Рассчитать и спроектировать стадию полимеризации в производстве суспензионного полистирола производительностью 7000 тонн в год

-вместимость аппарата, 12,5 м.

z принимаем равной 0,15; принимаем равным 0,75 (для аппарата с мешалкой).

Предварительно необходимо найти операционный объем, используя данные о плотности [9].

Vопер.=Vст.+Vв=22,7+27,2=49,9 м3 (6.7)

Vст. оп.= Gст.оп/pв=м3 (6.8)

Vв= Gв./pв=м3 (6.9)

Принимаем к установке 7 аппарата.

Зная число аппаратов, можно рассчитать материальный баланс на 1 реактор вместимостью 12,5 м. Необходимо массу каждого компонента, поступающего в реактор и полученного, разделить на число аппаратов. Для этого рассчитаем материальный баланс на 1 аппарат.

Таблица 6.3

Материальный баланс на 1 аппарат

Загружено	Масса, кг/оп	Масс.доли,%	Получено	Масса, кг/оп	Масс.доли,%
1	2	3	4	5	6
Вода обессоленная	3883,6	50,48	Пульпа полимера	7623,9	99,0
Стирол	2943,4	38,26	ИПФ, не вошедшая в состав полимера, утечки через неплотности уплотнений реактора, трубопровода.	19,3	0,25
Малая навеска ПБ	3,1	0,04	Агломераты полимера на стенках реактора, мешалке, в т.ч.: твердые отходы от ручной чистки.	39,4	0,51
Раствор инициатора, из них: -стирол для растворения и промывки; -большая навеска ПБ; -ТБПБ.	201,6	2,62	Отходы полимера при передавливании в отделение обезвоживания (слипшийся бисер в поз.127)	18,5	0,27
Раствор ПВС	219,3	2,76
ИПФ	450,1	5,85
ИТОГО	7701,1	100,0	ИТОГО	7701,1	100

7. ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ

В эмульсионной полимеризации стирола три стадии теплового баланса:

а) стадия нагрева;

б) стадия реакции;

в) стадия охлаждения.

7.1 Тепловой баланс стадии нагрева

Для стадии полимеризации полистирола тепловой баланс может быть представлен следующим образом:

(7.1)

Рассчитываем теплоту, поступающую в аппарат с теплоносителем:

(7.2)

а) - теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами

(7.3)

где - количество i-компонента загруженного в реактор, кг;

- теплоемкость i-компонента, кДж/(кг град);

- температура загружаемых веществС.

кДж/(кг град);

кДж/(кг град).

Q2=кДж.

б) - теплота, уносимая продуктами реакции

(7.4)

где - количество j-компонента полученного в реакторе, кг;

- теплоемкость j-компонента, кДж/(кг град);

- температура, до которой ведется процесс, С.

кДж/(кг град); [3]

Q 4 =Дж.

в) - теплота, расходуемая на нагрев реактора

(7.5)

где масса аппарата, кг;

С - теплоемкость материала аппарата, кДж/(кг град);

кг;

С=0,5 кДж/(кг град);

кДж.

г) - теплота, теряемая в окружающую среду.

Для этого определим толщину изоляции. Температура изолируемой стенки равна 100С, а температура изоляции не должна превышать 45С.

В качестве изоляции выбираем строительный войлок по ГОСТ 16381-77 [20,табл.2.4,с.22].

Коэффициент теплопроводности рассчитывается следующим образом:

, (7.6)

где Вт/м . с - коэффициент теплопередачи.

- средняя температура между температурой теплоносителя и поверхностью изоляции:

Вт/м

Толщина изоляции для цилиндрической поверхности с диаметром 1,5 м и более:

(7.7)

где толщина изоляции, м;

коэффициент теплопроводности, Вт/м;

температура теплоносителя, С;

температура поверхности изоляции, С;

температура окружающей среды, С.

м.

Принимаем толщину изоляции 10 мм.

Теплопотери через изоляцию составляют:

(7.8)

где наружный диаметр рубашки с изоляцией, м;

наружный диаметр рубашки без изоляции, м;

мм, мм.

Вт/м

Площадь, через которую проходит тепло:

, м (7.9)

где Н- высота обечайки аппарата, м;

V- вместимость аппарата, м;

F= 3.14*2*3.628*м

Из норм технологического режима ,

(7.10)

кДж

д) - теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции:

(7.11)

где - теплоемкость изоляции, кДж/(кг град);

- объемная масса изоляции, кг/м;

- объем изоляционного слоя, м.

=0,84 кДж/(кг град); [20]

=200 кг/м;[11]

F=23.87 м;

(7.12)

V=0.01*23.87=0.2387м

кДж

Тогда

Q1 = +387500+2185.54+195959-1092,5=1359287,74кДж

Тепловой поток стадии нагрева:

,

где ф1 - время стадии нагрева.

Все расчеты сводим в таблицу:

Таблицу 7.1

Тепловой баланс стадии полимеризации

Приход	кДж	Расход	кДж
1.Теплота, поступающая в аппарат с теплоносителем	1359287,74	1. Теплота, уносимая продуктами реакции
2. Теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами	1092,5	2. Теплота, расходуемая на нагрев реактора	387500
		3. Теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции	2185.54
		4. Теплота, теряемая в окружающую среду	195959
Итого	1360380,24	Итого	1360380,24

7.2. Тепловой баланс реакции

Тепловой баланс может быть представлен следующим образом:

(7.1)

Рассчитываем теплоту, поступающую в аппарат с теплоносителем:

Q3 (7.2)

а) - теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами

(7.3)

где - количество i-компонента загруженного в реактор, кг;

- теплоемкость i-компонента , кДж/(кг град);

- температура окружающей среды, С.

кДж/(кг град);

кДж/(кг град).

Q2=кДж.

б) - теплота, уносимая продуктами реакции

(7.4)

где - количество j-компонента полученного в реакторе, кг;

- теплоемкость j-компонента, кДж/(кг град);

- температура, до которой ведется процесс, С.

кДж/(кг град); [3]

Q 4 =Дж.

в) - теплота химической реакции, расчет ведем на основании закона Гесса:

(7.4)

кДж/моль;

кДж/моль;

кДж/моль.

г) - теплота, расходуемая на нагрев реактора

 (7.5)

где масса аппарата, кг;

С - теплоемкость материала аппарата, кДж/(кг град);

кг;

С=0,5 кДж/(кг град);

кДж.

д) - теплота, теряемая в окружающую среду.

Для этого определим толщину изоляции. Температура изолируемой стенки равна 100С, а температура изоляции не должна превышать 45С.

В качестве изоляции выбираем строительный войлок по ГОСТ 16381-77 [20,табл.2.4,с.22].

Коэффициент теплопроводности рассчитывается следующим образом:

, (7.6)

где Вт/м . с - коэффициент теплопередачи.

- средняя температура между температурой теплоносителя и поверхностью изоляции:

Вт/м

Толщина изоляции для цилиндрической поверхности с диаметром 1,5 м и более:

(7.7)

где толщина изоляции, м;

коэффициент теплопроводности, Вт/м;

температура теплоносителя, С;

температура поверхности изоляции, С;

температура окружающей среды, С.

м.

Принимаем толщину изоляции 10 мм.

Теплопотери через изоляцию составляют:

(7.8)

где наружный диаметр рубашки с изоляцией, м;

наружный диаметр рубашки без изоляции, м;

мм, мм.

Вт/м

Площадь, через которую проходит тепло:

, м (7.9)

где Н- высота обечайки аппарата, м;

V- вместимость аппарата, м;

F= 3.14*2*3.628*м

Из норм технологического режима ,

(7.10)

кДж

е) - теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции:

(7.11)

где - теплоемкость изоляции, кДж/(кг град);

- объемная масса изоляции, кг/м;

- объем изоляционного слоя, м.

=0,84 кДж/(кг град); [7]

=200 кг/м;[11]

F=23.87 м;

(7.12)

V=0.01*23.87=0.2387м

кДж

Тогда

Q1 = 1017238+543750+2185.54+587878-1092,5-305960=1543999,04 кДж

Тепловой поток стадии синтеза:

=142,96кВт

Все расчеты сводим в таблицу:

Таблицу 7.2

Тепловой баланс стадии полимеризации

Приход	кДж	Расход	кДж
1.Теплота, поступающая в аппарат с теплоносителем	1543999,04	1. Теплота, уносимая продуктами реакции
2. Теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами	1092,5	2. Теплота, расходуемая на нагрев реактора	543750
3. Теплота химической реакции	305 960	3. Теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции	2185.54
		4. Теплота, теряемая в окружающую среду	587878
Итого	2151051,54	Итого	2151051,54

7.3.Тепловой баланс стадии охлаждения

Для стадии полимеризации полистирола тепловой баланс может быть представлен следующим образом:

(7.1)

Рассчитываем теплоту, поступающую в аппарат с теплоносителем:

(7.2)

а) - теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами

(7.3)

где - количество i-компонента загруженного в реактор, кг;

- теплоемкость i-компонента , кДж/(кг град);

- температура окружающей среды, С.

кДж/(кг град);

кДж/(кг град).

Q2=кДж.

б) - теплота, уносимая продуктами реакции

(7.4)

где - количество j-компонента полученного в реакторе, кг;

- теплоемкость j-компонента, кДж/(кг град);

- температура, до которой ведется процесс, С.

кДж/(кг град); [3]

Q 4 =Дж.

в) - теплота, расходуемая на нагрев реактора

(7.5)

где масса аппарата, кг;

С - теплоемкость материала аппарата, кДж/(кг град);

кг;

С=0,5 кДж/(кг град);

кДж.

г) - теплота, теряемая в окружающую среду.

Для этого определим толщину изоляции. Температура изолируемой стенки равна 100С, а температура изоляции не должна превышать 45С.

В качестве изоляции выбираем строительный войлок по ГОСТ 16381-77 [20,табл.2.4,с.22].

Коэффициент теплопроводности рассчитывается следующим образом:

, (7.6)

где Вт/м . с - коэффициент теплопередачи.

- средняя температура между температурой теплоносителя и поверхностью изоляции:

Вт/м

Толщина изоляции для цилиндрической поверхности с диаметром 1,5 м и более:

(7.7)

где толщина изоляции, м;

коэффициент теплопроводности, Вт/м;

температура теплоносителя, С;

температура поверхности изоляции, С;

температура окружающей среды, С.

м.

Принимаем толщину изоляции 10 мм.

Теплопотери через изоляцию составляют:

(7.8)

где наружный диаметр рубашки с изоляцией, м;

наружный диаметр рубашки без изоляции, м;

мм, мм.

Вт/м

Площадь, через которую проходит тепло:

, м (7.9)

где Н- высота обечайки аппарата, м;

V- вместимость аппарата, м;

F= 3.14*2*3.628*м

Из норм технологического режима ,

(7.10)

кДж

д) - теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции:

(7.11)

где - теплоемкость изоляции, кДж/(кг град);

- объемная масса изоляции, кг/м;

- объем изоляционного слоя, м.

=0,84 кДж/(кг град); [20]

=200 кг/м;[11]

F=23.87 м;

(7.12)

V=0.01*23.87=0.2387м

кДж

Тогда

Q1 = 581279+262500+2185.54+685857,66-1092,5=1530729,7кДж

Тепловой поток стадии охлаждения:

=121,5 кВт

Все расчеты сводим в таблицу:

Таблицу 7.3

Тепловой баланс стадии полимеризации

Приход	кДж	Расход	кДж
1.Теплота, поступающая в аппарат с теплоносителем	1530729,7	1. Теплота, уносимая продуктами реакции	581279
2. Теплота, поступающая в аппарат с загруженными веществами	1092,5	2. Теплота, расходуемая на нагрев реактора	262500
		3. Теплота, расходуемая на нагрев теплоизоляции	2185.54
		4. Теплота, теряемая в окружающую среду	685857,66
Итого	15321822,2	Итого	15321822,2

Так как q1 больше чем q2 и q3, то дальнейший расчет ведем для температуры 80 С

7.4 Расчет поверхности теплообмена реактора

Поверхность теплообмена рассчитывается по уравнению:

(7.14)

где - тепловой поток, Вт/м;

- коэффициент теплопроводности, Вт/м;

время данной стадии, с;

средняя разность температур:

= 377,6 кВт (7.15)

Находим коэффициент теплопроводности :

(7.16)

где - коэффициенты теплопередачи, Вт/м.

При перемешивании жидкостей мешалками рассчитывается:

(7.17)

(7.18)

(7.19)

(7.20)

где диаметр сосуда, м;

частота вращения мешалки, с;

диаметр окружности мешалки, м;

- динамический коэффициент вязкости жидкости при температуре стенки рубашки;

- динамический коэффициент вязкости жидкости при средней температуре;

- сумма термических сопротивлений всех слоев, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, Вт/м.

Рассчитываем :

Где

=1,04 мн/м,

2 с,

1,2 м,

=0,549[12,табл.XXXIX]

где внутренний диаметр аппарата;

где кДж/(кг град);

Вт/м[12,табл. XXXIX]

где =0,56

где Вт/м- коэффициент теплопроводности стирола

[21,табл. XXXIX]

Для кипящей воды рассчитывается:

(7.21)

где - давление, .

По табл. XXXIX [13] для воды при 100С

(7.22)

?=

?2=(3.4*1.030.18/1-0.0045*1.03)*15,82/3=21,6

(7.23)

где - толщина стенки, м;

- теплопроводность стенки, Вт/м;

=0,012 м; =46,5 Вт/м.

k=

Тогда поверхность теплообмена будет равна:

F=м

F апп =23,87 м, > , условие выполняется.

8. МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

8.1 Расчет мешалки

Для перемешивания жидкости с динамическим коэффициентом вязкости =0,549[21,табл.XXXIX] выбираем импеллерную мешалку 18, табл. 28.1.

Расчетная мощность на валу определяется:

(8.1)

где - коэффициент, учитывающий степень заполнения аппарата, ;

- коэффициент, учитывающий увеличение потребляемой мощности при пуске или в результате повышения сопротивления среды в процессе перемешивания. Для импеллярных мешалок 9, с. 341

- сумма коэффициентов, учитывающих увеличение мощности, вызываемое наличием в аппарате вспомогательных устройств (учитывается только для перемешиваемых сред вязкостью 0,1 ).

мощность, потребляемая на перемешивание, Вт

(8.2)

критерий мощности; плотность перемешиваемой среды, 21,табл.XXXIX];

число оборотов мешалки;

- диаметр мешалки, принимаем 9, табл. 28.1

Рассчитаем оптимальное число оборотов мешалки:

(8.3)

где - оптимальная окружная скорость мешалки. Принимаем для импеллярной мешалки 18, табл. 28.2

, что соответствует 180 .

Для расчета коэффициента мощности необходимо рассчитать критерий :

(8.4)

определяем в зависимости от 9, кривая 1 по графику 28.1, .

Мощность, потребляемая на перемешивание:

Расчетная мощность на валу:

Выбираем тип редуктора ВО - II 180 - 1500 9, табл. 29.2.

Рис. 8.1 Эскиз импеллерной мешалки

8.2 Расчет штуцеров

Штуцера рассчитывают на пропускную способность. Рассчитывают диаметр штуцера по формуле:

,м (8.5)

где - массовый расход, кг/с;

- плотность, кг/м;

- линейная скорость, м/с.

принимается из условий потока жидкостей:

а) самотеком - для низковязких жидкостей = до 1 м/с, для высоковязких жидкостей = 0,4-0,5 м/с.

б) принудительная подача - для низковязких жидкостей = до 10 м/с, для высоковязких жидкостей = 4-5 м/с.

Рассчитываем штуцер для входа стирола:

Из материального баланса 6867,9кг, из табл.5.1 1,5 ч, 906 кг/м.

Стирол подается самотеком, значит =0,5 м/с.

d=м

По [18] принимаем условный диаметр м, остальные штуцера рассчитываем аналогично. Основные размеры фланцев приняты [18, табл.20.9] в зависимости от принятого условного диаметра.

Табл. 8.1

Назначение штуцеров

Обозн.	Назначение	Кол.
А	Для жидкостной гребенки	1	10	16
Б	Для газовой гребенки	1	50	16
В	Люк для сыпучих и отбора проб	1	200	16
Г1,2	Отбойники отражатели с термометром сопротивления	2	125/М20х1,5	16
Д	Для разрывной мембраны и предохранительного клапана	1	80	16
Е1,2	Вход/выход воздуха в пневмоцилиндре	2	G1	6
Ж	Люк	1	500	16
З1,2	Для отбора давления	2	50	16
И	Выгрузка продукта	1	150	16
К1,2	Вход теплоносителя	2	100	16
Л1,2	Вход теплоносителя	2	65	16
М1,2	Вход теплоносителя	2	65	16
Н1,2	Вход теплоносителя	2	65	16
П	Для входа запирающей жидкости	1	10	-
Р	Для выхода запирающей жидкости	1	10	-
С	Для входа охлаждающей жидкости	1	8	-
Т	Для выхода охлаждающей жидкости	1	8	-
У	Для выхода жидкости из уплотнителя	1	6	-
Ф	Для отвода утечек	1	6	-

8.3 Расчет толщины обечайки

Рис.8.2 Эскиз обечайки реактора

Расчетная толщина стенки обечайки:

(8.6)

где - расчетное давление в реакторе, МПа [14,табл.14.1];

диаметр реактора, мм;

коэффициент прочности продольного сварного шва;

[18,табл.15.3];

допускаемое напряжение для стали Х18Н10Т, МПа;

мм

Исполнительная толщина стенки обечайки:

(8.7)

где =1мм - прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

=0 - прибавка для компенсации минусного допуска

=0 - технологическая прибавка

(8.8)

мм

Тогда мм

Принимаем толщину стенки обечайки 12 мм.

8.4 Расчет толщины днищ реактора

Рис.8.3 Эскиз эллиптического днища

Расчетная толщина днища определяется по формуле [15]:

(8.9)

где радиус кривизны в вершине днища, мм;

- расчетное давление в реакторе, МПа [14,табл.14.1];

- коэффициент, учитывающий прочность сварных швов, =1[14,табл.13.3];

допускаемое напряжение материала, 174 МПа.

мм

Исполнительная толщина стенки днища:



где =1мм - прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

=0 - прибавка для компенсации минусного допуска

=0 - технологическая прибавка

мм

Тогда мм

Принимаем толщину стенки днища 12 мм.

Расчетная толщина ребра определяется по формуле:

(8.10)

где нагрузка на опору, Н;

- коэффициент, зависящий от 1/;

- число ребер в опоре;

- вылет опоры, м;

- дополнительное напряжение.

Величины и принимаем по конструктивным соображениям, принимаем =2; =0,25 м; коэффициент =0,6, число опор=4 [13,с.330], =120 МН/м для стали.

Нагрузка на 1 опору равна 0,241 МН.

Тогда м

Если , то расчетная величина принимается окончательной.

В случае приварки сварных швов к корпусу прочность сварных швов должна отвечать условию:

, Н (8.11)

где катет сварного шва, м;

общая длина сварных швов, м;

мм.

Ребра, приваренные к корпусу сплошным швом с катетом 8 мм.

Общая длина шва:

(8.12)

м

Устанавливаем аппарат на приварных лапах.

8.5 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

Перед процессом полимеризации нужно приготовить раствор инициаторов. Он готовится заранее в емкостном аппарате с якорной мешалкой.

Используя номинальный ряд сварных вертикальных и горизонтальных цилиндрических аппаратов с двумя эллиптическими отбортованными днищами по ГОСТ 993-61, выбираем аппарат вместимостью 0,25 м, с внутренним диаметром равным 500 мм и высотой 500 мм [14].

Рассчитаем число аппаратов:

,

где - операционный объем, м;

z- запас производительности;

-коэффициент заполнения;

-вместимость аппарата, 0,25 м.

z принимаем равной 0,15; принимаем равным 0,80.

Предварительно необходимо найти операционный объем, используя данные о плотности [9].

V. оп.= Gст./p=м3

n=

Принимаем к установке 9 аппарат для приготовления инициатора.

V. оп.= Gв./p=м3

n=

Принимаем к установке 9 аппарат для приготовления раствора ПВС.

9. АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Таблица 9.1

Аналитический контроль производства

№	Наименование стадии процесса, места измерения параметров или отбора проб	Контролируемый параметр	Частота и способ контроля	Нормы и технические показатели	Методы испытания и средства контроля	Кто контролирует
1	2	3	4	5	6	7
1	1. Подготовка сырья
	1.1 Стирол	Внешний вид Массовая доля стирола, % не менее Наличие полимера, % не более Массовая доля дивинилбензола, % не более Массовая доля карбонильных соединений в пересчете на бензальдегид, % не более Массовая доля перекисных соединений в пересчете на диэтилперекись, в пересчете на активный кислород, % не более Массовая доля стабилизатора п-третбутилпирокатехина, % не более	Каждая закачка 1 раз в сутки по требованию технолога	Прозрачная жидкость без механических примесей и нерастворенной влаги 99,8 / 99,6 0,0005 0,0005 0,1/ 0,2 0,0006 0,0005/0,0010	ГОСТ 10003-81 п. 4.2. П. 4.8.	Лаборант цеха
	1.2 Третбутилпербензоат	Внешний вид при 20-25С Массовая доля основного вещества, %, не менее Плотность Показатель преломления Масса навески	Каждая партия Каждая навеска	Прозрачная слегка желтоватая жидкость без механических примесей 98,2 1,0420,005 1,492-1,502 согласно рецептуре загрузки	ТУ 6-05-1997-85	Лаборант цеха аппаратчик
	1.3 Перекись бензоила	Внешний вид Массовая доля перекиси бензоила в сухом продукте, %, не менее Массовая доля воды, % Масса навески	Каждая партия Каждая навеска	Белые или слегка желтоватые гранулы размером до 5 мм. и механических примесей 98,2/96,0 272 согласно рецептуре загрузки	ГОСТ 14888-78	Лаборант цеха аппаратчик
	1.4 Поливиниловый спирт	Внешний вид и цвет Массовая доля ацетатных групп, % Динамическая вязкость 4% раствора, Па·с·103 (СП) Массовая доля летучих веществ, % не более pH 4% раствора	Каждая партия	Порошок, крупинки или кусочки, растворимые в воде белого или желтоватого цвета 10-14/10-11,5 15-20/16-19 4 6-7/5,5-7	ГОСТ 10779-78	Лаборант цеха
	1.5 Изопентановая фракция	Содержание изопентана, % не менее Содержание углеводородов С2-С4, % не более Содержание н-пентана, % не более	Каждая партия	97,5 1,5 2,5	ТУ 38. 101494-79	Лаборант цеха
	1.6 Вода обессоленная	Общее солесодержание, мг/л pH	Каждая закачка	5 5,5-7	ТР№ 5-21	Лаборант цеха
	1.7 Приготовление раствора ПВС	PH среды Концентрация раствора	После полного растворения	5,5-7,0 10,03% (ПСВ)	pH-метр методика	Лаборант

10. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИЗАЦИЯ

На этой стадии регулируем температуру в полимеризаторе, регулируем расход подачи стирола, обессоленной воды, изопентановой фракции, регулируем уровень жидкости в полимеризаторе и растворителях, контролируем давление в полимеризаторе.

Перечень контролируемых технологических параметров приведены в таблице 10.1.

Таблица 10.1

Контрольно-измерительные приборы и автоматизация

Позиция	Характеристика прибора	Марка датчика	Количество
100-1 101-1	Первичный преобразователь для измерения температуры , установленный по месту отбора сигнала	ТСП -7501	2
100-2 101-2	Прибор для измерения температуры показывающий, регестрирующее,регулирующий, снабженный станций управления , установленный на щите.	КСМ -3	2
100-3 101-3	Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту отбора сигнала.	ЭПП	2
200-1 201-1	Прибор для измерения перепада давления бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту отбора сигнала.	15РР12	2
200-2 201-2	Прибор для измерения давления показывающий, регестрирующее,регулирующий, снабженный станций управления , установленный на щите	СКР-2	2
200-3 201-3	Регулятор давлениябесшкальный, установленный по месту отбора сигнала.	ДПП	2
300-1 301-1 302-1 303-1 304-1 305-1 306-1	Первичный измерительный прибор преобразователь для измерения расхода, установленный по месту отбора сигнала	ПВ10.1Э	7
300-2 301-2 302-2 303-2 304-2 305-2 306-2	Прибор для измерения расхода бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту	13ДД11	7
300-3 301-3 302-3 303-3 304-3 305-3 306-3	Регулятор расхода бесшкальный, установленный по месту отбора сигнала.	ПРЗ.31	7
400-1 401-1 402-1	Прибор измерительный преобразователь для измерения уровня, устанавливается по месту отбора сигнала	ЖДГ,35	3
400-2 401-2 403-2	Прибор для измерения уравня показывающий, регестрирующее,регулирующий, снабженный станций управления , установленный на щите	РПН-3	3
400-3 401-3 402-3	Регулятор уровня бесшкальный, установленный по месту отбора сигнала.	БРН ,5	3

11. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

11.1 Выбросы в атмосферу

Таблица 10.1

Наименование выброса, отделение, аппарат	Коли- чество источни-ков	Суммарный объем отходящих газов, м3/час	Периодичность	Характеристика выбросов	Допустимое количество нормируемых компонентов вредных веществ, сбрасываемых в атмосферу, г/сек	Приме-чание
				темпе- ратура, °С	состав выброса, мг/м3	ПДК атм.в. вредных веществ
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.Воздушка, растворитель для приготовления перекиси бензоила в стироле поз.100, высота - 10м, диаметр - 0,032м	1	14,4	периодически	18	Стирол - 89,3	макс. разовая - 0,04 мг/м3; среднесут - 0,002 мг/м3	-
2.Воздушка, растворитель для приготовления большой навески перекиси бензоила в стироле, поз.101, высота - 10м, диаметр - 0,032м	1	14,4	периодически	18	Стирол - 89,3	-//-	-
3.Воздушка, растворитель для приготовления раствора ТБПК, поз.199, высота - 10м, диаметр - 0,032м	1	14,4	периодически	18	Стирол - 178,6	-//-	-
4. Воздушка, форполимеризатор, поз.118/1-4, высота - 15м, диаметр - 0,05м	4	14,4	периодически	19	Стирол - 29,8	-//-	-
5. Воздушка, полимеризатор, поз.119/1-4,6 высота - 20м, диаметр - 0,05м	5	14,4	периодически	19	Стирол - 29,8	-//-	-
6. Воздушка, сборник стирола, поз.11/1-2, высота - 10м, диаметр - 0,032м	4	5,76	периодически	18	Стирол - 178,6	-//-	-
7. Воздушка, промежуточная емкость, поз.1, высота - 10м, диаметр - 0,032м	1	5,76	периодически	18	Стирол - 89,3	-//-	-
8. Вентиляционная система ВС-10, отделение полимеризации, отм.11	1	4650	постоянно	-	Стирол - 2,8	-//-	0,013
9. Вентиляционная система ВС-13, отделение полимеризации, отм.16.8	1	3070	постоянно	-	Стирол - 3,6	-//-	0,011
10. Вентиляционная система ВС-14, отделение полимеризации, отм.23	1	14500	постоянно	-	Стирол - 2,8	-//-	0,0406
11. Вентиляционная система ВС-16, отделение полимеризации, отм.29,33	1	8000	постоянно	-	Стирол - 4,05	-//-	0,032
12. Вентиляционная система ВС-17, отделение полимеризации, отм.16.8, отм.23.0	1	1900	постоянно	-	Стирол - 3,0	-//-	0,006
13. Вентиляционная система ВС-11, отделение полимеризации, отм.11	1	12000	постоянно	-	Стирол - 4,69	-//-	0,056
14. Вентиляционная система ВС-25, отделение сушки, отм.0 - 5,5 - 23 - 29	1	15000	постоянно	-	Пыль полисти- рола - 5,48	-	0,082
15. Вентиляционная система ВС-36, отделение обезвоживания, отм.16.8	1	3700	постоянно	-	Стирол - 5,51	макс. разовая - 0,04мг/м3; среднесут-0,002 мг/м3	0,0204
16. Вентиляционная система ВС-27, отделение обезвоживания, отм.5,5 - 23 - 29	1	21000	постоянно	-	Пыль полисти- рола - 4,97	-	0,104
17. Вентиляционная система ВС-28, отделение обезвоживания, отм.5,5 - 23 - 29	1	22000	постоянно	-	Пыль полисти- рола - 2,48	-	0,0545

11.2 Сточные воды

Таблица 10.2

Наименование сбрасываемых сточных вод, отделение, аппарат	Место сбрасывания	Количество стоков, мі/сутки	Периодичность сброса	Характеристика выброса
				Содержание контро-лируемых вредных веществ в сбросах (по компонентам), мг/л или кг/мі	ПДКв и ПДК рыб. хоз. сбрасы-ых вредных веществ	Допустимое ко- личество сбрасы-ых вредных веществ, кг/сутки	Примеча-ние
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Сточные воды от производства вспенивающегося полистирола поз.143	Локальная очистка сточных вод цеха 21.	135	периодически	1.ХПК - не более 10000мг/л 2.Плотный остаток - не более 3000мг/л 3.Содержание стирола - не более 15мг/л 4.Оптическая плотность - не более 60 5.Взвешенные вещества - не более 2500мг/л 6.РН - 3,5 - 6,8 7.Содержание поливинилового спирта - не более 350мг/л	0,1 мг/л 100мг/л	0,39 0,002 0,325 0,046
2.Сточные воды от вакуум-насосов, мойки оборудования, уборки производственных помещений	На биоочистку	280	постоянно	1.Оптическая плотность - не более 0,7 2.РН - 6,5 - 8,5	-	-

11.3 Твердые и жидкие отходы

Таблица 10.3

Наименование отхода, отделение, аппарат	Место складирования, транспорт, тара	Количество отходов, кг/сутки	Периодичность образования	Характеристика твердых и жидких отходов
				химический состав, влажность, %	Физические показатели, плотность, кг/мі	Класс опасности отходов	Примечание
Твердые отходы. Отходы представляют собой продукты полимеризации, остающиеся на стенках, крышке, мешалке аппаратов, в корзинах буферной емкости поз.127/1,2; также полимер, остающийся на фильтре (поз.125) и при уборке рабочих мест	Затариваются по 10кг в бывшие в употреблении мешки и складируются в специально отведенное место	172	ежесуточно	полистирол с влажностью 7 - 8%	Уд. вес 1,07-1,1 г/смі	не токсичен	Твердые отходы утилизируются на печи сжигания.
Жидкие отходы.	Отсутствуют.

11.4 Опасные факторы и вредности, проявляющиеся при эксплуатации оборудования

Эксплуатация цеха производства полистирола связана с применением горючих и токсичных веществ.

Наличие большого количества аппаратов, насосов, трубопроводов и запорно-регулирующей аппаратуры создает условия для пропусков и утечки газов, углеводородов, что может привести к загазованности помещения цеха и возникновению пожаров, взрывов, а также отравлению и травмированию обслуживающего персонала.

Стирол и изопентановая фракция относятся к легковоспламеняющимся жидкостям.

Основной опасностью производства с точки зрения взрывоопасности продуктов являются низкие нижние пределы взрываемости продуктов в смеси с воздухом.

Вследствие этого при возникновении неплотностей аппаратов и коммуникаций или при авариях в помещениях цеха сравнительно быстро могут образовываться общие или местные взрывоопасные концентрации.

К основным опасностям в цехе относятся отравление парами углеводородов (стирола, ИПФ), термические ожоги паром и конденсатом, механическое травмирование при нарушении правил обслуживания оборудования, поражение электрическим током при обслуживании электрооборудования, поражение от взрыва паров стирола, ИПФ, пыли полистирола, удушье при обслуживании колодцев, приямков, емкостей и аппаратов вследствие нарушения правил техники безопасности при работе с инертным газом (азотом).

11.5 Индивидуальные средства защиты

Весь обслуживающий персонал цеха обеспечивается спецодеждой: костюм х/б, ботинки на медных гвоздях, рукавицы.

В качестве индивидуальных средств защиты применяются фильтрующие противогазы марок «А», «БКФ», шланговые противогазы ПШ-1 и ПШ-2, защитные очки, респираторы типа «лепесток».

Персонал, обслуживающий эл. установки, помимо противогаза и спецобуви обеспечивается дополнительными средствами защиты: резиновыми перчатками, ботами, диэлектрическими ковриками, удовлетворяющими требованиям инструкции «Правил испытания средств, применяемых на электрических установках».

ЛИТЕРАТУРА

Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. - М.: Высшая школа,1981.-656с

Беккер Г. Органикум. В 2 т. Т. 2. Органикум ? Гельмут Беккер. - М.: Мир, 1992. - 474 с

Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки. - М.:Химия, 1975.-288с

Березин И.В., Клесов А.А. -Успехи химии, 1976-300 с.,45,вып.2,180

Кучанов С.И., Методы кинетических расчетов в химии полимеров. -М.-Л.:Химия,1978-350,гл.4.

Пат. 2375387 МПК8 С08F10/02 Способ получения способного вспениваться полистирола/ ДИТЦЕН Франц-Йозеф (DE), ЭРМАНН Герд (DE), ШМИД Бернхард (DE), ЛАУН Мартин (DE), ХАН Клаус (DE), РУХ Иоахим (DE), АЛЬМЕНДИНГЕР Маркус (DE), ДАТКО Аким (DE), ХОЛОХ Ян (DE) ;заявитель и потентообладатель БАСФ Акциенгезелльшафт (DE); заяв. 06.06.2003;опубл. 10.12.2009 (http://www.freepatent.ru)

Пат. 2466018 МПК8 С08F10/02. Способ сухого вспенивания полистирола/ Мучулаев Юрий Анатольевич (RU); заявитель и потентообладатель Мучулаев Юрий Анатольевич (RU); заяв. 12.01.2011;опубл. 10.11.2012

(http://www.freepatent.ru)

Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. - М.: Высшая школа,1981.-656с Пат.2293089 МПК8 С08F10/02 Способы получения вспенивающегося полистирола/ Амосов Виктор Васильевич (RU); Мехед Игорь Анатольевич (RU); заявитель и потентообладатель Акционерное общество "Ангарский завод полимеров" (RU); заяв. 09.08.2005; опубл. 10.02.2007 (http://www.freepatent.ru)

Пат. 2092496 Российская Федерация, МКП7 С 08 F 6/14, C 08 F 2/24. Синтез латексных систем/ Чечик О.С; заявитель и патентообразователь Акционерное общество открытого типа "Первый синтетический каучук"- № 95109293/04; заявл. 05.06.1999; опубл. 10.10.2001 (http://ru-patent.info20/90-94/2092496.html).

Лазарев М. А. Некоторые аспекты эмульсионной и блочной полимеризации стирола в присутствии нитроксильных радикалов и их источников: дис. канд. хим. наук: 02.00.06: защищена 08.02.08: утв. 20.07.08 ? Лазарев Михаил Алексеевич. - СПб., 2008. - 143 с.

Скуркис Ю. О. Формирование поверхностной структуры монодисперсных микросфер на основе полистирола и сополимеров стирола с акролеином: дис. канд. хим. наук: 02.00.06: защищена 02.06.05: утв. 25.11.05 ? Скуркис Юлия Олеговна. -СПб.,2005.-149 с

. Технологический регламент производства вспенивающегося полистирола цеха № 02; сост.: ведущий инженер-технолог ПТО С.А.Лисицина. Новомосковск, 2002 .-190 с.

Хижняков С.В. Практические расчеты тепловой изоляции. - М.:Энергия,1976.200с

Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. - М.:Машгиз,1981.-757с

Кузнецова Я. В. Методы проведения полимеризации ? Я. В. Кузнецова ?? Факультет Переработки природных соединений. 2011 (http://coolreferat.com

Голубятников В. А. , Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. - М.: Химия, 1985-352с.

Рабинович П.М. Применение полимеров в медицине. - М.:Медицина,1972

.Платэ Н.А.,Литманович А.Д.,Ноа О.В. Макромолекулярные реакции.-М.-Л.:Химия,1977.

Кучанов С.И., Методы кинетических расчетов в химии полимеров. -М.-Л.:Химия,1978,гл.4.

Родионова Р.В., Лебедева Г.Ф. Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 25.01.-Новомосковск,1990.-60с.

Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.:Химия,1981.-560с.

Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчеты по технологии органического синтеза.-М.:Химия,1988.-272с

Техническая характеристика

1.Полимеризатор (далее аппарат) предназначен для суспензионной полимеризации стирола в производстве вспенивающегося полистирола
2. Вместимость	12,5±0,5 м3
3. Диаметр обечайки корпуса	2200±20 мм
4. Коэффициент заполнения, не более	0,8
5. Давление рабочее, не более: в корпусе в рубашке	1,2 МПа 0,8 МПа
6. Давление расчетное в корпусе в рубашке	1,6 МПа 0,83 МПа
7. Давление воздуха в пневмоцилиндре, не более	0,4 МПа
8. Температура рабочая среды, не более	150 С
9. Температура теплоносителя на входе : при нагревании , не более при охлаждение, не более	170С 30 С
10. Тепловой полок максимальный	411 кВт.
11. Температура стенки расчетная	170С
12. Максимально допустимая температура стенки аппарата, находящегося под давлением	5 С
13. Частота вращения мешалки	0,25-1,33 1/с
14. Мощность электродвигателя привода	18,5 кВт
15. Прибавки для компенсации коррозии на весь срок службы	2,4 мм
16. Состав среды - стирол, вода обессоленная, изопентан, полистирол. Плотность среды: стирол вода обессоленная изопентан бисер полистирола Динамическая вязкость: стирол при 20 С вода обессоленная при 80 С изопентан при 25 С эмульсия в воде полистирола со степенью полимеризации 30-35 % при 80 С максимальная на стадии наибольшего тепловыделения Удельная теплоемкость: стирола вода обессоленная изопентан Класс опасности вредных веществ по ГОСТ 12.1.007-76: по стиролу по изопентану ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88 по стиролу по ГОСТ 12.1.005-88 по изопентану, по МУК 4.1.1306-03 Категория взрывоопасности среды по ГОСТ Р 51330.11-99 Группа взрывоопасности среды по ГОСТ Р 51330.5-99	1060 кг/м3 9989 кг/м3 620 кг/м3 1050 кг/м3 0,78 мПа*с 0,35 мПа*с 0,22 мПа*с 700 мПа*с 150мПа*с 1,74кДж/кг*К 67,5Вт/м*К 0,12 Вт/м*К 3 4 10 мг/м3 300 мг/м3 ?? А Т2
17. Затворная жидкость в торцевом уплотнение	обессоленная вода
18. Теплоноситель	вода деминерализованная
19. Назначенный срок службы, не менее	24 года
20. Режим работы	переодический
21. Допускаемое число циклов нагружения, не менее	8500
22. Основной конструкционный материал корпуса	сталь 12Х18Н10Е по ГОСТ 5632-72
23. Масса аппарата, не более: пустого в рабочих условиях при гидроиспытаниях	9200 кг 19600 кг 22200 кг
24. Габаритные размеры аппарата, не более: длина ширина высота	3200 мм 3200 мм 8700 мм

Технические требования.

Аппарат поднадзорен органом Ростехнадзора.

Изготовление, испытание, приемка и постановка аппарата должны производиться в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91, ГОСТ 20680-2202, ГОСТ 24444-87, ПБ 03-584-03, ПБ 09-540-03.

Группа сосуда поГ ОСТ 26 291-94

- корпус-1;

-рубашка 4.

Аппарат предназначен для установки в помещении категории А согласна НПБ 105-03, в пределах зоны класса В-1а по классификации ПУЭ.

Класс герметичности сосуда -5 по ГОСТ 26.260.14-2001.

Сборные швы выполнить по ГОСТ 5264.80, ГОСТ 11534-75. Сборку осуществить в соответствии с требованиями ГОСТ 26.260.3-2001

Контроль сборных швов аппарата, работающего под избыточным давлением, выполнить в соответствии с требованиями к сосуду группы 1(корпус) и 4(рубашка) по ГОСТ 26.291-94.

Контроль герметичности сборных швов аппарата, работающих под избыточным давлением, выполнить в соответствии с требованиями ГОСТ 26.260.14-2011.

Аппарат после использования подвергнуть гидравлическим испытаниям на прочность пробных избыточным давлением в соответствии с ГОСТ 26.291-94:

- корпус- 2,14 МПа.

-рубашку- 1,16 МПа.

Радиальное биение свободного конца вала при проворачивание вручную не более 2,2мм

Вал перемешивающего устройства установить вертикально с допускаемым отклонением от вертикали 0,3 мм на длине 1 м.

Направление вращения мешалки - по часовой стрелке при виде с верху.

Аппарат обкатать на заводе - изготовителе:

- на холостом зоду, не менее 10 мин.

- на воде, не менее 1 часа.

Аппарат теплоизолировать. Теплоизоляция должна выполняться специализированной организацией. Материал теплоизоляции и тип ее крепления выбирает специализированная организация, производящая теплоизоляцию.

Консервация аппарата по варианту защиты ВЗ 0 ГОСТ 9.014-78

Перед отгрузкой все штуцера заглушить по технологии предприятия - изготовителя.

Защиту рубашки от превышения давления, обеспечить предохранительным клапаном, установленном на подводящем трубопроводе. Выбор типа, расчет и установку производит Заказчик.

Размещено на Allbest.ru