от 0,1 до 0,18 МПа.

Выбор этого прибора обусловлен следующим : он имеет запись одного параметра, показания давления на исполнительном механизме, указания положения контролируемой точки, встроенную станцию управления для плавного перехода с ручного на программное и автоматическое регулирование, погрешность +1%.

Регулятор ПР.3.21 пропорционально-интегральный предназначен для непрерывного получения регулирующего воздействия в виде давления статого воздуха, подаваемого к исполнительному механизму с целью поддерживания регулируемого параметра на принципе компенсации сил. Источником энергии для приведения регулятора в действие служит сжатый воздух, давлением для приведения регулятора в действие служит сжатый воздух давлением 0,25 МПа. Время интегрирования от 3 до 10 минут.  

Сигнализация.

Для автоматического оповещения обслуживающего персонала о недопустимости тех или иных событий в управляемом объекте применяют системы сигнализации, которые при достижении контролируемыми и регулируемыми величинами заранее установленных значений включают соответствующие сигнальные лампы или звуковые сигналы.

Выбор и обоснование параметров предупредительной сигнализации.

Для нормального ведения процесса окисления СО на катализаторе предусматривается сигнализация при достижении температуры катализатора максимума, так как возможно спекание частиц катализатора и, следовательно, невозможность ведения процесса дожига.

Выбор и обоснование средств сигнализации.

Сигнализация температуры осуществляется электроконтактным манометром ЭКМ-4. При достижении предела (маx) срабатывает звуковая сигнализация и загорается лампочка.

Сводная спецификация средств контроля и регулирования.

Сводная спецификация средств контроля и регулирования приведена в таблице 5.4 согласно [1].

Таблица 5.4 – Сводная спецификация средств контроля и регулирования.

Позиция

Наименование прибора

Тип прибора

Количество шт.

Завод-изготовитель

1

2

3

4

5

Термоэлектрический преобразователь

(от 0 до 1100С

ТХА-0279

Приборострои-тельный завод

г. Луцк

Термоэлектрический преобразователь

(от 0 до 100С

ТСМ

Приборострои-тельный завод

г. Луцк

Термоэлектрический преобразователь

(от 0 до 100С

ТСМ-Х

Приборострои-тельный завод

г. Луцк

Диафрагма

ДМПК-100

Регулирующий клапан

25Ч30НЖ

Регулятор пневматический

ПР.3.21

«Тизприбор» г.Москва

Вторичный прибор

ПВ.10.1Э

«Тизприбор» г.Москва

Электропневматический преобразователь

ЭПП-63

Электроконтактный манометр

ЭКМ-4

«Манометр» г.Москва

Исполнительный механизм

ПСП-1

Манометр

ВСП-1

Автоматический электронный потенциометр

КСП-4

«Манометр» г.Москва


6
ОХРАНА ТРУДА

Охране труда постоянно уделяется большое внимание на предприятиях, так как без этих мероприятий не может существовать, работать и развиваться ни одно производство.

Обеспечение безопасных и здоровых условий труда позволяет не только улучшить производительность труда, но и снизить уровень травматизма и профессиональных заболеваний на производствах.

Необходимо создавать более благоприятные условия, улучшить санитарно-гигиенические условия труда и технику безопасности, повышать культуру производства, использовать научную организацию труда, коллективный подряд, последовательно сокращать применение ручного и тяжелого физического труда.

Особенно большое значение имеет безопасная организация производственных процессов на предприятиях химической промышленности, где применяются или получаются едкие, ядовитые, пожаро- и взрывоопасные вещества и многие технологические процессы идут в условиях высоких температур и давлений.

Основными причинами травматизма на станции абсорбции цеха АДК №3 могут быть термические ожоги тела и механические повреждения. Процесс получения кальцинированной соды представляет опасность с точки зрения воздействия токсичных компонентов на организм человека.

6.1 Характеристика вредных веществ по их воздействию на организм человека. Средства защиты

В процессе получения кальцинированной соды имеет место выделение следующих веществ, обладающих токсичными свойствами: оксид углерода, диоксид углерода, аммиак, сероводород. С точки зрения воздействия на организм человека эти вещества чрезвычайно опасны.

Свойства этих веществ и средства защиты от их вредного воздействия приведены в таблице 6.1 [2].

Таблица 6.1 – Характеристика вредных веществ и средства индивидуальной защиты

Наимено-вание продукта

ПДК

мг/м3

Класс вещес-тва по опас-ности воздей-ствия

Отно-ситель-ная плот-ность по воз-духу

Характеристика действия на организм человека

Средства защиты

1

2

3

4

5

6

Монооксид углерода

5

4

0,867

Угарный газ может вызвать отравления и даже смерть. Вды-хание ведет к нару-шению обмена кис-лорода в организме, кислородному голо-данию. Возможны расстройства речи, обморок.

Фильтрующие промышленные противогазы марок СО и М.

Аммиак

0,2

4

0,59

Бесцветный газ, с резким запахом сильно раздражает верхние дыхательные пути. Вызывает резь в глазах, удушье, ка-шель, головокруже-ние

Рукавицы, защитные очки промышленные фильтрующие противогазы с маркой противогазовых коробок КД и М

Сероводо-род

0,008

2

1,24

Бесцветный газ с запахом тухлых яиц в больших концентра-циях ведет к смерти от остановки дыха-ния, вызывает вос-паления органов зрения

Противогазы марки В, КД и М, спецодежда и спец-обувь защитные очки.


Продолжение таблицы 6.1

1

2

3

4

5

6

Газ известко-вых печей Состав:

СО2 до 40% 

СО до 3%

О2 до 1%

+ Инертный газ

4

1,53

Удушливый газ. При концентрации 10% об и значительном снижении содержа-ния кислорода в окружающей среде вызывает почти мгновенную смерть от остановки дыхания. Опасен из-за содержания оксида углерода.

Фильтрующие промышленные противогазы марки В при высоком содержании СО2 – шланговые противогазы типа ПШ-1 и ПШ-2

Диоксид углерода

9000

4

1,524

Бесцветный газ, практически без запаха с кисловатым вкусом, удушливый. При высоких концентрациях, (10% и выше) Вызывает почти мгновенную смерть от остановки дыхания

Фильтрующие промышленные противогазы марок СО и М. Шланговые противогазы типа ПШ-1 и ПШ-2

Природный газ

300

1

Токсичен. Наркотик. Токсическое действие увеличивается при повышении температуры и присутствия сероводорода. При остром отравлении – рвота, головная боль, снижение кровяного давления, потеря сознания, наступление смерти. При хронических отравления - поражение нервной и сердечно-сосудистой систем.

Шланговые противогазы типа ПШ-1 и ПШ-2

6.2 Классификация производства по взрыво- , пожаро-, электро-безопасности. Средства защиты

Категория производства по взрыво- , пожароопасности приведены в таблице 6.2 согласно СНиП П-М 2-72

Таблица 6.2 – Категория производства по пожаро-, взрывоопасности и средства защиты

наимено-вание помещения

исполь-зуемые вещества

температура

оС

катего-рия про-изводства по взры-во, пожа-роопас-ности

концентра-ционные пределы взрываемости, % об.

средства защиты

вспышки

само-

воспла-мене-ния

верх-ний

ниж-ний

1

2

3

4

5

6

7

8

Станция абсорбции

Рассол

Аммиак

Моно-оксид углерода

Серово-дород

650

610

246

Д

15

12,5

4,3

20

74

46

Вода, химичес-кая пена, асбесто-вые одея-ла, песок, кошма

Реактор каталити-ческого окисления

Природ-ный газ:

метан

этан

пропан

оксид углерода

Г

15,00

12,45

9,50

12,50

5,0

3,2

2,1

7,4

углекис-лота, асбесто-вые одеяла, песок, кошма.

Классификация помещения по опасности поражения электрическим током, используемого электрооборудования и средства защиты приведены в таблице 6.3 согласно ПУЭ-76 [1]:


Таблица 6.3 – Класс помещения по опасности поражения электрическим током, использования в нем электрооборудования и средства защиты

Наименование помещения

Класс помещения по опасности поражения элек-трическим током

вид электро-оборудования

средства защиты

1

2

3

4

Станция абсорбции

В-1б

повышенной надежности против взрыва

защитное заземление, защитное зануление защитное отключение, индивидуальные средства защиты

Реактор каталитического окисления

В-1г

без взрывозащиты

Основными причинами возникновения пожара на производстве являются неисправности электроустановок, технологического оборудования, накопление в воздухе взрывоопасной газовой смеси, грозовые разряды, неосторожное обращение с огнем.

Для того, чтобы снизить до минимума возможность возникновения пожаров, необходимо строго соблюдать правила противопожарной безопасности.

Для быстрого тушения возникшего пожара во всех помещениях в качестве первичных средств предусмотрены песок, химические пенные огнетушители, вода, ведра, лопаты, асбестовые одеяла, углекислотные огнетушители.

Широкое применение в производстве кальцинированной соды цеха АДК №3 инструментов, приборов, внутренних и внешних проводок электроэнергии высокого и низкого напряжения требуют осуществления мер, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электрооборудования и сетей.

Действие электрического тока на человека может быть тепловым, вызывающим ожоги тела в местах соприкосновения , электролитическим, изменяющим состав крови и других органических жидкостей организма и биологическим, вызывающим поражение живых тканей организма.

Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения электрическим током.

В помещении станции абсорбции имеются токопроводящие полы (металлические, железобетонные, кирпичные), что относит его к помещениям с повышенной опасностью. Кроме того присутствие едких паров и газов, разрушающе действующих на изоляцию электроустановок, возможностью одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям технологических аппаратов с одной стороны и металлическим корпусам электрооборудования с другой. Все это создает особые условия электробезопасности, поэтому следует предусмотреть следующие требования к электрооборудованию и приборам:

  •  применение тока безопасного напряжения;
  •  правильные устройство и эксплуатация электрооборудования, пусковых механизмов и токоведущих частей;
  •  применение индивидуальных средств защиты, проверенных и находящихся в исправном состоянии;
  •  устройство заземления и зануления там, где существует опасность повреждения изоляции и перехода напряжения тока на металлические части электроустановок;
  •  применение защитного автоматического отключения;
  •  контроль заземляющих устройств.

Для обеспечения условий безопасности при эксплуатации электроустановок нужно ликвидировать в помещении запыленность и загазованность, разрушающие электроизоляцию установок и создающие опасность поражения электрическим током.

Для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к оборудованию, находящегося под напряжением используется заземление. Его допустимое сопротивление 10 Ом, так как мощность электроустановок не превышает 100кВт, а напряжение менее 1000В[2].

К защитным средствам относятся приборы и различные приспособления, применяемые при обслуживании электроустановок: кусачки, отвертки с изолированными ручками, клещи для вставки и снятия предохранителей, а для индивидуальной защиты – диэлектрические перчатки, галоши и боты, изолирующие резиновые коврики и подставки.

Каждый работник должен тщательно изучить инструкцию и технику безопасности обслуживаемой установки, обратив особое внимание на вопросы электро- и взрывобезопасности.

Защита от статического электричества и молниезащита.

На АООТ «Сода» широко используют и получают в больших количествах вещества и материалы, обладающие диэлектрическим свойствами. Электризацией сопровождаются транспортирование углеводородных топлив, перемещение сыпучих сред в пневмотранспорте, дробление, распыление веществ и другие процессы химической технологии.

Образование электростатических зарядов часто вызывает технологические трудности, создает опасные условия работы, оказывает физиологическое действие, на людей.

На станции абсорбции АДК № 3 имеются участки всевозможного накопления статического электричества: транспортеры готового продукта – бикарбоната натрия. Для снятия статического электричества эти участки подключают к общему заземляющему контуру, который также используется и для молниезащиты. Сопротивление заземления 10 Ом, так как контур заземления общий.

Здание производства по защите от молний относится ко 2 категории. Защита от прямых ударов молнии осуществляется установлением стержневого молниеотвода высотой 50 м, сечение его молниеприемников и заземлителей не менее 100 мм2. а токоотводов 50 мм2 Сопротивление молниезащитной системы 10 Ом, так как контур заземления общий [1].

6.2 Правила безопасного ведения технологического процесса

Процесс производства кальцинированной соды, а также очистка газовых выбросов производства от пыли и токсичных примесей ведется в условиях высоких температур от 30 до 190оС и давлении порядка от 0,5 до 1,2МПа. Кроме того существует возможность отравления рабочего персонала оксидом углерода, газом известковых печей, аммиаком, а также загрязнение воздуха рабочей зоны пылью.

К особо опасным ситуациям относится разрыв газопровода, утечка газа через не плотности швов газопроводов, фланцевые соединения и сальники арматур, взрыв газовоздушной смеси в топке реактора каталитического окисления или газопроводе топки, разрыв взрывных клапанов, коррозия внутренних поверхностей аппаратов.

Основной причиной производственных несчастных случаев и аварий является аварийное состояние аппаратов, оборудования и несоблюдение правил и инструкций техники безопасности работниками.

Также анализ производственного травматизма в химической промышленности показывает, что около половины несчастных случаев приходится на ремонтные и очистные работы в силу сложности механизации трудоемких работ и применение ручного труда.

Поэтому, для обеспечения безопасных условий труда при ведении тех-нологического процесса, эксплуатации установок и аппаратов необходимо [2]:

  •  осуществлять постоянный контроль и соблюдать нормы технологического режима;
  •  эксплуатировать оборудование в соответствие с требованиями регламента и рабочих инструкций, содержать его в работоспособном состоянии;
  •  не допускать выхода из строя вентиляторов и следить за температурой трущихся частей;
  •  все вращающиеся механизмы должны быть ограждены защитными кожухами;
  •  запрещается заполнять аппараты выше установленных норм;
  •  ремонт, чистку, осмотр и испытания аппаратов, насосов, арматур, трубопроводов следует производить своевременно, в соответствии с утвержденным графиком планово - предупредительных работ;
  •  перед ремонтом, чисткой, осмотром и устранением неисправностей
  •  электрическая схема должна быть разобрана и вывешен плакат. "Не включать, работают люди";
  •  в рабочем помещении, где возможны газовыделения, воздух должен контролироваться на содержание вредных примесей;
  •  производственное помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией и освещение должно соответствовать СНиП 11-4-79;
  •  электрооборудование должно быть заземлено.

В целях избежания профзаболеваний и травматизма работниками должны выполняться следующие требования:

- знать физико-химические свойства применяемых или получаемых в производстве веществ;

- иметь при себе противогаз установленной марки;

- знать места расположения противопожарных средств защиты, уметь с ними обращаться, знать расположение извещательной электрической сигнали-зации, пожарной команды;

- все операции, связанные с отбором проб, производить в резиновых перчатках и только в очках;

- допуск к работе рабочим и ИТР разрешается только после сдачи экзаменов по ТБ и на допуск к самостоятельной работе по данному рабочему месту квалификационной комиссии.

Кроме того обслуживающий персонал должен обеспечиваться спецодеждой и защитными приспособлениями. Спецодежда должна периодически, согласно графика подвергаться дезинфекции и дезактивации.

6.3 Освещение

Правильная и достаточная освещенность помещения и рабочего места - залог снижения травматизма, сохранения здоровья и повышения производительности труда. В дневное время предусмотрено естественное освещение через боковые проемы, в ночное время - искусственное освещение.

В соответствии с характером и назначением производства, в помещении цеха предусмотрено три вида освещения - рабочее, ремонтное и аварийное.

Освещение цеха комбинированное, то есть помещение освещается не только однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности - общее освещение, но и рабочие места: аппараты, приборы освещаются светильниками - местное освещение. Всего установлено 955 точек такого освещения.

Рабочее освещение обеспечивает на поверхности приборов и аппаратов, в зависимости от необходимой точности наблюдения от 30 до 100 люкс [1].

В соответствии с нормами в зависимости от характера выполняемых работ освещенность в помещениях и наружных установках проектируется: в производственном помещении, где необходимо постоянное наблюдение за контрольно-измерительными приборами не менее 75 люкс, в помещении, где необходимо периодическое наблюдение за аппаратами (насосы, электрофильтры, печи) не менее 50 люкс, в лестничных клетках, тамбурах, бытовых помещениях - 20 люкс.

Напряжение рабочего освещения 220 вольт.

На станции абсорбции установлены светильники типа ПУ-100, ПУ-200 - "Промышленный уплотненный" при мощности лампы до 200 ватт, повышенной надежности "НОБ" при лампах ЗОО ватт, "глубокоизлучатель"- в помещениях с подвесом 10м и "люцетта" цельного стекла и шары молочного стекла - в помещениях с нормальной средой. В бытовых помещениях предусмотрено люминесцентное освещение лампами «ЛБЦ», «ЛДЦ».

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производстве для продолжения работы и безопасного выхода людей из помещений на случай внезапного отключения рабочего освещения, так же отключение рабочего освещения может вызвать пожар, отравление газами, длительное расстройство технологического процесса [2].

Освещенность при аварийном режиме должно обеспечивать не менее 5% рабочего освещения, но не ниже 2 люкс внутри здания и не менее 1 люкс на открытых площадках [2].

Для освещения аппаратов во время их осмотра и ремонта применяются переносные светильники напряжением не выше 12 вольт [2].

6 4 Вентиляция 

Вентиляция предназначена для создания организованного воздухообмена, который заключается в удалении из производственного помещения загрязненного воздуха и подачи вместо него чистого. Это позволяет создать в рабочей зоне благоприятные условия воздушной среды.

Основными недостатками на станции абсорбции являются: сероводород, аммиак, диоксид углерода и монооксид углерода.

В цехе предусмотрена приточно-вытяжная местная и общеобменная механическая вентиляция из расчета ассимиляции вредностей (тепло, пыль, газы) до санитарных норм.

Кратность воздухообмена – это объем воздуха, подаваемого в течении одного часа в производственное помещение и обеспечивающего соблюдение санитарных норм. Кратность обмена воздухом K, ч-1 определяется  по формуле [ ]:

где L – объем воздуха для вентиляции помещения, м3/ч;

 V – объем вентилируемого помещения, V=144955 м3 [1].

Объем свежего воздуха, необходимого для разбавления вредных веществ в помещении. определяется по формуле [ ]:

где G – масса вредных веществ, выделяющихся в рабочем помещении в единицу времени, G = 3597,93 г/ч [1];

Спдк предельно-допустимая концентрация вредных веществ по санитарным нормам. мг/ч;

Спр – содержание вредных веществ в подаваемом воздухе, мг/ч;

ПДК вредных веществ по санитарным нормам приняли согласно [1]:

Спдк = 20 мг/мЗ, содержание вредных веществ в подаваемом воздухе составляет согласно [1] Спр = 10 мг/мЗ.

Выбираем вентилятор типа ЦП7-40 производительностью П=60000 мЗ/ч [    ]. Количество рабочих вентиляторов составит:

Принимаем n = 6.

При восьмикратном обмене аварийная вентиляция должна обеспечить количество поступающего воздуха Q:

Требуемое количество вентиляторов nт, шт., найдем по формуле:

принимаем nт = 19.

6. 5 Отопление

Отопление в производственном помещении предусмотрено, так как необходимая температура поддерживается технологическим оборудованием Система отопления предусмотрена в помещениях, где постоянно или длительное время находятся люди - операторные, бытовые помещения.

Теплоснабжение ведется из наружных тепловых сетей. В качестве теплоносителя принята перегретая вода с температурой 150оС и давлением Р=1,6 Мпа.

Температурный режим в бытовых помещениях обычно поддерживается от +18 до 25оС: в санузлах и лестничных клетках +18оС, в гардеробных и умывальных от +20 до 25оС [1].

В качестве нагревательных приборов в том числе используются калориферы.

6.6 Водоснабжение и канализация

В производстве кальцинированной соды используется речная вода на противопожарные и бытовые нужды.

Согласно СНиП П-Г1-70 в производственных и бытовых корпусах предусматривается установка пожарных кранов из условия орошения каждой точки помещения двумя струями производительностью по 2,5 л/с [1].

В производственном корпусе внутренняя сеть принята кольцевой с двумя вводами d = 100 мм, на которых установлены камерные диафрагмы [1].

Сеть, прокладываемая в здании, монтируется из стальных оцинкованных труб и на сети устанавливаются фонтанчики, пожарные и поливные краны.

Сеть оборотного водоснабжения проектируется для подачи воды на охлаждение технологического оборудования, на орошение колонн и скрубберов.

Внутренняя сеть принята тупиковой с двумя вводами d = 600 мм из стальных труб. На вводе устанавливается камерная диафрагма [1].

Горячее водоснабжение расходуется на бытовые и, производственные нужды. Источником горячего водоснабжения являются бойлеры для бытового пользования, теплопункт предприятия - для технологических целей.

Сброс бытовых, и дождевых сточных вод предусматривается в соответствующие фекальные сети канализации. Канализация необходима для отвода стоков из мест образования и подачи их к очистным сооружениям.

Для удаления хозяйственно-бьгговых помещений предусмотрена фекальная канализация. При промывке оборудования водой и удалении ее после скрубберов вода направляется в отстойники и далее по трубопроводу в «Белое море».

Запрещается сбрасывать в канализацию ядовитые продукты и реагенты, в том числе и при аварийных ситуациях. Такие продукты должны направляться в специальные технологические емкости для дальнейшей утилизации или уничтожения.

Дождевая канализация проектируется для отвода дождевых и талых вод с кровли корпусов.

Канализационная сеть монтируется из чугунных канализационных труб с устройством на сети прочисток. ревизий и вентиляционных стоков.

Расчетный расход воды на производстве составляет [1]:

- на хозяйственные нужды - по 45 л/чел в смену,

- на производственные нужды - 60 мЗ/ч.

- на пожаротушение - 5 л/с.

Потребные пьезометрические напоры на вводах в здания питьевой и речной воды составляет 0,4 МПа.

6.7 Бытовые помещения

Помещения и устройства, которые предназначены для размещения службы быта, для культурного и санитарно-гигиенического обслуживания работников, называются бытовыми [2].

Бытовые помещения включают в себя гардеробные, душевые, парилки. комнаты личной гигиены. Весь комплекс бытовых помещений находится в административно-бытовом корпусе, располагающимся в здании цеха. Количество шкафов для хранения чистой и рабочей одежды должно соответствовать численности персонала. Душевые и умывальные располагаются в смежных с гардеробным помещениях. При душевых помещениях предусматриваются преддушевые со скамьями и вешалками Число душевых сеток предусматривают из расчета 3 человека на 1 душевую сетку и 15 человек на 1 умывальник [1]. При проектировании водоснабжения душевых учитывают, что расчетная продолжительность работы душевых составляет 45 минут для каждой смены [1].

6.8 Льготы для работников производства

Проектные решения не обеспечивают исключения контакта работников с вредными веществами: пылью и токсичными газами. В связи с этим производственным рабочим предусматриваются следующие льготы [1]:

  •  бесплатная выдача спецодежды, спецобуви и индивидуальных средств защиты;
  •  выдача ежедневного одноразового спецпитания – молока, из расчета 0,5 л на день работы;
  •  оплата труда производится с учетом вредности производства по тарифным ставкам;
  •  работающие уходят на пенсию на льготных условиях. Работа на этом предприятии относится к первому списку – особо вредные условия.

Поэтому пенсионный возраст мужчин составляет 50 лет, а женщин – 45 лет, если их стаж на этом производстве составляет для мужчин 10 лет, а для женщин 7,5 лет.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18760. Методы исследования ППИ молодёжи 26.08 KB
  Методы исследования ППИ молодёжи. Сущность метода экспертной оценки. Метод попарного сравнения. Метод опроса наблюдения контент анализ. Фокус – группа. Модерация. Сущность экспертной оценки. Метод экспертных оценок – одна из форма получения и оценки маркетингово
18761. Социальная безопасность молодежи 24.21 KB
  Социальная безопасность молодежи. Сущность и структура безопасности личности и общества. Жизнь людей во все времена была небезопасна. С момента рождения человека подстерегают многочисленные опасности его существованию и благополучию: голод болезни хищные животные...
18762. Молодежь в информационном обществе 22.57 KB
  Молодежь в информационном обществе. Теории и концепции развития информационного общества. Функции и свойства информации. Роль информации в аграрном индустриальном и постиндустриальном обществе. Роль молодежи в информационном обществе. Информационное общество со
18763. Малые и большие группы: особенности работы 28.97 KB
  Малые и большие группы: особенности работы. Малая группа: особенности виды структура. Под малой группой понимается немногочисленная по составу группа члены которой объединены общей социальной деятельностью и находится в непосредственном личном общении что является...
18764. Характеристика молодежных СМИ в современной России 25.01 KB
  Характеристика молодежных СМИ в современной России. Функции и типология СМИ. 21 век справедливо называют веком информации. Ее развитие стремительно и далеко не однозначно. Современное общество все более зависит от информационных потоков. В новых исторических условиях...
18765. Место общения в системе общественных и межличностных отношений 24.07 KB
  Место общения в системе общественных и межличностных отношений. Общение и деятельность. Структура общения. Общение как обмен информацией. Особенности вербального и невербального общения. Роль общения для молодёжи в общественных и межличностных отношениях. Общение и ...
18766. Коммуникационный процесс в молодежной среде 27.6 KB
  Коммуникационный процесс в молодежной среде. Коммуникация и коммуникативность. Коммуникативность – это процесс взаимодействия между людьми в ходе которого возникают проявляются и формируются межличностные отношения. Коммуникативность предполагает обмен мыслям чу
18767. Сущность и содержание паблик рилейшинз 29.44 KB
  Сущность и содержание паблик рилейшинз. Паблик рилейшинз и реклама. Существует более 500 определений пиар. Рэкс Харлоу предложил определение в котором попытался обобщить все 500 определений: PR – это особая функция управления призванная устанавливать и поддерживать взаи...
18768. Избирательная компания как способ вовлечения молодого человека в политическую жизнь общества 25.07 KB
  Избирательная компания как способ вовлечения молодого человека в политическую жизнь общества. Избирательная компания как способ вовлечения в политическую жизнь общества. Избирательная компания – это система агитационных мероприятий которые проводят политические...