Стадия ректификации винилхлорида в производстве поливинилхлорида на ОАО "Саянскхимпласт"

При ректификации винилхлорида образуются следующие виды промышленных выбросов:

- твердые и жидкие отходы

- сточные воды

- выбросы в атмосферу.

Характеристику отходов рассмотрим в виде таблиц и схем:

- формирование сточных вод изображено на рисуноке 8.1;

- образование твердых и жидких отходов изображено на рисунке 8.2;

- характеристика твердых и жидких отходов производства приведена в таблице 8.2;

- характеристика сточных вод приведена в таблице 8.3;

- характеристика выбросов в атмосферу приведена в таблице 8.4;

- нормы образования отходов производства приведены в таблице 8.5.

Рисунок 8.1 - Принципиальная схема формирования сточных вод

Рисунок 8.2 - Схема образования твердых и жидких отходов

Таблица 8.2 - Твердые и жидкие отходы

Таблица 8.3 - Сточные воды

Таблица 8.4 - Выбросы в атмосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 8.5 - Нормы образования отходов производства

8.2 Переработка и утилизация хлорорганических отходов производства винилхлорида

Для устранения (снижения) недостатков метода сжигания отходов предложен целый ряд модификаций этого метода.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - камера сжигания; 2 - закалочная колонна; 3 - сборник соляной кислоты; 4 - промывная колонна; 5 - холодильник; 6 - насос. I - хлорорганические отходы; II - топливо; III - соляная кислота; IV - выбросы в атмосферу; V - вода; VI - воздух технологический

Рисунок 8.3 - Схема сжигания хлорорганических отходов

Способы уничтожения хлорорганических отходов сжиганием [17]

Сущность изобретения состоит в том, что при вдувании хлорорганических отходов в поток дутья в фурменном приборе на расстоянии от торца фурмы, равном 0,6-1,8 ее длины (в сопле или в фурме), под давлением, превышающем давление дутья на 50-100 кПа, с помощью форсунки, обеспечивающей диспергацию вдуваемых отходов, мелкие капли вдуваемой жидкости внедряются в поток дутья, проникая до его оси, и транспортируются потоком дутья в фурменную зону. При этом они нагреваются к моменту их поступления в фокус горения до температуры не менее 1800-2000 °С, при которой происходит полное разложение хлорорганических соединений, окисление углерода до СО и образование HCl. Хлористый водород, поднимаясь с горновыми газами, вступает в реакцию с восстановленным железом и щелочными металлами и их оксидами, присутствующими в шихте, образуя летучие хлориды металлов, которые выносятся из печи с газами или выходят со шлаками. Высокая температура газов в фурменной зоне и за ее пределами предотвращает образование вторичных токсичных продуктов типа диоксинов и фуранов. При вдувании хлорорганических отходов в смеси с жидким топливом эффективность разложения хлорорганических соединений повышается в связи с тем, что микрокапли этих соединений располагаются внутри капель горящего жидкого топлива, вокруг которых образуются микрообъемы с максимальной температурой, превышающей среднюю температуру газов в фурменной зоне. Применение выражения (8.1) регламентирует расход вдуваемых хлорорганических отходов в зависимости от условий работы доменной печи, в частности в зависимости от теоретической температуры горения. Регулирование расхода вдуваемых хлорорганических соединений в зависимости от указанной температуры позволяет увеличивать их расход при полном их разложении в доменной печи до 7-9,5 г/м 3 дутья.

где Q - расход вдуваемых хлорорганических отходов, г/м3 дутья

Способ утилизации твердых отходов полимерных материалов заключается в измельчении твёрдых хлорорганических материалов до крупности менее 3 мм и вдувании их в воздушные фурмы доменных печей через специальные сопла, вводимые через сальниковые устройства в сопло фурменного прибора.

Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает уничтожение жидких хлорорганических отходов, образующихся в значительных количествах, например в энергетических хозяйствах промышленных предприятий.

Метод каталитического окисления

Продукты каталитического окисления зависят от процесса окисления

Полное (глубокое) окисление органических молекул до конечных, термодинамически устойчивых продуктов - CO2 и H2O. В органических соединениях разрываются все связи С-Н и С-С

C2H3Cl3+ 2O2 > 3HCl + 2CO2

Катализаторы окисления

1. Оксиды переходных металлов, в которых кислород легко входит в структуру и легко извлекается из нее. Большинство промышленных катализаторов - смешанные оксиды, содержащие два или более катионов.

2. Металлы, на поверхности которых хемосорбирован кислород. Например - серебряный катализатор окисления этилена в этиленоксид, Pt сетка, используемая для окисления аммиака в оксид азота

3. Оксиды металлов, на поверхности которых активным является хемосорбированный кислород (в виде молекул или атомов).

Переходные металлы (основная часть)

- Оксиды переходных металлов: Cr2O3, Fe2O3, CoO, и. т.д.

- Металлы: Pt, Pd

Непереходные элементы

- Оксиды, способные изменятьстепень окисления: ZnO, CdO,

- Металлы: Ag

Каталитическое окисление может быть легко реализовано под давлением, что позволяет решить проблему утилизации абгазного хлористого водорода путем его использования в качестве сырья во многих производствах хлорорганического синтеза. Возможное образование диоксинов в данном случае не является принципиальным, т.к. при последующей переработке продуктов окисления отходов они выделяются вместе с жидкими компонентами и возвращаются в реактор на переработку.

Блок-схема процесса получения винилхлорида из этилена, в котором присутствует стадия каталитического окисления, приведена на рис. 8.3. Отходы собственного производства, а также отходы, взятые со стороны, подвергаются утилизации. Продукты реакции направляются на стадию окислительного хлорирования этилена, где из них выделяется хлористый водород. Выделяющаяся при переработке теплота идет на получение пара высокого давления.

1- емкость для сбора отходов; 2- реактор каталитического окисления; 3- котел - утилизатор

Рисунок 8.4 Процесс окисления хлорорганических отходов

Процесс каталитического окисления хлорорганических отходов осуществляется в реакторе с кипящим слоем катализатора. Жидкие отходы, содержащие взвешенные частицы насосом через форсунки подается в нижнюю часть реактора кипящего слоя. Одновременно под решетку реактора подается окислитель в количестве, необходимого для полного окисления отходов и псевдоожижения.

Реактор каталитического окисления представляет собой вертикальный цилиндрический футерованный аппарат, оснащенный системой циклонов для улавливания катализаторной пыли. Теплота, образующаяся в результате реакции окисления, утилизируется в виде пара высокого давления. Для этого в реактор вмонтирован змеевик, по которому циркулирует горячая вода. Регулирование температуры в слое катализатора проводится за счет изменения объема воды, подаваемого во встроенный теплообменник, а также изменения давления воды.

Необходимым условием для проведения процесса каталитического окисления хлорорганических отходов без образования побочных хлорорганических продуктов, является поддержание определенного соотношения количества водорода и хлора, а перерабатываемом сырье: смесь отходов, поступающая на окисление, должна содержать не более 70 % в массе хлора и не менее 3,5 % по массе водорода. В тех случаях, когда после смешивания отходов количество хлора превышает рекомендуемое, необходимо вводить водородосодержащие соединения, например дизельное топливо, керосин, метан или др.

Способ переработки хлорорганических отходов в винилиденхлорид [18]

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основной способ состоит в получении винилиденхлорида водно-щелочным дегидрохлорированием 1,1,2-трихлорэтана в присутствии катализатора и спиртовой добавки, особенность заключается в том, что водно-щелочному дегидрохлорированию при температуре 15-20 oC в присутствии катализатора, в качестве которого используют диэтилаллил-?-хлорпропениламмоний хлорид или ди-?-оксиэтилаллил-?-хлорпропениламмоний хлорид и спиртовой добавки формулы ROH, где R - алкил C2-C4, ClCH=CH-CH2OH при мольном соотношении катализатора к спиртовой добавке, равном 1: 3-1, подвергают 1,1,2-трихлорэтан в смеси осветленных отходов производства перхлорвинила с дальнейшим выделением винилиденхлорида, трихлорэтилена и 1,1,1,2-тетрахлорэтана из органической фазы.

Сl2CH - CH2Cl

CH2=CCl

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор, снабженный термостатирующим устройством, обратным холодильником, мешалкой, термометром и делительной воронкой, помещают расчетное количество осветленных ректификацией кубовых, содержащих (мас. %) 1,1,2-трихлорэтана-80-90, 1,1,1,2-тетрахлорэтана-3-8, 1,1,2,2-тетрахлорэтана-10-12. К этой смеси прибавляют 0,8-1,0 масс. % к 1,1,2-трихлорэтану катализатор диэтил-?-хлорпропениламмоний хлорид или ди-?-оксиэтилаллил-?-хлорпропенил-аммоний хлорид и 1-3 моля спиртовой добавки формулы ROH, где R - алкил C2-C4, ClCH=CH-CH2OH. При перемешивании и температуре 15-20 oC прибавляют 1,3 моля к 1,1,2-трихлорэтану 28-30 %-ной водной NaOH, после чего смесь перемешивают еще 0,5 часа.

В реактор прибавляют обессоленную воду для растворения выпавшей NaCl и реакционную смесь помещают в делительную воронку. Органический слой отделяют, продувают азотом и перегоняют с дефлегматором при температуре не выше 65 oC, отбирают фракцию, кипящую при температуре 32 oC. Получают винилиденхлорид чистотой не менее 99 %, конверсия 1,1,2-трихлорэтана 93-95 %. Кубовый остаток, содержащий трихлорэтилен и 1,1,1,2-тетрахлорэтан, подвергают ректификации, выделяя чистый трихлорэтилен.

Способ поясняется примерами.

Преимущества предлагаемого способа:

- утилизация отходов производства перхлорвинила;

- возможность получения не дорогого винилиденхлорида;

- обеспечение возможности разделения остальных составляющих хлорорганических отходов производства перхлорвинила;

- способ технологичен и безопасен, так как исключена возможность образования взрывоопасного дихлорацетилена;

- применяемые катализаторы получены из доступного сырья: хлористого аллила и диэтаноламина.

Недостатком способа является применение только чистого дорогостоящего 1,1,2-трихлорэтана, а также необходимость применения для получения катализаторов труднодоступных триэтиламина, бензилового спирта и бензилхлорида.

Способ утилизации хлорорганических отходов химических производств для получения модифицирующей добавки для битума [19]

Предложен способ утилизации хлорорганических отходов химических производств путем их конденсации в мягких условиях в присутствии полисульфида натрия, получаемого по реакции сульфида натрия с серой и NaOH, при нагревании до температуры 60-95 °С в течение 3-4 часов с гидролизным лигнином, предварительно подвергнутым активированию путем одно- или многократного хлорирования хлорной водой, содержащей 7,0-14,0 активного хлора на 1 дм3 воды, с последующим подкислением реакционной среды и выделения продукта конденсации фильтрованием. Также данным способом получается модифицирующая добавка для битума, представляющая собой продукт конденсации, содержащей компоненты при следующем соотношении (мас.%): сульфид натрия (безводный) 9,55-20,50; сера 1,97-8,46; едкий натр 6,65-8,45; хлорорганические отходы химических производств 9,83-26,40; гидролизный лигнин, подвергнутый активированию путем одно- или многократного хлорирования хлорной водой - до 100. Технический результат - повышение селективности и эффективности процесса связывания токсичных хлорорганических соединений лигнином с получением модифицирующей добавки для битума с повышенной совместимостью лигнина с битумом с 6-7 % до 20-22 % с повышением некоторых качественных характеристик битумов.

Примеры проведения конденсации хлорированного гидролизного лигнина (ХГЛ) с ХОС в присутствии полисульфида (ПС) натрия, получаемого по реакции сульфида натрия с серой, представлены в таблице 8.6.

Таблица 8.6 - Зависимость степени поглощения ХОС заявляемым способом в сравнении со способом-прототипом

* Числитель - содержание активированного лигнина в реакционной смеси; знаменатель - содержание хлора в образце активированного лигнина.

Результаты испытаний образцов асфальтобетона приведены в таблице 8.7.

Таблица 8.7 - Физико-механические показатели органоминеральных смесей

Применение обработанных гидролизным лигнином отходов промышленности хлорорганического синтеза и серосодержащих отходов нефтехимии, в качестве модифицирующих битум добавок в количестве от 6,7 до 7,8 % от массы композиционного вяжущего позволяет повысить водостойкость после 30-суточного водонасыщения на 25-30 %, а также морозостойкость после 25 циклов замораживания-оттаивания примерно на 20-38 %.

Таким образом, на основании испытаний предложенных образцов можно сделать вывод о том, что все исследованные образцы асфальтобетонных смесей полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 9128-97. Такие смеси можно использовать в верхних слоях дорожных покрытий. Это свидетельствует о принципиальной возможности использования полученных модифицирующих добавок в дорожном строительстве.

Таким образом, показано, что способ утилизации хлорорганических отходов с получением модифицированной битумной добавки позволяет путем несложных и малоэнергоемких операций не только перевести отходы в утилизируемый и высокопотребляемый продукт дорожного строительства, но и существенно улучшить состояние окружающей среды предприятий и регионов с развитой многопрофильной химической промышленностью, целенаправленно перерабатывать и утилизировать громадные многолетние запасы гидролизного лигнина, практически не утилизируемого сегодня продукта химической переработки древесины.

На рисунке 8.4. представлена принципиальная схема установки по переработке отходов методом поликонденсации с полисульфидами натрия.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 8.4 - Блок-схема процесса получения винилхлорида со стадией переработки хлорорганических отходов

9. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

В экономической части дипломного проекта проводим технико-экономическое обоснование проекта отделения по выработке винилхлорида с мощностью 300000 т / год. Расчеты приведены в условных числах и тарифах.

9.1 Расчёт производственной мощности

М = П · Тэфф. · N

где П - часовая производительность установки;

Тэфф. - эффективный фонд времени работы основного технологического оборудования;

N - количество единиц основного технологического оборудования.

Таблица 9.1 - Расчет эффективного фонда времени работы оборудования

Примечание: строка остановки по техническим причинам рассчитывается

Вномин. - Вэфф. = 365 дн. - 336 дн. = 29 дн.

К = Вэфф./Вномин.

К = 336/365 = 0,92

Вэфф. = Вномин. · К

Вэфф. = 365 дн. · 0,92 = 336 дн.

Тэфф. = Вэфф.

N = 1 отд.

Ппр.= 37,20 т/ч

Мнепр. = 37,20 т/ч · 336 дн. · 24 ч · 1 отд. = 300000 т / год ВХ

9.2 Расчёт капитальных затрат

Таблица 9.2 - Сметная стоимость производственного оборудования

9.2.1 Расчёт сметной стоимости строительства зданий и сооружения

Стоимость производственных зданий и сооружений: 1360076,55 тыс. руб.

Норма амортизации 5 %

1360076,55•5 % = 68004 тыс. руб.

Стоимость административно-бытовых зданий и сооружений составляет (50 % от сметной стоимости производственных зданий и сооружений)

1360076,55 • 50 % = 680038,28 тыс. руб.

Норма амортизации 2,5 %

680038,28 • 2,5 % = 170009,57 тыс. руб.

Итого: стоимость производственных и административно-бытовых зданий:

1360076,55 + 680038,28 = 2040114,83 тыс. руб.

Сумма амортизационных отчислений:

68003,83 + 170009,57 = 238013,4 тыс. руб.

Таблица 9.3 - Основные фонды и капитальные затраты

9.3 Вопросы труда и заработной платы

9.3.1 Расчёт списочной численности рабочих

Для обоснования статьи калькуляции себестоимости - заработная плата, необходимо рассчитать численность и годовой фонд заработной платы работающих по категориям.

Расчет численности основных производственных рабочих необходимо вести с учетом графика сменности, на основании которого составляется баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего.

Исходные данные для составления 5-ти бригадного графика сменности с продолжительностью смены 6 часов

Пяти-бригадный график сменности с продолжительностью смены 6 часов

Таблица 9.4 - Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего

Расчет численности рабочих ведем исходя из норм обслуживания основного технологического оборудования.

Чя = N • Г • С,

где Чя - явочная численность рабочих, чел.;

N - норма обслуживания оборудования;

Г - зоны обслуживания оборудования;

С - количество смен в сутках.

Чсп = Чя • Ксп ,

где Ксп(непр) = Вэфф.обор./Вэфф.раб.

Расчет численности рабочих ведем на примере оператора 6-го разряда.

N =1 чел. /1 уст.; Г = 1 установка; С = 4 смены

Чя оператора 6 -го разряда = 1 чел./1 уст. • 1 уст. • 4 смены = 4 чел.

Ксп (непр) = 336/ 242 = 1,39

Чсп = 4 чел. • 1,39 = 6 чел.

Расчет численности дневных вспомогательных рабочих ведем на примере слесаря-ремонтника 6-го разряда.

N= 21 чел./1 цех; Г=1 цех; С=1 смена

Чя слесаря - ремонтника 6-го разряда = 21 чел./1 цех ·1 цех ·1 смена = 21 чел.

Ксп = Вмах. раб/Вэфф. раб.

Ксп = 250 / 214 = 1,168

Чсп = Чя• Ксп

Чсп = 21 • 1,168 = 25 чел.

Таблица 9.5 - Расчет численности ППП

9.3.2 Расчёт годового фонда заработной платы производственных рабочих

Для расчёта заработной платы необходимо знать, что:

1. Условия труда - тяжелые и вредные.

2. Система оплаты труда - повременно-премиальная.

3. Продолжительность рабочей смены - 6 часов

4. Доплата за работу за ночь равна 1/3 заработной платы по тарифу · 40 %

5. Премия составляет 60 % в среднем.

6. Доплата за работу в праздники определяется:

ЧЯ · 11дн (праздн.) · 8 часов· часовую тарифную ставку

7. Доплата за отпуск, ученические и гос. обязанности определяется:

Для непрерывного производства: