Производство полиамидных волокон

Следует помнить, что реакция полимеризации капрлактама является равновесной и обратимой:

_n [HN(CH₂)₅CO] - H- [HN(CH₂)₅СО - HN(CH₂)₅CO] _n OH

С увеличением количества взятого активатора молекулярная масса получаемого поликапроамида уменьшается, однако скорость достижения предельно возможной величины молекулярной массы в этих условиях соответственно увеличивается. По этой причине капролактам не полностью превращается в поликапроамид, и в полимере всегда содержится некоторое количество мономера и других низкомолекулярных водорастворимых соединений.

Продолжительность полимеризации в таком аппарате составляет 30 ч (в зависимости от требуемого качества полимера). Температура полимеризации составляет 260єС. Полимеризация капролактама осуществляется в атмосфере инертного газа, в частности азота. Вследствие увеличения длины пути

реакционной массы в аппарате характерного U-образного движения последней опасность перемешивания слоев уменьшается, и в таком аппарате полимер может быть получен с большей молекулярной массой. Влага и низкомолекулярные соединения, выделяющиеся из полимера, отводятся из аппарата в гидрозатвор через штуцер в крышке. Полимеризующаяся масса движется самотеком через первые четыре секции аппарата, имеющие внутри перфорированные тарелки, поднимается и, переливаясь через края внутренней тарелки, поступает в нижнюю часть аппарата. Уровень расплава в первой секции значительно ниже, чем борт внутренней трубы третьей секции, и этим обеспечивается непрерывное движение реакционной массы самотеком через аппарат. При перетекании расплава поликапроамида через края внутренней трубы аппарата частично удаляется влага из расплава(дегазация).

В нижней части аппарата непрерывного полиамидирования расположены насосные блоки. Расплав шестеренчатыми насосами подается через литьевые фильеры в ванну для охлаждения. Охлаждение получаемой жилки поликапроамида осуществляется в ванне с водой, имеющей температуру 25°С. Далее жилки тянущими вальцами направляются к машине для резки. Полученная крошка размером 1,5Ч2,5 мм собирается в двухсекционном бункере и далее в экстрактор для удаления низкомолекулярных соединений в токе воды, которая подается насосами.

При проведении процесса полимеризации капролактам неполностью превращается в поликапроамид, и в полимере всегда содержится количество (НМС) низкомолекулярных соединений, равное 11%. Удаление из полимера низкомолекулярных соединений путем промывки гранулята горячей водой принято называть экстракцией. В процессе экстракции вода непрерывно подается насосом снизу аппарата и отводится сверху. Полимер подвергают трехкратной экстракции при температуре 97,2°С. Для первой и второй экстракции используют воду соответственно после второй и третьей промывок предыдущей партии полимера, а для третьей -- свежую воду.

При экстракции оборотной водой в ней накапливается до 5% низкомолекулярных соединений, после чего ее направляют на регенерацию капролактама. Продолжительность экстрагирования отсчитывают с момента достижения рабочей температуры. Продолжительность первой, второй и третьей экстракции составляет соответственно 3 часа. Продолжительность смены промывной воды - 30 мин. По окончании третьей экстракции и слива воды крошка, содержащая 1,5% низкомолекулярных соединений, выгружается на водоотделительный лоток и самотеком направляется на сушку.

Твердый поликапроамид (крошка) представляет собой непористый роговидный материал, который после водной экстракции низкомолекулярных соединений содержит 12% влаги. Влага, находящаяся на поверхности материала удаляется легко, труднее удалить влагу поглощённую полимером при промывке, особенно трудно удаляется влага, оставшаяся в поликапроамиде после полиамидирования. Крошку поликапроамида сушат почти до полного удаления влаги. Для удаления избытка влаги крошка ПКА из водоотделителей поступает на сушку в вакуумную сушилку. Сушилка снабжена внешней и внутренней трубчатой системой для обогрева водяным паром. Партия крошки подается гидротранспортом в бункер, а затем в барабан вакуумной сушилки, представляющий собой цилиндр, который вращается вокруг горизонтальной линии, не совпадающей с осью цилиндра. Благодаря этому при вращении барабана обеспечивается хорошее перемешивание гранулята. При температуре 110°С, остаточном давлении 266 Па гранулят ПКА высушивается до конечной влажности 0,05% в течение 24 часов.

Для предотвращения окисления поликапроамида и пожелтения крошки необходимо, чтобы температура крошки, загружаемой в бункер хранения, не превышала 50єС. Для этого после окончания сушки сушилку охлаждают в течение 6 часов и при достижении крошкой необходимой температуры, её

выгружают. Охлажденный гранулят пневмотранспортом подается в токе азота в бункера хранения. Затем сухая крошка пневмотранспортом в потоке азота подается в бункера машин формования нитей.

Характеристика получаемой крошки гранулята поликапроамида для получения текстильных волокон:

Молекулярная масса - не ниже 15000

Относительная вязкость 1% раствора поликапроамида в

серной кислоте - 2,5 Па·с

Температура плавления 215єС

Содержание НМС - 1,5%

Влажность после сушки - 0,05%

Содержание матирующего вещества - 0,3%

Размеры крошки 1,5Ч2,5мм

6. Контроль и автоматизация технологического процесса

Качественная продукция должна в полной мере удовлетворять потребностям заказчика, при минимальных затратах труда и средств на ее создание и применение. На стадии жизненного цикла продукции одной из функции комплексной системы управления качеством продукции является контроль качества и испытание продукции. Эта функция должна быть обеспечена нормативно-технической документацией (НТД), то есть ГОСТами, ТУ (техническими условиями), картами контроля, необходимым оборудованием, приборами, материалами и обученным персоналом.

Функция контроля направлена на предотвращение выпуска продукции, несоответствующей НТД, На разработку и внедрение новых методов контроля, новых технических средств, на использование автоматизации, вычислительной техники, компьютеризации, на совершенствование методов контроля, на выявления продукции и процессов, уровень которых несоответствует требованиям, и причин отклонений от требований.

Эта работа складывается из внедрения и соблюдения ГОСТов и ТУ, метрологического обеспечения, входного контроля сырья и материалов, управление качеством оборудования, контроль и управление качеством полупродуктов, контроль качества готовой продукции, организация обратной связи с потребителями продукции, управление качеством технологических процессов.

На любом предприятии существует две формы контроля: системный и внесистемный.

Для проведения системного контроля составляется карта. В карте указывается.

1. контролируемые параметры;

2. установленые пределы по этим параметрам;

3. контроль продукции или стадии технологического процесса;

4. периодичность контроля;

5. метод контроля.

Внесистемный контроль - это проведение разовых анализов

Методами контроля могут быть:

1. Визуальный, то есть оценка в результате осмотра на глаз или на ощупь.

2. Аналитический, то есть выполнение различных анализов в соответствии с разработанными методиками, внесенными в ГОСТы и ТУ, в СТП.

3. Приборный - это замер того или иного параметра по показаниям приборов.

4. Автоматический - то есть определение параметров с помощью автоматических систем или приборов с записью показаний, а в некоторых случаях и с регулировкой параметров.

Таблица 1 Таблица контроля

Контроліруемый продукт или стадия	Контролируемые параметры	Установленные пределы	Периодичность контроля	Метод контроля
Капролактам	Внешний вид	Белый кристалический порошок	Каждая партия	Внешне видовой
	Влажность, %	0,1	Каждая партия	Аналитический
	Содержание механических примесей	Не более 0,0001	Каждая партия	Аналитический
	Температура плавления, єС	68,5±0,5	Каждая партия	Аналитический
Азот	Избыточное давление, МПа	0,5±0,01	Постоянно	Аналитический
	Массовая доля кислорода, не более, %	0,0001	Каждая партия	Аналитический
Двуокись титана ТIO2	Внешний вид	Сыпучий порошок белого цвета	Каждая партия	Внешне видовой
	Концентрация %	Не более 98	Каждая партия	Аналитический
	Содержание влаги, %	Не более 0,5	Каждая партия	Аналитический
Уксусная кислота	Содержание уксусной кислоты, %	Не менее 98,5	Каждая партия	Аналитический
	Содержание уксусного альдегида, %	Не более 0,008	Каждая партия	Аналитический
	Содержание муравьиной кислоты, %	Не более 0,1	Каждая партия	Аналитический
	Содержание летучего остаткого, %	Не более 0,0005	Каждая партия	Аналитический
	Содержание железа, %	Не более 0,0005	Каждая партия	Аналитический
	Содержание тяжелых металов, %	Не более 0,0005	Каждая партия	Аналитический
	Содержание сульфатов, %	Не более0,001	Каждая партия	Аналитический
	Содержание хлоридов, %	Не более 0,001	Каждая партия	Аналитический
Вода умягченная	Прозрачность по кресту СМ	Не более 200	1 раз в смену	Аналитический
	Жесткость мгэкв/л: Общая	0,1	1 раз в смену	Аналитический
	Временная (бикарбонат)	12	1 раз в смену	Аналитический
	Щелочность , РН	5,4-6,6	1 раз в смену	Аналитический
	Цветность, градусы	0	1 раз в смену	Аналитический
	Содержание железа, МГ/Л	0,05	1 раз в смену	Аналитический
	Содержание марганца, МГ/Л	0,03	1 раз в смену	Аналитический
ДИНИЛ	Плотность при температуре 20єС, кг/м3	1062	Каждая партия	Приборный
	Температура кипения, єС	260	Каждая партия	Приборный
	Массовая доля при температуре 20єС, кг/м3	0,024	Каждая партия	Аналитический
Плавление капролактама	Давление в расплавителе, кг/см2	0,5	Постоянно	Приборный
	Температура, єС	95	Постоянно	Приборный
Вода	Концентрация, %	10 от массы капролактама	Каждая партия	Приборный
Уксусная кислота	Концентрация, %	0,1 от массы капролактама	Каждая партия	Приборный
	Температура, єС	260	Постоянно	Приборный
Полимеризация	Продолжительность, ч	30	Постоянно	Приборный
	Температура, єС	25	Постоянно	Приборный
Охлаждение рубка	Скорость подачи жилки, м/мин	12,4	Каждая партия	Приборный
Экстакция	Размеры крошки	1,5Ч2,5	Каждая партия	Приборный
	Температура, єС	97,2	Каждая партия	Приборный
	Давление, 105 Па	1	Постоянно	Приборный
	Избыточное	0,08	Постоянно	Приборный
	Остаточное	110	Постоянно	Приборный
Сушка	Температура, єС	266	Каждая партия	Аналитический
	Давление, 105 Па	1,5	Каждая партия	Аналитический
	Остаточное	0,05	каждая партия	Аналитический
Крошка ПКА	Содержание НМС, %	не менее	каждая партия	Внешне видовой
	Влажность, %	90	каждая партия	Аналитический
	Стандартность по величине гранул, %	Белый	каждая партия	Аналитический
	Цвет	Не допускается	каждая партия	Аналитический
	Инородные примеси Относительная вязкость 1%-ного раствора поликапроамида в серной кислоте	2,5
	Содержание матирующего вещества	0,3

Для контроля технологического процесса и параметров применяют следующие приборы:

Манометр ТМ (класс точности 0,25) с трубчатой пружиной, применяется для измерения давления. Пружина из латуни представляет собой трубку овального сечения с плоскими участками, изогнутую по окружности,

конец которого неподвижно закреплен в штуцере. Через штуцер во внутреннюю полость проводится давление. Другой конец трубки герметизирован заглушкой и соединен с зубчатым сектором с помощью тяги. Под действием контролируемого давления трубчатая пружина и ее свободный конец перемещается вправо и вверх. При этом зубчатый сектор повернется относительно оси «0» на некоторый угол и повернет вокруг своей оси шестеренку, с которой находится в зацеплении. На оси шестеренки жестко укреплена показывающая стрелка, которая переместится относительно шкалы, градуированной в единицах давления. Таким образом, угол поворота стрелки будет зависеть от величины давления.

Манометрические термометры расширения. Это приборы, в которых используют наблюдаемое при измерении температуры, изменении объема или линейных размеров тел. Служит для определения температуры. Их работа основана на измерении давления рабочего раствора, заключенного в емкости постоянного объема, при изменении его температуры. Прибор состоит из термобаллона, капиллярной трубки и манометрической части.

Расходомеры переменного перепада давления устанавливаются в трубопровод, по которому проходит раствор. Изменяет расход раствора, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Обладают высокой точностью измерения; удобством и универсальностью, возможностью измерения расхода жидкости, находящейся при различных температурах и давлениях.

Тахометр - прибор, предназначенный для непрерывного дистанционного измерения частоты вращения частей машин и механизмов с представлением результата на пятиразрядном цифровом индикаторе. Принцип действия тахометра основан на измерении сил, возникающих в результате действия вращающегося магнитного поля, постоянного магнита, которому передается вращение от вала агрегата с индивидуальными токами, наведенными этими полями в сплошном металлическом роторе. Основные технологические данные: диапазон измерения 1-10000 ч/мин., класс точности 0,1; цикл измерения 2S. Электрическое питание: постоянный ток напряжением 24+3,6V или выпрямленный ток напряжением 27+2,7V . Температурный интервал работы от - 40єС до + 60єС.

Пьезометрический уровнемер служит для контроля уровня агрессивных, кристаллизующихся жидкостей. Пределы измерения 250-4000мм (по воде) Измерение уровня этим устройством осуществляется методом непрерывной продувки газа через слой контролируемой жидкости. В сосуд с жидкостью помещают пьезометрическую трубку, к которой подводят сжатый воздух через редуктор и контрольный стаканчик. Контрольный стаканчик позволяет поддерживать нормальную подачу воздуха (60-100 пузырьков в минуту). Чем выше уровень жидкости в сосуде, тем труднее воздуху барбатировать через слой жидкости, тем выше давление в пьезометрической линии. Это давление, пропорциональное уровню, измеряется манометром, шкала которого градуирована в единицах уровня.

7. Охрана труда

Основная опасность производства поликапроамида обусловлена тем, что в процессе используются горючие и пожароопасные вещества, дифенильная смесь, капролактам, уксусная кислота. При этом реакционная масса в аппарате и трубопроводах находится при высокой (85--290°С) температуре.

Капролактам - горючее, едкое вещество с температурой плавления 65-71°С, с температурой вспышки 135°С и температурой самовоспламенения 400єС.

При горении выделяется много дыма, в котором содержится окись азота, аммиака, окись углерода. При попадании на кожу возможен дерматит, при попадании в организм вызывает судороги, а также нарушает работу нервной системы и работу внутренних органов раздражающе воздействует на слизистые оболочки. Средства индивидуальной защиты: респиратор, перчатки, силиконовый крем.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) капролактама в воздухе производственных помещений 10 мг/м³.

В качестве стабилизатора в процессе производства поликапроамида используют уксусную кислоту высокой концентрации.

Уксусная кислота СН₃СООН представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Пары уксусной кислоты вызывают сильное раздражение слизистых оболочек. Для глаз уже опасны 2%-ные водные растворы кислоты, а 30%-ный раствор может вызвать ожоги. Уксусная кислота оказывает действие на кровь и почки. При контакте с кожей ледяная уксусная кислота вызывает ожоги и образование пузырьков. После приема концентрированной уксусной кислоты внутрь поражается верхняя часть пищевого канала, появляется кровавая рвота, понос, развивается гемолитическая анемия, гемогло-бинурия, анурия и уремия. При вдыхании паров уксусной кислоты происходит раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, могут развиваться бронхопневмония, катаральный бронхит, воспаление глотки и т.д

Поэтому при проведении работ с уксусной кислотой высокой концентрации персонал должен быть в обязательном порядке одет в соответствующую спецодежду, иметь резиновые рукавицы и прозрачные щитки для защиты глаз и лица. Средства индивидуальной защиты: респиратор, резиновые рукавицы. ПДК уксусной кислоты - 5 мг/м³

Динил - это вещество темно-коричневого цвета с характерным запахом, токсичен, пожароопасен. Пары динила оказывают раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаз, вызывает головокружение, рвоту. Применяемая в качестве теплоносителя для обогрева аппаратуры дифенильная смесь токсична, пожароопасна, а при небольших содержаниях пара в воздухе -- и взрывоопасна. Средства индивидуальной защиты: противогаз ПШ -1 или ПШ-2. ПДК динила в воздухе - 10мг/м³.

Пары расплава поликапроамида вызывают сухость во рту, першение, пожелтение кожи, ломкость ногтей, красноту, отечность. При t больше 300С^о разлагается с выделением аммиака и двуокиси углерода.

Технологический процесс получения поликапроамида характеризуется следующими основными опасностями:

- взрыв аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением и вакуумом;

- получение химических и термических ожогов при работе с кислотой;

- образование взрывоопасной смеси паров уксусной кислоты, реакционной смеси, дефенильной смеси.

Для предотвращения или уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов каждый работник обязан перед началом работы одеть положенную, согласно нормам, спецодежду, спецобувь, иметь при себе средства индивидуальной защиты. Их выдают работникам бесплатно в

соответствии с действующими нормами и сроками носки. Индивидуальные средства защиты при производстве поликапроамида: противогаз, перчатки, силиконовый крем.

На всех рабочих местах должны быть вывешены рабочие инструкции, технологические схемы. Во всех помещениях цехов, где возможно выделение токсичных веществ, необходимо проводить анализ воздушной среды согласно графику. Не допустимо превышения ПДК токсичных веществ.

Производственное оборудование и коммуникации не должны допускать выделения вредных веществ в атмосферу рабочей зоны. Поэтому необходимо принять все меры, чтобы ликвидировать запыленность помещений при загрузке твердого вещества в расплавители. Это особенно важно на участке плавления капролактама. Необходимо следить за герметичностью всей аппаратуры и трубопроводов, т. к. при наличии утечек возрастает не только загазованность, но и пожарная опасность из-за того, что капролактам задерживается термоизоляцией трубопроводов и аппаратов. При возгорании такой изоляции пожары ликвидируются, как правило, очень трудно. Утечка дифенильной смеси через различные неплотности соединений в помещение цеха недопустимы.

Вся арматура на трубопроводах дифенильной смеси и на обогревательных устройствах аппаратуры должна быть в сильфонном исполнении, а число фланцевых соединений на трубопроводах должно быть минимальным. При прокладке трубопроводов, транспортирующих дифенильную смесь, необходимо исключить всякую возможность нарушения сварных швов, а также возможность контакта этих трубопроводов с водой. При попадании воды в дифенильную смесь и ее последующем нагреве возможны взрывы, часто сопровождающиеся тяжелыми последствиями. Поэтому следует тщательным образом контролировать состояние трубопроводов и нагревательных устройств аппаратов, заполненных дифенильной смесью, следить за исправностью предохранительных мембран и клапанов, с особой осторожностью проводить разогрев аппаратуры после длительной остановки или при пуске в работу после ремонта или монтажа.

Необходимо следить и за накоплением коксующихся примесей в дифенильной смеси и при достижении их предельного содержания, предусмотренного инструкцией, заменить смесь. Образующиеся смолистые вещества и кокс могут забить предохранительную аппаратуру, указатели уровня, а также электронагревательные пакеты, с помощью которых нагревается смесь. Это может привести к возникновению аварийной ситуации, а также к выходу из строя электронагревательных элементов. Все трубопроводы и аппаратура должны быть заземлены. При работе со щелочными металлами необходимо учитывать то, что они могут возгораться при соприкосновении с водой и воздухом, а при их взаимодействии с капролактамом образуется водород - взрывоопасный и горючий газ. Поэтому в этих помещениях должна быть предусмотрена 6-ти кратная обменная вентиляция; в этом случае исключается образование взрывоопасной смеси водорода с воздухом. Все электрооборудование в этих помещениях должно быть специального исполнения для нормальной эксплуатации в атмосфере водорода; использование открытого огня в этих помещениях запрещается. При' обслуживании всей аппаратуры производства поликапроамида необходимо следить за ее герметичностью во избежание выбросов нагретой до высокой температуры реакционной массы, т. к. они могут привести к травмам обслуживающего персонала.

При остановке на ремонт аппаратура должна быть тщательно освобождена от содержимого, продута азотом, охлаждена и затем отключена от всех коммуникаций при помощи специальных заглушек, устанавливаемых во фланцевые соединения непосредственно па аппарате. Все электроприводы должны быть обесточены в соответствии с действующими правилами электробезопасности. После охлаждения остановленный аппарат следует продуть воздухом и соединить с атмосферой. Если это почему-либо сделать нельзя, работы внутри аппарата необходимо вести в изолирующем противогазе. Работающий внутри аппарата должен страховаться персоналом, находящимся вне аппарата и имеющим возможность следить за действиями находящихся внутри аппарата. На всех участках производства поликапроамида проведение электро- и газосварочных работ может быть только разрешено при тщательной подготовке места работы и принятии мер по технике безопасности, взятии анализов воздуха внутри помещений, а также при соответствующем оформлении разрешения главного инженера по выполнению этих работ, согласованного с отделом техники безопасности и пожарной охраной.

Производственное помещение оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. Кратность вентиляции - 6. Работа вентиляционных систем должна создавать на постоянных рабочих местах метеорологические условия и чистоту воздушной среды, соответствующую действующим санитарным нормам, а также удалять загрязненный воздух в системе очистки перед выбросом в атмосферу.

Для освещения рабочих мест применяется система комбинированного (общего и местного) освещения. Источником искусственного освещения являются люминесцентные лампы. Используются светильники с люминесцентными лампами и лампами накаливания. Светильники эвакуационного освещения подсоединены к отдельному независимому источнику питания. Эвакуационное освещение включается автоматически при исчезновении напряжения в сети рабочего освещения. Норма освещенности в цехе 500 люкс. А также в производственном помещении установлено аварийное освещение, оно имеет независимый источник питания и включается в работу автоматически, необходимое освещение для эвакуации людей в случае аварии (0,5 люкс).

Производственный шум образуется от движущихся частей машины. Шум оказывает неблагоприятное действие на нервную систему человека, повышает утомляемость, может приводить к понижению слуха и к тугоухости.

Устанавливается предельно-допустимый уровень шума. ПДУ - это уровень, который при ежедневной работе, не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего дня, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. ПДУ- 80 дБА. Зоны с уровнем звука выше 80 дБА должны обозначаться знаками безопасности. Работающие в этих зонах обеспечиваются средствами индивидуальной защиты. Средства защиты от шума: беруши.

В состав бытовых помещений включены гардеробные блоки, уборные, помещения для личной гигиены женщин, места для курения, пункты питания (столовые), комната приема пищи, здравпункт, в цехе установлены фонтанчики с питьевой водой.

Гардеробы объединены с душевыми, уборными и умывальниками в гардеробный блок. Бытовые помещения изолированы от производственного помещения. Они связаны с производственным помещением специальным коридором.

Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий и другие документы регламентируют порядок содержания зданий, сооружений, территории в зимний период. В производственные помещения цеха предусмотрена подача кондиционированного воздуха, а также применяется воздушное отопление, совмещённое с приточной вентиляцией. В складских, подсобных, бытовых помещениях, мастерских и лабораториях допускается система водяного отопления.

Рабочим, проработавшим на данном производстве согласно списка, пенсионный возраст:

- мужчинам 55 лет и при стаже работы на данном производстве 25 лет.

- женщинам - по достижении 50 лет и при стаже работы на данном производстве 20 лет.

В связи с тем, что в цехе применяются вредные вещества, ежемесячно выдают талоны на молоко в зависимости от количества отработанных дней.

Для предотвращения возникновения профзаболеваний (заболевание нервной системы, глухота, дерматит, экзема, конъюнктивит, тромбофлебит) в цехе предусмотрены следующие меры защиты:

- контроль со стороны начальника смены и инженера по технике безопасности, за наличием у работников спецодежды и применение ими средств индивидуальной защиты;

- сокращенный рабочий день;

- после смены прием душа;

- прием пищи в специально оборудованном месте;

- периодический контроль здоровья (медосмотр 1 раз в год).

Если же человек получил профзаболевание, то его ставят на учет, переводят в нормальные условия труда. Такие люди ежегодно проходят специальную комиссию, пользуются особыми льготами.

Для работников из-за вредности производства предоставляются путевки на оздоровление не реже одного раза в год.

Цех синтеза капролактама по пожароопасности относится к категории «А».

Возникновение пожаров или взрывов способствует низкая культура производства: захламление помещений горючими веществами, несвоевременная уборка полимерной пыли с полов, оборудования, воздуховодов и коммуникаций; несвоевременная уборка отходов и неправильное их хранение; отсутствие или низкая эффективность работы систем приточно-вытяжной вентиляции; некачественный ремонт оборудования; нарушение или незнание требований инструкций при ведении различного рода работ.

Все производственные, бытовые, складские помещения, а также лаборатории, мастерские и прилегающая к цеху территория должны содержаться в чистоте.

Не допускается скопление производственных отходов - они должны своевременно вывозится из цеха и с территории к нему прилежащей.

Пожарная безопасность производства должна обеспечиваться комплексом мероприятий и средств, направленных на исключение возможности возникновения пожара, в соответствии с «Общими правилами пожарной безопасности Республики Беларусь для промышленных предприятий ППБ 1.01-94» и др. действующими нормативными документами.

Помещения производства должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения и средствами извещения о пожаре.

Основными средствами пожаротушения на производстве являются огнетушители, песок, асбестовое полотно, вода.

Имеются следующие виды огнетушителей:

- углекислотные ОУ-2, ОУ-5, ОУ-25, предназначенные для тушения небольших начальных загораний различных веществ и материалов;

- углекислотные порошковые ОПУ-5, предназначенные для любых видов загораний.

Запрещается тушение огнетушителями одежды на человеке, для этой цели используется асбестовое полотно, вода.

Основными принципами тушения пожаров являются: охлаждение горящего вещества ниже температуры его воспламенения, изоляция его от доступа воздуха или другого окислителя, поддерживающего горение.

На предприятии имеются пожарные и запасные выходы. Двери на эвакуационных путях должны свободно открываться в направлении выхода из здания. Должен быть свободный подход, доступ к средствам пожаротушения, пожарным кранам, огнетушителям, к ящику с песком, пожарному щиту. На пожарном щите должны быть: огнетушитель 2 штуки, багор, лопата, два ведра, лом.

Средствами извещения о пожаре являются: ручные (кнопочные) извещатели, автоматические пожарные извещатели, телефонная связь: 101.

В случае возникновения пожара необходимо немедленно сообщить в пожарную часть по телефону или через извещатель.

При использовании ручного (кнопочного) извещателя необходимо разбить стекло, нажать на кнопку, дождаться ответного сигнала.

В зимнее время, закреплённые за цехом пожарные гидранты и подъезды к ним необходимо очищать от снега, а крышки гидрантов - ото льда. Гидранты должны быть утеплены.

8. Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды на предприятии характеризуется комплексом принятых мер, которые направлены на предупреждение отрицательного воздействия человеческой деятельности предприятия на окружающую природу, что обеспечивает благоприятные и безопасные условия человеческой жизнедеятельности. Учитывая стремительное развитие научно-технического прогресса, перед человечеством встала сложная задача - охрана важнейших составляющих окружающей среды (земля, вода, воздух), подверженных сильнейшему загрязнению техногенными отходами и выбросами, что приводит к окислению почвы и воды, разрушению озонового слоя земли и климатическим изменениям. Промышленная политика всего мира привела к таким необратимым и существенным изменениям в окружающей среде, что этот вопрос (охрана окружающей среды на предприятии) стал общемировой проблемой и принудил государственные аппараты разработать долгосрочную экологическую политику по созданию внутригосударственного контроля за ПДВ(предельно-допустимыми выбросами).

Основными условиями для улучшения экологии в стране являются рациональное использование, охрана и трата запасов природного резерва, обеспечение безопасности экологии и противорадиационные меры, повышение и формирование экологического мышления у населения, а также контроль над экологией в промышленности. Охрана окружающей среды на предприятии определила ряд мероприятий для снижения уровня загрязнений, вырабатываемого предприятиями:

- выявление, оценка, постоянный контроль и ограничение выброса вредных элементов в атмосферу, а также создание технологий и техники, охраняющих и сберегающих природу и ее ресурсы.

- разработка правовых законов, направленных на охранные меры окружающей среды и материальное стимулирование выполненных требований и профилактики комплекса природоохранных мероприятий.

- профилактика экологической обстановки путем выделения специально отведенных территорий (зон).

Воздух играет немаловажную роль для человека. Он должен быть чистым и незагрязненным. Загрязнение атмосферного воздуха отрицательно сказывается на микроклимате населенных пунктов, ухудшает здоровье людей, отрицательно влияет на флору и фауну. Поэтому мероприятия по охране воздуха занимают одно из ведущих мест в общей схеме мероприятий по охране окружающей среды.

С целью охраны окружающей среды от выбросов ГВС (газовоздушной смеси), содержащей вредные вещества в производстве капроновой нити, предусмотрены санитарно-гигиенические мероприятия, уменьшающие вредность:

- Автоматизация и механизация технологического процесса;

- Создание рациональной системы вентиляции оборудования, и производственного помещения - общеобменной приточно-вытяжной вентиляционной системы, которая предназначена для воздухообмена в объеме всего производственного помещения. Через воздухозаборные устройства, установленные снаружи в зоне чистого воздуха, по воздуховодам воздух поступает для очистки в фильтр и вентилятором подается в производственное помещение через насадки.

В производстве волокон капрон большую опасность представляет теплоноситель динил, и этим объясняется его низкое ПДК в воздушном бассейне. Динил циркулирует в закрытой системе, но легко проникает через незначительные неплотности аппаратуры и коммуникаций. Для улавливания динила, с целью защиты воздушного бассейна используются высотные выбросные вентиляционные трубы.

В производстве капронового волокна выделяются пары и аэрозоль капролактама. С целью уменьшения выделения вредных веществ в атмосферу, предусмотрено устройство местных отсосов. В качестве очистных устройств в системах местных отсосов являются трубы Вентури и гидрофильтры, имеют систему циркуляции воды, состоящую из сборных баков, насосов, трубопроводов. Газовоздушная смесь, проходящая через аппараты очистки, с помощью форсунок орошается водой, которая растворяет вредные вещества. При достижении концентрации капролактама в воде 5 - 10%, капролактамовая вода из системы труб Вентури направляется на регенерацию капролактама, а система заполняется свежей водой. Степень улавливания капролактама в трубах Вентури составляет 70 - 80%, а в гидрофильтрах 70%. В зимнеее время подаваемый воздух подогревается в калориферах до расчетной температуры. Из помещения воздух засасывается через отверстия вентилятором, выбрасывается наружу после очистки через дефлектор.

Для решения проблемы защиты водного бассейна от промышленных загрязнений является создание замкнутых систем водоснабжения, предотвращающих сброс сточных вод в поверхностные водоемы.

Также при получении ПКА образуются стоки: промышленные, условночистые, хозяйственнофекальные.

- промышленые стоки образуются при промывке оборудования.

- условночистые стоки образуются при охлаждении технологического оборудования и теплообменных аппаратов и поступают в резервуар повторно используемой воды, откуда основная часть идет на повторное использование;

- хозяйственно-фекальные образуются при пользовании водой в душевых, туалетах, уборке помещений.

Промышленные стоки вместе с хозяйственно-фекальными направляются на очистные сооружения биологической очистке с помощью специальных бактерий, выращенных на активном иле. На промышленных очистных сооружениях чаще применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлак, керамзит, гравий и т.п.).

Биофильтры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной формы, которые заполняются загрузочным материалом. Объемный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака, засыпается слоем высотой 2-4 м. Плоскостной материал выполняется в виде жестких (кольцевых, трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофильтра слоем 8 м.

Сточная вода, подаваемая выше поверхности загрузочного материала, равномерно распределяется через него, при этом на поверхности материала образуется биологическая пленка (биоценоз). Загрузочный материал поддерживается решетчатым днищем, сквозь отверстия которого обработанная сточная вода поступает на дно биофильтра и с помощью лотков отводится во вторичный отстойник. Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения в сточных водах болезнетворных бактерий. Поэтому после нее воду дезинфицируют жидким хлором или хлорной известью, озонированием, ультрафиолетовым излучением, электролизом или ультразвуком.

Контроль за состоянием производственных стоков осуществляется в санитарно - промышленных лабораториях. Сведения анализов доводятся отделу охраны природы.

С целью защиты атмосферы жилой части города от промышленных выбросов в соответствии с санитарными нормами, производство капроновых волокон и нитей расположено по отношению к жилой части города с подветренной стороны и отделено санитарно-защитной зоной. Территория санитарно-защитной зоны имеет зеленые насаждения. Они очищают и освежают воздух. На территории предприятия между дорогами и производственными сооружениями также расположены зеленые насаждения. При озеленении промышленного предприятия в основном выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газонные растения. Наиболее стойкими являются акация белая и клен.

9. Энерго- и ресурсосбережение

Эффективное ресурсосбережения на производстве подразумевает соблюдение нескольких основополагающих принципов. Оно складывается из оптимизации проектных затрат, повышения производительности труда и энергосбережения. При производстве капроновых нитей и волокна на всех стадиях производственного процесса расходуются значительные количества воды, воздуха, пара и электроэнергии.

При производстве капроновых нитей на всех стадиях производственного процесса получается большое количество отходов и потерь. Расход капролактама составляет 1,10-1,20 кг на 1 кг нити. Сравнительно малый выход продукции по отношению к затраченному сырью объясняется многостадийностью и недостаточным совершенством производственного процесса. При производстве каждых 8 тонн нити потери и отходы полимера и мономера составляют более 25%. Следовательно, для удешевления продукции и повышения экономической эффективности производства необходимо стремится к максимальному снижению потерь и отходов.

Кардинальным направлением решения проблемы ресурсосбережения является создание малоотходных и безотходных техногических процессов.

Поэтому расход полимера сверх 1кг на 1 кг волокна и всех используемых для его получения химикатов является отходом, который может быть возвращен в производство в виде волокна или неволокнистых изделий, или же использован на самом заводе или стороне в виде исходных химикатов или новых химических соединений. Тоже относится и к воде и воздуху, которые после очистки могут быть возвращены в производство (замкнутый цикл) Удаляемое с воздухом тепло также может быть возвращено в производство или использовано для других целей.

Пути уменьшения расхода основных веществ, применяемых в производственных процессах в производстве поликапроамида, различны:

1. Снижение отходов поликапроамида за счет:

- обеспечения правильности, стабильности ведения технологического процесса;

- регенерации капролактама из отходов производства капрона, который основан на превращении олигомеров и поликапроамида в капролактам путем деполиамидирования поликапроамида;

- регенерация капролактама из водных растворов;

- использование отходов поликапроамида для получения аминокапроновой кислоты, которая применяется как активатор полиамидирования капролактама.

Отходы при производстве поликапроамида можно разделить на две группы:

- отходы, содержащие полимер в виде слитков, волокна, нитей. Отходы нити с бобин перерабатываются в штапельное волокно

- отходы, содержащие капролактам и олигомеры, образующиеся в процессе синтеза.

Часть волокнистых отходов (чистые отходы фильерного волокна), слитки полимера и отходы ленты поликапроамида являются сырьем для производства искусственной щетины, а также вторичной крошки для выработки различных деталей в машиностроении, мелких декоративных и бытовых изделий (пуговицы, кнопки, игрушки). Получение вторичной крошки поликапроамида основано на переплавке капроновых отходов в аппаратах типа прямоточных труб, из которых производится литье жилки с последующей резкой.

В настоящее время получила распространение переработка всех отходов производства в чистый капролактам, пригодный для производства всех видов капронового волокна.

2. Экономия воды, тепла и энергоресурсов.

Расходы воздуха на вентиляцию помещений и удаление вредных веществ, выделяющихся в атмосферу во время получения поликапроамида, на процессы литья жилки, экстракции и сушки гранулята, воды на

технологические нужды и охлаждения сформованной жилки поликапроамида и тепла на нагрев воды и сушку гранулята достаточно велик. Поэтому многократное использование воздуха и воды и утилизация тепла несомненно целесообразны.

Снижение тепла и вентиляционного воздуха за счет:

- полной капсуляции оборудования и коммуникации.

- установки сорбционных установок для улавливания содержащихся в воздухе летучих растворителей и других соединений.

- многократного использования одного и того же воздуха в том же или соседних цехах;

- направления отработанного воздуха их сушилок в соседние цеха для их вентиляции и отопления.

Расход технологической воды при более полном ее использовании для экстракции низкомолекулярных соединений из гранулята и на его последующую сушку и ее многократной рециркуляции также может быть существенно уменьшен.

Снижение расхода воды возможно за счет: использования непрерывных процессов экстракции и сушки.

Снижение энергоресурсов за счет:

- экономии электроэнергии на рабочих местах;

- недопущении работы электрооборудования в холостую;

- не оставлять осветительные приборы включенными после окончания работы;

- правильного расчёта нормы расхода энергии всех видов, обоснованного планирования по отдельным участкам её расхода, чёткого контроля и анализа этих показателей;

- своевременного и качественного ремонта оборудования, хорошей смазки и чистки, что даёт до 10% экономии энергии.

- внедрения новой техники и технологий, обеспечивающих снижение норм расхода электроэнергии, за счёт сокращения числа технологических

переходов и общего числа аппаратов и машин.

- правильной организации энергохозяйства.

Получение электроэнергии, пара, горячей воды от районной ТЭЦ в 1,5-2 раза дешевле, чем выработка их на маломощных энергоустановках и в котельных предприятий.

- выбора рациональных типов светильников.

В настоящее время это реальные возможности организации производства химических волокон по малоотходной технологии, учитывая специфические особенности производства различных видов.

10. Материальные, технологические расчеты и расчет оборудования

Расчет капролактама

Исходные данные

Состав волокна:

Поликапроамид - 95,5%

Замасливатель - 2%

Влажность - 2,5%

Потери:

В сортировочном и перемоточном цехах - 0,7%

Из них возвратные - 0,5%

В крутильно-вытяжном отделении - 3%

Из них возвратные - 2,8%

При формовании - 5,2%

Из них возвратные - 5%

При экстракции НМС - 5,8%

Из них возвратные - 5,6

При непрерывном полиамидировании -1%

При сушке, хранении мономера - 0,1%

Количество потери при регенерации - 9%

Влажность товарного капролактама - 0,05%

Расчет

1. Количество полимера в готовой нити

38000Ч0,955= 36290 кг

2. На переработку с нитью поступает

36290Ч 1,007= 36544 кг

3. Из них возвратные потери:

36544Ч0,005 = 182,7кг

4. Поступают на крутку и вытяжку

36544Ч1,03 = 37640,3кг

5. Из них возвратные потери

36544Ч0,028 = 1023,23кг

6. Поступают на формование

37640,3Ч1,052 = 39597,5кг

7. Из них возвратные потери

37640,3Ч0,05 = 1882кг

8. На экстрагирование

39597,5Ч1,058 = 41984,1кг

9. Возвратные потери

39597,5Ч0,056 = 2217,4кг

10. Все возвратные потери направляются на регенерацию

182,7+1023,23+1882+2217,4= 5305,3кг

11. После регенерации возврат капролактама составляет 90%:

5305,3Ч0,9 = 4774,8кг

12. С учетом возврата мономера в производство расход капролактама составляет:

41894,1-4774,8 = 37119,3кг

13. с учетом безвозвратных потерь при полиамидировании

37119,3Ч1,01 = 37490,4кг

14. С учетом безвозвратных потерь при приеме и хранении

37490,4Ч1,001 = 37527,8

15. Удельный расход товарного капролактама

0,986кг/кг = 986кг/т

16. С учетом влажности капролактама:

0,987кг/кг = 987кг/т

Расчет CH₃COOH

Требуемая молекулярная масса полиамида - 15000

Содержание в процентах

-уксусной кислоты - 98,5%

-количество кислоты вступившей в реакцию - 70%

Расчет

На 1 моль поликапроамида расходуется 1 моль CH₃COOH.

На 1 кг поликапроамида связывается 100% CH₃COOH

М (CH₃COOH)=60 г/моль

Расход технической CH₃COOH на 1 кг поликапроамида с учетом того, что реагирует 70% кислоты, составляет

На одну тонну волокна

0,987Ч5,801 = 5725г = 5,725кг/тн

Расчет аппаратов непрерывного полиамидирования

Исходные данные:

Количество поликапроамида поступившего на

-полиамидирование - 37490,4 кг

-емкость аппарата 5,0 м³

- продолжительность полиамидирования 30 ч.

- плотность расплава - 1120 кг/м³

Расчет

Производительность одного аппарата

4,48т/сут = 4480кг/сут

В связи с простоем аппаратов на чистку (20 суток) коэффициент будет

Необходимое число аппаратов

8,8 = 9 + 1 резервный = 10 аппаратов

Необходимо, с учетом резерва 10 аппаратов.

Таблица 2 Таблица расчетов

Материальные расчеты
удельный расход товарного капролактама	986 кг/т
удельный расход абсолютно сухого капролактама	987кг/т
удельный расход технической CH3COOH	5,725 кг/т
Расчеты оборудования
производительность одного аппарата	4,48 т/сут
всего аппаратов	10

поликапроамид полимеризация капролактам волокно

Литература

Основная

1. Вольф Л.А., Производство поликапроамида / Л.А Вольф Б.Ш. Хайтин - Москва: Химия, 1977. - 208с.

2. Перепелкин К.Е. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности / К.Е. Перепелкин // Хим. волокна, 2002. - №1- С.31-33.

3. Полиамидные волокна

4. Текстильный вестник

5. Фишман, К.Е., Производства волокна капрон/ К.Е. Фишман, Н.А. Хрузин - М.: Химия, 1976.-311с.

Дополнительная

1. Броверман, П.Ф. Оборудование и механизация производства химических волокон / П.Ф. Броверман, А.Б. Чачхиани.,-Минск: Машиностроение ,1967. - 391с.

2. Челноков, А.А. Охрана труда /А.А Челноков, И.Н. Жмыхов, В.Н Цап; под общ. ред. А.А. Челнокова. - Минск: Высшая школа, 2011. - 671с.

3. Шкатов Е.Ф. Основы автоматизации технологических процессов химических производств/ Е.Ф. Шкатов, В.В. Шувалов; - Минск, Химия, 1988. - 303с.

Размещено на Allbest.ru

...