Диплом: Проект цеха по выпуску прямых азокрасителей на примере "Прямой красной 2С"
Диплом: Проект цеха по выпуску прямых азокрасителей на примере "Прямой красной 2С"
Содержание.
Введение.
Прямые красители по химическому строению чаще всего относятся к моно-,
дис-, или полиазосоединениям, их выпускают в виде натриевых солей
сульфо- или карбоновых кислот. Прямые красители окрашивают целлюлозные
волокна непосредственно из нейтральных или слабощелочных ванн в
присутствии электролитов (хлорида или сульфата натрия). Такой способ
крашения называют прямым, отсюда и название самих красителей. Цветовая
гамма прямых красителей очень широка и охватывает цвета от желтого до
черного; они хорошо комбинируются друг с другом. Данные красители
обладают хорошей ровняющей способностью. Окраски большинства из них
вытравляются, т.е. под действием восстановителя краситель
восстанавливается до бесцветных продуктов, которые затем могут быть
смыты с волокна. Это позволяет использовать их для создания фонов на
тканях при вытравной печати.
Благодаря простоте способов применения прямые красители широко
используют для крашения целлюлозных волокнистых материалов, а также
натурального шелка, полиамидного волокна, тканей из смеси шерсти и
целлюлозных волокон. Недостатком этих красителей является низкая
устойчивость получаемых окрасок к мокрым обработкам, а у красителей
некоторых марок – и к свету. Краситель “Прямой красный 2С” образует
окраски, недостаточно устойчивые к свету и мокрым обработкам, но очень
устойчивые к трению; применяется для крашения галошной байки, где как
раз требуется высокая устойчивость к трению, а свето- и водостойкость
менее важны.
Краситель “Прямой красный 2С” относится к группе красителей с
разобщенными азогруппами. Разобщающие группы или связи изолируют друг от
друга отдельные участки сопряженной системы, и каждый из этих участков
поглощает свет, до известной степени как самостоятельная независимая
единица, так что цвет соединения является результатом
внутримолекулярного смешения цветов.
1. Общая характеристика производства.
1.1. Разработчик оригинальной схемы производства красителя “Прямой
красный 2С” АО “КОЛОРОС”.
1.2. Краситель “Прямой красный 2С” получается сочетанием диазо - 1,5 -
нафтиламинсульфокислоты с алой кислотой.
1.3. Краситель производится на совмещенной схеме.
1.4. Метод производства периодический.
2. Характеристика производимой продукции.
2.1. Наименование продукта: краситель “Прямой красный 2С”.
2.2. Структурная формула
2.3. Эмпирическая формула: C41H24O15S4Na4.
2.4. Молярная масса: 1060 кг/кмоль.
2.5. Краситель “Прямой красный 2С” представляет собой непылящий
однородный порошок коричневого цвета и отвечает требованиям
ТУ6-14-367-80, изм. №2.
2.6. Основные показатели технических условий:
2.6.1. Колористическая концентрация стандартного образца — 170%.
2.6.2. Концентрация по отношению к стандартному образцу — 100%.
2.6.3. Массовая доля нерастворимых в воде примесей — 1.5%.
2.6.4. Устойчивость окрасок ко всем видам физико-химических воздействий
соответствует устойчивости окрасок, произведенных стандартным образцом.
2.6.5. Растворимость:
в воде растворяется, образуя раствор малинового цвета. Растворимость в
воде — 5 баллов;
в растворе едкого натра с массовой долей 40% не растворяется;
в растворе едкого натра с массовой долей 10% растворяется, образуя
раствор бордового цвета.
2.6.6. Массовая доля химически чистого красителя в стандартном образце
по расщеплению сернокислым ванадием — 45.8%.
2.7. Пожароопасные и токсические свойства красителя см. в разделе 12
“Характеристика опасности производства”.
2.8. Область применения: краситель “Прямой красный 2С” применяется для
крашения хлопкового и вискозного волокон.
2.9. Технические условия: ТУ6-14-367-80, изм. №2.
Примечание. Качество красителя в пасте.
По строению и показателям качества краситель “Прямой красный 2С” должен
соответствовать требованиям ТУ6-14-367-80, изм. №2, за исключением
внешнего вида, степени измельчения, концентрации и оттенка.
Концентрация высушенной пробы больше стандартной.
Допустимы отклонения в оттенке и концентрации, позволяющие после
установки на тип выпуска красителя в соответствии с ТУ6-14-367-80, изм.
№2.
3. Характеристики исходного сырья, материалов и полупродуктов.
№№
п/п Наименование сырья, материалов, полупродуктов ГОСТ, ОСТ, ТУ,
регламент или методика на подготовку сырья Показатели, обязательные для
проверки Регламентные показатели с
допустимыми отклонениями
1 2 3 4 5
1 1,5-нафтиламинсульфокислота Импортная или ТУ6-14-446-79, изм. №2
1. Внешний вид
2. Массовая доля
1. Внешний вид
2. Массовая доля
а) Суммы нафтиламинсульфокислоты по диазотированию
б) Суммы нафтиламинсульфокислоты в пересчете на сухой продукт
Соответствует согласованному образцу.
1. Паста от белого до светло-сиреневого цвета
2.
а) Не менее 36%
б) Не менее 96.5%
2 Динатриевая соль ди-(5-окси-7 - сульфонафтил-2)-карбамида (
динатриевая соль алой кислоты ) техническая ТУ6-36-5800146-372-89 1.
Внешний вид
2. Массовая доля
а) Натриевой соли алой кислоты в пасте
б) Натриевой соли алой кислоты в сухом продукте
в) И-кислоты в пересчете на 100%-ный продукт
г) Примесей в пересчете на 100%-ный продукт 1. Нерасслаивающаяся паста
от серого до серовато-розового цвета
2.
а) Не менее 36%
б) Не менее 70%
в) Не более 0.6%
г) Не более 0.6%
3 Сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85ХЕ 1. Внешний вид
2. Массовая доля углекислого натрия 1. Порошок белого цвета
2. Не менее:
Высший сорт — 99.4%
I, II сорт — 99.0%
4 Раствор нитрита натрия СТП 6-14-02-65-80, изм. 1,2 ( внутризаводские )
или ТУ36-10-1021278-90 1. Внешний вид
2. Массовая доля нитрита натрия 1. Бесцветная, светло-желтая или с
зеленоватым оттенком жидкость
2. Не менее:
по ТУ — 28-29%
по СТП — 29-31%
1 2 3 4 5
5 Кислота соляная (из абгазов хлорорганических производств)
ТУ6-01-193-80, изм. 1 - 5 1. Внешний вид
2. Массовая доля хлористого водорода 1. Прозрачная бесцветная или
желтоватого цвета жидкость без взвешенных или эмульгированных частиц
2. Не менее:
высший сорт — 31.5%
I сорт — 30%
II сорт — 27.5%
6 Масло касторовое сульфированное (масло ализариновое) ГОСТ 6990-75Х 1.
Внешний вид при 20 — 25(C
2. Массовая доля общего жира 1. Густая прозрачная жидкость от желтого до
коричневого цвета без механических примесей
2. Не менее 68%
7 Сульфаминовая кислота ( амидосульфокислота ) техническая
ТУ6-14-1030-74 1. Внешний вид
2. Массовая доля 1. Кристаллический продукт от белого до светло-серого
цвета
2. Не менее:
м. А — 95%
м. Б — 86%
8 Мыло кусковое или мыльная стружка ТУ-10-04-02-39-89 1. Внешний вид 1.
Кусковое мыло желто-коричневого цвета
4. Описание технологического процесса и схемы.
4.1. Стадии и химизм процесса.
4.1.1 Растворение 1,5-нафтиламинсульфокислоты.
4.1.2. Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты.
4.1.3. Получение и выделение красителя.
4.2. Прием и подготовка сырья.
4.2.1. 1,5-нафтиламинсульфокислота поступает в цех из ЦПС
автотранспортом в мешках массой 40 — 50 кг, на лифте поднимается на
нужный этаж и по монорельсу подается к аппарату.
4.2.2. Натриевая соль ди-(5-окси-7-сульфонафтил-2)-карбамида (натриевая
соль алой кислоты) техническая на завод поступает в мягких контейнерах
массой 400 — 600 кг. В ЦПС растаривается в бочки (деревянные,
металлические) массой 100 — 120 кг и автотранспортом доставляется в цех.
На лифте поднимается на нужный этаж и по монорельсу подается к аппарату.
4.2.3. Раствор нитрита натрия из ЦПС поступает по трубопроводу в
монтежю-хранилище, нагоняется в напорную коробку и через счетчик
поступает в аппарат.
4.2.4. Сода кальцинированная из ЦПС доставляется автотранспортом в
металлических бочках массой 100 кг. На лифте поднимается на нужный этаж
и по монорельсу подается к аппарату.
4.2.5. Кислота соляная из ЦПС поступает по трубопроводу в
монтежю-хранилище, оттуда через мерник — в аппарат.
4.2.6. Сульфаминовая кислота поступает в цех из ЦПС в деревянных бочках
массой 80 — 90 кг, на лифте поднимается на нужный этаж и хранится в
специально отведенном месте.
4.2.7. Ализариновое масло из ЦПС доставляется автотранспортом в
металлических бочках массой 100 — 200 кг. На лифте поднимается на нужный
этаж. Используется в небольших количествах по необходимости.
4.3. Описание технологического процесса.
4.3.1. Растворение 1,5-нафтиламинсульфокислоты (1,5-НАС).
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 1,5-НАС 223 36 1238.9 446 2.0 — —
2 Сода кальцинированная (на растворение) 106 99 107.07 106 1.0 — —
3 Вода — — — — — — 1000-1050
4 Вода (для разбавления) — — — — — — 1300-1400
5 Ализариновое масло — техн. 1.5 — — — —
Аппаратура. Аппарат №1, вместимостью 7000 л, титановый с титановой
лопастной мешалкой, делающей 45 об/мин. Снабжен змеевиком для охлаждения
рассолом, паровым барботером для нагрева острым паром, барботажным
абсорбером, логометром типа III 69000.
В чистый или освобожденный от предыдущей операции и осмотренный аппарат
№1 наливают 1000 — 1050 л воды, включают мешалку и загружают вручную из
бочек 1238(4 кг 36%-ной 1,5-нафтиламинсульфокислоты в виде пасты.
Размешивают 20 — 30 мин до получения однородной суспензии. Затем
постепенно, по мере исчезновения пены, загружают вручную из бочек 107(2
кг 99%-ной кальцинированной соды. Массу размешивают 10 — 15 мин до
полного растворения.
Реакция среды слабощелочная на бриллиантовую желтую бумагу, pH=7.5 —
8.0. Внешний вид — прозрачный раствор коричневого цвета. Температура 23
— 25(С.
Реакционную массу разбавляют водой до объема 2600 — 2700 л. Измеряют
объем и отбирают пробу для уточнения загрузки
1,5-нафтиламинсульфокислоты (Анализ №1).
Газовоздушная смесь поступает из аппарата в барботажный абсорбер.
4.3.2. Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты.
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 Раствор натриевой соли 1,5-НАС 245 — — 490 2.0 — 2600-2700
2 Кислота соляная (в виде раствора с масс. долей 27.5%) 36.5 27.5 665
183 5.0 1.14 584
3 Нитрит натрия (в виде раствора с массовой долей 27 — 31%) 69
100 500 144 2.1 — 465-533
4 Ализариновое масло — техн. 0.7 — — — —
5 Сульфаминовая кислота — техн. 0.5 — — — —
Аппаратура. Аппарат №1 (тот же, что и п.п. 4.3.1.)
Раствор 1,5-нафтиламинсульфокислоты рассолом через змеевик охлаждают до
температуры 3 — 5(С и медленно, в течение 15 — 20 мин загружают из
мерника №8 665(2 кг соляной кислоты в виде раствора с массовой долей
27.5%. Размешивают 15 — 20 мин, 1,5- нафтиламинсульфокислота выпадает в
осадок в виде тонкой суспензии. Загружают 0.7 кг ализаринового масла и
диазотируют, загружая как можно быстрее через счетчик 90% от
рассчитанного количества 500(2.0 кг нитрита натрия в виде раствора с
массовой долей 27 — 31%. В реакционной массе явный избыток азотистой
кислоты (проба йодкрахмальную бумагу), отчетливо кислая среда на “конго”
бумагу. По мере исчезновения азотистой кислоты догружают оставшееся
количество раствора нитрита натрия.
Температура реакционной массы по окончании загрузки нитрита натрия
повышается до 15 — 16(С в виду экзотермичности реакции
диазотирования. Для поддержания температуры во время загрузки нитрита
натрия и во время выдержки не более 15 — 16(С необходимо строго следить
за начальной температурой перед загрузкой нитрита натрия, не допускать
превышения ее более 3 — 5(С.
В случае необходимости реакционную массу охладить рассолом через
змеевик. Реакционную массу при температуре 15 — 16(С размешивают 50 — 60
мин. Исчезновение реакции на минеральную кислоту или азотистую при
диазотировании не допустимо, так как происходит образование побочного
продукта розового цвета вследствие сочетания 1,5 -
нафтиламинсульфокислоты с непродиазотированной
1,5-нафтиламинсульфокислотой.
По окончании выдержки определяют полноту диазотирования 1,5 -
нафтиламинсульфокислоты следующим образом: отбирают пробу 10 мл
суспензии 1,5-диазонафтилсульфокислоты, помещают в стакан, добавляют 10
— 15 мл раствора уксуснокислого натрия с массовой долей 20%. Массу
размешивают до исчезновения кислой реакции на бумагу “конго”. Наносят
суспензию на фильтровальную бумагу и перекачивают ее с обратной стороны
пробным раствором п- нитродиазобензола. Наличие розового окрашивания
указывает на присутствие непродиазотированной
1,5-нафтиламинсульфокислоты в реакционной массе.
В случае положительной реакции на 1,5-нафтиламинсульфокислоту
размешивание продолжают до тех пор, пока вышеуказанная проба не покажет
отрицательный результат.
По окончании диазотирования отбирают пробу для определения избыточной
кислотности диазосоединения (Анализ №2). Избыточная кислотность
составляет 27 — 35 кг 100%-ной соляной кислоты. Диазосоединение в осадке
кремового цвета.
Избыток азотистой кислоты перед сочетание разрушают, осторожно добавляя
0.5 кг сульфаминовой кислоты в виде раствора с массовой долей 10%.
Конечный объем 3700 — 3800 л. Конечная температура 15 — 16(С.
Газовоздушная смесь из аппарата №1 поступает в барботажный абсорбер.
4.3.3. Приготовление суспензии алой кислоты.
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 Вода — — — — — — 1400-1500
2 Динатриевая соль алой кислоты 548 36 1446 520.6 0.95 — —
3 Вода на разбавление — — — — — — 1300-1500
Аппаратура. Аппарат №2, вместимостью 7000 л, титановый, оборудован
титановой лопастной мешалкой, делающей 45 об/мин. Снабжен змеевиком для
охлаждения рассолом, паровым барботером для нагрева острым паром,
логометром типа III 69000.
В чистый или освобожденный от предыдущей операции и осмотренный аппарат
№2 наливают 1400 — 1500 л воды и загружают вручную из бочек 1446(5 кг
36%-ной динатриевой соли алой кислоты. Массу нагревают до температуры 25
— 30(С. Затем размешивают в течение 1.5 — 2.0 ч и разбавляют водой до
объема 3000 — 3500 л.
Отбирают пробу для определения загрузки. Конечный объем 3000 — 3300 л.
Температура 25 — 30(С.
4.3.4. Получение красителя.
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 Суспензия диазо- 1,5 - нафтиламинсульфокислоты 234 — — 458.6 1.96 —
3700-3800
2 Раствор динатриевой соли алой кислоты 548 — — 520.6 0.95 — 3000-3300
3 Сода кальцинированная 106 99 235.6 232 2.2 — —
4 Ализариновое масло — техн. 1.3 — — — —
5 Мыло — техн. 0.3 — — — —
Аппаратура:
Аппарат №3, вместимостью 10000 л, титановый, оборудован титановой
лопастной мешалкой, делающей 45 об/мин, титановым змеевиком для
охлаждения рассолом, паровым барботером для нагрева острым паром,
барботажным абсорбером и приборами для измерения температуры.
Монтежю №4 а,б. Стальная, вертикальная, цилиндрическая монтежю,
футерованная диабазовой плиткой.
В чистый или освобожденный от предыдущей операции и осмотренный аппарат
№3 из аппарата №2 принимают 1900 — 2000 л раствора динатриевой соли алой
кислоты. При работающей мешалке загружают вручную 235(2 кг 99%-ной
кальцинированной соды. Массу размешивают 10 — 15 мин и охлаждают
рассолом через змеевик до температуры 12 — 15(С. Осторожно
(вспенивание!) из аппарата №1 принимают 3700 — 3800 л суспензии диазо -
1,5 - нафтиламинсульфокислоты. после загрузки всего количества
диазосоединения массу размешивают 20 — 30 мин, pH=7.3 — 7.5
(светло-оранжевое окрашивание бриллиантовой желтой бумаги).
Проверяют окончание сочетания. Для этого из аппарата отбирают пробу,
разбавляя ее в 8 — 10 раз, высаливают, нанося на фильтровальную
бумагу. Чистый вытек испытывают щелочным раствором Аш-кислоты.
Красно-фиолетовое окрашивание указывает на наличие диазосоединения, а
отсутствие его на то, что сочетание закончилось.
Температура сочетания 12 — 15(С. Конечный объем 6700 — 7100 л.
Реакционная масса сиропообразная, подвижная или с кристаллическим
осадком.
Отбирают пробу для определения плотности суспензии и качества красителя.
Плотность суспензии 1.12 — 1.13 г/см3. Влажность суспензии 77 — 80%.
Суспензию красителя сливают в монтежю №4 а,б, оттуда сжатым воздухом
передают по трубопроводу в сушильное отделение. Газовоздушная смесь из
аппарата №3 поступает в барботажный абсорбер.
Примечание. Краситель “Прямой красный 2С” можно нарабатывать на других
соответствующих гарнитурах. В случае пересчета загрузки необходимо
учитывать, что коэффициент заполнения аппаратов не должен превышать 0.7.
5. Выход красителя.
5.1. Выходы по стадиям.
5.1.1. Растворение 1,5-нафтиламинсульфокислоты — 100%
5.1.2. Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты — 98%
5.1.3. Растворение алой кислоты — 100%
5.1.4. Получение готового красителя — 90%
_______________________________________________________
Общий выход — 88.5%
5.2. Выход готового красителя.
№№
п/п Наименование показателей По пасте По типовому 100%-ному
красителю
1 Объем суспензии с одной операции на 1 кмоль 6300-7200 л
2 Плотность суспензии 1.12-1.13 г/см3
3 Масса суспензии с одной операции на 1 кмоль 7040-8100 кг
4 Влажность суспензии 77-80%
5 Масса сухого красителя с одной операции на 1 кмоль 1620 кг
6 Концентрация сухого красителя 210-220% 170%
7 Масса типового красителя с одной операции на 1 кмоль (в пересчете
на 100%) 3482 кг 3297 кг
8 Выход по нитриту 25.2 кратный 23.9 кратный
9 Выход от теоретического 88.5%
6. Ежегодные нормы расхода основных видов сырья, материалов и
энергоресурсов.
№№
п/п Наименование сырья, материалов
и энергоресурсов Научно обоснованные нормы расхода 100%-ного
сырья, кг/т 100%-ного красителя
1 1,5-нафтиламинсульфокислота 135
2 Алая кислота 158
3 Нитрит натрия 44
4 Соляная кислота 27.5% 202
5 Сода кальцинированная 103
6 Ализариновое масло 0.8
7 Сульфаминовая кислота 0.15
8 Мыло 0.1
7. Ежегодные нормы образования отходов производства.
7.1. Газообразные отходы.
Газообразные отходы отсутствуют.
7.2. Жидкие отходы.
Жидкие отходы отсутствуют.
7.3. Твердые отходы.
Твердые отходы отсутствуют.
8. Нормы технологического режима.
8.1. Растворение 1,5-нафтиламинсульфокислоты (аппарат №1).
Наименование технологических показателей
№№
п/п Наименование стадий и поток
реагентов Продолжительность Темпера-
тура, (С
Давление Реакция
среды Кол-во загружаемых компонентов
кг л
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Осмотр и чистка аппарата 5-10 мин окр. среда атм.
2 Налив воды 10-15 мин окр. среда атм.
1000-1050
3 Загрузка 1,5-НАС 50-60 мин окр. среда атм.
446(4
4 Размешивание 20-30 мин окр. среда атм.
5 Загрузка кальцинированной соды 20-30 мин окр. среда атм. pH=7.5-8.0
6 Разбавление водой
до 2600-2700 л
7 Отбор пробы и анализ 25-30 мин 18-20 атм.
Итого: 2ч 10мин -
2ч 55мин
2600-2700
8.2. Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты (аппарат №1).
1 Охлаждение раствора 1,5-НАС 15-20 мин 3-5 атм.
2600-2700
2 Загрузка соляной кислоты 15-20 мин 3-5 атм.
183(2 584(5
3 Размешивание 15-20 мин 3-5 атм.
4 Загрузка ализаринового масла 5 мин 3-5 атм.
0.7
5 Загрузка нитрита натрия 5 мин 15-16 атм.
130(2
6 Дозагрузка нитрита натрия 2 мин 15-16 атм. Среда кислая на бумагу
“конго” 14(0.5
7 Размешивание 50-60 мин 15-16 атм.
8 Отбор пробы и анализ 15-20 мин 15-16 атм.
Итого: 2ч 02мин -2ч 32мин
3700-3800
8.3. Приготовление суспензии алой кислоты (аппарат №2).
1 Осмотр и чистка аппарата 5-10 мин окр. среда атм.
2 Налив воды 10-15 мин окр. среда атм.
1400-1500
3 Загрузка пасты алой кислоты 20-25 мин 25-30 атм.
520(5
4 Нагрев 10-15 мин 25-30 атм.
5 Размешивание и разбавление 1.5-2.0 ч 25-30 атм.
1300-1500
6 Отбор пробы и анализ 15-20 мин
Итого: 1ч 00мин -1ч 20мин
3000-3300
8.4. Получение красителя (аппарат №3, монтежю №4 а,б).
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Осмотр и чистка аппарата 5-10 мин окр. среда атм.
2 Прием суспензии алой кислоты 50-60 мин окр. среда атм.
3000-3300
3 Загрузка кальцинированной соды 10-15 мин окр. среда атм.
235(2
4 Размешивание и охлаждение 50-60 мин 12-15 атм.
5 Прием суспензии 1,5-НАС 50-60 мин 12-15 атм. pH=7.3-7.5
3700-3800
6 Размешивание 20-30 мин 12-15 атм.
7 Отбор пробы и анализ 25-30 мин 12-15 атм.
8 Спуск в монтежю №4 а,б 20-30 мин 12-15 атм.
Итого: 3ч 50мин -4ч 55мин
6100-6700
Общая продолжительность процесса: 9 ч 02 мин — 11ч 42 мин.
9. Контроль и управление технологическим процессом.
9.1. Сырье анализируется ОТК согласно ГОСТ или ТУ, указанным в разделе
3.
9.2. Контроль производства.
№№
п/п Наименование стадий процесса, места измерения параметров или отбора
проб
Контролируемый
параметр
Частота и способ
контроля
Нормы и технологические показатели
Методы испытаний и средства контроля
Кто контролирует
1 2 3 4 5 6 7
1 Растворение 1,5-НАС (аппарат №1) Загрузка 1,5-НАС 1 раз 446(4 кг
100%-ной
1,5 - НАС Анализ №1 (по цеховой лабораторной методике и ТУ6-14-446-79,
изм. №2) Цеховой лаборант
2 Растворение 1,5-НАС (аппарат №1) Реакция среды
растворения 2-3 раза во время и после растворения Реакция среды
слабощелочная на бриллиантовую желтую бумагу (рН=7.5-8.0) Проба на
бриллиантовую желтую бумагу.
Измерение рН - метром типа рН-340 с датчиком ДГП-4М-12. Пределы
измерения от -1 до +14 рН, допустимая погрешность (0.6 рН. Начальник
смены,
аппаратчик
3 Растворение 1,5-НАС (аппарат №1) Температура растворения 2-3 раза во
время
растворения Не выше 25(С Измерение логометром типа III 69000
пирометрическим, показывающим, щитовым с датчиком ТСМ 0879, класс
точности 1.5. Пределы измерения от 0 до 100(С. Цена деления 2(С.
Градуировка 30М. Начальник смены,
аппаратчик
4 Диазотирование 1,5-НАС Температура
диазотирования 3-4 раза в процессе
диазотирования Начальная 3-5(С,
конечная 15-16(С Измерение логометром типа III 69000 (см. п. 3).
Начальник смены,
аппаратчик
1 2 3 4 5 6 7
5 Диазотирование 1,5-НАС Наличие избытка минеральной и азотистой кислоты
Непрерывно во время диазотирования и периодически через 10-15 мин во
время выдержки Избыток минеральной кислоты на бумагу “конго” и азотистой
кислоты на йодкрахмальную бумагу Качественная проба на бумагу “конго” и
йодкрахмальную бумагу. Начальник смены,
аппаратчик
6 Диазотирование 1,5-НАС Определение кислотности 1,5 - НАС 1 раз 27-35
кг 100%-ной
соляной кислоты Анализ №2 (по цеховой лабораторной методике). Цеховой
лаборант
7 Приготовление суспензии алой кислоты Загрузка алой кислоты Перед
загрузкой в аппарат на сочетание 520(5 кг 100%-ной
алой кислоты Анализ №3 (по цеховой лабораторной методике). Цеховой
лаборант
8 Получение готового красителя
(аппарат №3) Температура сочетания 2-3 раза во время
сочетания Температура 12-15(С Измерение логометром типа III 69000 (см.
п. 3). Начальник смены,
аппаратчик
9 Получение готового красителя
(аппарат №3) Среда сочетания 2-3 раза во время
сочетания рН=7.3-7.5. Среда слабощелочная на бриллиантовую желтую бумагу
(светло-оранжевое окрашивание). Качественная проба на бриллиантовую
желтую бумагу.
Измерение рН-метром типа рН-340 (см. п. 2). Начальник смены,
аппаратчик
10 Получение готового красителя
(аппарат №3) Конец сочетания 1-2 раза по окончании сочетания Отсутствие
диазосоединения в высоленной пробе Проба со щелочным раствором
Аш-кислоты. Начальник смены,
аппаратчик
11 Получение готового красителя
(аппарат №3) Плотность фильтрата 1 раз по окончании
сочетания Плотность фильтрата 1.12-1.13 г/см3 Измерение ареометром
общего назначения. Пределы измерения 1.08- 1.16 г/см3. Цена деления
0.005 г/см3. Цеховой лаборант
12 Получение готового красителя
(аппарат №3) Качество красителя по аппарату: оттенок 1 раз по окончании
сочетания Оттенок соответствует оттенку стандартного образца
Сравнительное крашение по ГОСТ 7925-75. Колористический
лаборант ОТК
1 2 3 4 5 6 7
13 Получение готового красителя
(аппарат №3) Влажность суспензии 1 раз по окончании
сочетания 77-80% Навеска пасты высушивается до постоянного веса при
100-105(С на лабораторных аналитических весах типа ВЛА-200ГМ, 2-ой класс
точности, наибольший предел взвешивания 200 г, погрешность 0.002 г.
Аналитический
лаборант ОТК
14 Получение готового красителя
(аппарат №3) Колористическая концентрация и оттенок 1 раз по окончании
сочетания Концентрация сухого красителя 210-220%. Оттенок соответствует
оттенку стандартного образца. Сравнительное крашение по ГОСТ 7925-75.
Колористический
лаборант ОТК
Примечание.
Контроль воздушной среды в помещении цеха осуществляется путем отбора
проб воздуха представителями отдела охраны природы и цеха. Пробы
отбираются электроаспиративным методом (методика гор. СЭС). Местом
отбора пробы является зона обслуживания аппарата №1. Анализ воздушной
среды проводится на определение содержания в воздухе окислов азота
(ПДК=2 мг/м3). Периодичность отбора пробы: 2 раза в год (по 6 анализов в
каждой точке).
Измерение объемов реакционных масс и загружаемой воды производится в
тарированных аппаратах рейками с ценой деления 1 см. Измерения объема
соляной кислоты производится мерником, снабженным мерным стеклом, с
ценой деления 1 см. Объем определяется по таблицам измерения мерника,
утвержденных начальником цеха. Измерение объема раствора нитрита натрия
производится объемным счетчиком типа ШЖУ-40-16 с овальными шестернями.
Диаметр 40 мм, давление 16 кг/см2, основная относительная погрешность
(0.5%.
Сухие и пастообразные продукты взвешиваются на товарных весах марки
РП-500Ш13М с пределом взвешивания от 10 до 500 кг. Допустимая
погрешность при интервалах взвешивания: от 10 до 100 кг — (0.2 кг;
от 100 до 400 кг — (0.3 кг;
от 400 до 500 кг — (0.4 кг.
Индикаторная бумага “конго” готовится в аналитической лаборатории ОТК по
способу, приведенному в книге Ластовского “Технический анализ в
производстве промежуточных продуктов и красителей”, йодкрахмальная
бумага по ГОСТ 4517-75.
Приложение к разделу 9. Методы анализов.
Анализ №1.
Определение загрузки 1,5-нафтиламинсульфокислоты.
Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы:
Кислота соляная, х.ч., ГОСТ 3118-77Х;
Натрий азотистокислый, ГОСТ 4197-74Х, раствор с молярной концентрацией
1.0 моль/л, ГОСТ 16923-83Х;
Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72Х;
Бумага йодкрахмальная, ГОСТ 4517-87;
Пипетка 25-2, ГОСТ 20292-74Х;
Бюретка 50-2, ГОСТ 20292-74Х;
Стакан 800 (1000) ТС (ТХС), ГОСТ 25336-82Х;
Цилиндр 100 (250) - 2, ГОСТ 1770-74Х.
25 см3 производственного раствора 1,5-нафтиламинсульфокислоты переносят
в стакан вместимостью 1000 см3, добавляют 800 см3 воды и спускают 5 — 8
см3 раствора нитрита натрия с молярной концентрацией 1.0 моль/л. Затем
прибавляют 25 мл соляной кислоты и титруют раствором нитрита натрия с
молярной концентрацией 1.0 моль/л до появления синего пятна на
йодкрахмальной бумаге. Выдержка 3 — 5 мин.
, кг 1,5-нафтиламинсульфокислоты;
где: А — загрузка 1,5-нафтиламинсульфокислоты, кг;
а — расход раствора нитрита натрия с молярной концентрацией 1.0
моль/л;
V — объем производственного раствора, л.
Анализ №2.
Определение избыточной кислотности диазосоединения
1,5-нафтиламинсульфокислоты.
Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы:
Натр едкий, раствор с молярной концентрацией 1 моль/л, ГОСТ 2263-79Х;
Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72Х;
Индикаторная бумага “конго”;
Цилиндр 250-2, ГОСТ 1770-74ХЕ;
Бюретка 50-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
100 см3 производственного раствора титруют едким натром в виде раствора
с молярной концентрацией 1 моль/л до исчезновения синего окрашивания на
бумагу “конго”.
, кг;
где: B — содержание соляной кислоты, кг;
b — расход раствора едкого натра с молярной концентрацией 1 моль/л;
V — объем производственного раствора 1,5-нафтиламинсульфокислоты, л;
K — поправочный коэффициент раствора едкого натра с молярной
концентрацией 1 моль/л.
Анализ №3.
Определение загрузки алой кислоты.
Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы:
Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72Х;
Сода кальцинированная, раствор с массовой долей 10%, ГОСТ 5100-85ХЕ;
Диазобензол, раствор с молярной концентрацией 0.05 моль/л;
Соль поваренная, ГОСТ 13830-84Х;
Раствор Аш-кислоты;
Колба 250-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
Стакан 500-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
Лед;
Термометр технический типа ТТ с пределами измерения от 0 до 100(С;
Бумага фильтровальная, ГОСТ 4517-87;
Пипетка 25-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
Бюретка 50-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
Пипетка 50-2, ГОСТ 20292-74ХЕ;
25 см3 производственного раствора алой кислоты переносят в мерную колбу
вместимостью 250 см3 и разбавляют водой.
50 см3 разбавленного раствора вносят в стакан для титрования. Добавляют
100 см3 кальцинированной соды в виде раствора с массовой долей 10% и
несколько кусочков льда.
Титруют при температуре 0 — 5(С раствором диазобензола с молярной
концентрацией 0.05 моль/л, добавляют соль до образования чистого вытека
на фильтровальной бумаге и продолжают титрование до появления в растворе
избытка диазосоединения (проба с раствором Аш-кислоты).
В конце прибавляют 0.5 см3 раствора диазобензола с молярной
концентрацией 0.05 моль/л и сбрасывают до общего спуска 0.2 см3.
, кг;
где: a — расход раствора диазобензола с молярной концентрацией 0.05
моль/л на титрование, мл;
V — объем производственного раствора, л.
10. Технологический расчет.
10.1. Расходы сырья и промежуточных продуктов на 1 т красителя.
1. Растворение 1,5 - нафтиламинсульфокислоты.
Загружено
1,5 - нафтиламинсульфокислота.
Количество 1,5-нафтиламинсульфокислоты 2.2 кмоль. Мол. масса 223
кг/кмоль.
Масса 100%-ной 1,5-нафтиламинсульфокислоты 223 * 2.2 = 492 кг.
Содержание основного продукта в пасте согласно регламенту составляет
36%.
Масса технического продукта 492 / 0.36 = 1367 кг.
Масса примесей в техническом продукте 492 / 0.96 * (1-0.965) = 17.9 кг.
Объём воды, содержащейся в техническом продукте 1367 – 492 – 17.9 =
857.1 л.
Сода кальцинированная.
Количество соды 1.0 кмоль. Мол. масса 106 кг/кмоль.
Масса 100%-ной соды 116.9 кг.
Содержание основного продукта в техническом продукте согласно регламенту
составляет 99% (предполагаем, что в цех поступает сода второго сорта).
Масса технического продукта 116.9 / 0.99 = 118.1 кг.
Масса примесей в техническом продукте 118.1-116.9 = 1.2 кг.
Вода
Объем воды с учетом содержания ее в пасте 1,5-нафтиламинсульфокислоты
составляет 2500 - 776.63 = 1723 л.
Ализариновое масло
Масса технического продукта 1.5 кг.
Примеси
Масса примесей 17.33 кг.
1700
Получено
Натриевая соль 1,5 - нафтиламинсульфокислоты.
Мол. масса 245 кг/кмоль. Количество натриевой соли
1,5-нафтиламинсульфокислоты 2.2 кмоль. Выход составляет 100% от
теоретического. Масса 245 * 2.2 = 540 кг.
Углекислый газ
Мол. масса 44 кг/кмоль. Количество выделяющегося углекислого газа 1.1
кмоль.
Вода
Мол. масса 18 кг/кмоль. Количество воды 1.1 кмоль. Объем 19.8 л.
1800
2. Диазотирование 1,5 - нафтиламинсульфокислоты.
Загружено
Натриевая соль 1,5 - нафтиламинсульфокислоты.
Натриевая соль 1,5-нафтиламинсульфокислоты поступает в аппарат в виде
раствора с предыдущей стадии.
Кислота соляная (в виде раствора с масс. долей 27.5%).
Количество хлористого водорода 5.5 кмоль. Мол. масса 36.5 кг/кмоль.
Масса хлористого водорода 36.5 * 5.5 = 201.9 кг.
Масса раствора соляной кислоты 201.9 / 0.275 = 733.7 кг.
Плотность раствора 1.14 г/см3. Объем раствора 733.7 / 1140 = 0.644 м3 =
644 л.
Нитрит натрия (в виде раствора с массовой долей 29%).
Предполагаем, что в цех поступает раствор нитрита натрия, содержание
основного вещества в котором составляет 29%.
Количество нитрита натрия 2.3 кмоль. Мол. масса 69 кг/кмоль.
Масса нитрита натрия 69 * 2.3 = 160 кг. Масса раствора нитрита натрия
160 / 0.29 = 551.7 кг.
Объем раствора нитрита натрия 513.1 л.
Ализариновое масло.
Масса технического продукта 0.7 кг.
Сульфаминовая кислота.
Масса технического продукта 0.5 кг.
Вода.
Объем воды 4100 л.
902.5
4100
Получено
Суспензия 1,5 - диазонафталинсульфокислоты.
Количество 1,5 - диазонафталинсульфокислоты 2.16 кмоль. Выход 98 % от
теоретического.
Мол. масса 234 кг/кмоль. Масса продукта 234 * 2.16 = 506.06 кг.
Хлорид натрия
Количество хлорида натрия 2.2 кмоль. Мол. масса 58.5 кг/кмоль. Масса
58.5 * 2.2 = 129.1 кг.
Вода
Количество воды 2.2 кмоль. Объем 39.6 л.
4000
3. Приготовление раствора динатриевой соли алой кислоты.
Загружено
Динатриевая соль алой кислоты.
Количество динатриевой соли алой кислоты 1.05 кмоль. Мол. масса 548
кг/кмоль.
Масса 100%-ной динатриевой соли алой кислоты 548 * 1.05 = 574.4 кг.
Содержание основного вещества в пасте согласно регламенту составляет
36%.
Масса технического продукта 574.4 / 0.36 = 1595 кг.
Масса примесей в техническом продукте 574.4 / 0.7 * (1-0.7) = 246 кг.
Объём воды, содержащейся в техническом продукте 1595 – 574.4 – 246 =
774.6 л.
Вода.
Объем воды с учетом влажности пасты 2500 л.
Примеси.
Масса примесей 246 кг.
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 Вода — — — — — — 2500
2 Динатриевая соль алой кислоты 548 36 1595 574.4 1.05 — —
3 Примеси — техн. 246 — — — —
Всего:
1841 574.4
2500
Получено
№№ Наименование Мол. масса, Масс. доля, Масса, кг Кол-во в-ва,
Плотность, Объем,
п/п сырья кг/кмоль % техн. 100% кмоль г/см3 л
1 Вода — — — — — — 3300
2 Динатриевая соль алой кислоты 548 ( ( 574.4 1.05 — —
3 Примеси — техн. 246 — — — —
Всего:
246 574.4
3300
4. Получение красителя.
Загружено
1,5 - диазонафталинсульфокислота.
Суспензия 1,5 - диазонафталинсульфокислоты поступает в аппарат для
сочетания со стадии №2.
Динатриевая соль алой кислоты.
Раствор динатриевой соли алой кислоты поступает в аппарат для сочетания
со стадии №3.
Сода кальцинированная.
Количество соды 2.43 кмоль. Мол. масса 106 кг/кмоль.
Масса 100%-ной соды 106 * 2.43 = 257.3 кг.
Содержание основного продукта в техническом продукте согласно регламенту
составляет 99% (предполагаем, что в цех поступает сода второго сорта).
Масса технического продукта 257.3 / 0.99 = 260 кг.
Масса примесей в техническом продукте 260 – 257.3 = 2.7 кг.
Вода.
Объем воды 7400 л.
Ализариновое масло.
Масса технического продукта 1.3 кг.
Мыло.
Масса технического продукта 0.3 кг.
Примеси.
Масса примесей 2.4 кг.
7400
Получено
Краситель "Прямой красный 2С".
Количество красителя 1.05 * 0.9 = 0.945 моль. Выход 90% от
теоретического.
Мол. масса 1060 кг/кмоль. Масса красителя 1060 * 0.945 = 1001.7 кг.
Гидрокарбонат натрия.
Количество 2.2 кмоль. Мол. масса 84 кг/кмоль. Масса 84 * 2.2 = 185.4 кг.
7400
5. Сушка готового красителя.
G1 - масса исходного материала с влажностью W1 = 80%
G2 - масса высушенного материала с влажностью W2 = 5%
Потери целевого продукта, улетающего с испаряющейся влагой, составляют
1% от количества продукта. Получили с одного цикла 1687.95 кг типового
красителя.
10.2. Тепловой баланс стадии диазотирования 1,5 -
нафтиламинсульфокислоты.
Тепловой баланс процесса диазотирования ароматических аминов описывается
уравнением:
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 +Q6 , где
Q1 - тепло, поступающее в аппарат с исходными веществами, кДж ;
Q2 - тепло, отводимое охлаждающим агентом или подводимое
теплоносителем к аппарату, кДж ;
Q3 - тепловой эффект процесса, кДж ;
Q4 - тепло, уносимое продуктами реакции, кДж ;
Q5 - тепло, идущее на охлаждение или нагревание отдельных частей
аппарата, кДж ;
Q6 - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду или получаемое из
нее, кДж.
Расчет теплот Q1 и Q4 проводят по следующим формулам:
Q1 = ( Gi н ( cp ( Tн ;
Q4 = ( Gjк ( cp ( Tк ,
где Giн , Gjк - масса исходных веществ и продуктов реакции, кг ;
срн , срк - удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции,
кДж / кг(К ;
Tн ,Tк - начальная и конечная температуры на данной стадии процесса, К.
Массы исходных веществ и продуктов реакции берут из данных материального
баланса.
При отсутствии экспериментальных данных о удельных теплоемкостях, их
величины могут быть приближенно вычислены по уравнению:
где сра - атомные теплоемкости элементов, кДж/ кг(К ;
n - число одноименных атомов в молекуле ;
M - молекулярная масса соединения, кг/ кмоль.
сР сульфо = (10 * 7,53 + 8 * 9,62 + 11,3 + 22,59 + 3 * 16,74 + 28,18) /
245 = 1.08 кДж / кг(К
сР диазо = (10 * 7,53 + 6 * 9,62 + 2 * 11,3 + 22,59 + 3 * 16,74) / 234
= 0.98 кДж / кг(К
Рассчитанные удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции
приведены в таблице:
Удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции.
Наименование Удельная
теплоемкость ср ,
кДж/ кг(К
1,5 – нафтиламинсульфокислота 1,08
Диазосоединение 0,98
Нитрит натрия 1,03
Соляная кислота 0,99
Хлорид натрия 0,90
Вода 4,18
Тепловой эффект процесса диазотирования Q3 может быть выражен из
следующего равенства :
где G1 - масса загружаемого амина, кг ;
с1 - содержание чистого вещества в исходном амине, масс. доли;
( - выход в реакции диазотированния, вес. доли ;
qP - теплота реакции диазотирования, ккал/ г-моль;
( - избыток нитрита натрия от теоретического количества, %.
Теплота реакции диазотирования qP складывается из теплот
реакций-элементов :
-нейтрализация амина
RNH2 + HCl = RNH2(HCl + q1
-разложение нитрита натрия соляной кислотой
NaNO2 + HCl = HNO2 + NaCl + 3,45 ккал/ г-моль
-диазотирование
RNH2 + HNO2 = R-N=N-OH + H2O + q3
-нейтрализация диазоаминов
R-N=N-OH + HCl = RN2+Cl- + H2O + q4
Таким образом, удельная теплота реакции диазотирования
qP = q3 + q4 + 3,45 - q1 , ккал/ г-моль
Согласно справочным данным [1]
q1 = 3,15 ккал/ г-моль; q3 = 15,01 ккал/ г-моль; q4 = 8,50 ккал/ г-моль.
qP = 15,01 + 8,50 + 3,45 - 3,15 = 23,81 ккал/ г-моль.
Количество тепла, необходимое для нагревания отдельных частей аппарата,
находят по формуле:
Q5 = GАП ( cР ап ( ( TК ап - TН ап ),
где GАП - масса отдельных частей аппарата, кг
GАП = 850 кг ;
сР ап - теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат,
кДж/кг(К;
сР Ti = 0,524 кДж/ кг(К ;
TК ап , TН ап - средняя температура отдельных частей аппарата в конце и
начале нагревания, К.
Количество тепла, необходимое для компенсации тепловых потерь в
окружающую среду, определяют как
Q6 = 0,05 ( Q2
Количество теплоты Q2 необходимое для охлаждения или нагревания
отдельных частей аппарата
Q2 = K ( F ( (tср ( (,
где К - среднее значение коэффициента теплопередачи, кВт/ м2(К ;
F - поверхность теплообмена аппарата, м2 ;
- среднелогарифмическая разность температур, К ;
( - продолжительность стадии теплообмена, с.
Таким образом, поверхность теплообмена может быть представлена как
Для расчета количества витков змеевика принимаем диаметр витка змеевика
dзм=1,95 м, диаметр трубы змеевика dтр= 0,053 м, расстояние между
витками по вертикали h= 1,5 м.
Длина одного витка змеевика как винтовой линии составит
Поверхность теплообмена одного витка принимается равной
Число витков змеевика
.
Процесс диазотирования 1,5 - нафтиламинсульфокислоты складывается из
двух стадий:
I - охлаждение раствора 1,5 - нафтиламинсульфокислоты до 3(С;
II - собственно диазотирование.
Определение количества теплоты Q2, отводимого хладагентом для каждой
стадии.
I стадия.
Q3 = 0
Q2 = 1,05 ( Q4 + Q5 - Q1 )
Q4 = ( 245 * 1.08 + 183 * 0,99 + (2600 + 482) * 4,18 ) * 276 =
3678674280 Дж
Q5 = 850 * 0,524 * (3 - 15) = -5344800 Дж
Q1 = ( 245 * 1.08 + 183 * 0,99 + (2600 + 482) * 4,18 ) * 288 =
3838616640 Дж
Q2 = 1,05 * (3678674280 - 5344800 - 3838616640) = -173551518 Дж
II стадия.
Q5 = 0
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q6
Q2 = 1,05 ( Q4 - Q1 - Q3 )
Q4 = (458 * 0.98 + 117 * 0.9 + 109.5 * 0.99 + 3437 * 4.18) * 285 =
4329885600 Дж
Q1 = (245 * 1.08 + 183 * 0,99 + 3082 * 4,18) * 288 + (145 * 1,03 + 355 *
4,18 + 117 * 0,9) * 288 = 4339319040 Дж
Q3 = 490 / 245 * ( 1000 * 0.98 * 23.81 + 34.5 * 5 ) * 4.19 = 196982794
Дж
Q2 = 1,05 * (4329885600 - 4339319040 - 196982794) = -216737045.7 Дж
Расчет поверхности теплообмена.
I стадия.
В качестве хладагента используется рассол с начальной температурой -10(С
и конечной температурой -5(С. Рассол представляет собой раствор хлорида
кальция с концентрацией 29,9%.
Противоток:
Прямоток:
Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/м2·К.
Время охлаждения ( = 20 мин = 1200 с.
Поверхность теплообмена:
Число витков змеевика:
n = 8,75 / 3,21 = 3 витка
Расход рассола:
II стадия.
В качестве хладагента используется рассол с начальной температурой -10(С
и конечной температурой -5(С.
Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К.
Время охлаждения ( = 60 мин = 3600 с.
Поверхность теплообмена:
Число витков змеевика:
витка.
С учетом запаса поверхности теплообмена, принимаемого равным 30%, число
витков змеевика составит:
n = 3 * (1+0.3) = 3,9 ( 4 витка.
Минимум витков змеевика в аппарате равен 6.
Расход рассола:
10.3. Тепловой баланс стадии получения красителя.
Расчет удельных теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакции.
сР алой к-ты = (21*7,53+14*9,62+2*11,3+2*22,59+9*16,74+2*28,18) / 548 =
1.04 кДж / кг(К
сР диазо = (10 * 7,53 + 6 * 9,62 + 2 * 11,3 + 22,59 + 3 * 16,74) / 234 =
0.98 кДж / кг(К
cP красителя = (41*7,53+24*9,62+6*11,3+4*22,59+15*16,74+4*28,18) / 1060
= 1.00 кДж / кг(К
Рассчитанные удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции
приведены в таблице:
Удельные теплоемкости исходных веществ и продуктов реакции.
Наименование Удельная
теплоемкость ср,
кДж/ кг(К
Динатриевая соль алой кислоты 1.04
Диазосоединение 0.98
Краситель 1.00
Сода 1.05
Хлорид натрия 0.90
Вода 4.18
Тепловой эффект процесса сочетания Q3 находится аналогично этапу 1:
где G1 - масса загружаемого диазосоединения, кг;
с1 - содержание чистого вещества в исходном продукте, масс. доли;
qP - теплота сочетания, ккал/ г-моль;
( - выход в реакции сочетания, вес. доли;
В качестве допущения примем, что побочным продуктом в реакции сочетания
является краситель, изомерный целевому, поэтому все свойства
(теплоёмкость, теплота реакции) побочного продукта принимаются равными
таковым для целевого красителя.
В справочнике теплота реакции сочетания рассматривается как разность
теплот реакций:
RN2OH + HCI = RN2CI + H2O + qн.д.
RN2OH + HR’Y = RN2R’Y + H2O + qc
Суммарная реакция описывается уравнением:
RN2CI + HR’Y = RN2R’Y + HCI + qp,
где qp = qc - qн.д.
В справочнике отсутствуют значения для реакции сочетания
диазосоединения, полученного из 1,5-нафтиламинсульфокислоты кислоты, с (
- нафтолом.
Следовательно, для реакции сочетания с запасом принимаем тепловой эффект
реакции сочетания qp = 35 ккал/г-моль.
Процесс получения красителя складывается из двух стадий:
I – охлаждение раствора динатриевой соли алой кислоты до 12(С;
II – сочетание диазосоединения с динатриевой солью алой кислоты.
Определение количества теплоты Q2, отводимого хладагентом для каждой
стадии.
I стадия.
Q3 = 0
Q2 = 1.05 ( Q4 + Q5 - Q1 )
Q4 = ( 520.6 * 1.04 + 3500 * 4.18 ) * 285 = 4323855840 Дж
Q5 = 1500 * 0.524 * (12 - 30) = -14148000 Дж
Q1 = ( 520.6 * 1.04 + 3500 * 4.18 ) * 303 = 4596941472 Дж
Q2 = 1.05 * (4323855840-14148000-4596941472) = -301595313.6 Дж
II стадия.
Q5 = 0
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q6
Q2 = 1,05 ( Q4 - Q1 - Q3 )
Q4 = (907 + 185 * 1.05 + 129 * 0.9 + 7000 * 4.18) * 288 = 8777476800 Дж
Q1 = (520.6 * 1.04 + 3500 * 4.18 + 234 * 1.05) * 285 + (458 * 0.98 + 117
* 0.9 + 109.5 * 0.99 + 3437 * 4.18) * 285 = 8677203765 Дж
Q3 = 2 * 1000 * 35 * 4.19 = 293300000 Дж
Q2 = 1.05 * (8777476800-8677203765-293300000) = -202678313.25 Дж
Расчет поверхности теплообмена.
I стадия.
В качестве хладагента используется рассол с начальной температурой -10(С
и конечной температурой -5(С.
Прямоток:
Противоток:
Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К.
Время охлаждения ( = 50 мин = 3000 с.
Поверхность теплообмена:
Число витков змеевика:
n = 4 / 3,21 = 1,3 витка
Расход рассола:
II стадия.
В качестве хладагента используется рассол с начальной температурой -10(С
и конечной температурой -5(С.
Принимаем значение коэффициента теплопередачи [3] К=900 Вт/ м2·К.
Время охлаждения ( = 60 мин = 3600 с.
Поверхность теплообмена:
Число витков змеевика:
виток.
Минимум витков змеевика в аппарате равен 6.
Расход рассола:
Суммарный расход рассола.
Суммарный расход рассола равен 2,7 + 4,8 + 2,9 + 6,9 = 17,3 кг/с
10.4. Определение числа и объемов основных аппаратов.
Загрузка на стадии получения натриевой соли 1,5-нафтиламинсульфокислоты
кг
Загрузка на стадии получения диазосоединения:
кг
Загрузка на стадии получения красителя:
M = 1773.8 кг
Т.к. в своей основе реакционные массы представляют собой водные
суспензии и растворы, то будем считать плотность таковых равной
плотности воды.
Пусть объём аппарата основной стадии будет равен 7000 л.
Расчёт числа аппаратов для основной стадии производится по формуле:
, где
ni - число аппаратов на i - й стадии для выполнения заданной мощности;
Vc(i) - суточный объём реакционной массы [м3/сут];
(оп (i) - продолжительность операции;
Vaп(i) - объём аппарата;
((i) - коэффициент заполнения аппарата.
Суточный объём реакционной массы:
Vc(i)=Gc(Vt(i) , где
Gc - суточная мощность производства;
Vt(i) - объём реакционной массы, идущий на получение 1 т готового
продукта.
Vc(1) = 7.4 * (1315+273.8) = 11757.12 [л/сут]
n1 = 11757.12 * 2.5 / (7000 * 0.7 * 24) = 0.25
Число операций в сутки на одном аппарате:
((1) = Vc(1) / [Vап(1) ( ((1)]
((1) = 11757.12 / (7000 * 0.7) = 2.4 [операций / сутки]
Число операций в одном аппарате на i - стадии в сутки:
((i) = 24 / (оп(i)
Для стадии диазотирования 1,5-нафтиламинсульфокислоты:
((2) = 24 / 2.5 = 9.6 [операций / сутки]
Для стадии сочетания:
((4) = 24 / 5 = 4.8 [операций / сутки]
Требуемое число аппаратов на i - стадии:
n(i) = ((1) / ((i)
Для стадии диазотирования 1,5-нафтиламинсульфокислоты:
n(2) = 2.4 / 9.6 = 0.25
Для стадии сочетания:
n(4) = 2.4 / 4.8 = 0.5
Определение объёма аппарата для i - стадии:
Vап(i) = Vc(i) ( (оп(i) / [24 ( n(i) ( ((i)]
Для стадии диазотирования 1,5-нафтиламинсульфокислоты:
Vc(2) = 7.4 * 1307.33 = 9674.242 [л/сут]
Vап(2) = 9674.242 * 2.5 / (24 * 0.25 * 0.7) = 5758.48 л
Для стадии сочетания:
Vc(4) = 7.4 * (1315+273.8) = 11757.12 [л/сут]
Vап(4) = 11757.12 * 5 / (24 * 0.5 * 0.7) = 7200 л
Исходя из результатов расчётов, подберём аппараты с близким значением
объёма:
- аппарат для диазотирования 1,5-нафтиламинсульфокислоты: Vап = 7000 л.
- аппарат для сочетания: Vап = 10000 л.
10.5. Спецификация на основное технологическое оборудование
№№
п/п №№ поз.
по схеме №№
аппаратов Наименование
оборудования Кол-во Материал Техническая характеристика
1 1 1 Аппарат для растворения и диазотирования 1,5-НАС. 1 Титан
Титановый аппарат, оборудован титановой лопастной мешалкой, делающей 45
об/мин. Снабжен титановым змеевиком для охлаждения рассолом, паровым
барботером для нагрева острым паром, барботажным абсорбером, логометром
типа III 69000. Вместимость 7000 л, высота 2230 мм, диаметр 2100 мм.
2 2 2 Аппарат для приема суспензии динатриевой соли алой кислоты. 1
Титан Титановый аппарат, оборудован титановой лопастной мешалкой,
делающей 45 об/мин. Снабжен титановым змеевиком для охлаждения рассолом,
паровым барботером для нагрева острым паром, логометром типа III 69000.
Вместимость 7000 л, высота 2230 мм, диаметр 2100 мм.
3 3 3 Аппарат для получения готового красителя. 1 Титан Титановый
аппарат, оборудован титановой лопастной мешалкой, делающей 45 об/мин.
Снабжен змеевиком для охлаждения, барботажным абсорбером, логометром
типа III 69000, электронным мостом КСМ3. Вместимость 10000 л, высота
2790 мм, диаметр 2450 мм.
4 4 4 а,б Монтежю для готового красителя. 2 Сталь-3, футерованная
Вертикальная, стальная, цилиндрическая монтежю, футерованная диабазовой
плиткой. Снабжена мешалкой, делающей 45 об/мин. Вместимость 5000 л,
высота 2600 мм, диаметр 1800 мм.
5 5 5 Монтежю - хранилище для соляной кислоты. 1 Сталь-3, футерованная
Вертикальная, стальная, цилиндрическая монтежю, футерованная диабазовой
плиткой. Снабжена мановакууметром МТП-160. Вместимость 5000 л, высота
2600 мм, диаметр 1800 мм.
6 6 6 Монтежю - хранилище для раствора нитрита натрия. 1 Сталь-3,
футерованная Вертикальная, стальная, цилиндрическая монтежю с подводом
сжатого воздуха. Снабжена мановакууметром МТП-160.
7 7 7 Напорная коробка для раствора нитрита натрия. 1 Сталь-3,
футерованная Стальной, футерованный, горизонтальный аппарат. Снабжен
паровым и воздушным барботером. Вместимость 15000 л, высота 6192 мм,
диаметр 1805 мм.
8 8 8 Мерник для соляной кислоты 1 Сталь3, гуммированная Вертикальный,
цилиндрический, стальной мерник с водомерным стеклом. Вместимость 430 л.
9 9 16 Барботажный абсорбер 2 Сталь-3, эпоксидная шпаклевка, фаолит
Цилиндрический аппарат с коническим днищем и крышкой. Внутри покрыт
эпоксидной шпаклевкой. Внутренний конус изготовлен из фаолита.
Вместимость 750 л, высота 860 мм, диаметр 1050 мм.
11. Охрана труда и техника безопасности.
11.1. Краткая характеристика производства.
11.1.1. Краситель “Прямой красный 2С” получается сочетанием 1,5 -
диазонафталинсульфокислоты с алой кислотой.
11.1.2. В производстве красителя возможны выделения:
пыль красителя при сушке;
пыль исходных веществ и материалов при складировании, транспортировке;
пыль красителя при складировании, транспортировке;
хлороводород;
углекислый газ и окислы азота в процессе растворения и диазотирования
1,5 - нафтиламинсульфокислоты;
11.2. Опасные и вредные производственные факторы.
№№
п/п Наименование участка Основные и вредные
производственные факторы Возможные аварийные ситуации
1 Растворение 1,5-нафтиламинсульфокислоты. Физические факторы:
движущиеся механизмы (мешалка, монорельс). Химические факторы:
раздражающее действие пыли веществ на кожные покровы и слизистые
оболочки. Отключение воды, электроэнергии.
2 Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты. Физические факторы:
движущиеся механизмы, пониженная температура поверхности оборудования.
Химические факторы: токсическое действие, раздражающее действие на
кожные покровы и слизистые оболочки. Отключение воды, электроэнергии,
рассола, выделение окислов азота в помещение цеха.
3 Приготовление суспензии динатриевой соли алой кислоты. Физические
факторы: то же, что и в пункте 1.
Химические факторы: то же, что и в пункте 1. Отключение воды, пара,
электроэнергии.
4 Получение красителя. Физические факторы: то же, что и в пункте 2.
Химические факторы: то же, что и в пункте 1. Отключение воды,
электроэнергии, рассола.
5 Сушка красителя. Физические факторы: повышенная температура
поверхности оборудования. Химические факторы: проникновение пыли
красителя через органы дыхания. Выброс пыли красителя в больших
количествах при несвоевременном освобождении циклона.
6 Размол красителя. Физические факторы: движущиеся механизмы
(дезинтегратор, смеситель). Химические факторы: тоже, что и в пункте 5.
Выброс пыли красителя.
11.3. Характеристика опасности производства.
11.3.1. Пожаровзрывоопасные и токсические свойства сырья, полупродуктов,
готовой продукции и отходов производства.
1,5-нафтиламинсульфокислота. Вещество умеренно опасное. 3-ий класс
опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Пожаровзрывобезопасна. Не допускать
высыхания пасты. В сухом виде 1,5-нафтиламинсульфокислота
пожароопасна в условиях возникновения пожара. До 250(С не горит.
Пылевоздушные смеси взрывоопасны. (Данные ТУ6-14-446-79). Нижний
концентрационный предел воспламенения 30 г/м3. Оказывает раздражающее
действие на кожу и слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей.
При загрязнении кожи и слизистых оболочек продукт смывают водой. (Данные
ТУ6-14-446-79).
Натриевая соль алой кислоты (техническая). Вещество умеренно опасное,
3-ий класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. В виде пасты
пожаровзрывобезопасна. В сухом виде горючее вещество. Не допускать
высыхания пасты. Температура самовоспламенения: аэрозоля 549(С, аэрогеля
472(С. Пылевоздушная смесь пожароопасна. Продукт до 205 г/м3 не
воспламеняется. (Данные ОСТ6-14-17-76, изм. №4). Действует на нервную
систему, почки, кумулятивные свойства выражены слабо. Кожу не
раздражает, слизистые оболочки глаз раздражает слабо. В организм через
поврежденную кожу не поступает. (Данные ОСТ6-14-17-76, изм. №4).
Натр едкий технический. Вещество высоко опасное, 2-ой класс опасности по
ГОСТ 12.1.005-88. Негорючая жидкость. Едкое вещество. При попадании
на кожу вызывает химические ожоги, а при длительном воздействии может
вызвать язвы и экземы, сильно действует на слизистые оболочки, опасно
попадание в глаза. (Данные ГОСТ 2263-79). ПДК в воздухе рабочей зоны
производственных помещений 0.5 мг/м3.
Нитрит натрия (раствор). Вещество умеренно опасное, 3-ий класс опасности
по ГОСТ 12.1.007-76. Пожаровзрывобезопасно. (Данные ТУ36-10-1021278-90).
Токсичен. При взаимодействии с сильными кислотами и кислыми солями
выделяет окислы азота. (Данные ТУ36-10-1021278-90). ПДК в воздухе
рабочей зоны производственных помещений в пересчете на NO2 – 2.0 мг/м3.
Сода кальцинированная техническая. Вещество умеренно опасное, 3-й класс
опасности по ГОСТ 12.1.005-88. Негорючее вещество. При попадании на кожу
вызывает экземы и изъязвления кожи. При вдыхании пыли возможно
раздражение дыхательных путей, изъязвление слизистой оболочки носа
(Лазарев, т. 3, изд. 7, стр. 235). ПДК в воздухе рабочей зоны
производственных помещений 2.0 мг/м3.
Кислота соляная (из абгазов хлорорганических производств). Высоко
опасное вещество, 2-ой класс опасности по ГОСТ 12.1.005-88.
Негорючее вещество. Выделяющийся на воздухе из раствора хлористый
водород раздражает слизистые оболочки носа, горла, глаз. При попадании
на кожу вызывает ожоги (Лазарев, т. 3, изд. 7, стр. 41). ПДК паров 5.0
мг/м3.
Ализариновое масло (масло касторовое сульфированное). Малоопасное
вещество, 4-ый класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Горючая жидкость.
Температура вспышки 190 – 191(С, температура воспламенения 226 – 228(С.
(Данные ГОСТ 6990-75). Оказывает не резко выраженное раздражающее
действие. (Данные ГОСТ 6990-75).
Кислота сульфаминовая техническая. Умеренно опасное вещество, 3-ий класс
опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Горючее вещество (паста пыли не
образует). Температура самовоспламенения: аэрогеля 597(С, аэрозоля
621(С. Обладает слабо выраженными кумулятивными свойствами, оказывает
сильное раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз.
(ТУ6-36-0204192-1030-89, изм. №1).
Краситель “Прямой красный 2С”. Вещество малоопасное, 4-ый класс
опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Пылевоздушные смеси
пожаровзрывобезопасны. Температура первого экзотермического эффекта
320(С. (Заключение производственно-технического центра, симплекс при
МХТИ Менделеева №69 от 30.08.89). Обладает слабо выраженными
кумулятивными свойствами. При непосредственном воздействии на кожу не
оказывает раздражающего действия, прокрашивает, на слизистые оболочки
глаз оказывает слабое раздражающее действие (токсиколого-гигиенический
паспорт 1993 г).
11.3.2. Взрывопожарная и пожарная опасность, санитарная характеристика
производственных зданий, помещений и наружных установок.
Наименование производственных зданий, помещений,
Категория взрывопожарной и пожарной опасности помещений и зданий
Классификация зон внутри и вне помещений для выбора и установки
электрооборудования (ПУЭ)
Группа производственных процессов по санитарной характеристике
наружных установок
(ОНТП 24-86) Класс взрывоопасной или пожарной зоны Категория и группа
взрывоопасных смесей (СНИП 2.09.04-87)
Производственное помещение цеха №5 В II-IIa нет II-Г
11.3.3. Основные опасности производства обусловлены характерными
свойствами сырья, полупродуктов, готовой продукции, отходов
производства; особенностями технологического процесса или выполнением
отдельных производственных операций; особенностями используемого
оборудования и условиями его эксплуатации; нарушениями безопасности
работающими.
11.3.3.1. Наличие в производстве красителя “Прямой красный 2С”
химических веществ, обладающих вредными воздействиями на человека.
Вредными воздействиями на человека в данном производстве обладают
следующие виды сырья: 1,5-нафтиламинсульфокислота, натриевая соль
кислоты, сода кальцинированная, нитрит натрия, кислота соляная,
ализариновое масло, сульфаминовая кислота, натр едкий.
Токсические свойства указанных видов сырья см. в разд. 11.3.1. В
процессе синтеза данного красителя возможно выделение окислов азота,
которые являются кровяным ядом и вызывают образование метгемоглобина.
При вдыхании вызывают отек легких. ПДК=2.0 мг/м3. Обладают скрытым
периодом действия. Симптомы обнаруживаются через 2-12ч. Выделение
окислов азота возможно в случаях:
нарушения регламентных норм ведения процесса диазотирования (нарушение
дозировки и скорости приливания раствора нитрита натрия, превышение
температуры и др.);
внезапной остановки вытяжной вентиляции (выключение электроэнергии,
поломка вентилятора и др. причины) или остановка мешалки.
Диазосоединение 1,5-нафтиламинсульфокислоты, как и все диазосоединения в
сухом виде, является взрывоопасным продуктом. От источника зажигания
(огня, искры, удара металлического предмета) может произойти “хлопок”.
11.3.3.2. Наличие сосудов, работающих под давлением.
11.3.3.3. Обслуживание механизмов с движущимися и вращающимися частями.
11.3.3.4. Обслуживание силового и осветительного электрооборудования.
11.3.3.5. Обслуживание внутрицеховых подъемных механизмов и грузового
лифта.
11.3.4. Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их ликвидации.
11.3.4.1 Возможные неполадки.
Диазотирование 1,5-нафтиламинсульфокислоты.
Неполадки Возможные причины возникновения
неполадок Действия персонала и способ устранения
неполадок
Выделение окислов азота в помещение цеха. Нарушение норм процесса
диазотирования (превышение температуры диазотирования, увеличение
скорости загрузки нитрита натрия, отсутствие кислой реакции), повышение
температуры выше регламентной вследствие экзотермичности реакции,
неисправное состояние вытяжной вентиляции, случайный контакт нитрита
натрия с кислотой, остановка мешалки, отсутствие в барботажном абсорбере
поглотительного раствора едкого натра. Немедленно прекратить загрузку
всех компонентов.
Остановить мешалку.
Выяснить причину загазованности, вывести людей в безопасное место и,
пользуясь противогазом марки БКФ (коробка защитного цвета) приступить к
ликвидации загазованности.
Аппаратчику и начальнику смены строго следить за температурой во время
загрузки нитрита натрия. В случае ее превышения замедлить загрузку
нитрита натрия, не допуская его полного исчезновения.
11.3.4.2. Аварийные ситуации и способы их ликвидации.
Аварийные ситуации Причины возникновения Способы устранения
Выделение окислов азота во время диазотирования 1,5-НАС. См. раздел
3.4.1. См. раздел 3.4.1.
Возгорание воздуховода вытяжной вентиляции. От окисления органических
пожароопасных химических веществ. Сообщить начальнику цеха, начальнику
смены, диспетчеру, при необходимости в медпункт.
Удалить из помещения людей, не занятых ликвидацией пожара, выставить
посты.
Отключить приточно-вытяжную вентиляцию в производственном и служебном
помещениях, закрыть окна и двери.
Прекратить ведение технологического процесса.
Отключить электрооборудование.
Приступить к тушению пожара всеми имеющимися средствами пожаротушения.
Возгорание мягкой кровли. Самовозгорание веществ, находящихся на кровле.
Попадание (наличие) источника огня в жаркое время года.
Распространение огня от горящего воздуховода вентсистемы на кровлю.
. См. действия персонала п. б (с 1 по 6).
Отключение электроэнергии, рассола, воды, пара. Отключение
электроэнергии городской сети.
Пробой электрокабеля.
Выход из строя электрооборудования на подстанции,
электрораспределительном пункте.
Выход из строя холодильного оборудования, рассольных насосов,
коммуникаций.
Отключение городской воды, выход из строя водоводов.
Прекращение подачи пара ТЭЦ, выход из строя магистрального паровода.
Прекратить ведение технологического процесса.
Закрыть запорную арматуру на трубопроводах ввода в цех воды, пара,
рассола.
Выключить электродвигатели.
Сообщить дежурному диспетчеру и принять меры по устранению аварии.
11.3.5. Защита технологических процессов и оборудования от аварии и
травмирования работающих.
Блокировка, сигнализация и др. устройства для срочной (аварийной)
остановки оборудования не предусмотрены.
11.3.6. Меры безопасности при эксплуатации производства.
11.3.6.1. При наличии в производстве химических веществ, обладающих
вредными воздействиями на человека. Обязательными средствами защиты в
данном производстве являются: костюм х/б или шерстяной (брюки поверх
сапог), нательное белье, резиновые сапоги, рукавицы “РК”, головной убор,
противогаз марки “БКФ” или “В”.
При работе с соляной кислотой, едким натром применять защитные очки,
резиновый фартук, резиновые перчатки.
В случае попадания указанных веществ на одежду или кожный покров,
следует сильной струей воды в течение 5 – 10 мин поливать место пролива,
после чего спецодежду сменить на чистую, предварительно приняв теплый
душ.
При транспортировке и загрузке сухой кальцинированной соды применять
респираторы многократного использования У-2, Ф-62Ш, “Снежок”.
Основными требованиями безопасности при работе с диазосоединениями
являются:
тщательная промывка аппаратов внутри и снаружи коммуникаций, запорных и
соединительных устройств, пола от остатков диазосоединения;
поддержание оборудования, коммуникаций и полов во влажном состоянии;
в производственном помещении запрещается работа с открытым огнем, а
также использование инструментов, дающих при ударе искру.
Выделение окислов азота предупреждается:
точным соблюдением регламентных норм процесса диазотирования,
непрерывным наблюдением (аппаратчика и начальника смены) во время
приливания нитрита натрия при диазотировании;
исправным состоянием счетчика нитрита натрия.
Сухой нитрит натрия должен находится на поддонах, на специально
отведенном месте вдали от аппаратов и коммуникаций с кислотами, особенно
с соляной кислотой, а также от мест расположения сухих органических
продуктов. Не допускается превышение норм хранения нитрита натрия. При
работе с нитритом натрия соблюдать меры личной гигиены, мыть руки перед
едой и курением.
Сырье в бочках и мешках должно быть сложено по видам и замаркировано.
Сырьевые площадки должны быть обозначены ограничительными линиями.
Сырье складируется и хранится от системы отопления и сети здания на
расстоянии не менее 1 м.
Подходы к средствам пожаротушения, пусковым устройствам, приборам КИП и
А, лестницам, площадкам, дверным проемам не должны загромождаться сырьем
и готовой продукцией.
11.3.6.2. Эксплуатацию сосудов, работающих под давлением осуществлять в
полном соответствии с “Правилами устройства и безопасности эксплуатации
сосудов, работающих под давлением”.
11.3.6.3. Безопасность работы по обслуживанию механизмов с движущимися и
вращающимися частями обеспечивается наличием и исправностью ограждений и
защитных кожухов. Измерение объемов в аппаратах и отбор проб производить
при остановленной мешалке.
11.3.6.4. Безопасность обслуживания силового и осветительного
оборудования обеспечивается:
наличием исправного защитного заземления электродвигателей, аппаратуры,
электроустановок, металлических конструкций;
наличием неповрежденной изоляции кабелей, исправностью
электродвигателей, пускателей и др. электрооборудования;
правильностью выбора аппаратов по короткому замыканию, нагреву,
автоматическому отключению и т.д.;
устройством и эксплуатацией электрооборудования и электроустановок в
соответствии с требованиями ПУЭ, правил технической эксплуатации
электроустановок потребителей и правил техники безопасности при
эксплуатации электроустановок потребителей;
соблюдение правил защиты от статического электричества.
Все технологическое оборудование, вентиляционное оборудование,
электрооборудование, воздуховоды должно быть надежно заземлено.
11.3.6.5. Безопасность обслуживания внутрицеховых грузоподъемных
механизмов и грузового лифта обеспечивается исправность механизмов и
соблюдением правил эксплуатации.
К обслуживанию внутрицехового грузового лифта допускаются рабочие,
прошедшие в установленном порядке обучение и имеющие специальный допуск.
11.3.7. При пуске и остановке технологических систем и отдельных видов
оборудования.
11.3.7.1. При остановке.
а) Плановая остановка.
Плановая остановка производится по письменному распоряжению начальника
цеха (длительность остановки 8 и более часов).
В случае плановой остановки:
прекратить все работы по подготовке материалов, сырья, полупродуктов;
прекратить ведение технологического процесса на каждой стадии, т.е.
довести до конца начатые операции в каждом аппарате;
освободить аппарат от содержащихся в нем продуктов;
на трубопроводах ввода воды, рассола и пара установить заглушки;
выключить и обеспечить электродвигатели.
б) Остановка, связанная с отключением пара, воды, рассола,
электроэнергии.
Пара – закрыть вентили на вводе пара в цех, по трубопроводам пара в
систему отопления спустить конденсат.
Воды – закрыть запорную арматуру на трубопроводе подачи рассола в цех.
Электроэнергии – отключить все электродвигатели и снять с них
напряжение.
в) Остановка, связанная с проведением ремонта оборудования (см. п.
3.7.1. б).
Подготовку оборудования к ремонту осуществлять в соответствии с
инструкцией по сдаче в ремонт и приему из ремонта производственной
аппаратуры и оборудования.
г) Аварийная остановка.
прекратить ведение технологического процесса;
выключить силовую электроэнергию;
выяснить причину аварийной остановки;
приступить устранению аварийного состояния, руководствуясь планом
ликвидации аварии цеха и п. 11.3.4.2.
11.3.7.2. При пуске.
Пуск оборудования в эксплуатацию после ремонта производится по
письменному распоряжению начальника цеха.
Перед пуском оборудования в эксплуатацию произвести наружный и
внутренний осмотр аппаратов, коммуникаций; проверку наличия ограждений
движущихся и вращающихся частей механизмов, произвести снятие заглушек.
Проверить наличие заземляющих устройств и их состояние, целостность и
исправность силовых, световых электросетей и электрооборудования.
После проведения капитального ремонта произвести обкатку оборудования:
вхолостую и под нагрузкой, после чего оборудование включить в работу,
т.е. начать ведение технологического процесса в соответствии с
технологическим регламентом.
11.3.8. При складывании и хранении сырья, полуфабрикатов и готовой
продукции См. п. 11.3.6.1.
11.3.9. Производство красителя по “Общим правилам взрывоопасности” не
категорируется.
11.3.10. Вещества, образующие статическое электричество, не применяются.
11.4. Производственная санитария.
11.4.1. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной
влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне цеха для холодного
и теплого периодов года.
Период
года Категория
работ Температура
воздуха, (C Относительная
влажность, % Скорость движения
воздуха, м/с
оптмальн. допустим. оптмальн. допустим. оптмальн. допустим.
теплый легкая 22 – 24 21 – 25 40 – 60 75 0.1 0.1
холодный легкая 20 – 23 19 – 25 40 – 60 75 0.2 0.2
Цех относится к помещениям с незначительным избытком тепла (не
превышающим 23 Дж/м3(с или 20 ккал/м3(ч). Работы, производимые
в цехе, относятся к категории легких, т.е. производимые стоя и связанные
с ходьбой, но не требующие физического напряжения.
11.4.2. Объем воздуха для вентиляции помещений находим из уравнения: K =
V/Vn, где
K – кратность воздухообмена, (-1, принимаем равной 5;
Vn – объем помещения, равный 9720 м3.
V = K ( Vn = 5 * 9720 = 48600 м3/ч – обеспечивается тремя вентиляторами
с Pн = 2.55 кВт.
11.4.3. В отделении цеха, где производится сушка и размол красителя,
применяется воздушное душирование, т.к. выделяется тепло при операции
сушки. Скорость обдува 2 м/с. В зимнее время применяются
воздушно-тепловые завесы при входе в цех.
Обязательными средствами защиты на данном производстве являются костюм
хлопчатобумажный или шерстяной (брюки поверх сапог), нательное белье,
резиновые сапоги, рукавицы, головной убор. При работе с соляной
кислотой, содой каустической применяют защитные очки, резиновый фартук.
11.4.4. Необходимо установить аварийную вентиляцию с кратностью
воздухообмена не менее 8. Местная вентиляция не предусмотрена. В цехе
используется приточно-вытяжная вентиляция, кратность воздухообмена 5.
11.4.5. Непосредственно в цехе используется паровое отопление с
радиаторами и ребристыми трубами. Во вспомогательных помещениях –
паровое отопление низкого давления с радиаторами и конвекторами. В
бытовых помещениях – водяное. Отопление центральное.
11.4.6. Данное производство относится к первой категории надежности
подачи воды системами водоснабжения. На предприятии используется вода из
центрального городского коллектора.
11.4.7. Канализация. Сточные, промывные воды, предварительно пройдя
биологическую очистку, разбавляются в 30 – 40 раз и поступают в
общегородскую канализацию.
11.4.8. Анализ воздушной среды производится на определение содержания
окислов азота. Контроль воздушной среды в помещении цеха осуществляется
путем отбора проб воздуха представителями отдела охраны природы и цеха.
Пробы отбираются электроаспиративным методом (методика гор. СЭС). Местом
отбора пробы является зона обслуживания аппарата №1. Анализ воздушной
среды проводится на определение содержания в воздухе окислов азота
(ПДК=2 мг/м3). Периодичность отбора пробы: 2 раза в год (по 6 анализов в
каждой точке).
11.4.9. Освещение.
11.4.9.1. Естественное освещение – боковое. Характер работы в основном
цехе – группа VI, грубая (очень малой точности), наименьший размер
различения более 5 мм. КЕО енIII = 0.4%. Искусственное освещение общее в
цехе, освещенность 150.
11.4.9.2. Расчет естественного освещения.
Предварительный расчет площади световых проемов осуществляется по
формуле:
, где:
S0 – площадь световых проемов при боковом освещении;
Sn – площадь пола помещения;
ln – нормативное значение КЕО;
Kз – коэффициент запаса;
(0 – световая характеристика окон, ln/B = 1.5, (1 = 2 м, (0 = 13;
Kзд – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями,
Kзд = 1.4;
(0 – общий коэффициент светопропускания, (0 = (1((2((3((4((5;
(1 – коэффициент светопропускания материала, для двойного стекла (1 =
0.8;
(2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, (2
= 0.6;
(3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, (3 =
1;
(4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах,
горизонтальные козырьки с защитным углом не более 30(, (4 = 0.8, (5 = 1
(освещение боковое);
(1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении
благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего
слоя, прилегающего к зданию, (1 = 1.1;
(0 = 0.8*0.6*1*0.8*1 = 0.38; 100*(S0/324) = 0.4*1.5*1.3*1.4/(1.1*0.38) =
25.85; S0 = 83.76 м2.
Два проема, друг над другом, на каждом этаже, с двух сторон. S = 360 м2.
Общая высота 3м. Освещенность для основного цеха – 75 лк; склад сырья,
склад готовой продукции – 50 лк; лаборатория – 400 лк; бытовые и
вспомогательные помещения – 150 лк; служебные помещения – 300 лк.
Освещенности в дневное время не хватает. Обеспечивается 125
светильниками.
Расчет искусственного освещения. Для освещения используются лампы
ЛДЦ-40. Выбираем пылевлагозащитный светильник ПВЛ-1. Данные из СНИП
II-4-79.
Аварийное освещение цеха должно быть присоединено к сети, независящей от
сети рабочего освещения. Наименьшая аварийная освещенность – 2 лк. Число
аварийных светильников = 3.
Цех (общее освещение).
F - световой поток одной лампы = 2200 лм;
Е - нормированная освещенность = 75 лк для производственных помещений;
S - площадь помещения, 972 м2;
z - поправочный коэффициент = 1.2;
k - коэффициент запаса = 1.8;
u - коэффициент использования = 0.57;
m - число ламп в светильнике = 2.
Склад сырья, склад готовой продукции (общее освещение).
Е - нормированная освещенность = 50 лк;
S - площадь помещения, 36 м2;
u - коэффициент использования = 0.57.
Лаборатория.
Е - нормированная освещенность = 400 лк;
S - площадь помещения, 36 м2;
u - коэффициент использования = 0.57.
Вспомогательные помещения.
Е - нормированная освещенность = 150 лк;
S - площадь помещения, 288 м2;
u - коэффициент использования = 0.57.
Служебные помещения.
Е - нормированная освещенность = 300 лк;
S - площадь помещения, 180 м2;
u - коэффициент использования = 0.57.
Вентиляционные камеры.
Е - нормированная освещенность = 50 лк;
S - площадь помещения, 72 м2;
u - коэффициент использования = 0.57.
Сводная таблица результатов светотехнического расчета освещения.
Таблица 11.4.9.3
№№
п/п
Наименование помещения Площадь помещения
SПОМ, м2
Тип светильника Требуемая освещенность, лк Мощность лампы
РЛ, Вт Коэффициент запаса
К Число светильников
nСВ, шт.
Установленная мощность ламп
РУЛ, кВт Фактическая удельная мощность,
Вт/м2
Время горения в год
ТГ, ч. Среднесуточный расход электроэнергии
WОСР, кВт(ч
Расход электроэнергии в год, кВт(ч
11.4.10. Шум.
По характеру спектра шум широкополосный с непрерывным спектром шириной
более 1 октавы. По временным характеристикам постоянный, уровень звука
которого за восьмичасовой рабочий день изменяется во времени не более
чем на 5 дБ. Источники шума – движущиеся механизмы (мешалки, сушилка,
дезинтегратор, смеситель). Допустимые уровни шума – постоянные рабочие
места и рабочие зоны в производственных помещениях.
Уровни звукового давления в октавных полосах
со среднегеометрическими частотами в ГУ Уровни звука и эквивалентные
уровни звука, ДБА
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
99 92 86 83 80 78 76 74 85
Приводы мешалок помещаются в защитные кожухи. Сушилка, дезинтегратор,
смеситель отгорожены от основного цеха стеной.
11.5. Обеспечение безопасности технологического процесса.
11.5.1. Выполнение требований для обеспечения безопасности
технологического процесса см. разделы 11.3.4. – 11.3.6.
11.5.2. Возможные причины возникновения аварийной ситуации и способы их
устранения см. раздел 11.3.4.1. – 11.3.4.2.
11.5.3. Действия обслуживающего персонала при пуске и остановке
технологических систем и отдельных видов оборудования см. раздел 11.3.7.
11.5.4. Оградительные устройства и сигнализация.
11.5.4.1. Применяются оградительные устройства для изоляции движущихся
частей машин и механизмов, находящихся под напряжением токоведущих
частей оборудования. Ограждаются канавы, ямы, колодцы, люки и т.п. Для
защиты электроустановок от перегрузок применяются плавкие
предохранители. Для ограничения движения машин применяются упоры и
ограничители, механические блокировки, бирочная система.
11.5.4.2. Применена световая сигнализация для внутреннего
автотранспорта, звуковая сигнализация, приборы-указатели. Где необходимо
– используются сигнальные цвета и знаки безопасности.
11.5.4.3. Установлены разрывы безопасности. Ширина проходов между
аппаратами и стенами зданий не менее 1 м, ширина основного прохода – не
менее 2 м.
11.5.5. Основные параметры, подлежащие контролю – температура, pH среды.
11.6. Обеспечение безопасности технологического оборудования.
11.6.1. Выполнены следующие требования для основного технологического
оборудования в соответствии с ГОСТ 12.2.003-74.
конструкционные материалы не являются опасными и вредными;
составные части выполнены с таким расчетом, чтобы исключить возможность
их случайного повреждения;
конструкция производственного оборудования, имеющего парогидросистему,
выполнена в соответствии с требованиями безопасности;
движущиеся части ограждены;
элементы конструкций оборудования не имеют острых углов, кромок и
неровных поверхностей;
конструкции оборудования исключают возможность случайного
соприкосновения рабочих с горячими и переохлажденными частями;
оборудование, обслуживание которого связано с перемещением персонала,
снабжено безопасными и удобными проходами, приспособлениями для ведения
работ (рабочими площадками, лестницами);
конструкцией оборудования предусмотрена защита от поражения
электрическим током: токоведущие части изолируются, металлические части
заземляются;
рабочие органы оборудования и их приводы оборудуются средствами,
предотвращающими возникновение опасности при полном или частичном
прекращении подачи энергии к приводам этих устройств, а также
средствами, исключающими самовключение приводов рабочих органов при
восстановлении подачи электроэнергии.
11.6.2. Сосудами, работающими под давлением, являются: монтежю для
соляной кислоты, монтежю для нитрита натрия, напорная коробка для
нитрита натрия, монтежю для готового красителя. Сосуды снабжаются
лазами, сварные швы стыковые. Сосуды снабжены манометрами,
установленными на трубопроводе, класс точности 2.5. Манометры подобраны
таким образом, что предел измерения рабочего давления находится во
второй трети шкалы. Сосуды снабжены предохранительными клапанами. Сосуды
установлены в местах, которые дают возможность осмотра, ремонта и
очистки. Монтежю подвергаются техническому освидетельствованию до пуска
в работу, а также периодически во время эксплуатации. На обслуживающий
персонал возлагается обязательное выполнение требований инструкции,
своевременная проверка исправности действия арматуры,
контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств.
11.6.3. Прокладка трубопровода – наземная.
11.7. Пожарная профилактика производства.
11.7.1. Категорирование цеха по пожарной опасности, выбору и установке
электрооборудования см. раздел 11.3.2.
11.7.2. Для защиты от возможного пожара в цехе предусмотрены
огнетушители, ящики с песком, внутренние пожарные краны, сигнализация.
11.8. Электробезопасность.
11.8.2. Производственный цех относится к категории помещений без
повышенной опасности (влажность нормальная, полы изолированы). На заводе
применяется электрический ток с частотой 50 Гц и напряжением 220/380 В.
Все оборудование должно быть заземлено (R = 4 Ом). Должны быть
установлены знаки безопасности и ограждения для остающихся под
напряжением токоведущих частей, рабочих мест и др.
11.8.3. Защита от статического электричества.
Все металлические и электропроводные неметаллические части
технологического оборудования заземляются. Допускается объединение этих
заземляющих устройств с заземляющими устройствами для
электрооборудования.
11.8.4. Молниезащита.
По категории устройства молниезащиты здание относится к категории III.
Здание должно быть защищено только от прямых ударов молнии. Эта защита
обеспечивается молниеотводами, которые принимают удар молнии на себя и
отводят ток молнии в землю.
12. Охрана окружающей среды.
12.1. Введение.
К середине XX века опасность необратимых загрязнений и изменений
окружающей среды стала одной из глобальных проблем человечества.
Усиление антропогенного воздействия на природу обусловлено, прежде
всего, значительным ростом с начала текущего столетия населения Земли (с
1.5 до 5 млрд. чел.), а также еще более быстрым увеличением добычи и
переработки природных ресурсов. Мировые энергетические мощности и объем
промышленной продукции удваиваются соответственно каждые 12 и 15 лет.
Прогнозы показывают, что индустриальные нагрузки на окружающую среду к
началу XXI века возрастут в 2.5 – 3.0 раза.
Развитие мировой индустрии сопровождается образованием значительных
количеств отходов, которых уже сейчас приходится 20 т/год на каждого
жителя Земли. Последствия техногенного влияния на окружающую среду
настолько серьезны, что привели к заметному ухудшению экологического
состояния атмосферы, гидросферы и литосферы.
Анилинокрасочная промышленность – малотоннажная отрасль химического
производства, история которой насчитывает уже более 150 лет. За это
время многократно изменялся ассортимент выпускаемых классов красителей и
промежуточных продуктов, методы их синтеза и технологическое оформление
процессов, однако главный фактор экологической опасности – большое
количество отходов, содержащих токсичные вещества, окончательно
устранить не удалось.
Это связано со спецификой применяемых веществ и химизма протекающих
процессов. Для синтеза красителей и промежуточных продуктов необходимы
ароматические карбо- и гетероциклические соединения, многие из которых
обладают высокой биологической активностью. Технологии их получения
включают в себя много стадий и необходимых вспомогательных операций,
вследствие чего материальный индекс производств весьма высок: для
большинства промежуточных продуктов он изменяется от 15 до 50, а в
редких случаях может достигать 100 - 120. Для красителей эти цифры
практически на порядок выше.
Важной особенностью анилинокрасочной промышленности является довольно
быстрая смена приоритетных направлений развития, переход от выпуска
одних классов красителей к другим, частые смены используемых
промежуточных продуктов. Кроме того, большая часть самих процессов,
применяемых в технологии красителей, являются периодическими, что
требует не только согласования работы основных аппаратов и
вспомогательного оборудования, но и заводских систем очистки. Это
создает трудности при создании очистных сооружений и управлении ими.
При решении этих проблем необходимо, в первую очередь, совершенствование
технологии производства красителей, направленное на снижение
материального индекса за счет использования совмещенных схем, циклов и
рекуперации вторичных материальных и энергетических ресурсов.
12.2. Экологическая характеристика технологической схемы.
Производство красителя "Прямой красный 2С" является безотходным
производством, поэтому основной проблемой, стоящей перед охраной
окружающей среды, является улавливание пыли готового красителя и
примесей, содержащихся в красителе на стадиях сушки и размола. В
процессе растворения 1,5 - нафтиламинсульфокислоты возможно выделение
углекислого газа, а в процессе диазотирования
1,5-нафтиламинсульфокислоты ( выделение окислов азота в помещение цеха в
результате нарушения технологического режима. Чтобы выделение окислов
азота не происходило, нужно тщательно следить за соблюдением норм
процесса диазотирования (не допускать превышения температуры
диазотирования, увеличения скорости загрузки нитрита натрия, отсутствия
кислой реакции), а также не допускать повышения температуры выше
регламентной. Воздух из аппаратов, где происходит растворение и
диазотирование 1,5 - нафтиламинсульфокислоты поступает сначала в
барботажные абсорберы, а затем уходит в атмосферу. Поглотителем в
барботажном абсорбере является раствор гидроксида натрия. Однако вполне
допустимо, что незначительное количество углекислого газа и окислов
азота может проходить через абсорбер и попадать в окружающую среду.
Вентиляционный воздух, уходящий в атмосферу, также может содержать
незначительное количество окислов азота.
12.2.1. Блок - схема.
12.2.2. Токсические свойства сырья, полупродуктов, готовой продукции и
отходов производства.
См. раздел 11.3.1.
12.3. Укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы.
Рассмотрим промышленное загрязнение воздушного бассейна в результате
выброса в атмосферу веществ, опасных для населения и других реципиентов.
В этом случае воздействие на окружающую среду зависит от приведенной
массы M годового выброса вредных компонентов (в условных тоннах),
поправки f на характер рассеивания примесей в атмосфере и показателя
относительной опасности загрязнения для различных реципиентов (зазвозд в
так называемой зоне активного заражения. С учетом удельного ущерба от
выброса в атмосферу одной условной тонны загрязняющих веществ Уутвозд =
2.4 руб/усл.т. величина ущерба от загрязнения атмосферы определяется по
формуле:
Уатм = Уутвозд (зазвозд f M
Приведенная масса годового выброса M вычисляется на основе информации о
количестве mi, поступающего в атмосферу вещества i-го типа и показателя
относительной агрессивности Aiвозд, характеризующего количество оксида
углерода, эквивалентное по воздействию на окружающую среду одной тонне
этого вещества, в усл.т/т:
Для определения показателей относительной агрессивности пользуются
формулой:
Aiвозд = ai (i (i (i (i ,
где ai ( характеризует относительную опасность присутствия примеси в
воздухе, вдыхаемом человеком;
(i ( поправка, учитывающая вероятность накопления исходной примеси или
вторичных загрязняющих веществ в компонентах окружающей среды и цепях
питания, а также поступления примеси в организм человека неингаляционным
путем;
(i ( поправка, характеризующая вредное воздействие примеси на остальных
реципиентов (кроме человека);
(i ( поправка на вероятность вторичного заброса примесей в атмосферу
после их оседания на поверхностях (для пылей);
(i ( поправка на вероятность образования из исходных примесей,
выброшенных в атмосферу, других (вторичных) загрязняющих веществ, более
опасных, чем исходные (для легких углеводородов).
Предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе характеризуется двумя основными показателями:
среднесуточной предельно допустимой концентрацией примеси ПДКссi, мг/м3
(для монооксида углерода ПДКсс CO = 3 мг/м3);
предельно допустимым значением средней за рабочую смену концентрации
примеси в воздухе рабочей зоны ПДКрзi, мг/м3 (для монооксида углерода
ПДКрз CO = 20 мг/м3).
Показатель ai задает уровень опасности для человека вещества i-го типа
по отношению к уровню опасности оксида углерода:
Годовой объем производимого красителя составляет 250 т/год.
Предполагаем, что при отсутствии в цехе пылеулавливающих установок в
атмосферу в виде пыли попадает 3% от производимой массы красителя. Масса
красителя, уносимая в окружающую среду в виде пыли составляет 250 * 0.03
= 7.5 т/год. При наличии в цехе пылеулавливающих установок количество
красителя, попадаемое в атмосферу уменьшается до 1% от производимой
массы. В этом случае масса пыли составляет 250 * 0.01 = 2.5 т/год.
При сушке и размоле красителя в атмосферу в виде пыли попадают примеси,
содержащиеся в красителе. В случае отсутствия в цехе пылеулавливающих
установок количество соды, уносимое в атмосферу, составляет 7.5 * 1.1 *
106 / 1000 = 0.8745 т/год. Количество хлорида натрия, уносимое в
атмосферу, составляет 7.5 * 129.1 / 1000 = 0.9683 т/год. При наличии в
цехе пылеулавливающих установок количество соды и хлорида натрия,
уносимое в атмосферу, уменьшается до 0.2915 т/год и 0.3228 т/год
соответственно. Пыль красителя с содержащимися в нем примесями
представляет собой нетоксичную пыль.
В нашем случае источник загрязнения представляет собой низкий,
неорганизованный источник, имеющий зону активного загрязнения радиусом 1
км. Считаем, что общая площадь загрязнения Sзаз равна 3.14 км2. Источник
загрязнения находится в центральной части города с населением свыше 300
тыс. чел. Показатель относительной опасности загрязнения ЗАЗ
в нашем случае (зазвозд = (jвозд = 8 (значение показателя взято из
таблицы). Для учета подъема факела поправка ( = 1. Величина поправки на
характер рассеивания примесей при значении коэффициента очистки ( ( 90%
равняется:
f = f1 = 100 / (100 + (h) ( 4 / (1 + U) = 100 / (100 + 1*10) * 4 / (1 +
3) = 0.91
Показатель относительной агрессивности равен: Aiвозд = 6.3 * 2 * 1.2 *
1 * 1 = 15.12. Приведенная масса годового выброса в случае отсутствия в
цехе пылеулавливающих установок равна: M = 15.12 * (7.5 + 0.8745 +
0.9683) = 141.26; в случае наличия в цехе пылеулавливающих установок M =
15.12 * (2.5 + 0.2915 + 0.3228) = 47.09.
Величина возможного ущерба от загрязнения атмосферы: Уатм = 2.4 * 8 * 10
* 141.26 = 27121.92 усл. руб./год; величина фактического ущерба Уатм =
2.4 * 8 * 0.91 * 47.09 = 822.76 усл. руб./год. Предотвращенный ущерб
равен: ( = 27121.92 - 822.76 = 26299.16 усл. руб./год.
Жидкие и твердые отходы в нашем производстве отсутствуют.
12.4. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
Плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих
установленные природопользователю предельно допустимые нормативы
выбросов, определяется путем умножения соответствующих ставок платы на
величину загрязнения и суммирования по видам загрязняющих веществ.
Пн атм = Снi атм ( Мi атм при Мi атм ( Мнi атм , где i – вид
загрязняющего вещества (i=1, 2, 3,…,n);
Пн атм – плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не
превышающих допустимые нормативы выбросов, руб.;
Снi атм – ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в
пределах допустимых нормативов выбросов, руб.;
Мi атм – фактический выброс i-го загрязняющего вещества, т.;
Cнi = Hбнi атм ( Kэ атм , где Hбнi атм – базовый норматив платы за
выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в размерах, не превышающих
предельно допустимые нормативы выбросов, руб.;
Kэ атм – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости
атмосферы в данном регионе.
В нашем случае: Kэ атм = 1.5, Hбнi атм = 550 руб., Cнi = 550 * 1.5 = 825
руб., Пн атм = 825 * 3.1143 = 2569.30 руб.
12.5. Заключение
В данном разделе дипломной работы была определена величина возможного
ущерба от загрязнения атмосферы пылью красителя. Предотвращенный
экономический ущерб от загрязнения атмосферы пылью красителя в
результате установки в цехе пылеулавливающих установок составил 26299.16
усл. руб./год.
13. Экономическая часть.
13.1. Введение
13.1.1. Современные проблемы инвестиционной деятельности.
Инвестиционная сфера отечественной экономики сохраняет явно выраженный
кризисный характер. Следствием резкого падения капиталовложений (в
1992-1996 гг. более чем на 70%) стала деградация производства во многих
отраслях, в том числе и высокотехнологических, к которым относится и
анилинокрасочная промышленность. По оценке специалистов, износ основных
фондов в промышленности превысила 70%. Фактически снижение объемов
выпуска продукции на 1% сопряжено со значительным уменьшением вложений в
производство.
Оживление экономики, постепенный выход из кризиса, создание
производства, и способного предотвратить подобные явления требуют
осуществление комплекса мер. Конечно, на какое-то время можно увеличить
объемы производства конкурентноспособной и пользующейся спросом
продукции. Ведь, несмотря на отставание от лучших образцов, на
существующих производственных мощностях без их реконструкции можно
значительно (в два-три раза) увеличить объемы производства. Чтобы
запустить механизм такого подъема, предприятиям нужно пополнить
оборотные средства и набрать определенное количество квалифицированной
рабочей силы, произвести маркетинговые исследования и т. п.
Но все-таки реальный выход из кризиса, реальная структурная перестройка,
а затем и движение к более высоким рубежам требует реконструкции
предприятий, технического их перевооружения, расширение их профиля
(диверсификации), создание высокоэффективного производства, способного
быстро осваивать новую продукцию. Все этот означает необходимость
инвестиций и инноваций, практически невозможных друг без друга. Это
единственный процесс, цель которого – создать предприятия, занимающие
твердую нишу на рынке. Обеспечивающие (причем на длительный период)
конкурентоспособность своего производства и продукции, ее более высокое
качество, широкий и постоянно обновляющийся ассортимент и низкие
издержки производства.
Реально это осуществить лишь при наличии инвестиций. Традиционным
средством сращивания и функционирования связей промышленности с банками
являются кредитные отношения, Их значение обусловлено расширение
масштабов производства, увеличением капитальных и текущих затрат
предприятий, которые испытывают естественные, все возрастающую
потребность в заемных ресурсах банков.
Однако с источниками инвестиций дело обстоит не просто. Наиболее
характерный для рыночного хозяйства способ получения средств –
долгосрочный (инвестиционный) кредит не имеет широких перспектив.
Действительно, ставка кредита очень высока. Доходы от сооружаемых
объектов производственного назначения призваны обеспечить не только
возврат этого процента и самого кредита, но и нормальную прибыль (по
самым скромным подсчетам хотя бы 15% годовых). И все это без учета
уплаты налогов и при сроке строительства не выше одного года
(большинство объектов требует для сооружения значительно большего
времени). О проблемах в сфере капиталовложения говорят следующие данные:
страна потратила на инвестирование в основные производственные фонды в
прошлом году 50 млрд. дол, в тоже время, по оценкам Института
экономического анализа, суммарный объем капиталов, вывезенных из России,
превысил эту цифру.
13.1.2. Краткие итоги и перспективы развития отрасли.
Анилинокрасочная промышленность, промышленность тонкого органического
синтеза является одной из семи отраслей народно хозяйства,
характеризующих уровень технологического развития государства. Нет
практически ни одной области, в которой так или иначе не находили бы
применение органические красители. Производство одежды, обуви, машин,
средств транспорта, строительство, полиграфия, кино-фото-видео
индустрия, продукты питания, косметика и т.д. Во всех технологически
развитых странах индустрии тонкого органического синтеза уделяется
большое внимание, это одна из интенсивно развивающихся областей мирового
рынка.
Российская анилинокрасочная промышленность в настоящее время оказалась в
трудной экономической ситуации, вызванной распадом бывшего СССР,
разрушением установившихся связей между регионами и отдельными
предприятиями и отходом от утвердившихся ранее хозяйственных механизмов.
В условиях растущей инфляции и малоэффективного законодательства закупки
промежуточных продуктов за рубежом оказываются экономически невыгодными.
Кризис в других областях промышленности, в частности – в тяжелом и
химическом машиностроении, привел к тому, что технологический парк
большинства заводов не пополняется современным оборудованием.
Это является причиной отказа многих предприятий анилинокрасочной
промышленности от производства наиболее ценных красителей, основанного
на прогрессивных технологиях и привозном сырье. Однако потребность в
качественных красителях по-прежнему сохраняется. Удовлетворить ее можно,
наладив выпуск красителей, обладающих при сравнительно невысокой, по
сравнению с продукцией лидеров мирового рынка английской «Imperial
Chemical Ind.» или немецкой «Bayer», цене. Достаточно высокой прочностью
окрасок на волокне, хорошими колористическими свойствами и выпускающихся
из доступного отечественного сырья без использования сложного
современного технологического оборудования, дорогостоящих средств
автоматизации и контроля.
13.1.3. Цель и задачи проектирования данного объекта.
Проектируемый цех производства кислотных красителей представляет собой
достаточно простой с технологической точки зрения объект, не требующий
использования сложного современного технологического оборудования,
дорогостоящих средств автоматизации и контроля, а краситель "Прямой
красный 2С", на примере которого рассматривается производство, обладает
вышеперечисленными характеристиками. Согласно закону спроса и
предложения, продукция данного цеха будет востребована, соответственно
будет и прибыль.
В виду текущей экономической ситуации в стране, данный цех как
отдельный самостоятельный хозяйственный субъект вряд ли выживет, так что
проектируемое предприятие предлагается использовать как цех уже
действующего завода. Однако реальный цех производства прямых красителей,
как например на Дербеневском заводе, является, в отличии от
однолинейного проектируемого многолинейным, то есть существенно более
гибким и производительным.
13.2. Экономическое обоснование строительства проектируемого
предприятия.
13.2.1. Обоснование необходимости производства продукции.
Краситель “Прямой красный 2С” получается сочетанием диазо - 1,5 -
нафтиламинсульфокислоты с алой кислотой.
Краситель “Прямой красный 2С” представляет собой непылящий, однородный
порошок коричневого цвета и отвечает требованиям ТУ6-14-367-80, изм. №2.
Краситель "Прямой красный 2С" и способ его получения правовой защиты не
имеет.
Область применения. Краситель "Прямой красный 2С" предназначен для
крашения хлопчатобумажных и полушерстяных субстратов (волокно, пряжа,
ткань), а также для крашения натурального шелка. Устойчивость окрасок к
физико-химическим воздействиям соответствует стандартному образцу.
13.2.2. Обоснование района и пункта строительства.
Строительство данного цех проектируется на территории АО «КОЛОРОС»,
бывшего Дербеневского завода в городе Москве. Это обусловлено
доступностью ресурсной базы, высоким уровнем подготовки трудового
персонала, наличием магистральных трубопроводов, обустроенностью
территории, широким рынком сбыта.
13.2.3. Обоснование проектной мощности цеха и ассортимента продукции.
Достаточно простая с технологической точки зрения схема производства,
возможность использования одной и той же гарнитуры для производства
различных марок прямых красителей ввиду общей схемы их получения.
Производительность цеха выбрана исходя из потребности в продукции
предприятия. Текстильная промышленность хоть и плохо, но работает, а
импортные аналоги наших прямых красителей – дороги.
13.2.4. Обеспечение проектируемого цеха сырьем, полуфабрикатами,
электроэнергией и топливом.
Ввиду того, что цех располагается на территории уже действующего
предприятия, обеспечение его сырьем и энергоресурсами производится по
уже отработанной на предприятии схеме – как для уже работающих цехов.
13.2.5. Выбор метода производства.
Метод получения красителя "Прямой красный 2С" – сочетание
диазосоединения с раствором азосоставляющей – является основным
промышленным способом получения прямых азокрасителей ввиду своей
простоты и эффективности. В данном проекте на основе промышленного
метода производства, было выбрано приведенное оборудование, позволяющее
свести к минимуму затраты трудовых и энергетических ресурсов. На долю
средней тяжести ручного труда осталась загрузка исходных соединений и
транспортировка готового продукта. Автоматизация данного производства на
данном этапе представляется нецелесообразной. Вследствие объединения
всех этапов производства в одном цехе снизились потери на
транспортировку полупродуктов, по сравнению с оригинальной схемой
Дербеневского завода.
13.3. Расчет технико-экономических показателей проектируемого цеха.
13.3.1. Режим работы цеха, эффективный фонд времени работы оборудования
и система планово-предупредительного ремонта.
Режим работы предприятия характеризуется непрерывной рабочей неделей без
перерыва на праздничные дни. Номинальный фонд времени Тн = 365 дней.
Система планово-предупредительного ремонта
Таблица 13.3.1.1
Продолжительность
Наименование
оборудования Сменность
работы ремонтного цикла [год] периода между текущими ремонтами [мес]
структура ремонтного цикла ( т – текущий, к – капитальный).
Аппарат для диазотирования 3 1 2 к - т - т – т - т - т
Таблица 13.3.1.2
Время работы между ремонтами [ч] Время простоя при ремонте [ч]
текущем капитальном текущем капитальном
1460 8760 25 95
Т - количество текущих ремонтов;
К - количество капитальных ремонтов;
РЦ - длительность ремонтного цикла;
ПТ - пробег оборудования между текущими ремонтами.
текущих ремонтов
часов простоя.
часов или 356 дней.
13.3.2. Расчет капитальных затрат по проектируемому цеху.
Стоимость строительства здания.
Сметная стоимость строительства зданий и сооружений. Таблица 13.3.2.1
Цеха и другие подразделения
Объем,
м3 Стоимость строительных работ Стоимость санитарно-технологических
работ и электроосвещения, тыс. руб за 1 м3
Общая стоимость санитарно-технологических работ и электроосвещения, млн.
руб.
Полная сметная стоимость строительства здания, млн. руб.
За 1м3
тыс. руб Общая
млн. руб Отопление и вентиляция Водопровод и канализация Электрические
работы
Производственный цех 9720 45,0 437,4 65,61 65,61 52,488 183,708 621,108
Определение стоимости оборудования.
Стоимость оборудования. Таблица 13.3.2.2
№№
п/п Наименование оборудования и его характеристика. Кол-во,
Суммарная стоимость оборудования цеха. Таблица
13.3.2.3
№№
п/п Наименование расходов Стоимость
Основные фонды и капитальные затраты. Таблица
13.3.2.4
№№
13.3.3. Численность и оплата труда персонала.
Определение баланса времени работы рабочего.
Баланс времени работы одного рабочего в днях (в среднем).
Таблица 13.3.3.1
№№
п/п Наименование затрат времени Непрерывное производство при 7 часовом
рабочем дне и 8 часовой смене, дней
Календарное время 365
Выходные дни 91
Праздничные дни (
Номинальный фонд рабочего времени 274
Невыходы:
отпуск 24
болезни 7,5
декретный отпуск 2
выполнение государственных и общественных обязанностей 1
прочие невыходы по разрешению администрации 0,5
Время работы одного рабочего (в среднем) 239
Определение числа рабочих.
Данные по зарплате и стоимости ресурсов взяты с Дербеневского завода на
конец 1997 года. Коэффициент перехода от явочного числа рабочих к
списочному находим из формулы:
к = число дней работы производства/баланс рабочего времени = 356/239 =
1.49
Расчет численности рабочих при проектировании цеха Таблица
13.3.3.2
№№
п/п Наименование профессии (оплата труда повременная) Расчет числа
рабочих
Тарифный разряд Число рабочих в смену, чел. Число смен в сутки Явочное
число рабочих, чел Подсмена и замена невыходов Списочное число рабочих
1. Производственные (основные) рабочие:
аппаратчики
V
4
3
12
7
19
2. Вспомогательные рабочие по уходу и надзору и ремонту оборудования
V
1
3
3
3
6
3. Прочие вспомогательные рабочие
2
3
6
5
Расчет фонда оплаты труда рабочих цеха Таблица 13.3.3.3
№ Работник Категория Колво Оклад,
руб. Сумма за год
Итого
36 20590 667560
13.3.4. Расчет себестоимости продукции.
Определение годовой потребности в сырье, материалах, топливе и энергии.
Сырье и энергия на производство красителя. Таблица 13.3.4.1
№№
п/п Наименование Ед. изм. Норма расхода на 1 т красит. Годовая норма
расхода Цена за ед., тыс. руб. Стоимость
тыс. руб. Стоимость за год
тыс. руб.
1,5-НАС очищенная т 0.4921 123.025 13200.00 2908,80 20200,0
Динатриевая соль алой кислоты т 0.5744 143.6 15000.00 8112,00 48000,0
Нитрит натрия (сухой) т 0.1450 36.25 3400.00 331,16 12004,55
Соляная кислота т 0.2019 50.475 304.00 130,54 6589,01
Сода кальцинированная т 0.44 110.00 415.00 71,5 650,00
Мыло
0.0004 0.100 1500.00 2,00 2000,00
Амидосульфокислота т 0.0170 3.230 8990.00 152,83 29037,7
Ализариновое масло т 0.0020 0.380 11270.00 22,54 4282,6
Трансформаторное
Транспортно-заготовительные расходы 6,5% от стоимости
сырья и энергоресурсов 657,29 124886,0
Итого
13913,12 534618,48
Расчет амортизационных отчислений.
Основные амортизационные отчисления Таблица 13.3.4.2
№№
п/п Наименование элементов основных производственных фондов Стоимость
основных фондов, тыс. руб. Норма амортизации, % Сумма амортизации, тыс.
руб.
Производственный цех 1380 3,4 47
Оборудование 620,6 18,2 112,9
Стоимость оборудования. Таблица 13.3.4.3
№№
По данным таблицы находим средневзвешенную норму амортизационных
отчислений.
Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования
Таблица 13.3.4.4
Статьи расхода Сумма тыс. руб Пояснения к расчету
Содержание и расходы по эксплуатации производственного оборудования,
аппаратуры и транспорта.
1.1 зарплата рабочих по надзору, ремонту и уходу за оборудованием;
108,96 таблица 13.3.3.3
строка 2
1.2 начисления на зарплату; 43,59 40% от 1.1
1.3 смазочные, обтирочные материалы, запасные части и пр. 87,17
Отчисления в ремонтный фонд
2.1 Текущий ремонт оборудования 159,30 10% от итоговой стоимости
оборудования (табл. 13.3.2.4)
Амортизация производственного оборудования, аппаратуры и транспортных
средств 290,00 Таблица 13.3.4.2
Прочие расходы, включающие внутрицеховое перемещение грузов, возмещение
износа малоценных и быстроизнашивающихся инструментов, приспособлений, а
также прочие расходы, связанные с эксплуатацией оборудования. 68,92 10%
от суммы по статьям 1-3
Всего по смете 757,94
Смета цеховых расходов. Таблица 13.3.4.6
Статьи расхода Сумма тыс. руб Пояснения к расчету
Заработная плата цехового персонала. 207000 таблица 13.3.3.3
Начисления на зарплату. 82800 40% от 1
Содержание производственных зданий и сооружений. 31055,4 5% от стоимости
(табл. 13.3.2.1)
Ремонт производственных зданий и сооружений. 12422,2 2% от стоимости
(табл. 13.3.2.1)
Амортизация производственных зданий и сооружений.
Расходы по охране труда. 113814 15% от зарплаты
Прочие расходы, включая износ малоценного и быстроизнашивающегося
инвентаря, расходы по испытаниям и прочие цеховые расходы. 44709,16 10%
от суммы расходов по статьям 1-6
Всего по смете 491800,76
На одну тонну при выпуске 250 т/год 1967,20
Проектная калькуляция себестоимости продукции. Калькуляция
себестоимости одной тонны красителя "Прямой красный 2С". Годовой выпуск
продукции 250 тонн/год.
Таблица 13.3.4.7
Наименование статьи расхода Единица измерения Цена за единицу,
руб. Затраты на годовой выпуск Себестоимость единицы продукции
кол-во сумма,
руб. норма
расхода сумма, руб.
Сырье и материалы
1.1 1,5-НАС очищенная
т
13200.00
123.025
202000.0
0.4921
2908.80
1.2 Динатриевая соль алой
Внепроизводственные расходы
106927.3
561.35
Общезаводские расходы
351067.48
1879.29
Полная себестоимость
5030263.66
33431.35
Структура полной себестоимости тонны красителя. Таблица 13.3.4.8
13.3.5. Основные технико-экономические показатели (ТЭП) проектируемого
цеха.
Таблица 13.4.4.1
№№ Наименование показателей Ед. изм. Показатель
Годовой выпуск продукции в натуральном выражении, всего тонн 250
Численность работающих чел 36
Производительность труда
на одного работающего чел/т в год 4,634
на одного рабочего чел/т в год 7,917
Капитальные затраты тыс. руб 3122
Удельные капитальные вложения в расчете на тонну красителя руб/т 16432
Полная себестоимость единицы продукции руб/т 33431.35
Полная себестоимость годового выпуска продукции тыс. руб 5030.3
Валовая прибыль от реализации тыс. руб 1387
Налоги и обязательные платежи тыс. руб 693,5
Чистая прибыль тыс. руб 693,5
Стоимость основных производственных фондов тыс. руб 2973
Стоимость нормируемых оборотных средств тыс. руб 357
Рентабельность
производства
38%
продукции
27.7%
14 Срок окупаемости капитальных затрат лет 2.4
Годовая валовая прибыль.
П = (Ц - С) ( В = (39000 - 33431) * 250 = 1392250 руб.
Рентабельность цеха.
Рентабельность продукции.
Срок окупаемости инвестиций.
Коэффициент общей экономической эффективности.
Точка безубыточности.
тонн
13.4. Заключение.
Исходя из данных технико-экономического расчета, а именно рентабельности
производства Эф = 38%, рентабельности продукции Эпр = 27.7%, срока
окупаемости капитальных затрат Т=2.4 года, можно сделать вывод о
целесообразности строительства производства с данными характеристиками.
Запас производительности в 250 – 14 = 236 тонн в год позволяет менять
производительность предприятия, подстраиваясь под ситуацию на рынке.
14. Электротехника.
14.1. Общая характеристика производства.
Проектируемый цех снабжается электроэнергией от заводской подстанции U1Н
= 6–10 кВ.
По условиям бесперебойности электроснабжения данный цех относится к
потребителям первой категории.
Потребителями электроэнергии в цехе являются:
приводные асинхронные электродвигатели, обеспечивающие работу мешалок,
насоса, вентиляторов и лифта;
приборы электрического освещения и контроля.
По условиям охраны среды помещение цеха относится к нормальным
помещениям, поэтому в качестве приводных электродвигателей приняты
двигатели единой серии 4А.
Напряжение питания для асинхронных электродвигателей составляет 380 В, а
для осветительного оборудования 220 В.
14.2. Расчет потребления энергии осветительными приборами.
Данные по установленным в помещениях цеха светильникам берутся из
светотехнического расчета, приведенного в разделе 11.4.9. Опираясь на
эти данные, проводится расчет следующих показателей, приведенных в
нижеследующей таблице:
В графе 9 указывается установленная мощность ламп в помещении:
= 2 ( 0,080 = 0,160 кВт.
В графе 10 - фактическая удельная мощность ламп в помещении:
Вт/м.
В графе 11 – годовое число часов использования освещения для различных
помещений (ТГ) которое берем из таблицы 1 [14].
В графе 12 – среднесуточный расход электроэнергии в помещении:
= 13,15 ( 0,160 = 2,1 кВт(ч, где время горения осветительных приборов в
сутки:
часов.
В графе 13 - годовой расход электроэнергии
= 4800 ( 0,160 = 768,0 кВт(ч.
Мощность аварийного освещения:
= 0,1 ( 0,160 = 0,016 кВт(ч.
Аналогичные расчеты по графам 9,10,11,12,13 и 14, выполненные для других
помещений, сведены в таблицу 11.4.9.3.
14.3. Определение расчетных нагрузок и выбор силового
электрооборудования производства.
Потребитель №1 – мешалка аппарата для диазотирования.
Номер группы исполнительных механизмов – 1.
Наименование потребителя электроэнергии - мешалка аппарата для
диазотирования.
Количество работающих мешалок – Np = 1.
Количество резервных мешалок – Nрез = 0.
В соответствии с технологическим заданием расчетная номинальная
мощность на валу мешалки при длительной неизменной работе составляет –
РМ = 4,8 кВт.
В соответствии с технологическим заданием расчетная номинальная частота
вращения вала мешалки nМ = 45 об/мин. Расчетная мощность
электродвигателя составляет:
кВт, где
(пер – к.п.д. передачи (редуктора) между двигателем и исполнительным
механизмом (принимаем 0,96).
Система передачи от электродвигателя к мешалке - редуктор.
Тип электродвигателя – 4А112М4.
Номинальная частота вращения электродвигателя – nн = 1500 об/мин.
Номинальная мощность электродвигателя – Рн = 5,5 кВт.
Номинальный К.П.Д. электродвигателя – (н = 0,85.
Номинальный коэффициент мощности электродвигателя – cos (н = 0,85.
Номинальное напряжение электродвигателя – Uн = 380 В.
Пуск мешалки осуществляется непосредственным включением в сеть при
напряжении 380 В.
Присоединённая мощность электродвигателя мешалки:
Рпр = Рн/(н = 5,5/0,85 = 6,47 кВт.
Коэффициент загрузки электродвигателя мешалки:
(з = Рр / Рн = 5,0/5,5 = 0,91.
Фактическая мощность, потребляемая электродвигателем мешалки:
Рф.потр = (з ( Рпр = 0,91 ( 6,47 = 5,882 кВт.
Фактический К.П.Д. электродвигателя мешалки (ф = 0,83 [14].
Фактический коэффициент мощности электродвигателя мешалки cos (ф = 0,82
[14].
Установленная мощность электродвигателя группы мешалок:
Р(у = Np(Ру = 1(5,5 = 5,5 кВт.
Коэффициент спроса Кс = 0,75 [14].
Расчётный коэффициент мощности электродвигателя мешалки cos (р ( 0,75
[14].
Суммарная расчётная активная мощность электродвигателей группы мешалок:
Р( = Кс ( Р(у = 0,75 ( 5,5 = 4,125 кВт.
Суммарная расчётная реактивная мощность электродвигателей мешалки
Q( = tg (p ( P( = 0,882 ( 4,125 = 3,638 квар, где tg (p = 0,882 [14].
Суммарная расчётная полная мощность группы электродвигателей мешалок:
= 5,5 кВА.
Время работы электродвигателя мешалки в год:
Тг = n ( t = 356 ( 2,4 = 854,4 ч, где
n - число рабочих дней в году (для данного цеха n = 356 дней);
t - число часов работы в сутки (для данной мешалки t = 2,4 часа).
Годовой расход активной энергии группы электродвигателей мешалок:
Wa = P( ( Tг = 4,125 ( 854,4 = 3524,4 кВт ( ч.
Годовой расход реактивной энергии группы электродвигателей мешалок:
Wp = Q( ( Tг = 3,638 ( 854,4 = 3108,3 квар ( ч.
Аналогичные расчеты для других электродвигателей и групп исполнительных
механизмов и потребителей энергии сведены в таблицу 14.3.1.
Основные технические характеристики электрооборудования проектируемого
цеха. Таблица 14.3.1.
№
Наименование исполнительного механизма Номинальные характеристики
исполнительного механизма.
Система передачи
от двигателя к механизму
Тип электродвигателя Номинальные показатели электродвигателей,
U=380В (13), пуск – непосредственно от сети (14) Присоединенная
мощность
РПР, кВт Коэффициент
загрузки
(З
Кол-во раб. Кол-во
резерв. Мощность,
Рм, кВт Частота вращения,
nМ, об/мин
Частота
вращения,
n, об/мин
Мощность,
РН, кВт
К.П.Д.
(Н, %
Коэф. мощности
cos (н
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 Аппарат для диазотирования 1 0 4,80 45 редуктор 4А112М4. 1500 5,5 0,85
0,85 6,47 0,91
2 Аппарат для растворения 1 0 4,80 45 редуктор 4А112М4. 1500 5,5 0,85
0,85 6,47 0,91
3 Аппарат для азосочетания 1 0 4,80 45 редуктор 4А112М4. 1500 5,5 0,85
0,85 6,47 0,91
4 Вентиляторы вытяжной вентиляции 3 0 2,55 1000 муфта 4А112М6 1000 3,0
0,81 0,76 3,71 0,85
5 Вентилятор местной вентиляции 1 0 1,15 1000 муфта 4А90L6 1000 1,5 0,75
0,74 1,82 0,76
6 Вентилятор местной вентиляции 1 0 1,15 1000 муфта 4А90L6 1000 1,5 0,75
0,74 1,82 0,76
7 Насосы 2 0 1,04 750 муфта 4А90L8 750 1,1 0,76 0,74 1,45 0,95
8 Лифт 1 0 8,46 30 редуктор 4А132S8 1000 11,0 0,86 0,86 12,79 0,80
9 Распылительная сушилка 1 0 1,04 125 редуктор 4А90L8 750 1,1 0,76 0,74
1,45 0,95
10 Дезинтегратор 1 0 2,45 60 редуктор 4А112М4 1000 3,0 0,81 0,76 3,71
0,85
№ Наименование исполнительного механизма Показатели потребителя
электроэнергии при фактической нагрузке Установочная мощность группы
потребителей,
Р(у, кВт
Коэф.
спроса,
КС
Расчетные значения
группы
потребителей,
cos (р /tg (р Суммарная расчетная мощность группы потребителей.
Число часов работы
в год
ТГ, ч Расход электроэнергии в год
Потребляемая мощность,
РФ потр.
К.П.Д.
(ф, % Коэф. мощности
cos (ф
Активная,
Р(, кВт
Реактивная,
Q(, кВт
Полная,
S(, кВА
Активной,
WA, кВт(ч Реактивной,
WР,
квар(ч
1 2 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
1 Аппарат для диазотирования 5,882 0,83 0,82 5,5 0,75 0,75 / 0,882 4,125
3,638 5,5 854,4 3524,4 3108,3
2 Аппарат для растворения 5,882 0,83 0,82 5,5 0,75 0,75 / 0,882 4,125
3,638 5,5 732,3 3020,9 2664,3
3 Аппарат для азосочетания 5,882 0,83 0,82 5,5 0,75 0,75 / 0,882 4,125
3,638 5,5 2278,4 9394,4 8288,8
4 Вентиляторы вытяжной вентиляции 3,150 0,80 0,72 9,0 0,80 0,80 / 0,75
7,200 5,400 9,0 8544,0 61516,8 46137,6
5 Вентилятор местной вентиляции 1,150 0,72 0,70 1,5 0,80 0,80 / 0,75
1,200 0,900 1,5 854,4 1025,3 769,0
6 Вентилятор местной вентиляции 1,150 0,72 0,70 1,5 0,80 0,80 / 0,75
1,200 0,900 1,5 1281,6 1537,9 1153,4
7 Насосы 1,370 0,75 0,74 3,3 0,80 0,80 / 0,75 2,640 1,980 3,3 14,24 37,6
28,8
8 Лифт 10,232 0,85 0,84 11,0 0,35 0,55 / 1,553 3,850 5,900 7,1 71,2
274,1 420,1
9 Распылительная сушилка 1,370 0,75 0,74 3,3 0,80 0,80 / 0,75 2,640
1,980 3,3 2563,2 14418,0 10816,7
10 Дезинтегратор 3,148 0,80 0,72 3,0 0,80 0,80 / 0,75 2,400 1,800 3,0
356,0 1068,0 640,8
На основании полученных результатов находят.
Суммарная активная мощность всего электрооборудования:
(Р( = 36,49 кВт.
Суммарная реактивная мощность всего электрооборудования:
кВт.
Суммарная мощность, потребляемая на освещение:
(Р0 = 10,00 кВт.
Суммарная активная мощность всего электрооборудования, включая мощность,
потребляемую на освещение:
(Робщ = (Р( + (Р0 = 36,49 + 10,00 = 46,49 кВт.
Активная энергия, потребляемая осветительным оборудованием в течение
года:
(W0 = 40384 кВт ( ч.
Суммарная активная энергия, потребляемая цехом в целом за год:
+ 40384 = 136201,4 кВт ( ч.
Суммарная полная мощность силовых потребителей (без учёта освещения):
= 46,62 кВА.
Среднее расчётное значение коэффициента мощности силовой нагрузки:
= 36,49 / 46,62 = 0,783.
14.4. Организационно – технические мероприятия по снижению реактивной
энергии.
Энергоснабжающая организация нормирует экономически обоснованную
наибольшую величину реактивной энергии, которую потребитель может
получить в период работы энергосистемы в режиме её максимальной активной
нагрузки. При этом, поскольку фактическая реактивная мощность
потребителя оказывается большей, нежели заданная реактивная мощность, то
необходимо принять меры к уменьшению получаемой из сети энергосистемы
реактивной мощности.
К организационно – техническим мероприятиям, снижающим потребление
реактивной мощности, относятся: соблюдение норм расхода электроэнергии
по цехам и участкам; систематическая экономия электроэнергии в дневное и
ночное время; составление энергобаланса предприятия и контроль нормы
расхода реактивной энергии.
К техническим мероприятиям относятся: повышение загрузки асинхронных
электродвигателей и замена недогруженных двигателей; сокращение потерь
холостого хода электрооборудования путём чёткого соблюдения графиков
ремонта; сокращение расхода электроэнергии на освещение путём
своевременного включения и выключения светильников; использование
асинхронных электродвигателей более совершенных видов.
Для уменьшения получаемой от энергосистемы реактивной мощности
предусматривается наряду с выполнением вышеприведённых мероприятий
установка на предприятии компенсирующего устройства.
14.4.1. Расчёт мощности компенсирующего устройства.
Реактивную мощность конденсаторов можно определить исходя из выражения:
Qк = Рмакс ( Кт = 36,49 * 0,36 = 13,14 квар , где
Рмакс ( Рср ( (Р( – заявленная потребителем активная мощность в часы
максимума загрузки энергосистемы, кВт;
Кт – коэффициент для определения Qк, определяемый по значению cos (1 =
cos (ср и значению cos (2, принимаемого равным cos (2 = 0,92.
Фактическая и оптимальная реактивные мощности могут быть определены по
формулам:
Qм = Рмакс ( tg (м = 36,49 * 0,79 = 28,83 квар;
Qэ = Рмакс ( tg (э = 36,49 * 0,43 = 15,69 квар;
где tg (м и tg (э – соответственно фактический и оптимальный tg ( в часы
максимума нагрузки, вычисляются из известных значений cos (э = cos (2 =
0,92 и cos (м = cos (ср = 0,783.
14.4.2. Расчёт ёмкости косинусных конденсаторов.
На подстанции проектируемого цеха для компенсации реактивной мощности
устанавливаются косинусные конденсаторы, объединяемые в батареи, которые
в трёхфазной системе соединяются треугольником, т.к. при этом требуемая
ёмкость будет ниже в 3 раза, нежели при соединении звездой.
С( = 103 ( Qк / (2 ( ( ( f ( Uл2) = 103 ( 14,76 / (2 ( 3,1415 ( 50 (
0,382) = 325,4 мкФ, где
f - частота (f = 50 герц);
Uл - линейное напряжение на конденсаторе, кВ;
Qк - реактивная мощность конденсаторов, квар.
По данным расчёта выбираются конденсаторы со следующими
характеристиками:
Тип конденсатора - КТМ 5 / 0,38;
Мощность, Qн = 5 квар;
Номинальное напряжение, Uн = 380 В;
Ёмкость, Сн = 110 мкФ;
Потери мощности - 20 Вт;
Масса конденсатора - 27,9 кг;
Размеры конденсатора, мм: H(L(W – 430(315(165.
Количество конденсаторов в батарее:
Nк = С( / 110 = 325,4 / 110 = 2,96 шт.
Фактическое количество конденсаторов в батарее (кратное трём) Nф = 3 шт.
Фактическая мощность батареи конденсаторов:
Qн - реактивная мощность одного конденсатора.
Qкф = Nф ( Qн = 3 ( 5 = 15 квар.
Величина разрядного сопротивления конденсаторов на одну фазу при
включении звездой:
Uф - фазное напряжение сети, кВ.
Rр = 5 ( 106 ( Uф2 / Qкф = 5 ( 106 ( 0,222 / 15 = 16,13 ( 103 Ом.
14.4.3. Выбор силовых и осветительных трансформаторов.
Мощность силового трансформатора с учётом компенсации реактивной
мощности определяется по значению полной мощности:
= 42,49 кВА.
Полная расчётная мощность трансформатора
Sт = (S’ / (nт ( Kп)= 42,49/(2 * 0,7) = 30,35 кВА, где
Кп - коэффициент, учитывающий перегрузку трансформатора (Кп = 0,6 (
0,7);
nт - число силовых трансформаторов (nт = 2).
По таблице 12 [14] выбираем трансформатор:
тип трансформатора ТМ – 40 / 6 – 10;
Sн = 40 кВА;
напряжение обмоток: Uн(BH) = 6 – 10 кВ; Uн(НH) = 0,23 – 0,40 кВ;
потери: Р0(холостого хода) = 0,19 / 0,175; Рк(короткого замыкания) =
0,88 / 1,00;
I0 = 3,0 %;
Uк = 4,5 / 4,7 %;
размеры, мм: L(W(H - 1150(800(1485;
масса, кг: полная - 710; выемной части - 350; бака с арматурой - 120;
масла – 220;
норма расхода масла - 16,5 кг/год.
Для обеспечения питания осветительной нагрузки по суммарной мощности,
потребляемой осветительным оборудованием, равной (Р0 = 10,00 кВт,
выбираем осветительный трансформатор соответствующей мощности (Sн (
(Р0):
тип трансформатора ТМ - 25 / 6 - 10;
Sн = 25 кВА;
напряжение обмоток: Uн(BH) = 6 – 10 КВ; Uн(НH) = 0,23 – 0,40 кВ;
потери: Р0(холостого хода) = 0,135 / 0,13; Рк(короткого замыкания) =
0,60 /0,69
I0 = 3,2 %;
Uк = 4,5 / 4,7 %;
размеры, мм: L(W(H – 1120(440(1210.
масса, кг: полная - 360; выемной части - 153; бака с арматурой - 80;
масла – 130;
норма расхода масла - 9,75 кг/год.
На схеме:
ВМ - выключатель масляный;
Р - разъединитель на 10 кВ;
ТМ - 100 / 6 - 10 - трансформатор силовой номинальной мощностью SН = 100
кВА;
ТМ - 25 / 6 - 10 - осветительный трансформатор;
1А, 2А - автоматический выключатель трансформатора;
3А - 11А - автоматические выключатели отходящих к потребителям линий;
Ш - шины низкого напряжения 0,4 кВ.
Характеристики силового и осветительного трансформаторов. Таблица
14.4.4
Трансформатор Номинальная мощность Sном, кВА Напряжение обмоток, кВ
Потери, кВт Ток холостого хода I0, % Напряжение короткого замыкания Uк,
%
Тип Кол-во, шт
ВН
НН Холостого хода, P0 Короткого замыкания, Pк
ТМ-40/6-10 2 40 6-10 0,23-0,4 0,19/0,175 0,88/1,00 3,0 4,5/4,7
ТМ-25/6-10 1 25 6-10 0,23-0,4 0,135/0,13 0,6/0,69 3,2 4,5/4,7
14.4.5. Расчёт оплаты за пользование электроэнергией.
Расчёт за получаемую цехом электроэнергию производится по одноставочному
тарифу, т.к. присоединённая мощность осветительного и силового
трансформаторов (каждого из них), находится в пределах до 750 ВА.
Стоимость электроэнергии, потребляемой осветительной и силовой нагрузкой
цеха в течение месяца (в условных рублях), определяется по формуле:
= 4539,48 руб., где
К1 – коэффициент надбавки или скидки, зависящий от отклонения мощности
фактически установленного компенсирующего устройства, заданной
энергоснабжающей организации (из таблицы находим значение коэффициента
К1 = - 5%);
b – плата за 1 кВт(ч потреблённой энергии, одноставочный тариф b = 0,421
руб./кВт(ч;
Wм – активная энергия предприятия, потребляемая осветительной и силовой
нагрузкой за месяц, кВт(ч:
Wм = (Wобщ / 12 = 136201,4 / 12 = 11350,12 кВт(ч, где
(Wобщ – суммарная активная энергия, потребляемая цехом в целом за год.
14.4.6. Определение технико-экономических показателей.
Для оценки эффективности использования электроэнергии в цехе
определяется фактическая стоимость одного кВт ( ч и удельный расход
электроэнергии (количество электроэнергии на единицу продукции).
Фактическая стоимость 1 кВт ( ч определяется по формуле:
= 0,4 руб. / кВт(ч.
Расход электроэнергии на 1т готовой продукции определяется по формуле:
q = (Wобщ / Qг = 136201,4 / 250 = 544,81 кВт(ч / т, где
Qг - годовая производительность предприятия, равная 250 тонн.
16. Строительная часть.
Общая информация. Проектируемое здание имеет 3 этажа по 6 метров каждый.
Цех проектируется в 3 пролета по 6 метров. Шаг 6 метров. Всего 5 шагов.
Перекрытия. Применены балочные железобетонные перекрытия, состоящие из
ригелей и плит перекрытия. В здании устанавливается провисающее
оборудование, то есть оборудование, проходящее через проемы в
перекрытиях и опирающееся на балки, окаймляющие эти перекрытия. В этой
конструкции плиты перекрытий укладываются по верху ригелей, имеющих
высоту сечения 800 мм, ширину 300 мм. Плиты перекрытий и покрытий имеют
ребристую конструкцию. По ширине плиты перекрытия двух типов размеров:
основные плиты 1500(6000 мм и доборочные 750(6000 мм, укладываемые вдоль
продольных наружных стен. Высота плит 400 мм. Для установки провисающего
оборудования применяются специальные железобетонные конструкции
монтажных панелей, состоящие из главных и второстепенных балок и плит.
Главные балки опираются на ригели перекрытий, они имеют полку, на
которую в любом месте могут укладываться второстепенные балки, образуя
проемы для пропуска провисающего оборудования. Пространство между
балками заполняется плитами. Несущие железобетонные колонны имеют
сечение 400(400 мм.
Покрытия. Кровля скатная с двухскатной, решетчатой балкой. Применяются
плиты размером 6000(3000 мм высотой 300 мм. Покрытие делается утепленным
и включает в себя:
плиты покрытия;
пароизоляционынй слой;
теплоизоляционный слой;
выравнивающий слой;
водоизоляционный слой.
Отвод воды с покрытия наружный организованный - водосточные трубы,
располагаемые по фасаду здания на расстоянии не более 24 м.
Лестницы. Лестничные клетки представляют собой шахты с кирпичными
несущими стенами, в которых заделаны лестничные марши с площадками.
Лестничные марши имеют ширину 1350 мм и высоту 1200 мм. В цехе
предусмотрены две лестничные клетки. Кроме основных лестниц, для осмотра
и обслуживания технологического оборудования применяются служебные
лестницы. Их выполняют из металла. Высота маршей 1200 (1800) мм, ширина
600 мм. Марши и площадки имеют ограждения.
Гардеробные. Помещения для хранения уличной, домашней и специальной
одежды. Для хранения одежды применяются шкафы с отделениями шириной 25
или 33 см. Количество мест в гардеробной равно списочному количеству
рабочих.
Душевые. Душевая оборудована закрытыми кабинками 90(90 см. Есть
преддушевая.
Умывальни. Размещаются смежно с гардеробной рабочей одежды. Есть два
крана.
Уборные. Уборные должны быть на каждом этаже. Размер кабинки 120(90 см.
Тамбур оборудован умывальником.
Литература.
Плановский А.Н., Гуревич Д.А. Аппаратура промышленности органических
полупродуктов и красителей. -М.: Госхимиздат, 1961 г.
Краткий справочник физико-химических величин. Изд-е 8-е, перераб./ Под
ред. Равделя А.А., Понаморевой А.М..-Л.: Химия, 1983 г.
Павлов К..Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия, 1987 г.
Перевалов В.П., Колдобский Г.И. Основы проектирования и оборудование
производств тонкого органического синтеза. -М.: Химия, 1997 г.
Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по
проектированию/ Г.С. Борисов. В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под
ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: Химия, 1991.
496 с.
Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению.
-Л., «Машиностроение», 1973, 304 с.
Регламент производства красителя «Прямой красный 2С». /АО «КОЛОРОС»
1992г.
Химическая энциклопедия: В 5 т. / Ред. кол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и
др. - М.: Советская энциклопедия 1998.
Спутник химика / Госхимиздат, -Л., 1932, т. 2
Тарасова Н.П. Малков А.В. Гусева Т.В. Выполнение раздела дипломной
работы (проекта) «Охрана окружающей среды от промышленных загрязнений».
-М. РХТУ, 1997 г.
Методические указания по разделу «Охрана труда» в дипломных проектах и
работах./ Составители: Дудин В.В. и др., -М.: МХТИ, 1990 г.
Методические указания по составлению строительной части дипломного
проекта./ Под ред. Г.П. Романова. -М.: МХТИ, 1984 г.
Методические указания по выполнению экономической части дипломного
проекта (работы) для студентов всех химико-технологических
специальностей. / Составители: К.И. Бурмистров и др.. -М.: РХТУ, 1995 г.
Белоусов А.И., Рекус Г.Г. Учебное пособие по электротехнической части
дипломного проекта химико-технологических производств. -М.: МХТИ, 1985
г.
Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий СН-245-71, -М.,
Госстрой СССР, 1972 г.
Справочник. Вредные вещества в промышленности. / Под ред. Лазарева Н.В.,
-Л. Химия, 1976 г., т. I, II, III.
Справочник. Пожароопасные свойства. / Под ред. Корольченко А.Л.,
Боратова А.Н., -М.: 1990 г., т. I, II.
Правила устройства электроустановок ПУЭ-85, изд. 5-е, "Атомиздат", 1985
г.
Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Естественное и
искусственное освещение СНиП П-4-79, -М., 1980 г.
Макаров Т.В. Охрана труда в химической промышленности., -М., Химия, 1989
г.
СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение., -М., 1998 г.
Справочник. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
и воде., -Л. Химия, 1975 г.
НПБ 105-97. Нормы пожарной безопасности. М., 1997 г.
ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны.
Каталог. Сушильные аппараты и установки. / Под ред. А.А. Корягина. -М.
1984 г.
Каталог. Вентиляторы. -М. 1972 г.
Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей:
Учебник для вузов. 3-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Химия,
1984.
Мартынов А. ’’Активизация инвестиционной политики’’, Экономист, №9,
1997г., стр.54-61
Мурычев А. «Банки и инвестиции», Бизнес и банки, №47, 1997 г.
«О некоторых проблемах инвестиционных процессов в России», Финансы, №10,
1997 г., стр. 60-61
Райская Н. и др. «Исследование инвестиционных процессов в условиях
переходной экономики», Экономист, №10, 1997 г., стр.41-57
«Реформа предприятий: новый подход», Экономист, №9, 1997 г., стр. 20-26
Симачев Ю. «Финансовое состояние и финансовая политика производственных
предприятий», РЭЖ, №8, 1997 г., стр.31-41 (социологическое исследование
225 предприятий за 1996-1997г., проведено Межведомственным аналитическим
центром в рамках приватизационного займа Всемирного банка по заказу и
при содействии Института стратегического анализа и развития
предпринимательства).
Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление
основных фондов народного хозяйства СССР / Постановление СМ СССР от 22
октября 1990 г.
-
-
-
Схема включения косинусных конденсаторов при напряжении сети 0,38 КВ и
схема включения разрядных сопротивлений.
На схеме:
A,B,C - зажимы трёхфазного источника питания;
Rp - разрядные сопротивления;
П - предохранители;
АВ - автомат;
К - контакты контактора;
С - конденсаторы.
O
2
+ H
2
+ CO
2
3
CO
2
Na
+
2
a
N
3
O
S
2
H
N
H
3
O
S
2
H
N
O
2
+ 2NaCl + 2H
+ 2HCl
2
NaNO
+
-
3
O
S
+
2
N
a
N
3
O
S
2
H
N
3
+ 2 NaHCO
S
3
O
a
N
a
N
3
O
S
N
N
N
N
S
3
O
a
N
a
N
3
O
S
H
O
H
O
H
N
O
C
H
N
O
2
+ H
2
+ CO
2
3
CO
2
Na
+
2
a
N
3
O
S
2
H
N
H
3
O
S
2
H
N
O
2
+ 2NaCl + 2H
+ 2HCl
2
NaNO
+
-
3
O
S
+
2
N
a
N
3
O
S
2
H
N
3
+ 2 NaHCO
S
3
O
a
N
a
N
3
O
S
N
N
N
N
S
3
O
a
N
a
N
3
O
S
H
O
H
O
H
N
O
C
H
N