Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой

Размещено на http://www.allbest.ru/

49

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате

(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)

Кафедра «ХТП»

Промышленная экология

Тема: Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой

Исполнитель: студент гр. МТП-21 И.В. Чикиркин

Руководитель: доцент А.А.Хайбуллин

Салават 2014



Введение

Отходы и побочные продукты, образующиеся и накапливающиеся на нефтехимических предприятиях являются одними из самых многочисленных и разнообразных как в количественном, так и в качественном отношении. Решение проблемы переработки и применения этих отходов неразрывно связано с промышленной экологией и экологической безопасностью, комплексным использованием сырья и материалов. Это способствует увеличению производительности технологических процессов, более полному и экономичному использованию химического сырья.

Поиск путей рационального использования отходов затруднен сложностью их состава. Многочисленные отходы нефтехимических производств содержат в своем составе большое количество разнообразных реакционноспособных соединений и могут служить ценным исходным сырьем как для органического синтеза, так и для получения различных полимерных и композиционных материалов. Однако, при этом необходимо учитывать то, что во многих случаях методы переработки пригодные для одних промышленных отходов оказываются совершенно неприемлемыми для других. Разделение такой углеводородной смеси на индивидуальные компоненты, чаще всего, является очень сложной и трудоемкой задачей. Поэтому выделять из промышленных отходов индивидуальные соединения в большинстве случаев оказывается нецелесообразным с экономической точки зрения. Наиболее перспективным является получение на основе отходов таких продуктов, которые не требовали бы предварительного разделения смеси на индивидуальные компоненты.

Структура нефтехимического комплекса от нефти до получения полистирола.

Стироли и полистирол является одним из ценнейших мономеров. Непрерывный рост потребности в стироле для производства полистирольных пластиков, синтетических смол, необходимых для автостроения, электротехнической промышленности, авиа- и судостроения, в промышленности синтетических латексов и бутадиен-стирольных каучуков, лакокрасочных материалов, клеев, пенополистирольных пластиков для строительной индустрии, АБС-пластиков, ряда термоэластопластов приводит к существенному увеличению мощности по его производству.

Полимерами называют соединения, макромолекулы которых состоят из повторяющихся структурных звеньев - мономеров. В состав высокомолекулярных соединений входят тысячи атомов, соединённых химическими связями, а молекулярная масса макромолекул может достигать нескольких миллионов. Полимеры образуются путём многократного последовательного соединения исходных молекул - мономеров.

В данной работе я рассматриваю производство полистирола на примере цеху по производству полистирола завода «Мономер» ОАО «Газпром нефтехим Салават.



ОАО «Газпром нефтехим Салават»

Немного истории ОАО «Газпром нефтехим Салават».

Строительство комбината № 18 по производству искусственного жидкого топлива первоначально планировалось в Хакасии, в г. Черногорске.
Однако в связи с бурным развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности между Волгой и Уралом (в городе Ишимбае, прозванном затем «вторым Баку») правительством страны в 1947 году было принято решение о перебазировании комбината №18 в Башкирию для гидрирования тяжелых продуктов нефтепереработки (мазутов) и получения из них бензина и дизельного топлива.

В январе 1948 года Совет Министров СССР своим распоряжением утвердил площадку строительства предприятия. Вскоре на месте сегодняшнего Салавата вырос палаточный городок.

В 1954 году был введен в эксплуатацию первый технологический объект комбината № 18 - катализаторная фабрика. Катализатор стал первым продуктом предприятия.

В 1955 году начали вводиться в эксплуатацию установки нефтепереработки, а уже в 1956 году в составе комбината действовал мощный нефтеперерабатывающий завод. НПЗ стал бурно развиваться, строились новые установки по переработке нефти, газового конденсата, вторичных процессов нефтепереработки.

В ноябре 2010 года в ходе встречи председателя Правления ОАО «Газпром» Алексея Миллера и президента Республики Башкортостан Рустэма Хамитова достигнута договоренность о создании на базе ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» Всероссийского центра нефтегазовой химии и технопарка. 28 января 2011 года на внеочередном общем собрании акционеров открытого акционерного общества «Салаватнефтеоргсинтез» было принято решение о переименовании ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» в ОАО «Газпром нефтехим Салават».

Деятельность ОАО «Газпром нефтехим Салават»

На единой площадке ОАО «Газпром нефтехим Салават» сконцентрирован полный цикл переработки углеводородного сырья, нефтехимии и производства минеральных удобрений.

Перечень наименований продукции компании насчитывает более 120 позиций. Только перечень производимой обществом крупнотоннажной товарной продукции составляет более 70 наименований и включает в себя автомобильные бензины, дизельные топлива, керосины, топочные мазуты, толуол, сжиженные газы, бутиловые спирты и пластификаторы, аммиак, и карбамид, гликоли, полиэтилен, полистиролы, силикагели и цеолитные катализаторы, ингибиторы коррозии, элементарную серу, широкий ассортимент бытовых товаров из пластмасс и поверхностно-активных веществ и многое другое.

Предприятие является монополистом в РФ по выпуску бутиловых спиртов, пластификатора диоктилфталата, стирола. В состав акционерного общества входят нефтеперерабатывающий завод ОАО «Газпром нефтехим Салават», химический и газохимический заводы, завод «Мономер». ОАО «Газпром нефтехим Салават» владеет 100% акций ОАО «Мелеузовские минеральные удобрения», ОАО «Салаватнефтемаш». В состав предприятия входят генерирующие мощности ООО «Ново-Салаватская ТЭЦ».

Качество продукции соответствует мировым стандартам, что подтверждено наградами престижных российских и зарубежных выставок. Одно из немногих нефтехимических предприятий страны, ОАО «Газпром нефтехим Салават» имеет сертификаты соответствия международным стандартам в области качества и экологической безопасности ИСО 9001 и 14001, что дает предприятию дополнительные преимущества при заключении контрактов на поставку продукции как отечественным, так и зарубежным потребителям.

В настоящее время предприятие осуществляет реконструкцию действующих и строительство новых производств, внедряет автоматизированные системы управления технологическими процессами, совершенствует структуру управления с целью оптимизации деятельности предприятия.

Экологическая политика ОАО «Газпром нефтехим Салават»

В составе ОАО «Газпром нефтехим Салават» постоянно функционирует экологическая служба. Данное подразделение работает над обеспечением охраны окружающей среды от загрязнения выбросами вредных веществ, промышленными отходами, сокращением водопотребления и водоотведения, рациональным использованием природных ресурсов, утилизацией промышленных отходов.

Все новые производства компании отвечают высоким требованиям в части промышленной и экологической безопасности. Введенная в эксплуатацию в 2012 году установка первичной переработки нефти ЭЛОУ АВТ-6 воплотила в себе все новейшие технические решения, позволяющие сделать производство максимально экологичным. Так, каждый блок установки оборудован двумя подземными емкостями закрытой системы дренирования. Их использование при подготовке оборудования к ремонтам позволяет исключить дополнительные выбросы в атмосферу и систему канализации. Процессы на установке протекают в полностью герметичной системе, что предотвращает какое либо загрязнение окружающей среды. Вертикальные печи установки в качестве топлива используют экологически чистый природный газ. Ввод в эксплуатацию ЭЛОУ АВТ-6 стал примером того, как одновременно с увеличением объемов производства, компания добивается снижения выбросов в окружающую среду. Это только часть крупномасштабной программы модернизации, в рамках которой старые и неэффективные производства реконструируются или полностью замещаются новыми, современными.



Экологическая обстановка на ОАО «Газпром нефтехим Салават»

Внедрения новых технологий производства отвечающие всем требованиям в части промышленной и экологической безопасности как показывает доклад «Об экологической ситуации на территории Республики Башкортостан на 2013 год.» изменяет обстановку с выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в городе Салават в лучшую сторону по сравнению за период 2009-2013 года.

Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2009-2013 годах, тыс. т.

Города республики	2009 г.	2010 г.	2011 г.	2012 г.	2013 г.
1	2	3	4	5	6
Всего по республике, в т. ч.	1054,1	1089,7	1148,5	910,1	783,6
от стационарных источников	397,9	387,6	406,4	402,8	448,9
от транспортных средств	656,2	702,1	742,1	507,3	334,7
г. Уфа*
Всего по городу, в т. ч.	318,8	354,3	379,4	277,9	228,8
от стационарных источников	141,6	134,1	132,2	134,4	146,6
от транспортных средств	177,2	220,2	247,2	143,5	82,2
г. Стерлитамак*
Всего по городу, в т. ч.	103,1	108,9	102,8	89,7	73,2
от стационарных источников	62,5	59,6	61,5	57,4	59,0
от транспортных средств	40,6	46,3	41,3	32,3	14,2
г. Салават
Всего по городу, в т. ч.	60,5	51,2	53,1	54,4	48,3
от стационарных источников	37,5	36,5	38,0	37,2	36,2
от транспортных средств	23,0	14,7	15,1	17,2	12,1

Валовые выбросы загрязняющих веществ от промышленных предприятий топливно-энергетического комплекса за 2009-2013 годы, тыс. т.

Предприятия	2009	2010	2011	2012	2013	Выбросы за 2012 год по сравнению с предыдущим
Всего по Башкирии	274,621	261,042	271,018	284,617	279,776	-4,841
ОАО «Газпром нефтехим Салават»	20,613	25,333	25,130	23,544	22,220	-1,324
Салаватская ТЭЦ	1,745	1,517	1,251	1,070	0,911	-0,159
ООО «Ново-Салаватская ТЭЦ»	9,502	5,433	4,161	4,285	3,582	-0,703

Образования отходов в 2007-2013г.

Предприятие	Образовано, тыс. т
	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013
ОАО «Газпром нефтехим Салават»	299,07	287,91	299,18	297,94	401,08	480,78	168,943
Всего по Башкирии	444,719	395,21	359,98	349,24	494,39	560,56	244,402

Отходов в 2013 году образовалось на ОАО «Газпром нефтехим Салават» - 168,943 тыс. т. Объем образования отходов за счет модернизации производства и вывода из эксплуатации устаревших установок сократился по сравнению с 2012 годом на 311,837 тыс. т.

На ОАО «Газпром нефтехим Салават» объем выбросов загрязняющих веществ по данным госстатотчетности за 2013 год снизился на 1,324 тыс.т и составил 22,220 тыс.т.

Снижению выбросов в атмосферный воздух способствовало выполнение ряда природоохранных мероприятий.

Так, в цехе № 54 проведен монтаж мембранной установки выделения водорода из продувочных и танковых газов производства аммиака АМ-76 и монтаж узла очистки углекислоты от горючих газов производства аммиака.

Произведён вывод из эксплуатации установки ДММ (додецилмеркаптана) и установки термокрекинга - ТК-2 Н-431 цеха № 18 нефтеперерабатывающего завода (НПЗ).

Осуществляется строительство автоматизированной установи тактового налива (АУТН) темных нефтепродуктов на нефтеперерабатывающем заводе, что позволит вывести из эксплуатации существующую наливную эстакаду. Проведен второй этап модернизации установки гидроочистки (Л-24-6 ГО-2), что способствует уменьшению выбросов сернистого ангидрида на 392,7 тонны. Финансовые затраты на мероприятие составили 3,257 млн. рублей.

Осуществлена герметизация насосов в цехе №№ 10, 9, 18.

На химическом заводе ведется реконструкция производства гептила, на заводе «Мономер» замена печи поз.F-04.

Объем капитальных вложений на природоохранные мероприятия составил 4,847 млрд. рублей.

В целях снижения негативного воздействия на водные объекты в
2013 году водопользователями Республики Башкортостан выполнены следующие природоохранные мероприятия: Проведены работы по реконструкции очистных сооружений на основной площадке ООО «ПромВодоКанал» (г. Салават). В 2013 году выполнены работы на сумму 123,059 млн. руб. Завершение мероприятия запланировано на 2017 год.

Но наряду с этим мониторинг состояния загрязнения атмосферного воздуха осуществляемый Федеральным государственным бюджетным учреждением «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (ФГБУ «Башкирское УГМС») в городе Салават показал превышение значения СИ по этилбензолу. Показатели загрязнения атмосферы за 2013 год показаны в таблице.

Показатели загрязнения атмосферы в городе Салават за 2013 год

Город	ИЗА	Примесь	СИ	Примесь	НП	Примесь	Степень загряз-нения
Салават	6	БП, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота, оксид углерода	6,5	Этилбензол	1,8	Этилбен-зол	Повышенный

По данным постов наблюдений ФГБУ «Башкирское УГМС» в городе Салават уровень загрязнения воздуха характеризуется как повышенный.

На основании этих данных проведём анализ производства полистирола на наличие выбросов в атмосферу. С последующим мониторингом выявленных проблем на производстве и нахождения решений по улучшению экологической обстановки на предприятии.

Основные данные о сырье и полистироле

Стирол является одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и пластических масс. Дегидрирование алкилароматических соединений имеет большое промышленное значение для получения стирола и его гомологов. При этом стадия дегидрирования завершает двухстадийный процесс, который начинается с алкилирования бензола олефином:

1. Получение этилбензола осуществляется по следующей реакции:

CH6 + C2H4 > C6H5СН2СН3

Синтез этилбензола алкилированием бензола этиленом осуществляют, применяя катализаторы на основе хлорида алюминия, фторида бора, фосфорной кислоты или цеолитов. Использование низких концентраций катализатора позволяет проводить процесс в жидкой фазе (катализатор суспензирован или растворен). Этот способ используют в России. Процесс проводят при 140-200 °С и давлении 0,3-1,0 МПа. Алкилирование бензола олефинами - типичная реакция электрофильного замещения.

2. Стадия дегидрирования этилбензола:

CH5СН2-СН3 > C6H5СН=СН2+Н2

Процесс проводят в присутствии катализатора. Наибольшее применение нашли катализаторы на основе оксида железа. Оптимальная температура при работе на этих катализаторах 600-630°С, равновесный выход стирола не превышает 40-50 %. Для более полного превращения этилбензола в стирол понижают парциальное давление паров этилбензола, разбавляя его водяным паром (массовое отношение водяной пар: этилбензол 2,5-3: 1).

Примерно 70% стирола используется в производстве полистирола и пенополистирола. Из стирола также получают различные сополимеры: акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) - 9%, стирол-акрилонитрил (САН) - 1%, стирол-бутадиеновый каучук - 5%.

Продукция из полистирола характеризуется широкой областью применения - от электроники и строительства до игрушек, бытовых изделий, мебельного производства. Все эти изделия длительное время выдерживают температуру до 110°С, а также обладают повышенной стойкостью к воде, растворителям, кислотам, щелочам, средствам химической чистки. Ударопрочный полистирол сополимер используют для интерьеров, облицовки холодильников, рефрижераторов.

Физические свойства стирола. Стирол (винилбензол, фенилэтилен), С6Н5СН = СН2 -- бесцветная жидкость со своеобразным запахом.

Ниже приведены некоторые физические свойства стирола:

Плотность при 20єС - 0,9060 г/см3

Температура плавления - 30,628 єС

Температура кипения - 145,2 єС

Температура вспышки - 34 єС

Показатель преломления - 1,5468

Критичное давление - 4 (40) Мн/м2 (кгс/см2)

Критичная температура - 373°С

Критичный объем, - 3,55 см3/г

Вязкость при 20°С, мн(сек/м2, или cпз) - 0,781

Давление паров при 20(С, н/м2 (мм рт. ст.)- 652 (4,9)

Уд. теплоемкость, кдж/(кг(К) [кал/(г(°С)]

|жидкость при 20°С - 1,695 (0,4039)

пар при 25°С- 1,183 (0,2818)

Поверхностное натяжение при 20°С, - 32,2 мп/м

Теплота образования (жидкость) при 25°С- 147,6 (35,22) кдж/кг (кал/г)

Теплота полимеризации - 716 (171) кдж/кг (кал/г)

Теплота испарения при 140°С, - 368 (87,7) кдж/кг (кал/г)

Полистирол (polystyrene) - твердый, жесткий, аморфный полимер, относится к классу термопластов. Полистирол хорошо окрашивается и обрабатывается механическими способами. Температура размягчения составляет 90-95°С. Ориентированный полистирол имеет среднюю газопроницаемость, но высокую паропроницаемость. Паропроницаемость быстро понижается при температурах ниже 0°С, что позволяет использовать его для упаковки продуктов при низких температурах. Из ориентированной полистирольной пленки методом термоформования получать изделия сложной конфигурации.

Свойства полистирола общего назначения.

Плотность - 1050-1080 кг/м3.

Насыпная плотность гранул - 550-560 кг/м3.

Линейная усадка в форме - 0,4-0,8 %.

Нижний предел рабочих температур - -40 °С.

Верхний предел рабочих температур - 65-75 °С.

Электрическая прочность при частоте 50 Гц - 20-23 кВ/мм.

Удельное поверхностное электрическое сопротивление - 1016 Ом.

Удельное объемное электрическое сопротивление при выдержке под напряжением 1 мин. - 1017 Ом·см при выдержке под напряжением 15 мин. - 1018 Ом·см.

Коэффициент термического линейного расширения - 6·10-5-7·10-5 град-1.

Коэффициент теплопроводности - 0,093-0,140 Вт/м·К.

Удельная теплоемкость - 34·103 Дж/кг·К.

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц - 3-4·10-4.

Диэлектрическая проницаемость - 2,49-2,60.

Сырьем для изготовления полистирола служит продукт нефтесинтеза - стирол. Как правило, полистирол выпускают в виде цилиндрических гранул размером 2-5 миллиметров.

Блочный полистирол отличается высокой чистотой. Эта технология наиболее экономична и практически безотходна, поскольку непрореагировавший стирол возвращается на полимеризацию.

Ударопрочный полистирол получают главным образом термической полимеризацией в массе по непрерывной схеме так же, как и полистирол общего назначения, по периодической схеме. Бутадиеновый или бутадиен-стирольный каучук измельчают и растворяют в стироле (4-15%-ная концентрация). При нагревании и интенсивном перемешивании раствора протекает реакция полимеризации стирола и прививка его на каучук. После образования 2-3% полистирола реакционная среда расслаивается на стирольную фазу (раствор полистирола в стироле) и каучуковую (раствор каучука и привитого сополимера в стироле). Образование привитого сополимера протекает на границе раздела фаз. Структура, размеры дискретной каучуковой фазы, содержание в ней окклюдированного полистирола зависят от интенсивности перемешивания, концентрации основных компонентов и модифицирующих добавок. При степени превращения стирола 30-40% реакционная система из-за высокой вязкости становится стабильной и перемешивания уже не требуется. На завершающей стадии процесса происходит частичное сшивание каучука в частицах микро геля, в результате чего возрастает их устойчивость к сдвиговым деформациям.

Продукт представляет собой расплав ударопрочного полистирола содержащего 0,5-10% непрореагировавшего стирола, который удаляют в вакууме, а полимер гранулируют.



Технические требования к полимеру

Полистирол общего назначения и ударопрочный должен соответствовать настоящим техническим условиям и изготовляться по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Исходные компоненты, применяемые для изготовления полистирола, должны иметь паспорта качества предприятий-поставщиков, подтверждающие соответствие их качества требованиям нормативной документации.

Показатели качества полистирола общего назначения должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1, показатели качества полистирола ударопрочного должны соответствовать требованиям и нормам. 

Полистирол, применяемый для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами и игрушек, должен соответствовать требованиям ГН 2.3.3.972-00 «Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами». Применение полистирола для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами и игрушек, должно быть разрешено органами Роспотребнадзора.

Определение гигиенических показателей проводят органы Роспотребнадзора в аккредитованной лаборатории при постановке продукции на производство и 1 раз в полгода при выпуске серийных партий.

Требования безопастности

Гранулированный полистирол относится к неопасным, нетоксичным продуктам. При комнатной температуре не оказывает вредного действия на организм человека. Не оказывает влияния на кожные покровы. Отравляющие пары, вредные для дыхательной системы могут образовываться только при переработке полимера при высоких температурах.

Гранулированный полистирол по ГОСТ 12.1.044 является горючим продуктом, температура воспламенения - 343 °С, самовоспламенения для полистирола общего назначения - 440 °С, для полистирола ударопрочного - 486 °С. Пыль полистирола с размерами частиц от 20 до 70 мкм взрывоопасна, нижний предел взрываемости -- 27,5 г/м3.

При загорании полистирол тушить первичными средствами огнетушения: песком, тонко распыленной водой с добавкой ПАВ, углекислотными огнетушителями, асбестовым одеялом. Индивидуальные средства защиты при аварийных ситуациях -- противогазы с коробками марок «А» и «БКФ» по ГОСТ 12.4.041.

В соответствии с правилами защиты от статического электричества и ГОСТ 12.1.018-93 оборудование, коммуникации на участках возможного образования зарядов статического электричества должны быть заземлены.

При горении полистирола образуются двуокись углерода, окись углерода, сажа.

Продукты разложения полистирола, образующиеся при термодеструкции и при термоокислительной деструкции, токсичны. При переработке полистирола в результате частичной деструкцииматериала могут выделяться пары стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода.

Применение полистирола

Полистирол занимает четвертое место в мировой табели о рангах полимеров - 7,5% мирового рынка. Он относится к термопластам общетехнического назначения. Обладая хорошими прочностными свойствами, прозрачностью и прекрасным внешним видом, полистирол широко используется в производстве товаров бытового и культурно-бытового назначения, строительстве, светотехнике, медицинской технике, рекламе. Поскольку полистирол является прекрасным диэлектриком, хорошо работающим при низких и высоких частотах, он эффективно применяется в электротехнике, в том числе для изготовления тонких ориентированных конденсаторных пленок. Кроме того, полистирол является исходным материалом для производства пенополистирола.

Технология производства изделий из полистирола разработана достаточно глубоко. Он перерабатывается всеми методами переработки термопластов, хорошо сваривается и склеивается, совмещается с пластификаторами, хорошо окрашивается.

Полистирол используют как конструкционный материал вместо дерева и металлов для изготовления корпусов приборов и аппаратов, объемных деталей бытовых и промышленных холодильников, контейнеров, емкостей, бутылей, посуды разового пользования, мебели, канцтоваров, игрушек, осветительных приборов и арматуры к ним, светофильтров, чемоданов, авторучек, упаковки для косметики, визитных карточек, кабельной изоляции.

Полистирол общего назначения применяется в изготовлении оконных стекол, вывесок, перегородок, душевых кабин, рассеивателей света, оранжерей, теплиц, подставок, ценников, дверей, фурнитуры, плёнки.

Изготавливают из полистирола и изделия, подпадающие под контроль Госкомсанэпиднадзора России: детали холодильников и доильных аппаратов; изделия, предназначенные для контакта при комнатной температуре с сухими, сыпучими, водосодержащими пищевыми продуктами, фруктово-овощными соками, фруктами, овощами, ягодами: подносы, поддоны, хлебницы, сахарницы, сухарницы, мерные кружки, вазы, стаканы, банки для сыпучих продуктов; детали оборудования, перерабатывающего пищевые продукты: овощерезки, терки, соковыжималки; предметы быта: футляры для зубных щеток, расчески, мыльницы, облицовку детских ванночек. Отдельный сегмент современного рынка - рециклинг полистирола. Многие компании в России и мире специализируются на покупке полистирольных отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного полистирола. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов и последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала пригодного для изготовления изделий.

Производство полистирола

Производство состоит из трёх блоков. Это Блок I производства полистирола, Блок II ректификации этилбензола стирола и сжигания КОРСа (кубовые остатки ректификации стирола) и сточных вод и Блок III расфасовки готовой продукции, складирования и отгрузки продукции потребителю.

Сырью для получения полистирола.

Стирол - исходное сырью для производства полистирола. Это - непредельный углеводород, безцветная житкось с характерным запахом, температура кипения 145,2 градуса, плотность 906 кг/см2.

Каучук - используется в качестве сырья в производстве ударопрочного полистирола.

Третбутилпербензоат - используется в качестве инициатора реакции полимеризации.

Додецилмеркаптан третичный - используется в качестве регулятора роста цепи реакции полимеризации.

Димер б-метилстирола - используется в качестве регулятора роста цепи реакции полимеризации.

Масло вазелиновое медицинское - используется в качестве пластификатора при производствах полистирола общего назначения и полистирола ударопрочного.

Тринонилфенилфосфи (Irgafos, Doverphos заменитель)- используется в качестве термостабилизатора при производствах полистирола общего назначения и полистирола ударопрочного.

Цинка октадеканоаты (Стеарат цинка) - Используется в качестве внешней смазки полимера.

Ирганокс 1010 (Richnox 1010) - Используется в качестве термостабилизатора

Двуокись титана - Используется в качестве наполнителя и красителя.

Принципиальные схемы производства УПМ

Каучук размельчается на кусачки в дробилке и далее растворяется в аппарате в который подают стирол, а затем при перемешивании вводят каучук. Растворение проводят до образования прозрачного раствора в течении 10 часов при температуре 40 градусов далее загружают инициаторы, стабилизаторы, регуляторы роста цепи, пластификатор. По окончании растворения раствор перекачивается в промежуточную ёмкость.

Предварительную полимеризацию проводят в двух последовательно соединённых реакторах. В форполимеризаторе первой ступени насосом подаётся раствор с добавками. Полимеризация происходит при Т=105 - 125 градусов в течении 5-6 часов в атмосфере азота до степени конверсии 0,4. Далее раствор полимера непрерывно подаётся в полимеризатор второй ступени, где полимеризация продолжается при Т=120-170 градусов в течении 5-6 часов до степени конверсии 0,8. Формолимеризатор и полимеризатор снабжены рубашками, мешалками и холодильниками.

Окончательная полимеризация происходит в аппарате колонного типа с вакуумной-камерой. Полимеризация до степени конверсии 0,9-0,95 завершается при Т=200-230 градусов. В этом же аппарате происходит удаление непрореагировавшего мономера. Пары стирола с форполимеризатора, полимеризатора и вакуум-камеры конденсируются и отправляются на блок ректификации для переработки и возврата стирола в процесс полимеризации.

Расплав полимера поступает в экструдер откуда в виде прутков выдавливается в охлаждённую ванну. После охлаждения прутки измельчаются в грануляторе. Гранулы по пневмотранспорту поступают на блок расфасовки готовой продукции, складирования и отгрузки продукции потребителю



Принципиальные схемы производства ПСМ

В аппарат подают стирол, добовляют добавки (какие добавки и колличестово зависит от рецептуры) интенсивно перемешивают при Т=не более 40 градусов, с частотой вращени мешалки 30-90 об./мин. До полного растворения добавок в стироле. По окончании растворения раствор перекачивается в промежуточную ёмкость.Полимеризация в форполимеризаторе протекает при Т=108-120 градусов до конверсии 32-45%. Съём избыточного тепла происходит реакции происходит за счёт испарения части стирола из реакционной массы. Полимеризация в порполимеризаторе протекает при Т=120-170 градусов до конверсии 75-88%. Раствор полистирола в стироле из полимеризатора выгрузным насосом подаётся в вакуум камеру. Расплав полимера в вакуум камеру поступает с Т-180-200 градусов. В трубчатке перегревателя вакуум камеры расплав нагревается до 240 градусов и поступает в полую камеру 10м3 с остаточным давлением 2,0-2,6 кН/м2. При этом происходит испарение стирола из расплава и содержание остаточного мономера снижается до 0,1-0,3%. Пары стирола поступают на блок ректификации для переработки и возврата стирола в процесс полимеризации. Расплав полимера поступает в экструдер откуда в виде прутков выдавливается в охлаждённую ванну. После охлаждения прутки измельчаются в грануляторе. Гранулы по пневмотранспорту поступают на блок расфасовки готовой продукции, складирования и отгрузки продукции потребителю



Классификация основного оборудования по взрывоопасности

Наименование оборудования, стадии технологического процесса	Категория взрывоопасности технологического блока	Номер блока	Относительный энергетический потенциал технологического блока	Класс зоны по уровню опасности возможных разрушений, травмирования персонала
1	2	3	4	5
Растворитель поз.Р-26/1-4	III	Блок приготовление раствора каучука в стироле и раствора стирола	17,1	R1=20,1 м R2=29,7 м R3=50,9 м R4=147,5 м R5=296,9 м
Насосы поз.Н-28/1-6
Расходная емкость поз.Е-50/1-3
Насосы поз. Н-51/1-6	III	Блок полимеризации I ступени	9,55	R1=5,65 м R2=8,33 м R3=14,27 м R4=41,63 м R5=83,25 м
Форполимеризатор поз.ФП-52/1-3
Насосы поз.Н-55/1-3
Полимеризатор поз. П-56/1-3	III	Блок полимеризации II ступени, вакуумирование, экструзия и грануляция	12,61	R1=9,9 м R2=14,5 м R3=24,9 м R4=72,6 м R5=145,2 м
Вакуум-камера поз. ВК-63/1-3
Насос поз.Н-63/1-3
Экструдер поз. Э-109/1-3

Отходы, образующиеся при производстве продукции, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации, переработки

Твердые и жидкие отходы

Наименование отхода	Место складирования, транспорт	Периодичность образования	Условие (метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации	Количество
				(м3/год)	т/год
1	2	3	4	5	6
1. Масла индустриальные, компрессорные, трансмиссионные	Сбор в специальные ёмкости, бочки. Вывоз автотранспортом	Периодически	Вывозится на площадку “Г” для компаундирова-ния с мазутом или в цех № 13 для компаундирова-ния с нефтью, или реализуется потребителям	1,5
2. Отходы полимеров после очистки аппара-тов и оборудова-ния:Форполимеризаторов ФП-52 полимеризаторов поз.П-56/1-3	Сбор в металлические бочки. Вывоз автотранспортом	Раз в три месяца	Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО		3,3 2,64
3. Пыль полимерных материалов с фильтров размалывающих устройств	Сбор в металлические контейнеры.	При замене фильтрующих элементов в Ф-203, Ф-208/1-4	Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО		0,35
4. Отходы минеральные от газоочистки	Сбор в металлические контейнеры. Вывоз автотранспортом	Раз в месяц	Используются для рекультивации карьера		8,87
Токсичные отходы V класса опасности
5. Древесные материалы из чистой древесины	Сбор на спецплощадке. Вывоз автотранспортом	Постоянно	Реализуется через УМТО		200
6. Полиэтиленовая плёнка упаковочная. Полиэтиленовые мешки, бочки. Бумажные мешки, упаковочная крафт-бумага	Сбор на спецплощадке. Вывоз автотранспортом	Постоянно	Используются для рекультивации карьера		20
7. Отходы твёрдого полистирола, полистирольной пены или плёнки	Сбор в металлические контейнеры	1 раз в месяц	Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО		0,15

Блок Ректификации

Кубовые остатки ректификации стирола (КОРС) содержат до 30 % стирола, 7 - 8 % а-метилстирола, до 60 % смолы, а также нафталин, фенантрен. Количество остатков зависит от режима ректификации, ингибитора полимеризации стирола и составляет около 25 кг на 1 т стирола. Значительную часть кубовых остатков сжигают.

Принципиальная схема ректификации стирола и сжигания корса

Стирол выделяют под глубоким вакуумом (остаточное давление 13-2 кПа) и при относительно низких температурах. В едином агрегате работают две ректификационные колонны: на первой выделяется этилбензольная фракция, направляемый на дегидрирование, и на второй - стирол. Колонны снабжены пленочными кипятильниками, что сокращает время пребывания в них стирола и уменьшает степень его полимеризации. Вакуум создается мощными паро-эжекционными установками. Кубовые остатки ректификации стирола сжигаются в печи (термическое сжигание). Сущность сжигания заключается в том, что корс вводимый в печь сжигания, разлогается при высоких темературах (900 - 1050 градусов) и органические примеси сгорают образуя продукты полного сгорания (СО2, Н2О, NО2 и т.д).

Состав КОРС, образующийся в процессе дегидрирования этилбензола

Наименование компонента	Содержание, мас.%
Стирол	5,0 - 25,0
б-Метилстирол	1,0 - 8,3
в-Метилстирол	1,8 - 3,7
Этилбензол	1,0 - 12,0
Изопропилбензол	0,1 - 1,0
Дивинилбензол	0,3 - 0,7
Нафталин	0,4 - 0,7
Дифенил	0,2 - 0,8
Дифенилметан	0,1 - 0,4
Дифенилэтан	1,1 - 2,8
Дибензил	0,8 - 2,8
1-Фенил-3-трет-бутилциклогексан	1,8 - 2,7
5-Этилиндан	0,9 - 1,7
транс-Стильбен	3,8 - 12,4
Фенантрен	1,7 - 3,1
Гидрохинон-п-оксидифениламин	0,2 - 0,6
Полистирол	10,0 - 60,0
Неидентифицированные «легкие» вещества	1,2 - 2,4
Высококипящий «тяжелый» остаток	1,5 - 2,5

Сравнительный анализ кубовых остатков ректификации стирола разных промышленных предприятий, представленный по содержанию в них мономерного стирола, полимера (полистирола) и высококипящего «тяжелого» остатка позволяет заметить значительные различия его состава



Характеристика состава КОРС по промышленным предприятиям

Наименование предприятия	Содержание, мас.%	Средняя молекулярная масса полимера
	стирол	полимер	«тяжелый» остаток
ОАО «Воронежсинтезкаучук»	8,4	54,5	37,1	41000
Узловское АО «Пластик»	46,9	18,9	34,2	35400
ОАО «Нижнекамскнефтехим»	36,0	45,5	18,5	24200
ОАО «Газпромнефтехим Салават»	3,0	14,4	82,6	17500
ОАО «Пермьнефтеоргсинтез»	10,8	69,5	19,7	44500
ОАО «Ангарскнефтеоргсинтез»	25,0	5,8	48,3	20100
Завод «Пластмасс» (г. Актау, Казахстан)	17,6	67,9	14,5	9000
Завод «Синтетического каучука» (г. Сумгаит, Азербайджан)	15,0	45,0	28,1	28100

Процесс ректификации загрязнённого стирола по характеру сырья и получаемых продуктов относится к взрывопожароопасным производствам с токсичными средами и особо вредными условиями труда.

При атмосферном давлении в отсутствии инициаторов и ингибиторов стирол начинает медленно полимеризоваться уже при 60⁰С со скоростью примерно 0,1% в час. При 100єC эта скорость уже составляет 2,1% в час, а при 150єC - 50% в час. Наличие большого количества насосного оборудования, аппаратов, запорной арматуры создаёт условия для возникновения подсосов воздуха в систему, пропусков жидких и газообразных углеводородов, что может привести к образованию взрывоопасных концентраций внутри аппаратов и трубопроводов, загазованности помещений и территории, взрыву, возникновению пожаров и загораний. Основными факторами, характеризующими производство с точки зрения опасности при работе, являются:

- ароматические углеводороды - этилбензол, стирол - являются токсичными веществами, которые при выделении в атмосферу могут привести к производственным отравлениям;

- опасность получения термических ожогов о нагретые поверхности при пропуске пара, конденсата, горячих продуктов;

- опасность получения механических травм при нарушении правил обслуживания машинного оборудования;

- опасность поражения электрическим током;

- опасность получения травм в результате разгерметизации аппаратов и трубопроводов;

- опасность получения травм при проведении работ на высоте и внутри аппаратов.

Энергетический потенциал блока ректификации этилбензола, стирола не высок, так как процесс осуществляется под вакуумом при низких температурах. Находящиеся в блоках продукты характеризуются высокой химической стабильностью, что исключает возможность внутренних взрывов.

Потенциальной опасностью является разгерметизация напорных трубопроводов, транспортирующих жидкие углеводороды, разлив которых при наличии источников зажигания может вызвать пожар.

Важнейшими параметрами процесса ректификации являются температура и давление. Температура регулируется подводом тепла от внешних источников. Повышение давления возможно при перегреве материальных потоков, отсутствии хладоносителей, выходе из строя системы контроля и регулирования.

Классификация блока по взрывоопасности

№ п/п	Номер блока	Номер позиций аппаратуры, оборудования по технологической схеме, составляющие технологический блок	Относительный энергетический потенциал технологического блока	Категория взрывоопасности	Класс зоны по уровню опасности возможных разрушений, травмирования персонала
1	2	3	4	5	6
1	7	Емкости, Насосы, Теплообменник	5,27	ІІІ	5
2	8	Насосы Теплообменники Колонны ректификационные Барометрические баки Емкости	7,14	ІІІ	5

Твердые и жидкие отходы

Наименование отходов	Место складирования, транспорт	Периодичность образования	Условие (метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации	Количество	Примечание
				м3/год	т/год
1	2	3	4	5	6	7
Масло индустриальное отработанное	В бочки, маслосклад цеха	По мере отработки	Вывозится на площадку Г для компаундирования с мазутом или в цех №13 для компаундирования с нефтью или реализации потребителю	0,22	0,2
Песок, загрязненный маслом	Специальная тара или контейнеры	В случае розлива масла	Направляются на обезвреживание

Сточные воды

Наименование стока	Количество образующихся сточных вод, м3/ч	Условия (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность сбросов	Место сброса	Установленная норма содержания загрязнений в стоках, мг/л	Примечание
1	2	3	4	5	6	7
Стирольная вода из емкости пароэжекторных установок	10,0	На сжигание в печь	Постоянно при работе блока полимеризации и блока ректификации	При выходе из строя или ремонте печей в канализацию РО К-17	Нефтепродукты не более 50 мг/л, стирол - не более 25 мг/л, фосфаты - не более 1 мг/л, цинк - не более 0,05 мг/л

Блок Расфасовки готовой продукции

Гранулы по пневмотранспорту с блока производства полистирола поступают в бункер через циклон где происходит отделение бисера от воздуха. Бисер собирается в бункер, а отработанный воздух поступает в рукавный фильтр (ФРУ), где очищается от пыли и выбрасывается в атмосферу.

Пыль бисера, уловленная рукавным фильтром ФРУ, ссыпается в мешок и отправляется для дальнейшей переработки в блоке полимеризации.

Гранулы из бункера через автоматические весы затаривается в мешки (25кг.) или мягкие контейнеры типа МКР 1,0 С с полиэтиленовым вкладышем (500кг).

Поддоны с мешками или мягкие контейнеры электропогрузчиком транспортируются в склад готовой продукции.

В момент расфасовки готовой продукции в мешки или контейнера происходит отбор пробы гран состава лабораторией ОТК для определении физико-химического свойств готовой продукции. По результату отбора пробы расфасованным партиям присваивается сортность. Высший сорт и 1 сорт отправляется потребителю, бракованная продукция отправляется на переработку.

Готовая продукция расфасованная по партиям отгружается потребителю в авторефрижераторы или ж/д вагоны.

Выбросы в атмосферу

Наименование выброса	Количество образования выбросов по видам (т/год)	Условие (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Установленная норма содержания загрязнения в выбросах	Объем потока газовоздушной смеси на выходе из источника выброса	Примечание
				г/с	мг/м3	м3/с
1	2	3	4	5	6	7	8
Блок полимеризации
1. Расфасовочные шкафы (местные отсосы от мест расфасовки красителей), труба циклона ФРУ-56, ист. № 338: - взвешенные вещества	0,004316		при операции расфасовки	0,00148	2,269	0,35
2. Расфасовочные шкафы (местные отсосы от мест расфасовки красителей), труба циклона ФРУ-58, ист. № 339: - взвешенные вещества	0,004520		при операции расфасовки	0,00155	2,563	0,42
3. Экструдер поз. Э-109/1-3, поз. Э-107/1-3 (местный отсос от головки экструдера), вентиляционная труба В-78, В-79, В-80, В-81, В-82, В-83, ист. № 342: - стирол	2,5547		постоянно	0,0896	100,88	0,95
4. Дробилка каучука поз. Д-30/1-3 (местный отсос), вентиляционная труба В-2, ист. № 343: - стирол	0,2823		постоянно	0,0099	11,188	0,94
1	2	3	4	5	6	7	8
5. Местный отсос от сальниковых камер насосов поз. Н-55/1-3, вентиляционная труба В-3, ист. № 344: - стирол; - пыль полистирола	4,050271 0,0613		постоянно	0,142055 0,00215	520,348 7,875	0,29
6. Дробилка каучука поз. Д-30/4 (местный отсос); местные отсосы от пробоотборников аппаратов поз. ФП-52/1-3, П-56/1-3; от фильтров поз. Ф-34/1-6; от лючков и из бельтингового рукава растворителей поз. Р-26/1-4, вентиляционная труба В-9, ист. № 345: - б-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное	0,1853 0,3707 0,037 0,1853 0,0741 1,1112		постоянно	0,0065 0,013 0,0013 0,0065 0,0026 0,039	5,293 10,586 1,059 5,293 2,117 31,758	1,3
7. Теплообменники поз. Х-25/1-4, труба-воздушка, ист. № 346: - стирол	0,193882		постоянно	0,0068	722,344	0,01
8. Емкость поз. Е-60, труба воздушка, ист. № 347: - стирол	0,00399		постоянно	0,00014	15,026	0,01
9. Барометрические баки поз. Б/Б-66/1-3; поз. Б/Б-71/1-3, труба-воздушка, ист. № 348: - стирол	0,0026		постоянно	0,000092	4,937	0,02
10. Местный отсос от пробоотборников растворителей поз. Р-26/1-4; выделения из помещения отделения полимеризации 2 этаж, вентиляционная труба ист. № 1236: - б-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное	0,002 19,90002 0,002 0,001 0,0079 0,105		постоянно	0,000056 0,698001 0,00007 0,000035 0,00028 0,0037	0,012 148,293 0,015 0,007 0,059 0,786	5,0
11. Емкость поз. Е-50/1-3, труба-воздушка, ист. № 1237: - б-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное	0,000006 0,1112 0,00036 0,000001 0,000077 0,000003		постоянно	0,0000002 0,0039 0,000013 0,0000001 0,0000003 0,0000001	21,704 423222,22 1410,741 10,852 32,556 10,852	0,00001
12. Холодильник поз. Х-70/1-3, труба-воздушка, ист. № 1238:- стирол	0,0599		постоянно	0,0021	227888,889	0,00001
13. Бункер поз. Б-110/1-3, труба-воздушка, ист. № 1239: - взвешенные вещества	0,0128		постоянно	0,00045	48,297	0,01
14. Скоростной смеситель поз. С-106/1,2, вентиляционная труба В-4, ист. № 1240: - взвешенные вещества	0,1045		постоянно	0,0037	10,733	0,37
15. Скоростной смеситель поз. С-106/3, ист. № 1241: - взвешенные вещества	0,8474		постоянно	0,0297	10,733	2,97
16. Выделения из помещения полимеризации, 3 этаж, ист. № 1242: - стирол; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное	0,810798 0,008755 0,005721		постоянно	0,028437 0,000307 0,000201	10,073 0,109 0,071	3,03
17. Выделения из отделения грануляции, вентиляционная труба В-35, В-36, В-37, В-38, В-6, ист. № 1243: - пыль полистирола	0,0613		постоянно	0,00215	0,561	4,11
18. Емкость поз. Е-8, труба-воздушка, ист. № 1244: - масло минеральное нефтяное	0,3421		постоянно	0,012	1302222,2	0,00001
19. Емкость поз. Е-11, труба-воздушка, ист. № 1245: - дифосфит	2,281		постоянно	0,08	8681481,481	0,00001
20. Емкость поз. Е-7, труба-воздушка, ист. № 1246: - дифосфит	0,8554		постоянно	0,03	3255555,556	0,00001
Блок расфасовки готовой продукции
25. Отделение расфасовки и упаковки полистирола от точек поз. 151/1-8, 152/1-4, труба циклона ФРУ-3А, ист. № 334: - пыль полистирола	0,09315	-	постоянно	0,00375	3,929	1,024
26. Бункеры поз. 2231/1-6, труба циклона ФРУ-В-7, ист. № 335: - пыль полистирола	0,21884	-	постоянно	0,00881	28,609	0,331
27. Расфасовка полистирола, труба циклона ФРУ-В-4, ист. № 336: - пыль полистирола	0,024178	-	постоянно	0,00092	3,329	1,33
28. Расфасовка полистирола, труба циклона, ист. № 337: - пыль полистирола	0,034272	-	постоянно	0,0014	6,536	1,32
Блок ректификации
11. Труба-воздушка ёмкости поз. Е-1/1,2, ист. № 1253: - стирол.	0,0172	-	постоянно	0,0006	65111,111	0,0
12. Дымовая труба циклонной печи сжигания поз. П-5/1,2, ист. № 361: - азота диоксид; - азот оксид; - сера диоксид; - углерод оксид; - метан; - бензапирен.	7,356210 4,580282 0,034214 3,250000 0,325000 0,000000001	-	постоянно	0,25880040 0,1606440 0,0012000 0,1140000 0,0114000 0,00000001	255,439 159,047 1,188 112,867 11,287 5,7Е-06	1,75
13. Вентиляционная труба В-1,2 из насосной об.1344, ист. № 362: - стирол.	0,1882	-	постоянно	0,0066	46,901	0,15
Воздушки емкостей не плотности ист. № 6107 (359)	-винилбензол (стирол) 0,613602 - этилбензол 0,020810	- -	постоянно постоянно	0,021521 0,00073	- -	0
Помещение насосной объекта 1342, Вент. труба В-1,2 ист. № 360	- винилбензол (стирол) 0,373500 - этилбензол 1,265900	- -	постоянно постоянно	0,0131 0,0444	1,88761 6,39769	0,94

Анализ производства полистирола и взаимодействия с окружающей средой и методы уменьшения выбросов вредных веществ.

Производство полистирола является одним из источником загрязнения окружающей среды. Основным объектом загрязнения является - воздушный бассейн и гидросфера. В атмосферу выбрасывается токсикогенно в виде непредельных соединений, а также оксидов, щелочей и солей. Из вредных выбросов две третьих приходится на газообразные продукты, а остальные на твердые пылевидные частицы. В водный бассейн поступают сточные воды производства. Удельный расход воды на производство 1 тонны продукции может составлять от 0,5 м3 до 2000 м3. Приведенные данные свидетельствуют об важности мероприятий по защите окружающей среды. Основными причинами загрязнения окружающей среды являются: использование морально и физически устаревшего оборудования, конструктивные недостатки технологического процесса, наличие в них значительной доли ручного труда и как следствие его потенциальной опасности. К наиболее распространённым причинам загрязнения воздушной среды относятся:

1. Неполная конверсия мономеров и потери летучих органических веществ.

2. Выбросы в атмосферу примесей и загрязнений, присутствующих в используемом сырье.

3. Недостаточная герметичность оборудования.

4. Испарение летучих продуктов из различных резервуаров и хранилищ.

Основные разновидности вредных газообразных веществ выделяемых в процессе их производства приведены в таблице.

п/п	Наименование вредностей	В пределах производственной площадки мг/м3	За пределами санитарной зоны мг/м3
1	Аммиак	6,0	0,2
2	Винилацеатат	3,0	0,15
3	Озон	0,03	Нет данных
4	Этилен	3,0	0,5
5	Стирол	1,5	0,003
6	Этиленоксид	0,3	0,3
7	Циклогексанон	3,0	0,04
8	Оксид углерода	6,0	3,0

Определение состава вредных веществ загрязнения воздуха требует использование сложного лабораторного оборудования. Это газоанализаторы, газовые хроматографы. В последнее время большое распространение получают экспрессные методы анализа, позволяющие получать результат на месте после взятия пробы. Это такие методы как - с помощью реакционных бумаг и с использованием колористических трубок.

Обезвреживание газовых выбросов

При производстве полистирола есть разнообразные газовые выбросы в атмостферу, основным является стирол, этилбензол и изопропилбензол, пары воды (эмульсионные и суспензионные). Источниками выбросов являются воздушки аппаратов-реакторов, аппараты, работающие под давлением, местные отсосы форполимеризаторов, экструдеров-грануляторов, отделения расфасовки готовой продукции. Среди компонентов газовых выбросов наиболее токсичным является стирол, концентрация которого может достигать 350мг/м3. Производство полистирола разработано в 1974 году такт как в те года меньше всего уделялось по направлению экология. В связи с этим никаких установок по обезвреживанием газовых выбросов у производства полистирола нет. Рассмотрев несколько способов очистки выбросов вредных веществ (каталитическое окисление, адсорбционное извлечение стирола) я остановился на методе адсорбционное извлечение стирола из загрязненного воздуха на активном угле и последующий возврат его в производство. В производстве ударопрочного полистирола в газовых выбросах содержится в основном стирол (остальные примеси на уровне следов). В этом случае становится возможным адсорбционное извлечение стирола из загрязненного воздуха на активном угле и последующий возврат его в производство. Стирол хорошо адсорбируется активным углем и десорбируется острым водяным паром. Часть адсорбированного стирола (около 5 % от массы угля) прочно удерживается углем и в процессе десорбции водяным паром не извлекается. Количество прочно адсорбированного стирола остается практически неизменным на протяжении большого числа циклов "адсорбция-десорбция" и не зависит ни от содержания стирола в отходящих газах, ни от времени пребывания его в адсорбере. Преимущество адсорбционного способа очистки этот способ менее энергоемкий и дает возможность утилизировать стирол, извлеченный из выбросного потока. Процесс очистки промышленных газов от стирола заключается в осуществлении двухфазного цикла "адсорбция-десорбция". При адсорбции газовые выбросы подаются в нижнюю часть адсорбера 1, в котором происходит поглощение содержащихся в воздухе веществ активным углем. Очищенный газ удаляется в атмосферу. Регенерация угля проводится (после насыщения его стиролом) острым водяным паром. Десорбат собирается в сепараторе 6 (после охлаждения в холодильнике 2), где происходит расслаивание конденсата на два слоя (органический и водный).

1 - адсорбер; 2 - холодильник: 3 - парогенератор; 4 - насос; 5 - сборник конденсата; 6 - сепаратор; 7 - сборник стирола. Рисунок 2- Технологическая схема очистки промышленных выбросов от паров стирола.

Водный слой поступает в парогенератор 3 для получения пара на десорбцию, а стирол (органический слой) собирается в сборнике 7, откуда передается в отделение подготовки реагентов для стадии полимеризации. Температура пара при десорбции от 110 до 120 °С; расход пара от 5 до 7 кг на 1 кг рекуперата; продолжительность процесса десорбции - не менее 60 мин; продолжительность расслаивания - не менее 2 ч; степень десорбции - 100 %.

Стирол, извлеченный из активного угля после разделения в сепараторе поступает на установку ректификации для получения товарного стирола с содержанием основного вещества до 96 %. Ректификация проводится под вакуумом. Кубовые остатки после стадии ректификации направляются на установку сжигания.

Водный слой конденсата, полученный в процессе десорбции, насыщен стиролом и содержит некоторое количество этилбензола и изопропилбензола. При отстаивании в сепараторе основное количество примесей переходит в стирольную фазу, а стирол, растворенный в водном слое, отдувается воздухом. Отдуваемый воздух объединяется с отходящими газами и поступает в адсорбер. Расход отдуваемого воздуха достигает от 10 до 15 м3 на 1 т водного конденсата.