Проектирование цеха для производства поверхностно-активного вещества (смачивателя СВ-101)

13.1 Общие сведения о технологических расчетах оборудования

Назначение расчета: определение производительности, размеров, числа единиц оборудования, устанавливаемого на каждой стадии для обеспечения заданной мощности по готовому продукту.

Мощность производства представляет собой годовую производительность, которую должно обеспечить оборудование в условиях нормальной эксплуатации и выражается в единицах массы готового технического продукта или в пересчете на 100%-е вещество. Продолжительность работы оборудования принимается равной 351 сут. (см. экономическую часть).

При расчете принимают следующие условные обозначения [5]:

G - годовая мощность производства, т/год;

G_c - суточная производительность, т/сут;

n(i) - требуемое число аппаратов на i-й стадии процесса;

z(i) - запас производительности i-го аппарата;

q_c(i) - суточная производительность одного аппарата i-й стадии, т/сут;

V_Р(i) - рабочий объем аппарата, л;

V_Т(i) - объем реакционной массы на i-й стадии, л/т;

V_С(i) - суточный объем реакционной массы, на i-й стадии, л/сут;

V_aп(i) - объем аппарата, л;

ф_оп(i) - продолжительность операции, ч;

ц(i) - степень заполнения i-го аппарата;

б(i) - число операций на i-й стадии в сутки;

в(i) - число операций в одном аппарате на i-й стадии в сутки.

Коэффициент запаса производительности оборудования z(i), компенсирующий простои во время ремонтов, принимается в %:

- чаны, сборники и прочие легко ремонтируемые аппараты - 5-10;

- реакционные аппараты - 10-15.

Коэффициент заполнения емкостных аппаратов, т.е. отношение объема реакционной массы в аппарате к объему аппарата по ГОСТу: ц = V_P/V_ап. Он зависит от особенностей процесса: при кипении, вспенивании реакционной массы он составит 0,3-0,5, при перемешивании - 0,5-0,8, для стадий хранения жидкостей - 0,9 [5].

При выборе и расчете емкостного оборудования для периодических процессов поступают следующим образом [5]:

1. выбирают объем основного аппарата V_ап(1), используя промышленные данные об объемах аппаратов, применяемых для проведения подобных стадий; затем рассчитывают число аппаратов для основной стадии:

n(1) = V_c(1)*[1+z(1)]*ф_оп(1) / [24*V_ап(1)*ц(1)],

где V_c(1) = G_c/V_т(1), и округляют значение n(1) до целого числа в сторону увеличения.

2. определяют число операций в сутки на основной стадии:

б(1) = V_c(1) / [V_ап(1)*ц(1)].

3. определяют число операций в одном аппарате на любой другой стадии процесса:

в(i) = 24/ ф_оп(i).

4. рассчитывают требуемое число аппаратов на этой стадии:

n(i) = б(i)*[1+z(i)]/в(i).

5. определяют объем аппаратов, которые необходимо установить на i-й стадии:

V_ап(i) = V_c(i)*[1+z(i)]*ф_оп(i) / [24*n(i)*ц(i)],

где V_c(i) = G_c/V_T(i); при этом используют n(i) без округления до целого числа.

6. подбирают равный или ближайший больший по объему аппарат по существующим ГОСТам или каталогам на емкостное оборудование.

При выборе цеховых хранилищ следует в первую очередь установить нормы запасов сырья, промежуточных и готовых продуктов.

Так как общезаводские склады работают в большинстве случаев в дневную смену, нижний предел запаса емкости прицеховых хранилищ должен быть рассчитан примерно на 1,5 сут. Число хранилищ рассчитывают по формуле:

n = V_cК_з/(V_апц),

где V_c - суточный расход реагента, л/сут; К_з - коэффициент запаса сырья, сут; V_ап - объем аппарата, л.

Нормы запасов хранения промежуточных продуктов зависят от технологии производства. В периодических процессах хранилища промежуточных продуктов или реакционных масс (например, сборники фильтрата, промежуточные емкости перед той стадией, загрузка для которых производится продолжительное время) рассчитывают, исходя из объема соответствующей (одной) операции, чтобы не изменять величину б.

Технологический расчет стадий фильтрации заключается в определении размера фильтрующей поверхности и числа фильтров. Расчет производится на основании данных о производительности стадии фильтрации (G_оп, кг за 1 операцию, или G_c, кг/сут), продолжительности фильтрования (ф_ф, ч) и производительности фильтра (q_ф, кг/(м²•ч)). Последняя величина зависит от типа фильтра, материала фильтрующей поверхности, природы фильтруемой суспензии.

Расчет стадии фильтрации проводят в такой последовательности:

в = 24/ ф_ф; n = б(1)*(1+z)/в,

S = G_оп/(q_фф_фn) или S = G_c/(24q_фn).

Затем подбирают по каталогу необходимый фильтр.

13.2 Расчет числа единиц и производительности оборудования

Число рабочих дней в году - 351 (рассчитано исходя из норм простоя оборудования в ремонтах).

Суточная производительность G_c = 157.3/351 = 0.477 т/сутки.

1. Для стадий алкилирования, сульфирования и разбавления водой.

Используя промышленные данные об объемах аппаратов, применяемых для проведения подобных стадий выбираем объем основного аппарата V_ап.(1) = 3,2 м³.

ц(1) = 0.75

V_p = 2430 л

V_т = V_p * K_п = 2430*1,03 = 2503 л/т

V_c(1) = 0.477*2503 = 1194 л/сут

ф_оп(1) = 59 ч

n(1) = 1194*(1 + 0.1)*59/24/3200/0,75 = 1,34

б(1) = 1194/3200/0,75 = 0,5

Расчет показывает, что на данной стадии необходимо установить два стальных эмалированных аппарата объемом 3200 л [6].

2. Для стадии приготовления 42%-го раствора едкого натра.

ф_оп(2) = 3.5 ч

в(2) = 24/3,5 = 6,86

n(2) = 0.5*(1 + 0.1)/6.86 = 0.08

V_p = 455 л

V_т = V_p * K_п = 455*1,03 = 470 л/т

V_c(2) = 0.477*470 = 224 л/сут

V_ап.(2) = 224*(1 + 0.1)*3.5/24/0.08/0.75 = 600 л

Расчет показывает, что на данной стадии необходимо установить один стальной, эмалированный аппарат объемом 630 л [6].

3. Для стадии нейтрализации отработанной серной кислоты.

ф_оп(3) = 10 ч

в(2) = 24/10 = 2,4

n(3) = 0.5*(1 + 0.1)/2,4 = 0.23

V_p = 4200 л

V_т = V_p * K_п = 4200*1,03 = 4326 л/т

V_c(3) = 0.477*4326 = 2064 л/сут

V_ап.(3) = 2064*(1 + 0.1)*10/24/0.23/0.9 = 4570 л

Расчет показывает, что на данной стадии необходимо установить один стальной, футерованный аппарат объемом 6300 л [6].

4. Расходная емкость для серной кислоты и олеума.

ф_оп(4) = 10 ч

в(4) = 24/10 = 2,4

n(4) = 0.5*(1 + 0.1)/2,4 = 0.23

V_p = 650 л

V_т = V_p * K_п = 650*1,03 = 670 л/т

V_c(4) = 0.477*670 = 320 л/сут

V_ап.(4) = 320*(1 + 0.1)*10/24/0.23/0.9 = 709 л

Расчет показывает, что на данной стадии необходимо установить один стальной, эмалированный аппарат объемом 1000 л [6].

5. Выпаривание.

ф_оп(5) = 1 ч

в(5) = 24/1 = 24

n(5) = 0.5*(1 + 0.1)/24 = 0.02

V_p = 1264 л

V_т = V_p * K_п = 1264*1,03 = 1302 л/т

V_c(5) = 0.477*1302 = 621 л/сут

V_ап.(5) = 621*(1 + 0.1)*1/24/0.02/0.5 =2850 л

По результатам расчетов на данной стадии необходимо установить один выпарной аппарат с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой, диаметр греющей камеры 0,4 м, высота труб греющей камеры 3 м [12].

6. Фильтрование.

q_ф = 100 кг/(м²*ч)

G_оп. = 5450 кг

ф_{фильтр.} = 10 ч

в(6) = 24/10 = 2,4

n(6) = 2

S = 5450/100/10/2 = 2.7 м²

Необходимо установить два нутч-фильтра площадью фильтрования 2,7 м² [7].

Расчет цеховых хранилищ.

1. Хранилище бутанола.

V_p = 412/0,809 = 510 л

V_т = 510*1,03 = 525,3 л/т

V_c = 525,3*0,477 = 251 л/сут

К_з = 7

V_хран. = 2500 л

n = 251*7/2500/0.9 = 0.78

Необходимо установить один резервуар-хранилище объемом 2500 л.

2. Хранилище серной кислоты.

V_p = 508/1,834 = 280 л

V_т = 280*1,03 = 288,4 л/т

V_c = 288,4*0,477 = 138 л/сут

К_з = 7

V_хран. = 1600 л

n = 138*7/1600/0.9 = 0.67

Необходимо установить один резервуар-хранилище объемом 1600 л.

3. Хранилище олеума.

V_p = 1204/1,873 = 650 л

V_т = 650*1,03 = 670 л/т

V_c = 670*0,477 = 320 л/сут

К_з = 7

V_хран. = 4000 л

n = 320*7/4000/0.9 = 0.6

Необходимо установить один резервуар-хранилище объемом 4000 л.

4. Хранилище нафталина.

V_p = 356/1,5 = 237,3 л

V_т = 237,3*1,03 = 244,5 л/т

V_c = 244,5*0,477 = 117 л/сут

К_з = 7

V_хран. = 1600 л

n = 117*7/1600/0.9 = 0,6

Необходимо установить один резервуар-хранилище объемом 1600 л.

5. Хранилище смачивателя СВ-101.

V_p = 1023 л

V_т = 1023*1,03 = 1054 л/т

V_c = 1054*0,477 = 503 л/сут

К_з = 7

V_хран. = 4000 л

n = 503*7/4000/0.9 = 0,98

Необходимо установить один резервуар-хранилище объемом 4000 л.

13.3 Спецификация на основное технологическое оборудование

Таблица

№№ п/п	№№ поз. по схеме	Наименование оборудования	Кол-во	Материал	Краткая характеристика оборудования
1	1	Аппарат для алкилирования, сульфирования и нейтрализации смачивателя СВ-101	2	Сталь/эмаль	Стальной эмалированный аппарат, оборудован якорной мешалкой, делающей 48 об/мин, рубашкой для охлаждения захоложеной водой, нижним спуском, гильзой для термопары, манометром. Вместимость 3200л.
2	2	Выпарной аппарат	1	Сталь	Выпарной аппарат с естественной циркуляцией и сосной греющей камерой. Поверхность теплопередачи 10м2, высота 10,5 м, диаметр сепаратора 0,6 м, диаметр греющей камеры 0,4 м, высота труб в греющей камере 3 м. Условное давление в греющей камере от 0,014 до 1,6 МПа.
3	9	Аппарат для растворения едкого натра	1	Сталь/эмаль	Вертикальный аппарат со сферическими крышкой и днищем, нижним спуском, оборудован якорной мешалкой, делающей 76 об/мин, и рубашкой для охлаждения захоложеной водой. Вместимость 630 л.
4	8	Расходная емкость для серной кислоты и олеума	1	Сталь/эмаль	Вертикальна, стальная, цилиндрическая емкость с подводом сжатого воздуха. Вместимость 1000 л.
5	10	Нейтрализатор.	1	Сталь-3, футерованная	Вертикальный, стальной, цилиндрический аппарат, футерованный диабазовой плиткой. Снабжен якорной мешалкой, делающий 35 об/мин, загрузочным люком, манометром. Вместимость 6300 л.
6	11	Нутч-фильтр	2		Производительность 100 кг/(м2*ч), площадь фильтрования 2,7 м2.
7	12	Сборник фильтрата	1	Сталь/эмаль	Стальной, эмалированный, вертикальный аппарат с нижним спуском. Вместимость 6300 л.
8	3	Хранилище смачивателя СВ-101	1	Сталь	Стальной резервуар-хранилище, вместимостью 4000 л.
9	4	Хранилище бутанола	1	Сталь	Стальной резервуар-хранилище, вместимостью 2500 л.
10	5	Хранилище нафталина	1	Сталь	Обогреваемый, стальной резервуар-хранилище, вместимостью 1600 л.
11	6	Хранилище серной кислоты	1	Сталь	Стальная емкость-хранилище, вместимостью 1600 л.
12	7	Хранилище олеума	1	Сталь	Стальная емкость-хранилище, вместимостью 4000 л.

14. Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды - это комплекс мероприятий по охране, рациональному использованию и восстановлению живой и неживой природы.

Промышленностью используется и выпускается большое количество химических соединений. Многие из них не разлагаются на более простые безвредные соединения, а накапливаются в атмосфере, воде или почве и преобразуются в еще более токсичные продукты, некоторые из которых оказывают концерагенное, мутагенное, аллергенное действие на организм человека, проявляющееся иногда через несколько лет и в следующих поколениях.

Загрязняющие атмосферу вещества, преобразуясь в стабильные соединения, выпадают вместе с осадками на почву, проникают в грунтовые воды, входят в состав растительных, а затем мясных и молочных продуктов.

Все это представляет угрозу для здоровья человека - повышенную заболеваемость, преждевременную смерть, возникновение возможных необратимых изменений в будущих поколениях [15].

В целях защиты окружающей среды работа промышленных предприятий должна быть организована таким образом, чтобы образующиеся отходы превращались в новые продукты. Поэтому необходимо создавать такие схемы и режимы производства, при которых:

- максимально используются все ингредиенты сырья и обеспечивается соблюдение ПДК вредных веществ в отходящих потоках;

- обеспечивается полный кругооборот воды, позволяющий резко сократить потребность предприятия в свежей воде;

- реализуется утилизация тепла реакций, в результате чего некоторые производства превращаются из энергопотребляющих в энергопроизводящие;

- обеспечивается выпуск продукции высокого качества, которую можно использовать более эффективно и более длительный срок.

Данная работа связана с производством синтетического поверхностно-активного вещества (СПАВ), в процессе синтеза которого используют и получают ряд токсичных, горючих и взрывоопасных веществ.

При соблюдении техники безопасности и норм технологического режима вредное воздействие этих веществ на человека и природу практически исключается.

Производство СПАВа связано с использованием огромного количества воды, которая не должна сбрасываться в загрязненном состоянии.

Идеальным способом избавится от загрязненных стоков является организация безотходных производств, при которых все продукты находят полезное применение. Это очень непростая задача. Поэтому основной проблемой является очистка сточных вод до такого состояния, когда они могут быть возвращены в производственный цикл или доведены до такой степени чистоты, когда сброс их в естественные водоемы не нанесет ущерба природе.

14.1 Экологическая характеристика технологической схемы

Целью настоящей дипломной работы является разработка производства смачивателя СВ-101.

Экологическое влияние на окружающую среду может осуществляться за счет трех факторов, а именно:

за счет сброса сточных вод в водоемы;

за счет выделения в атмосферу летучих продуктов переработки;

за счет образования твердых отходов.

При производстве смачивателя не образуются газообразные отходы, загрязняющие атмосферу. Отработанная серная кислота со стадий алкилирования и сульфирования нейтрализуется магнезитом и сбрасывается в промышленную канализацию. Туда же смываются твердые отходы со стадии упаривания смачивателя. Твердые отходы содержат только смачиватель и составляют 1% от получаемого продукта. Сточные воды содержат незначительное количество продуктов органического разложения. Они могут быть направлены через городской коллектор сточных вод на станцию биологической очистки.

Блок-схема

14.2 Токсические свойства сырья, полупродуктов и готовой продукции

Промышленное загрязнение водного бассейна является результатом сброса в водоемы сточных вод, содержащих вредные вещества. Уровень воздействия загрязнения на реципиентов зависит от приведенной массы М сбрасываемых в водоемы веществ (в условных тоннах) и от особенностей к-го водохозяйственного участка, характеризуемых показателем относительной опасности загрязнения водоемов у_к . С учетом удельного ущерба, причиняемого народному хозяйству сбросом в водоемы одной условной тонны загрязняющих веществ, Y_ут=400 руб/усл.т, Общая величина ущерба от загрязнения водной среды определяется в соответствии с выражением [16]:

Y_вод= Y_ут* у_к^вод *М.

где у_к^вод - показатель относительной опасности загрязнения различных водохозяйственных участков.

С учетом относительной агрессивности Аi приведенная масса загрязняющих веществ в годовом объеме сточных вод может быть определена в условных тоннах[16]:

М=УА_i*m_i,

где m_i - масса примесей i-го вида, поступающих в водные объекты.

Количество поступающих в водохозяйственный участок загрязняющих примесей i-го вида зависит от объема годового сброса сточных вод источником V_вод, тыс.м/год, концентрации i-го вещества в сточных водах С_i, г/л, количества и состава источников

J_ист=(1,…,j,…,n):

Каждое из веществ характеризуется своим показателем относительной агрессивности А_iвод, имеющим непосредственную связь с предельно допустимой концентрацией ПДК_вд, мг/дм3, i-го вещества в воде водных рыбохозяйственных объектов [16].

При производстве смачивателя образуется 1772 кг/год СПАВа и 6280 кг/год магниевой соли дибутилнафталин-1-сульфокислоты.

m (СПАВ)=1772 кг/год

m (Mg²⁺)= 6280 кг/год

Ингредиенты и показатели	Предельно допустимая концентрация, мг/дм3
СПАВ	0,1
Магний (катион)	40,0

А(СПАВ)= 1/0,1=10 усл.т/т

А(Mg²⁺)=1/40,0=0,025 усл.т/т

М=10*1,772+0,025*6,28=17,72 усл.т/год

В нашем случае у_к^вод = 2,6

Y_вод= 400*2,6*17,72=18430 руб/год

14.3 Фактический ущерб

Для очистки сточных вод от загрязнителей, часть отходов возвращаем в технологический цикл, а остальные отправляем на станцию нейтрализации, где их нейтрализуют путем фильтрования через нейтрализующие материалы (степень очистки 70%), после нейтрализации отправляем на адсорбционную колонну для адсорбции образующего в результате нейтрализации ПАВ (степень очистки 92%), а затем на башенных биофильтрах сточные воды очищаются от органических примесей (степень очистки 95%),

Эффективность работы абсорбера составляет 95%, поэтому фактический ущерб, нанесенный окружающей среде равен 18430*0,05 = 921 руб/год.

14.4 Укрупненная оценка ущерба от загрязнения поверхности почвы твердыми отходами

Размер ущерба от загрязнения почвы определяется исходя из затрат на проведение полного объема работ по очистке загрязненных земель. В производстве смачивателя СВ-101 образуются твердые отходы в виде сульфата магния. Для нетоксичных отходов ущерб от загрязнения поверхности почвы может быть выражен через затраты на удаление, обезвреживание и захоронение отходов, а также через стоимость отчуждаемой для этих целей земли и затраты на ее санитарно-гигиеническую рекультивацию[16].

Y_п =Y_п*М

где М - масса твердых отходов, т/год;

Y_п - удельный ущерб от поступления в окружающую среду 1 т твердых продуктов, руб/т;

Y_п = у_уд + у_т

у_уд - затраты на удаление, обезвреживание и захронение 1 т твердых отходов, руб/т.

у_т - ущерб, наносимый народному хозяйству изъятием территории под складирование, создание отвалов, захоронение 1т твердых отходов с последующей санитарно-гигиенической рекультивацией, руб/т.

у_уд = з_т + с_с + Е_н*к_с

з_т - затраты на удаление (транспортировку, погрузочно-разгрузочные операции) 1т твердых отходов, руб/т

с_с - эксплуатационные расходы, связанные с содержанием 1т отходов на свалках или в отвалах, а также с обезвреживанием (уничтожением) отходов в специальных установках, руб/т

к_с - удельные капитальные затраты на сооружение систем удаления, обезвреживания, складирования или уничтожения отходов, руб/(т*год)

Е_н - нормативный коэффициент использования капитальных затрат. Е_н = 0,15.

У_т = (з_э + з_р)*s

з_э - экономическая оценка 1га земли по нормативам затрат на возмещение потерь сельскохозяйственного производства, руб/га

з_р - усредненные затраты на санитарно-гигиеническую рекультивацию 1га земли, руб/га

s - площадь, используемая для складирования 1т отходов, га/т

М = 252 т/год,

з_г = 7,88 руб/т,

с_с = 0,147 руб/т,

к_с = 0,4 руб/(т*год),

Е_н = 0,15

у_уд = 7,88 + 0,147 + 0,15*0,4 = 8,087 руб/т

з_э = 32,5 тыс.руб/га,

з_р = 2618 руб/га,

s = 0,0002 га/т,

у_т = (32,5*1000 + 2618)*0,0002 = 7,02 руб/т

Y_пр = 8,087 + 7,024 = 15,11 руб/т

Y_п = 252*15,11 = 3808 руб/год

15. Охрана труда

Охрана труда - система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Методологическая основа охраны труда - научный анализ условий труда, технологического процесса, аппаратурного оформления. Применяемых и получаемых продуктов с точки зрения возможности возникновения в процессе эксплуатации производства опасностей и вредностей.

На основе этого анализа определяют опасные участки производства, выявляют возможные опасные ситуации и разрабатывают меры по их предупреждению и ликвидации.

На предприятиях химической промышленности роль техники безопасности особенно важна, т.к. приходится непосредственно соприкасаться с различными видами сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, обладающих токсичными свойствами, а также в связи с использованием температур и давления при проведении технологического процесса.

15.1 Краткая характеристика производства

Объектом проектирования является реконструкция и расширение действующего производства смачивателя СВ-101, размешенного на территории Долгопрудненского химического завода тонкого органического синтеза. В результате расширения, производство по-прежнему относится ко второму классу по санитарной классификации производств (санитарно-защитная зона размером 500 м) [23]. В процессе производства смачивателя СВ-101 опасными стадиями являются стадии алкилирования, сульфирования и нейтрализации, т.к. на этих стадиях возможен выброс реакционной массы, содержащей серную кислоту и олеум, в результате перегрева, попадания воды и возможна загазованность рабочего помещения серным ангидридом.

Возможность этих опасностей должна быть сведена к минимуму при соблюдении технологического регламента [3].

15.2 Опасные и вредные производственные факторы на основных стадиях производства

Таблица

№ п/п	Наименова-ние участка	Опасные и вредные производственные факторы [2]	Возможные аварийные ситуации [1]
1	Получение смачивателя СВ-101	Физические факторы: движущиеся механизмы (мешалка, монорельс), повышенная температура поверхности оборудования. Химические факторы: токсическое действие веществ на кожные покровы и слизистые оболочки (раздражающее и прижигающее), нервную систему.	Отключение воды, электроэнергии, подачи пара, разрыв материальных линий, выброс реакционной массы, вспенивание реакционной массы во время нейтрализации, пролив реакционной массы, загазованность рабочего помещения, неисправность приточно-вытяжной вентиляции, неисправность приборов КИПиА, прекращение подачи воздуха на приборы КИПиА.
2	Упаривание смачивателя СВ-101	Физические факторы: движущиеся механизмы, повышенная температура поверхности оборудования. Химические факторы: раздражающее действие на кожные покровы и слизистые оболочки (смачиватель СВ-101).	Отключение воды, пара, электроэнергии, сильное вспенивание массы, пролив реакционной массы.
3	Приготовле-ние 42% раствора едкого натра	Физические факторы: движущиеся механизмы. Химические факторы: прижигающее действие едкого натра на кожные покровы и слизистые оболочки	Отключение воды, электроэнергии, пролив реакционной массы.

15.3 Основные физико-химические, токсические и пожаровзрывоопасные свойства исходных веществ, промежуточных продуктов и готовой продукции

Основные физико-химические, токсические и пожаровзрывоопасные свойства исходных веществ, промежуточных продуктов и готовой продукции представлены в таблице 16.4.1.

15.4 Производственная санитария

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
		оптмал.	допустим.	оптмальн.	допустим.	оптмальн.	допустим.
теплый	легкая	22 - 24	21 - 25	40 - 60	75	0.3	0.3
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/м³с или 20 ккал/м³ч). Работы, производимые в цехе, относятся к категории легких, т.е. производимые стоя и связанные с ходьбой, но не требующие физического напряжения [23].

Эффективными средствами снижения тепловыделений на рабочих местах являются: покрытие нагревающихся поверхностей и парогазотрубопроводов теплоизоляционными материалами; герметизация оборудования; устройство вентиляционных систем; использование индивидуальных средств защиты. Теплоизоляция оборудования сделана с таким расчетом, чтобы температура наружных стенок не превышала 45C. В зимнее время применяются воздушно-тепловые завесы при входе в цех.

Для поддержания чистоты воздуха на рабочих местах, для обеспечения нормальных условий работы и поддержания теплового равновесия между телом человека и окружающей средой необходима правильная организация систем вентиляции. Работа вентиляционных систем должна создавать на постоянных рабочих местах, в рабочей и обслуживающих зонах помещений метеорологические условия и чистоту воздушной среды, соответствующие санитарным нормам [25]. Вентиляция помещения приточно-вытяжная. Приточно-вытяжная общеобменная механическая вентиляция состоит из двух отдельных установок: для подачи чистого воздуха и для удаления загрязненного.

Приточная вентиляционная система состоит из воздухозаборников, устанавливаемых снаружи здания, фильтров и калориферов, воздуховодов для перемещения воздуха к местам назначения, возбудителя движения воздуха - вентилятора и воздухораспределительных устройств (патрубков, насадок).

Объем подаваемого в помещение свежего воздуха для разбавления вредных веществ, выделяющихся в помещении до предельно-допустимых концентраций и удаления избыточного тепла находим из уравнения:

K = V/V_n [25], где

K - кратность воздухообмена, ^-1, принимаем равной 10 [25];

V_n - объем помещения, равный 3456м³.

V = K V_n = 10*3456 = 34560 м³/ч.

Аварийная вентиляция представляет собой самостоятельную вентиляционную установку и имеет большое значение для обеспечения безопасности взрыво- и пожароопасного производства. Для автоматического включения аварийная вентиляция блокируется с автоматическими газоанализаторами, установленными на величину ПДК (для бутилового спирта, нафталина). Аварийная вентиляция представляет собой только вытяжную систему, с кратностью воздухообмена не менее 8.

Применение рециркуляции воздуха для вентиляции воздушного отопления и кондиционирования воздуха для помещения, в воздух которого выделяются вредные вещества 1,2 и 3 класса опасности, не допускается [25].

Система вентиляции производственного помещения обеспечивается тремя вентиляторами с P_н = 4 кВт.

Все рабочие обеспечиваются спецодеждой: костюм х/б ГОСТ 12.4.109-82, костюм суконный ГОСТ 12.4.036-78, куртка х/б на утепляющей прокладке ГОСТ 12.4.084-80, резиновые сапоги, фартук прорезиненный рабочий ГОСТ 12.4.029-76, перчатки кислотно-щелочностойкие ГОСТ 9502-60, защитные очки типа ПО ГОСТ 9802-61, в случае необходимости респираторами “Лепесток-3”и противогазами марки “БКФ” [3].

Для обеспечения в холодный период года необходимой температуры в производственном помещении устанавливается система отопления. Отопление производственного помещения принято воздушное совмещенное с вентиляцией. [3;25]

Для создания благоприятных условий труда необходимо рациональное освещение помещений и рабочих мест. Естественное освещение - боковое. Характер работы в основном цехе - группа VI, грубая (очень малой точности), наименьший размер различения более 5 мм. КЕО е_н^III = 0.4% (для III светового пояса). Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов для помещения.

Расчет площади световых проемов осуществляется по формуле [26]:

, где:

S₀ - площадь световых проемов при боковом освещении;

S_n - площадь пола помещения;

е_n - нормативное значение КЕО [26, табл.1, стр.4].;

K_з - коэффициент запаса [26, табл3, стр.16];

₀ - световая характеристика окон, l_n/B = 1.5, ₁ = 2 м, ₀ = 13 [26, табл.26, стр.34];

K_зд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, K_зд = 1.4;

₀ - общий коэффициент светопропускания, ₀ = ₁₂₃₄₅ [26,табл29];

₁ - коэффициент светопропускания материала, для двойного стекла ₁ = 0.8 [26,табл29];

₂ - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема, ₂ = 0.6 [26,табл29];

₃ - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, ₃ = 1 [26,табл29];

₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, горизонтальные козырьки с защитным углом не более 30, ₄ = 0.8, ₅ = 1 (освещение боковое) [26,табл29];

r₁ - 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*(S₀/298) = 0.4*1.5*13*1.4/(1.1*0.38) = 26,1; S₀ = 78м²

Два проема, друг над другом, на каждом этаже, с двух сторон. Общая высота 4 м. S = 112 м² Освещенность для основного цеха - 75 лк; склад сырья, склад готовой продукции - 50 лк; лаборатория - 300 лк; бытовые и вспомогательные помещения - 150 лк; служебные помещения - 300 лк. Освещенности в дневное время не хватает. Обеспечивается 42 светильниками.

Расчет искусственного освещения. Для освещения используются лампы ЛДЦ-80. Выбираем подвесной светильник повышенной надежности против взрыва типа НОГЛ-80. [26]

Аварийное освещение цеха должно быть присоединено к сети, независящей от сети рабочего освещения. Наименьшая аварийная освещенность - 2 лк. Число аварийных светильников = 3. [26]

Цех (общее освещение).

F - световой поток одной лампы = 3800 лм;

Е - нормированная освещенность = 75 лк для производственных помещений [23, табл.2, стр.4];

S - площадь помещения, 154 м^2;

z - поправочный коэффициент = 1.2;

k - коэффициент запаса = 1.3 [26, табл.3, стр. 16];

u - коэффициент использования = 0.57;

m - число ламп в светильнике = 1.

Склад сырья (общее освещение).

Е - нормированная освещенность = 50 лк;

S - площадь помещения, 144 м^2;

u - коэффициент использования = 0.57.

Экспресс-лаборатория.



Е - нормированная освещенность = 300 лк;

S - площадь помещения, 11 м^2;

u - коэффициент использования = 0.57.

Центральный щит КИП.

Е - нормированная освещенность = 300 лк;

S - площадь помещения, 11 м²;

u - коэффициент использования = 0.57.

Вспомогательные помещения.

Е - нормированная освещенность = 150 лк;

S - площадь помещения, 106 м²;

u - коэффициент использования = 0.57.

Служебные помещения.

Е - нормированная освещенность = 300 лк;

S - площадь помещения, 18м²

u - коэффициент использования = 0.57.

Вентиляционные камеры.

Е - нормированная освещенность = 50 лк;

S - площадь помещения, 14 м²;

u - коэффициент использования = 0.57.

Лестничные клетки.

Е - нормированная освещенность = 50 лк;

S - общая площадь помещения, 100 м²;

u - коэффициент использования = 0.57.

Грузовой лифт.

Е - нормированная освещенность = 50 лк;

S - площадь помещения, 9м²;

u - коэффициент использования = 0.57.

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). Допустимые уровни шума - постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях [27].

Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в ГУ [11]	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, ДБА [11]
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
99	92	86	83	80	78	76	74	85

Приводы мешалок помещаются в защитные кожухи.

Данное производство относится к первой категории надежности подачи воды системами водоснабжения. На предприятии используется вода из центрального городского коллектора [28].

Канализация. Сточные, промывные воды, предварительно пройдя нейтрализацию и биологическую очистку, разбавляются в 30 - 40 раз и поступают в общегородскую канализацию.

15.5 Обеспечение безопасности технологического процесса

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:

1) В производстве смачивателя СВ-101 применяются едкие и токсичные вещества - серная кислота, олеум, едкий натр, нафталин - поэтому нарушение правил безопасного ведения процесса может привести к отравлениям и ожогам.

Отравления возможны:

Нафталин - белое кристаллическое вещество.

Признаки отравления: головная боль, тошнота, потеря аппетита, раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, слезотечение и кашель.

Первая помощь: пострадавшего вывести на свежий воздух, освободить от стесняющей одежды, при остановке дыхания - искусственное дыхание и отправить пострадавшего в медпункт.

Меры предосторожности:

Отравление нафталином предупреждается применением при загрузке и измельчении защитных очков, респиратора, наличием спецодежды, соблюдением правил личной гигиены.

Серная кислота - бесцветная негорючая маслянистая едкая жидкость. С водой смешивается во всех отношениях, выделяя большое количество тепла. Поэтому при разбавлении следует вливать кислоту в воду, чтобы избежать разбрызгивания и получения химических ожогов от брызг серной кислоты.

Первая помощь: при попадании серной кислоты - пораженное место промыть обильным количеством воды. При попадании серной кислоты на спецодежду - немедленно снять ее или обмыть водой.

В случаях поражения серной кислотой - обратиться в медпункт.

Меры предосторожности: обеспечивать герметизацию трубопроводов, арматуры и оборудования с серной кислотой. Работать в кислотозащитной одежде: кислотостойкий костюм, резиновые перчатки или кислотостойки рукавицы, резиновые сапоги, защитные очки.

Отравление серным ангидридом возможно при попадании его в рабочее помещение - при выбросе реакционной массы при сульфировании олеумом.

Признаки отравления: приступы сухого кашля, хрипота, жжение в груди, слезотечение, носовое кровотечение.

Первая помощь: при отравлении вынести пострадавшего на свежий воздух и отправить в медпункт.

Меры предупреждения: при загазованности рабочего места пользоваться противогазом марки БКФ, который всегда должен быть на рабочем месте.

Ожоги возможны серной кислотой, олеумом, едким натром, перекисью водорода при загрузке этих веществ, при разливе их и попадании на кожу и в глаза.

Первая помощь: при ожогах обмыть пораженное место большим количеством воды и отправить пострадавшего в медпункт.

Меры предупреждения: соблюдение правил безопасной работы с едкими веществами.

В комнате сменного мастера должна находиться аптечка для оказания первой, доврачебной помощи, содержащая:

перевязочные средства (бинты, вата);

резиновый жгут;

настойку йода;

зеленка;

перманганат калия;

нашатырный спирт;

перекись водорода;

желудочные капли;

стерильные повязки;

2) Обслуживание механизмов с движущимися и вращающимися частями.

3) Обслуживание силового и осветительного электрооборудования.

4) Обслуживание внутрицеховых подъемных механизмов

Основные правила безопасности ведения процесса производства

Безопасность процесса получения смачивателя СВ-101 обеспечивается:

- строгим соблюдением правил и норм регламента и производственных инструкций;

- тщательной герметизацией технологического оборудования, коммуникаций и арматуры;

- отсутствием токсичных и взрывоопасных паров в воздухе рабочего помещения;

- бесперебойной работы приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивающей нормальное санитарно-гигиеническое состояние воздушной среды;

- исключением источников воспламенения за счет:

а) применения на всех работах только неискрообразующего инструмента,

б) выполнение правил защиты от статического электричества,

в) установки соответствующего взрывозащищенного оборудования;

- молниезащитой здания;

- применение сжатого азота для транспортировки ЛВЖ и растворов, содержащих их;

- продувкой сжатым азотом аппаратов перед приемом в них ЛВЖ;

- недопущением подтяжки болтовых соединений на аппаратах, находящихся под избыточным давлением;

- оснащением аппаратуры контрольно-измерительными приборами;

- систематическим контролем воздуха рабочего помещения и сточных вод.

Монтажные и ремонтные работы производятся только на основании допуска, выданного начальником цеха под расписку исполнителю работ после полного освобождения и промывки аппаратуры от продукта.

Основными опасными моментами являются:

-возможность отравления, которая предупреждается строгим соблюдением правил личной гигиены, ношением исправной спецодежды и обуви, использованием исправных СИЗ. Необходимо следить за исправной работой вентиляции, соблюдать требования методики и соответствующих инструкций.

-возможность химических и термических ожогов предупреждается применением спецодежды и СИЗ, а также герметизацией и термоизоляцией оборудования и проводов

- возможность получения механических травм предупреждается исправностью оборудования, наличием защитных ограждений на движущихся частях аппаратов, правильной организацией рабочего места. Перемещение сырья в упаковке производить в рукавицах, обращая внимание на исправность тары.

- возможность поражения электрическим током, для предотвращения чего необходимо следить за наличием и исправным состоянием заземления и ламп освещения.

- возможность создания местной взрывоопасной ситуации в случае создания взрывоопасных концентраций бутилового спирта, нафталина и одновременном возникновении источника огня. Такая ситуация предупреждается тщательной герметизацией аппаратов, недопущением проведения работ с применением открытого огня и действий, ведущих к искрообразованию, заземлением оборудования и коммуникаций, мокрой уборкой помещения после загрузки нафталина.

Таблица Возможные отклонения от нормального режима работы и способы их устранения [2]

№	Возможные отклонения в работе	Методы ликвидации и исправления последствий
1	Выброс реакционной массы при алкилировании или сульфировании нафталина	Прекратить загрузку серной кислоты или олеума, собрать пролитую массу в свободный аппарат с помощью вакуума, или нейтрализовать магнезитом, проветрить помещение
2	Вспенивание реакционной массы во время нейтрализации	Прекратить загрузку щелочи, остановить мешалку аппарата
3	Прекращение подачи захоложеной воды в цех	Остановить загрузку серной кислоты или олеума, на стадии нейтрализации прекратить загрузку раствора едкого натра, пустить воду в рубашку основного аппарата
4	Загазованность рабочего помещения	Прекратить нагрев аппаратов, охладить реакционную массу до 20-250С, проветрить помещение и ликвидировать неисправности.

Правила безопасного хранения и транспортировки сырья и готовой продукции.

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 КИПиА, площадкам, дверным проемам не должны загромождаться сырьем и готовой продукцией

Правила пуска и остановки производства.

При пуске и остановке технологических систем и отдельных видов оборудования.

При остановке.

а) Плановая остановка.

Плановая остановка производится по письменному распоряжению начальника цеха (длительность остановки 8 и более часов).

В случае плановой остановки:

отключить подачу греющего пара, охлаждающей воды, азота.

довести процесс до получения готового продукта и освободить расходные емкости и сборники.

освободить аппараты от реакционной массы при помощи сжатого азота.

промыть аппараты от реакционной массы.

отключить электропитание.

перекрыть сжатый воздух, идущий на приборы КИП.

установить заглушки на материальных линиях с регистрацией их в специальном журнале.

б) Аварийная остановка.

прекратить ведение технологического процесса.

прекратить загрузку реагентов в аппараты.

отключить подачу греющего пара, охладить реакционную массу.

обесточить оборудование схемы.

остановить приточно-вытяжную вентиляцию.

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.

Оградительные устройства и сигнализация.

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.

Применена световая сигнализация для внутреннего автотранспорта, звуковая сигнализация, приборы-указатели. Где необходимо - используются сигнальные цвета и знаки безопасности.

Установлены разрывы безопасности. Ширина проходов между аппаратами и стенами зданий не менее 1 м, ширина основного прохода - не менее 2 м.

15.6 Обеспечение безопасности технологического оборудования

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.

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.

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

· Все технологическое оборудование, вентиляционное оборудование, электрооборудование, воздуховоды должно быть надежно заземлено.

· Безопасность обслуживания внутрицеховых грузоподъемных механизмов и грузового лифта обеспечивается исправность механизмов и соблюдением правил эксплуатации

Перечень обязательных инструкций

Общезаводские инструкции.

1. Инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ

2. Инструкция по огневым работам

3. Инструкция по использованию шланговых и промышленных фильтрующих противогаза, порядок проверки и техника безопасности при работе в них

4. Положение о расследовании и учете несчастных случаев

5. Инструкция по перевозке, хранению и применению метанола-яд

6. Инструкция по обслуживанию сосудов, работающих под давлением

7. Инструкция по обслуживанию устройств защиты от статического электричества

8. Инструкция по обслуживанию и эксплуатации приточных и вытяжных вентустановок

9. Инструкция по технике безопасности при работе на высоте

10. Инструкция по эксплуатации устройств молниезащиты зданий и сооружений

11. Инструкция по порядку выдачи, хранения и пользования спецодеждой, спецобувью, предохранительными приспособлениями

12. Инструкция по техническому обслуживанию и эксплуатации автоклавов производственных цехов

Общецеховые инструкции.

1. Инструкция по технике безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности

2. План ликвидации аварийных ситуаций и аварий.

3. Инструкция по подготовке технологического оборудования и трубопроводов к ремонту.

15.7 Пожарная профилактика производства

Молниезащита

По категории устройства молниезащиты здание относится к категории II [22]. Защита от прямых ударов молний выполняется тросовыми молниеотводами.

Наименьшее допустимое расстояние S_В по воздуху от защищаемого объекта до опоры 3м.

Наименьшее допустимое расстояние S_В1 по воздуху от защищаемого объекта до троса в середине пролета 3,5 м.

Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание по подземным металлическим коммуникациям, заземлители защиты от прямых ударов молний должны быть удалены от коммуникаций на расстояние S_З=5 м.

Для защиты от вторичного проявлений молний должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

· металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящихся в здании, должны быть присоединены к железобетонному фундаменты здания;

· внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее 10 см. через каждые 20 см следует приваривать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм.; для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки выполняются из гибкого медного провода по СНиП 3.05.06-85.

· в соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не менее 0,003 Ом на каждый контакт

· Защита от заноса высокого потенциала по подземным металлическим коммуникациям осуществляется путем их присоединения на вводе к арматуре его железобетонного фундамента.

· Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным металлическим коммуникациям осуществляется путем их заземления на вводе в здание и на двух ближайших к вводу опорах коммуникаций.

· Ввод в здание воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ., сетей телефона, радио, сигнализации осуществляется только кабелями длиной не менее 50 м. с металлической броней или оболочкой или кабелями проложенными в металлических трубах. На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей. В том числе с изоляционными покрытиями металлической оболочкой присоединяются к железобетонному фундаменту здания.

Электробезопасность

Производственный цех относится к категории помещений повышенной опасности (влажность 40-60%, t<35⁰, полы железобетонные). 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. [31].

Таблица Взрывопожарная и пожарная опасность, санитарная характеристика производственных зданий, помещений и наружных установок.

Наименование цеха, отделения, установки	Категория взрыво- пожароопасности производства по СНиП 11-90-81	Классификация помещений и наружных установок по электрооборудованию ( ПУЭ -85)	Группа производственных процессов по санитарной характеристике по СНиП 11-92-76
		класс помещения по правилам устройств электроустано-вок	категория и группа взрывоопасных смесей по правилам изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования
Склад сырья, готовой продукции и цех по производству смачивателя СВ-101.	А	В-1б	2Т-2	IIIа

Расчет категории взрыво- пожароопасности производства по НПБ 105-03 [30] производится по формуле:

;

где Р_мах=900 кПа для нафталина.

Р₀ принимаем равным 101 кПа

с=М/(V₀*(1+0.00367*t_g))=128/(22.413*(1+0.00367*25))=5,23 кг/м³

m - масса разлитого вещества, принимаем что при утечке из трубопровода вытекло 356 кг нафталина;

V_CB - объем помещения, разлив происходит в основном цехе V

_CB=154*6=924 м³;

в=12 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания

С_ст=100/(1+4,84в)=100/(1+4,84*12) = 1,69

К_Н - коэффициент учитывающий негерметичность помещения, равен 3; Z=3; ДР = 3483 кПа

При ДС>5 кПа помещение относится к категории «А» по взрыво- пожароопасности производства, т.к. площадь цеха значительно превышает 5% от общей площади производственных помещений категория взрыво- пожароопасности производства будет «А».