Произвести технологические расчеты по производству полисульфидного каучука ТВС. Детально разработать процесс поликонденсации

 

 

Описание и  принцип действия основного оборудования

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

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

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

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

   5.2. Возможные неполадки технологического процесса, их причины и способы их устранения.

 

Возможные производственные неполадки	Причины возникновения	Способы устранения
1	2	3
1. Останов электро-оборудования	А) прекращение подачи электроэнергии	А) включить работающее электрооборудование. Доложить нач. смены
	Б) неисправность электродвигателя	Б) неисправность устранить. Работу выполняет электро – слесарь или силами цехе13
2.Не отсасывается пыль при  загрузке параформа в реактор  81-4	А) Забивка воздуховода или циклона Б) не работает В-392	А) Прочистить воздуховод или циклон     Б) включить в работу В-392
3.Пропуск во фланцевых соединениях	Прорвана прокладка, слабо затянуты болты	Отключить поврежденный участок, освободить его от продукта, продуть, заменить прокладку или затянуть фланцевое  соединение
4. Мерные стекла не показывают  уровень в аппарате	Попадание грязи или окалины  в штуцеры	Прочистить штуцеры, отключив предварительно участок от аппарата, а при необходимости освободив от продукта
5. Не создается достаточный вакуум  в системе вакуумной отгонки  ЭХГ	А) Вакуум-насос при работе на себя не создает достаточного вакуума Б) система разгонки не герметична	Определить негерметичность участков путем создания в ней избыточного  давления и омыления вероятных мест утечки мыльной водой. Не герметичные места загерметизировать.
6.Насос не создает давления	А) Закрыта арматура на всасывающем  трубопроводе Б) не герметичность сальникового устройства  В) создалась воздушная пробка  на нагнетательном трубопроводе. Г) срезаны резиновые пальцы на полумуфте Д) Неисправен насос	А)  Открыть арматуру на линии  всасывания насоса     Б) Герметизировать сальниковое  устройство (выполняет слесарь)   В) В средствах защиты в присутствии  ИТР стравить воздух через воздушки     Г) Заменить резиновые пальцы на полумуфте  насоса (слесарь) Д) Отремонтировать насос или  заменить на новый (выполняет слесарь  вместе с мастером - механиком по наряду-допуску)
7. Плохо поступают продукты при  передавливании из аппарата в  другой	1. Забита линия или арматура 2. Отсутствует или низкое давление  сжатого азота	1.А) прекратить процесс передавливания; Б) стравить избыточное давление  через  воздушку; В) отключить поврежденный участок запорной арматурой Г) разобрать по частям поврежденный участок, прочистить, продуть и собрать  вновь (работу выполняет слесарь) 1.А) доложить нач. смены  Б) запросить из цеха №12 поднять  давление азота.
8. Не держит запорная арматура	Не притерт клапан арматуры	Освободить трубопровод или  аппарат от продукта в свободный  аппарат. Отключить арматуру, снять  отревизировать и поставить на место (работу выполняет слесарь)
9. Вал насоса не проворачивается  в ручную или проворачивается  с заметным сопротивлением	А) Нарушилась центровка валов насоса и эл. двигателя; Б) износились шари-ковые подшипники или в насос попали посторонние  пред-меты	Б) Разобрать насос, заменить подшипники или удалить посторонние предметы (работу выполняет слесарь)
10.Появление постороннего шума  в апп. 35	А) Не исправен эл. двигатель; Б) неисправность редуктора; В) неисправность мешалки аппарата	Выключить работающее оборудование нажатием кнопки “ стоп “, доложить нач. смены.

Обо всех неполадках немедленно доложить начальнику смены!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Характеристика и количество побочных продуктов и отходов производства, способы их утилизации

 

Твёрдые и жидкие отходы

 

	Куда складируется транспорт	Периодичность образования	Условия(метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации	Количество кг/сутки, т/год
а) используемые   1) отработанная    серная кислота         2)На 10(II) гидрозатворная жидкость ЭХГ	В аппарат    II(I,II)	Во время    синтеза	При необходимости    используется в процессе получения тиокола на стадии коагуляции   Используется для синтеза формаля
б) не используемые   бумажные мешки из-под формальдегида			На  сжигание	На 1000т тиокола 8000 мест.

 

 

Сточные воды

 

Наименование стока	Условие ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Куда сбрасываются	Установ. норма содержания загрязнений  в стоках
1	3	4	5	6
1. стоки с рубашек аппаратов  8(I,II)	Очистка на заводских  БОС	Периодически в течение суток	ХЗК №26/64	За вычетом ХПК прямой воды pH=6,5÷8,5
2. из аппаратов 8(I,II):  при чистке и подготовке  к ремонту	Очистка на заводских  БОС	1 раз в год	№26/64	ХПК=350 мг/л
3.с вакуум-насоса №112 (II)	Очистка на заводских  БОС	Постоянно	ХЗК №26/69	ХПК=350 мг/л

 

 

Выбросы в атмосферу

 

Наименование сброса	Условие ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Установ. норма содержания загрязнений  в стоках
1	3	4	5
Выбросы через воздушки   Реакторы 8(I,II)     Ёмкость с ЭХГ I(I,II,III)   Ёмкости для формаля №161/ IIу (наружного склада)		периодически	ЭХГ-0,05 (0,002)   ЭХГ 1,0 (0,0391)   Формаль 0,05 (0,002)
Гидрозатворы 5,10 (II)   Сборники формаля 35у-уII			Формаль 0,05(0,002)   Формаль 0,1 (0,0032)
Выбросы из вентиляции:   ВУ-388     ВУ-389     ВУ-390     ВУ-424		постоянно	Формаль 0,058(0,0186)   Формаль 0,62(0,0199)   Формаль 1,042(0,0334)   Формаль 1,32 (0,043)

 

1. Вентиляционные выбросы – воздух производственного помещения выбрасывается в атмосферу.
2. Технологические выбросы – газы отдувки проходят через гидрозатворы и выбрасываются в атмосферу. Гидрозатворы заполнены вазелином или маслом. После замены масло сжигается.

 

Твердые и жидкие отходы:

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

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

Основной проблемой данного  производства является образующийся кислый слой.

Схема реакции:  

2CI-C₂H₄-OH +CH₂O → CI- C₂H₄ –OCH₂OC₂H₄-CI+ H₂O

                                                           173 г/моль                         18г/моль

По этой технологии образующаяся вода «связывается» с серной кислотой, что способствует полному протеканию реакции, так как серная кислота  обладает свойством «отнимать» воду практически от всех субтратов. Таким образом, состав кислотного слоя примерно по 42% H₂O и H₂SO₄ , 16% ЭХГ и 2% формаля.

Отходы:

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

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

              Возможности использования отработанной кислоты

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

Попытки отгонки привели к выходу из стороя оборудования.

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

                        Н₂SO₄+MgO      MgSO₄+H₂O

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

Возможные варианты дегазации отходов.

Поскольку сбрасывать кислотный слой в химзагрязненную канализацию не представляется возможным, необходима его дегазация. В качестве агента для связывания H₂SO₄ можно использовать мел. При этом в процессе нейтрализации будет малорастворимый сульфат кальция, который вызовет забивку коммуникаций и оборудования.

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

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

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

При нейтрализации H₂SO₄ на каждые 98 кг H₂SO₄ необходимо 80 кг гидрооксида натрия. ЭХГ и формаль также будут реагировать с щелочью и теоретический расход щелочи может быть оценен на уровне 240 кг на тонну формаля.

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Заключение

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

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

Совершенствование технологии:

1. Провести автоматизацию производства. Это улучшит технику безопасности и сократит численность рабочих.
2. Путем достижения глубокого вакуума значительно  сокращается стадия отгонки ЭХГ из формаля-сырца.
3. Вести загрузку серной кислоты в одну партию. Это позволяет сократить рабочий цикл на 7 часов, хотя и влечет за собой понижение выхода продукта до 76%.

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Мероприятия  по охране труда и обеспечению  безопасности существующего производства.

Общая характеристика работы

 

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

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

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