Производство нитробензола

Расчет регенерированной серной кислоты (х) :

Масса регенерированной серной кислоты равна:

Х=170.29 кг

Таблица 4.8 - Материальный баланс разбавления и экстракции отработанной кислоты

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Отработанная кислота 1.1Серная кислота 1.2Нитробезол 1.3Вода 1.4Азотная кислота 1.5Оксиды азота 2Кислая вода 2.1Вода 2.2Серна кислота 2.3Азотная кислота 2.4Динитрофенол 3Бензол 4Регенерированная серная кислота 4.1Серная кислота 4.2Вода	691.08 483.83 2 201.07 2 2.18 52.05 50 0.6 1.35 0.1 321.5 170.29 154.96 15.33	1Отработанная кислота на регенерацию 1.1Серная кислота 1.2Азотная кислота 1.3Вода 1.4Нитробензол 1.5Оксиды азота 2Экстрагированный бензол 2.1Бензол 2.2Нитробензол 2.3ДНФ 2.4Азотная кислота	908.42 639.39 0.35 266.4 0.1 2.18 326.5 321.5 1.9 0.1 3
Итого:	1234.92	Итого:	1234.92

На регенерацию поступает 908.42 кг отработанной кислоты состава:

Состав Массовые доли %

Серная кислота 639.39 70.38

Азотная кислота 0.35 0.04

Вода 266.4 29.33

Нитробензол 0.1 0.01

Оксиды азота 2.18 0.24

Всего 908.42 100

4.1.7 Материальный баланс аммиачной промывки нитробензола

На аммиачную промывку нитробензола поступает 1005.81 кг. Дозируют промывную воду с водной промывки 150 кг.

На 2.66 кг динитрофенола потребуется аммиака

184 - 17

2.66 - X X=2.66*17/184=0.25 кг

При нейтрализации азотной кислоты потребуется аммиака:

63 - 3.15

17 - X X=17*3.15/63=0.85кг

Принимаем что 1.2% раствор аммиака имеет рН 8-10.

150*0.012=1.8 кг

Всего необходимо аммиака:

0.25+0.85+1.8=2.9 кг

25%-ого раствора аммиака потребуется:

2.9/0.25=11.6 кг

При аммиачной промывке образуется динитрофенолята аммония:

184 - 2.66

201 - X X = 201*2.66/184=2.91 кг

Таблица 4.9- Материальный баланс по аммиаку

Приход	Расход
Статьи прихода	Масса,кг	Статьи расхода	Масса,кг
1.Аммиак	2.9	1.При нейтрализации азотной кислоты 2.На образование 2.66кг ДНФ 3.На поддержание рН	0.85 0.25 1.8
Итого	2.9	Итого	2.9

При нейтрализации моногидрата азотной кислоты образуется нитрата аммония:

63- 3.15

80 - X X=80*3.15/63=4 кг

Всего образуется:

-солей: 2.91+4=6.91

Для поддержания в аппарате модуля 2 маточника, на циркуляцию потребуется воды:

2=X*1.2/(1*1005.81)

X=2*1*1005.81/1.2=1676.35кг

Таблица 4.10 - Материальный баланс аммиачной промывки

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Азотная кислота 1.3Динитрофенол 2Раствор аммиака 2.1Аммиак 2.2Вода 3Вода промывная 4Вода на циркуляцию	1005.81 1000 3.15 2.66 11.6 2.9 8.7 151.55 1676.35	1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Вода 2Маточник на сжигание 2.1Нитрат аммония 2.2Динитрофенолят аммония 2.3Вода 2.4 Непрореагир. аммиак 3Вода на циркуляцию	1001.55 1000 1.55 167.41 4 2.91 158.7 1.8 1676.35
Итого:	2845.31	Итого:	2845.31

4.1.8 Материальный баланс водной промывки

На водную промывку дозируют воду в количестве 150 кг. На водную промывку приходит нитробензола в количестве 1001.55 кг.

Для поддержания в аппарате модуля 2 необходимо промывной воды на циркуляцию:

2=1*Х/1.2*1001.55

x=2*1.2*1001.55/1=1669.25 кг

В таблице приведен материальный баланс водной промывки нитробензола.

Таблица 4.11 - Материальный баланс водной промывки

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Вода 2Вода из сети 3Промывная вода на циркуляцию	1001.55 1000 1.55 150 1669.25	1Нитробензол 2Вода на аммиачную промывку 3Промывная вода на циркуляцию	1000 151.55 1669.25
Итого:	2820.8	Итого:	2820.8

4.2 Материальный баланс на 1 час

Производительность по нитробензолу 29000т/г

Количество рабочих дней в году:

365?0, 85=310 дней,

Где 0,85 - коэффициент использования оборудования

Установка работает 310 дней в году: 55 дней отводится на ремонт оборудования.

Из них: 45 - отводится на планово - предупредительный ремонт,

10 дней - на текущий ремонт.

Суточная производительность:

29000/310=94т/сут

Часовая производительность:

94/24=3,9т/час

Таблица 4.12 - Материальный баланс приготовления кислотной смеси на 1 час

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Меланж 1.1Азотная кислота 1.2Серная кислота 1.3Оксиды азота 1.4Вода 2Кислота серная техн. 2.1Серная кислота 2.2Вода	2336.217 2086.227 175.227 7.02 67.743 1853.007 1714.05 138.957	1Кислотная смесь 1.1Азотная кислота 1.2Серная кислота 1.3Оксиды азота 1.4Вода	4189.274 2086.227 1889.277 7.02 206.7
Итого	4189.274	Итого	4189.274

Таблица 4.13 - Материальный баланс нитрования бензола на 1 час

Приход	Масса,кг	Расход	Масса, кг
1Кислотная смесь 1.1Азотная кислота 1.2Серная кислота 1.3Оксиды азота 1.4Вода 2Бензол 3Отработанная кислота на циркуляцию	4189.224 2086.227 1889.227 7.02 206.7 2507.7 10547.238	1Нитробензол кислый 1.1Нитробензол 1.2Серная кислота 1.3Азотная кислота 1.4Динитрофенол 2Отработанная кислота на разбавление 2.1Серная кислота 2.2Нитробензол 2.3Вода 2.4Азотная кислота 2.5Оксиды азота 3Газы на абсорбцию 3.1Пары HNO3 3.2Оксиды азота 3.3Бензол 3.4Кислород 4Отработанная кислота на циркуляцию	3930.654 3900 2.34 17.55 10.764 2695.212 1886.937 7.8 784.173 7.8 8.502 71.175 27.534 13.299 25.077 5.265 10547.238
Итого	17244.162	Итого	17244.162

Таблица 4.14 - Материальный баланс кислой промывки нитробензола на 1 час

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Нитробензол кислый 1.1Нитробензол 1.2Серная кислота 1.3Азотная кислота 1.4Динитрофенол 2Вода из сети 3Вода на циркуляцию	3930.654 3900 2.34 17.55 10.764 195 6551.103	1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Динитрофенол 1.3Азотная кислота 2 Кислая вода 2.1Вода 2.2 Серная кислота 2.3 Азотная кислота 2.4 Динитрофенол 3Вода на циркуляцию	3923.049 3900 10.764 12.285 202.995 195 2.34 5.265 0.39 6551.103
Итого	10676.757	Итого	10676.757

Таблица 4.15 - Материальный баланс разбавления отработанной кислоты на 1 час

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Отработанная кислота 1.1Серная кислота 1.2Нитробензол 1.3Вода 1.4Азотная кислота 1.5Оксиды азота 2Кислая вода 2.1Вода 2.2Серная кислота 2.3Азотная кислота 2.4Динитрофенол 3Бензол 4Регенерированная серная кислота 4.1Серная кислота 4.2Вода	2695.212 1886.937 7.8 784.173 7.8 8.502 202.995 195 2.34 5.265 0.39 1253.85 664.131 604.344 59.787	1Отработанная кислота на регенерацию 1.1Серная кислота 1.2Азотная кислота 1.3Вода 1.4Нитробензол 1.5Оксиды азота 2Экстрагированный бензол 2.1Бензол 2.2Нитробензол 2.3ДНФ 2.4Азотная кислота	3542.838 2493.621 1.365 1038.96 0.39 8.502 1273.35 1253.85 7.41 0.39 11.7
Итого	4816.188	Итого	4816.188

Таблица 4.16- Материальный баланс аммиачной промывки на 1 час

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Азотная кислота 1.3Динитрофенол 2Раствор аммиака 2.1Аммиак 2.2Вода 3Вода промывная 4Вода на циркуляцию	3922.659 3900 12.285 10.374 45.24 11.31 33.93 591.045 6537.765	1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Вода 2Маточник на сжигание 2.1Нитрат аммония 2.2Динитрофенолят аммония 2.3Вода 2.4Непрореагир. аммиак 3Вода на циркуляцию	3906.045 3900 6.045 652.899 15.6 11.349 618.93 7.02 6537.765
Итого	11096.709	Итого	11096.709

Таблица 4.17 - Материальный баланс водной промывки на 1 час

Приход	Масса, кг	Расход	Масса, кг
1Нитробензол промывной 1.1Нитробензол 1.2Вода 2Вода из сети 3Промывная вода на циркуляцию	3906.045 3900 6.045 585 6510.075	1Нитробензол 2Вода на аммиачную промывку 3Промывная вода на циркуляцию	3900 591.045 6510.075
Итого	11001.12	Итого	11001.12

5. Подбор и расчет оборудования

5.1 Расчет основного нитратора

Основной нитратор - аппарат, состоящий из двух узлов: смеситель и трубчатый теплообменник. Узел смешения действует как обычный циркуляционный насос с мешалкой пропеллерного типа с частотой вращения 980 об/мин. Привод мешалки индивидуальный, расположен на крышке узла аварийного сброса реакционной массы. Материал - 12Х18Н10Т.

Основной нитратор принимаем по заводским данным со следующими характеристиками:

VП=4,7 м3; F=240 м2; VР=4,2 м3.

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства dЭ=0,1 м. Скорость движения воды в межтрубном пространстве ?= 0,1 м/с. Внутренний диаметр трубок теплообменника dВН=0,016 м. Толщина стенок ?= 0,002 м.

Подбор числа реакторов по объёму:

_рм = (2507,7*879 + 4189,224*1700 + 10547,238*1610)/17244,162 = 1525,56 кг/м³

Принимаем на нитрование два аппарата с рабочим объёмом VР= 4,2 м3.

5.2 Подбор аппарата промывки

Аппарат промывки - вертикальный аппарат, снабженный змеевиком и пропеллерной мешалкой, аппарат совмещен сепаратором. Электродвигатель типа МА 143 2/6 мощностью 11 кВт, установлен на крышке сепаратора. Основной материал - сталь 12Х18Н10Т. Размеры принимаем по заводским данным:

D=1800 мм; VР.С.=0,18 м3; HОБЩ=2570 мм;

HСЕП=510 мм; VП.Р.=6 м3; VР.Р.=5 м3; FОХЛ=40 м2;

n=980 об/мин.

5.3 Подбор смесителя

Смеситель - это аппарат с эллиптическим днищем, снабженный рубашкой и мешалкой пропеллерного типа. Принимаем по заводским данным: VР=5 м3;

VП=6,63 м3; FЗМ=41,1 м2; n=450 об/мин.

5.4 Подбор разбавителя

Разбавитель - это аппарат с эллиптическим днищем и крышкой. Крышка съёмная. Аппарат снабжен змеевиком и пропеллерной мешалкой. Принимаем по заводским данным: VП=6,63 м3; FЗМ=41,1 м2; n=450 об/мин.

6. Охрана труда

6.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов

По свойству сырья, готового продукта и характеру технологических операций производство нитробензола относится к пожароопасным, связанным с вредными производственными факторами химического и физического вида.

К вредным веществам этого производства относятся следующее:

Бензол - бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость. Большие концентрации паров действую на нервную систему.

При многократном воздействии низких концентраций нарушаются функции кровеносных сосудов. Жидкий бензол, довольно сильно раздражает кожу (сухость, зуд, краснота, трещины). ПДК в воздухе - 5 мг/м3. По степени воздействия на организм человека относится к третьему классу опасности (вещество высоко опасное).

Меланж кислотный - смесь азотной и серной кислот. Обладает всеми свойствами азотной кислоты. Раздражает верхние дыхательные пути, может вызвать разрушение зубов, конъюнктивит и поражение роговицы глаз, при тяжелых отравлениях может вызвать отек легких, при попадании на кожу вызывает тяжелые ожоги. Относится ко второму классу опасности (вещество высоко опасное). ПДК в воздухе серной кислоты 1 мг/м3, азотной кислоты 2 мг/м3.

Нитробензол - жидкость, от светло-желтого до светло-коричневого цвета. При приеме внутрь или вдыхании высоких концентраций отравление может развиться очень быстро. Пострадавший теряет сознание, при более медленном поступлении - недомогание, головокружение, шум в ушах, тошнота, рвота. Отравление возможно через кожу. Относится ко второму классу опасности (вещество высоко опасное). ПДК в воздухе - 3мг/м3.

Серная кислота - тяжелая маслянистая жидкость в чистом виде. Техническая серная кислота - темного цвета. Раздражает и прижигает слизистые оболочки верхних дыхательных путей, поражает легкие. Относится ко второму классу опасности. ПДК серной кислоты - 1мг/м3.

Кислотная смесь - смесь серной и азотной кислот. Раздражает верхние дыхательные пути, поражает легкие, при попадании на кожу вызывает тяжелые ожоги. Относится ко второму классу опасности. ПДК серной кислоты 1мг/м3, ПДК азотной - 2мг/м3.

Отработанная серная кислота - раздражает верхние дыхательные пути, поражает кожу, вызывает ожоги. Относится ко второму классу опасности. ПДК - 1мг/м3.

Нарушение регламента производства нитробензола, инструкций по технике безопасности и промсанитарии, может привести в мастерской к возникновению пожара, травматизма рабочих. Неукоснительное исполнение всех инструкций позволяет избежать возникновения чрезвычайной ситуации.

6.2 Требования к использованию средств защиты

Аппаратчик нитрования первой фазы должен пользоваться средствами индивидуальной защиты:

-для защиты органов дыхания - противогаз марки «А» или «БКФ»;

-для защиты глаз - защитные очки;

-для защиты кожи рук - рукавицы «КР», защитные мази.

6.3 Основные мероприятия по технике безопасности

Безопасность рабочих на производстве нитробензола, обеспечивается ведением технологического процесса, в строгом соответствии с утвержденным техрегламентом, инструкциями на рабочие места, соблюдением правил техники безопасности, заземлением всей аппаратуры и оборудования.

При ведении технологического процесса необходимо строго выдерживать температурные параметры. Все рабочие места должны содержаться в чистоте и иметь достаточное освещение. На стенах рабочих помещений согласно ОСТ В 84-1726-79 должны быть вывешены знаки безопасности.

Необходимо, чтобы уплотняющий и смазочный материал на аппаратах и трубопроводах применялся только качественный, согласно с ОСТ 84-1866-80.

Все вращающиеся части и детали оборудования и механизмов должны быть обеспечены прочными ограждениями, изготовленными по чертежам.

Аппараты, хранилища и емкости должны быть оборудованы надежными площадками, переходными тропами, лестницами. Ведение процесса при оголенных или прохудившихся витках змеевиков запрещается. Очистка оборудования, канализационных колодцев и ловушек должна производиться строго по утвержденному графику. Запрещается возвращать в техническую аппаратуру отходы производства, подлежащие уничтожению.

Запрещается работать в одежде из синтетических, шерстяных и шелковых материалов, обуви подбитой гвоздями.

Во время работы аварийная емкость должна быть наполнена водой. Все производственные мастерские должны иметь исправную, проточно-вытяжную вентиляцию, обеспечивающую необходимую кратность обмена воздуха.

6.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях

Аварийная обстановка может быть вызвана:

-Отключением электроэнергии;

-Прекращением подачи воды на охлаждение;

-Возникновением пожара.

В случае отключения электроэнергии аппаратчик нитрования первой фазы должен доложить об этом сменному мастеру, перекрыть вентили на линии подачи бензола и кислотной смеси, захолодить аппараты путем открытия вентилей на охлаждение нитраторов. После подачи электроэнергии по указанию мастера аппаратчик производит запуск фазы после короткой стоянки.

В случае прекращения подачи воды на охлаждение аппаратов нитрования аппаратчик сообщает мастеру. По его указанию закрывает вентили подачи бензола и кислой смеси в аппараты и останавливает мешалки на аппаратах, до выяснения причины отсутствия воды. Аппаратчик следит за ростом температуры в аппаратах и в случае подъема температуры на одном из них периодически включает мешалку в аппарате 1-2 минуты.

При возникновении пожара аппаратчик должен немедленно приступить к его тушению, используя наличные средства пожаротушения. Одновременно сообщить через помощника мастеру и пожарной команде. В случае возникновения пожара или аварии, остановка мешалок и выключения электроэнергии производится по указанию мастера.

При возникновении пожара или аварии категорически запрещается покидать свое рабочее место без разрешения мастера.

При загорании электродвигателя насоса, сообщить по селектору мастеру, обеспечить электродвигатель с пульта управления.

В случае возникновения пожара или аварий в соседней мастерской, немедленно остановить мастерскую на короткую остановку, доложить диспетчеру завода, начальнику смены и далее действовать по указанию мастера.

При загорании травы, ветоши на территории, прилегающей к мастерской тушить водой или огнетушителем ОП - 10Г, ОУ.

6.5 Основные правила противопожарной безопасности

Каждый рабочий должен знать правила противопожарного режима и уметь пользоваться средствами пожаротушения и пожарной сигнализацией, для вызова пожарной команды.

Производственные мастерские не должны загромождаться посторонними предметами. Выходы и входы должны быть свободны.

Противопожарный инвентарь должен постоянно находиться в боевой готовности. Подходы к инвентарю должны быть свободны.

При загорании в аппаратах или повышении температуры в нитромассе до 100?С произвести аварийный слив нитромассы в аварийную емкость. Средства тушения для бензола и нитробензола - тонко распыленная вода, пена.

6.6 Оказание медицинской помощи при травмировании, отравлении и внезапном заболевании

При несчастных случаях аппаратчик нитрования должен уметь оказать первую помощь.

При отравлении: пострадавшего вывести на свежий воздух, если зимой, то его надо укрыть, расстегнуть ему ворот, ослабить пояс, чтобы можно было свободно дышать, дать понюхать нашатырный спирт. Делать искусственное дыхание категорически запрещается. Во всех случаях отравления необходимо вызвать скорую помощь.

При поражении электрическим током быстро освободить пострадавшего от действия электрического тока. Для этого следует обеспечить оборудование, а в случае невозможности пользоваться сухим непроводником (деревом, одеждой). Для изоляции рук лучше всего надеть диэлектрические перчатки. Первая помощь пострадавшим от электрического тока - искусственное дыхание, согревание тела. Делать искусственное дыхание следует в том случае, если пострадавший не дышит или дышит плохо, а так же если дыхание пострадавшего постоянно ухудшается. При отсутствии у пострадавшего пульса для поддержания жизнедеятельности организма одновременно с искусственным дыханием делать наружный массаж сердца. Все это делается до приезда скорой помощи.

При кровотечении раненой части тела придается возвышенное положение, затем артерия прижимается пальцем выше ранения. Кровавую рану, закрыть перевязочным материалом, сложенным в комочек и придавить рану сверху, не касаясь раны, на 405 минут. Если кровотечение не останавливается, то, не снимая наложенного материала, поверх него положить кусок ваты, или другого материала и забинтовать. При сильном кровотечении сдавить кровеносные сосуды при помощи сгибания конечностей в суставах, а также жгутом или закруткой. Вызвать врача.

При термических ожогах: при тяжелых ожогах, нужно очень осторожно снять одежду и обувь, (смотря, где ожог), лучше срезать. Обожженную поверхность перевязать стерильным бинтом или чистой тканью, сверху наложить вату и все закрепить бинтом. Направить пострадавшего в медпункт. При химических ожогах немедленно и обильно обмывают пораженное место струей воды, после чего необходимо обратиться в медицинский пункт. При ожогах глаз необходимо тщательно промыть глаза водой, после чего нужно немедленно обратиться к врачу.

При переломах конечностей нужно придать неподвижное положение, т. е. наложить шину. Можно переломанную ногу прибинтовать к здоровой ноге, руку к туловищу. Прежде чем наложить шину, конечность обертывают ватой или материалом, шину прибинтовывают к конечности, шина должна захватывать два ближайших сустава, между которыми находится переломанная кость.

Библиографический список

1. И. К. Кукушкин. Основы проектирования химических производств. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие. - Самарский государственный технический университет. Самара, 2005. - 170 с.

2. Технологическая схема химических производств. Правила выполнения. Условные обозначения: методические указания по курсовому и дипломному проектированию/ Сост. Г. Д. Алтухов, А.Н. Рябцев - Самарский политехнический институт; Самара 1992.-42с.

3. Технологический регламент производства нитробензола ОАО «Промсинтез».

Размещено на Allbest.ru