Получение акролеина газофазным окислением пропилена кислородом воздуха (стр. 8 из 9)
Производство акролеина является взрывоопасным и токсичным. Основными факторами, определяющими степень пожарной опасности химических производств, являются температура вспышки и предел взрываемости газообразных применяемых веществ.
Пределы взрываемости пропилена: 2% об. (нижний) и 11,1% об (верхний); акролеина: 2,8% об (нижний) и 31% об (верхний). Так как нижние пределы этих веществ меньше 10% об, то по степени пожароопасности производство относится к категории А, поэтому помещение цеха должно находиться в одноэтажном здании. Кроме того, пропилен, акролеин, оксид и диоксид углерода являются токсичными веществами.
Акролеин сильно раздражает слизистые оболочки, обладает слабым наркотическим действием. При вдыхании небольших концентраций – жжение в глазах, слезотечение, отек век, кашель и т.д. При больших концентрациях факторы проявляются сильнее, кроме того появляются легкое головокружение, боли в животе, тошнота. В тяжелых случаях – замедление пульса, похолодание конечностей, приглушенные тоны сердца. Вдыхание акролеина 0,35мг/л в течение 10 мин для человека смертельно, пороговая концентрация по рефлекторному действию 0,00005мг/л. ПДК=2,0мг/л. Запах пропилена ощутим при 0,0173-0,024мг/л. Концентрация 15% вызывает потерю сознания через 30 мин, 24% – через 3 мин, 35-40% – через 20 сек. Действует как сильный наркотик, поражает печень, нарушает кровообращение, возникают приступы головной боли, потемнение в глазах. Действует на кожу мало выражено. ПДК 50мг/л.
Угарный газ (СО) – вытесняет кислород оксигемоглобина, нарушает тканевое дыхание, влияет на деятельность печени, сердца, мозга. Влияет на углеводный обмен, повышает уровень сахара. При вдыхании небольших концентраций (до 1мг/л) – тяжесть и сдавливание головы, головокружение, шум в ушах и т.д. Больше всего от отравления страдает ЦНС. ПДК – 20мг/м3.
Углекислый газ – наркотик, раздражает кожу и слизистые ,изменяет функцию дыхания и кровообращения, вызывает головную боль и учащение сердцебиения, повышение кровяного давления. ПДК в воздухе рабочей зоны не установлено (в США 9000мг/м3).
Во избежание отравления необходимо соблюдать меры безопасности:
- Борьба с выделением паров акролеина;
- Удаление их с места образования;
- Надлежащая вентиляция;
- Использование изолирующих противогазов марки А;
- Герметизация оборудования;
- Использование автоматических приборов и сигнализирующих устройств на случай опасности;
- Обязательный медосмотр 1 раз в год;
- В качестве профилактики приметь витамины комплекса В.
Ещё желательно исключить попадание этих веществ в окружающую среду. Для этого из отходящих газов вначале рекуперируют ценные вещества, то есть нужно создать малоотходные технологии, которые исключат попадание вредных веществ в окружающую среду в количествах выше санитарных норм. Так же нужно дополнить технологию системой замкнутого водооборота, при которой технологические и сточные воды после соответствующей обработки и очистки вновь возвращают в производство. Несмотря на дополнительные и капитальные затраты. Создание и эксплуатация очистных сооружений экономически оправдывается.
12 Экономика и организация производства
По условиям материального баланса для производства 1081,522 кг/т акролеина, необходимо затратить 1306,386 кг/т пропилена.
Стоимость пропилена 17 руб/кг. Так как в качестве второго реагента принимаем атмосферный воздух, тогда стоимость сырья равна стоимости затрачиваемого пропилена:
Учитывая, что себестоимость сырья составляет 60% полной себестоимости, найдем полную себестоимость акролеина:
(37,01 руб за 1 кг акролеина)Для расчета оптовой цены акролеина и полученной прибыли берем норматив рентабельности 25%:
Где: R- рентабельность, %
П – прибыль, руб/т (руб/кг)
С – себестоимость, руб/кг
Прибыль составляет: 9,25 руб на 1 кг акролеина.
Одновременно прибыль равна:
Оптовая цена акролеина составляет 46,27 руб за 1 кг акролеина.
Для эффективной реализации продукта на рынке сбыта необходимо провести маркетинговые исследования:
1. изучение требований рынка к товару, то есть требований потребителя к потребительным свойствам продукции и соответствующему набору сопутствующих продаж и потреблению товаров и услуг;
2. изучение экономической конъюнктуры. Подготовка рекомендаций по управлению производством и сбытом товаров;
3. изучение фирменной структуры рынка, то есть определение основных групп фирм, работающих на данном рынке: фирмы – партнеры (покупатели), фирмы – конкуренты (продавцы аналогичного товара), нейтральные фирмы.
Заключение
В ходе выполнения проекта была решена его главная задача – проектирование реактора синтеза акролеина.
Были рассмотрены основные способы получения акролеина и приведены его основные свойства. Был проведен термодинамический анализ, оптимизация процесса. Рассчитаны материальный и энергетический балансы. Был проведен теплотехнический расчет. Были выбраны средства контроля и оптимизации. В работе были рассмотрены меры защиты от вредных веществ, использующихся и выделяющихся в процессе синтеза.
Реактор и его параметры выбирались из стандартных реакторов на основе найденных объема и поверхности теплообмена аппарата. Объем реактора определялся на основе проведенной оптимизации, т.е. условия максимальной селективности и удельной производительности. Поверхность теплообмена определялась на основе энергетического баланса, который в свою очередь составлялся по данным материального баланса и оптимальных условий.
В технологической схеме предусмотрена очистка реакционных газов от СО2, что позволило очищенные от СО2 газы применить в производстве обезвреживания органических отходов (в частности – при сжигании органосодержащих промстоков). Полученный при очистке газов СО2 может использоваться в производстве углекислоты.
Список литературных источников
1. Данов С.М., Колесников В.А. “Примеры и задачи по курсу основы проектирования оборудования”
2. Андреас Ф.И., Гребе К Химия и технология пропилена. Под ред. Полякова З.И. – Л.: Химия, 1973 -368с.
3. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза – М.: Химия, 1968-846c.
4. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза – Л.: Химия, 1988-592с.
5. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. К.П. Мищенко и А.А. Равделя – Л.: Химия, 1972-80c.
6. Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория химических процессов органического и нефтехимического синтеза – М.: Химия, 1984-376c.
7. Данов С.М., Наволокина Р.А. Примеры и задачи по теории химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза. Учебное пособие /ГПИ. Горький, 1986-80с.
8. Расчеты химико-технологических процессов под ред. Мухленова И.П. – Л.: Химия, 1977-80с.
9. Смирнов Н.Н., Волжский А.И. Химические реакторы в примерах и задачах – Л.: Химия,1977-260с.
10. Коррозионная стойкость оборудования химических производств. Справочное издание /Под ред. Ю.И. Сухотина – Л.: Химия, 1990-400c.
11. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. Изд. 10-е, пер. и доп./ К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков. Под ред. П.Г.Романкова – Л.: Химия, 1987. – 576 с.
12. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии в 2-х томах – М.: Химия 1995 -400с
13. Справочник нефтехимика. В двух томах. Изд. 3-е перераб. /под ред. С. К. Огородникова – Л.: Химия, 1978 -592c.
14. Шувалов В.В. и др. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности – М.: Химия, 1991-480c.
15. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник /Под общ. ред. В.В. Черенкова – Л.: Машиностроение, 1987-847с.
16. Вредные вещества в промышленности /Под ред. Проф. Лазарева – М.: Химия, 1965-196с.
17. Экономика предприятия: Учебник /Под ред. проф. О.И. Волкова – М.: Химия, 1998-416c.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Программа для оптимизации по модели реактора идеального вытеснения
DECLARE SUB simpsn1 (c!, d!, n!, E!, B, Xa!, FO!, eps!, fb!, k!)
DECLARE SUB simpsn2 (c!, d!, n!, E!, B, CAO!, tr!, k!)
DEF fny1 (x) = k1 * ((CAO * (1 - x) / ((1 - E * x) ^ .7)
DEF fny2 (x) = k2 * (CAO * (1 - x) / (1 + E * x)
DEF fny3 (x) = k3 * ((CAO * (1 - x) / ((1 - E * x) ^ .7)
DEF fnz1 (x) = ((CAO / (1 + E * x)) * (B - 4.5 * x + 4.5 * x * FO + (1.5 * x * FO * k3 * ((CAO) ^ .2)) / ((3 * k1) ^ .15)
DEF fnz2 (x) = ((CAO / (1 + E * x)) * (B - 4.5 * x + 4.5 * x * FO + (1.5 * x * FO * k3 * ((CAO) ^ .2)) / ((3 * k1) ^ .2)
DEF fnz3 (x) = ((CAO * x * (3 - 2 * FO) / ((1 + E * x) ^ .7)
DEF fnz4 (x) = ((CAO * x * (3 - 2 * FO) / ((1 + E * x) ^ .1)
OPEN "C:\riv.txt" FOR OUTPUT AS #1
CLS
PRINT #1, "Results RIV"
PRINT#1," ================================================================"
c = .1
d = .95
n = 100
E = .22
B = 10.86
CAO = .000354
R = 8.314
FOR T = 653 TO 693 STEP 10
k1 = EXP(7.65 - 60200 / (R * T))
k2 = EXP(17.3 - 106300 / (R * T))
k3 = EXP(10.5 - 73000 / (R * T))
FOR Xa = .1 TO .95 STEP .05
FO = .165
eps = .001
CALL simpsn1(c, d, n, E, B, Xa, FO, eps, fb, k)
CALL simpsn2(c, d, n, E, B, CAO, tr, k)
GB = CAO * Xa * fb / tr
PRINT USING " | T = ### | Xa = #.## | Fb = #.####### | Gb = #.#####E-07 | tr = ###.# | "; T; Xa; fb; GB * 10 ^ 7; tr
PRINT #1, USING " | T = ### | Xa = #.## | Fb = #.####### | Gb = #.#####E-07 | tr = ###.# |"; T; Xa; fb; GB * 10 ^ 7; tr
NEXT Xa
NEXT T
PRINT #1, "============================================================"
END