Производство стирола дегидрированием этилбензола

Необходимый объем катализатора для обеспечения заданной производительности

V_k = N/(N_k·с_н) = 18939·1,0125 / (0,15·1400) = 91,3 м³,

Где N - производительность реактора по стиролу-ректификату с учетом 1,25 % потерь, кг/ч.

Количество этилбензола (углеводородной смеси) на входе в реактор составляет (см. состав потока 6):

m_эб = 119562,861 - 79243,773 = 40319 кг/ч.

Необходимый объем катализатора для обеспечения данной производительности

V_k = m_эб / (с_{эб ·} V_oб) = 40319/ (867·0,5) = 93 м³,

Где V_oб - объемная скорость ожидаемого этилбензола, ч^-1.

Число реакторов для обеспечения данной заданной производительности:

n = 93/100 = 0,93.

Необходимо установить один реактор. Запас производительности по катализатору:

(100 - 93)·100/93 = 6 %.

2.5 Тепловой расчет

Исходные данные:

В реактор дегидрирования подают

119562,861/(3600·2) = 16,6 кг/с парогазовой смеси;

Состав потоков 6,7 и потока на выходе из реактора см. материальный расчет;

Температура парогазовой смеси, ^оС: на входе в реактор - 610; на выходе из первой ступени (уточняется расчетом) - 530-540; на входе во вторую ступень реактора - 610; на выходе из реактора - 570-590;

Температура водяного пара на выходе из промежуточного теплообменника 655 ^оС.

2.5.1 Тепловой расчет первой ступени катализа

Цель расчета - определение температуры парогазовой смеси на выходе из первой ступени катализа.

Уравнение теплового баланса в общем виде:

Ф₁ = Ф₂+Ф₃+Ф_пот,

Где Ф₁, Ф₃ - тепловые потоки парогазовой смеси на входе в реактор и выходе из первой ступени катализа соответственно, кВт.

Ф₂ - теплота, расходуемая на осуществление химических реакций, кВт

Ф_пот - теплопотери в окружающую среду, кВт.

Тепловой поток парогазовой смеси на входе в реактор рассчитывают, используя определенные ранее значения средней энтальпии парогазовой смеси и энтальпии водяного пара после смешения.

Ф₁ = [46258 / 2·3600] · 1747,4 + [73295 / 2·3600]·3720,4 = 49100 кВт.

Для расчета Ф₂ определяем теплоту реакции дегидрирования (реакция 1); значения энтальпий образования ДH₂₉₈:

ДH₂₉₈ = 147,36 - 29,79 = 117,57 кДж/моль;

Ф₂ = [114,612 / 2·3600] · 117,57·10³ = 1871,52 кВт,

Где 114,612 - расход этилбензола на первой ступени катализа, кмоль/ч;

Для определения температуры парогазовой смеси на выходе из первой ступени катализа, используя данные о составе смеси, рассчитываем средние энтальпии парогазовой смеси при температурах 530 и 540 ^оС. Значения энтальпий органических соединений и перегретого водяного пара находят по справочнику, предварительно рассчитывают парциальное давление водяного пара:

с_H2O = сx_H2O = 0,4·0,8988 = 0,36 МПа.

Принимают, что теплопотери в окружающею среду составляют 1,5 % от общего прихода теплоты:

Ф_пот = 0,015 · 49100 = 736,5 кВт.

Тепловой поток парогазовой смеси на выходе из первой ступени находят из уравнения теплового баланса:

Ф₃ = Ф₁ - Ф₂ - Ф_пот = 49100 - 1871,52 - 736,5 = 46492 кВт.

Энтальпия парогазовой смеси:

h_г = Ф₃/m_г = 46492 / 16,6 = 2800 кДж/кг,

m_г - количество парогазовой смеси, проходящей через слой катализатора, кг/с.

производство стирол этилбензол дегидрирование

Таблица 2.5.1.1

Компонент	щi, %	T = 540+273 = 813 K	T = 530+273 = 803 K
		hi, кДж/моль	щihi/100 кДж/моль	hi, кДж/моль	щihi/100 кДж/моль
C6H5-C2H5 C6H5-C2H3 C6H5-CH3 H2O C6H6, H2 ?	22,62 10,39 0,51 66,28 0,20 100,00	1266,9 1197,8 1198,2 3571,3 ------ ------	286,6 124,5 6,1 2367,1 ------ 2784,3	1239,6 1172,4 1172,0 3549,7 ------ ------	280,4 121,8 6,0 2352,7 ---- 2760,9

Температура парогазовой смеси:

813 + [(2800-2784,3) / (2784,3-2760,9)]·(813-803) = 820 К или 547 ^оС

Температура парогазовой смеси на выходе из первой ступени катализа соответствует оптимальному технологическому режиму реактора, следовательно, степень конверсии этилбензола (0,31) принята верно.

2.5.2 Тепловой расчет межступенчатого теплообменника

Цель расчета - определение температуры перегретого водяного пара на входе в теплообменник.

Рассчитываем среднюю энтальпию парогазовой смеси на входе во вторую ступень катализа, на выходе из теплообменника при температуре

Т = 610+273 = 883 К.

Таблица 2.5.2.1

C6H5-C2H5 C6H5-C2H3 C6H5-CH3 H2O C6H6, H2 ?	щi, %	hi, кДж/кг	щi hi/100,кДж/кг
	22,62 10,39 0,51 66,28 0,2 100,00	1458 1375,8 1381,2 3720,4 ------ ------	329,8 142,9 7,0 2465,9 ------ 2945,6

Тепловая нагрузка теплообменника:

16,6·(2945,6-2800) = 2417 кВт.

Тепловой поток водяного пара на выходе из теплообменника при температуре 655 ^оС:

Ф_п = 73295·3821 / (2·3600) = 38897,25 кВт,

Где 73295 - расход водяного пара, поступающего в узел смешения (поток 5), кг/ч;

3821 - энтальпия водяного пара при давлении 0,9 МПа и температуре 655 ^оС, кДж/кг.

Тепловой поток водяного пара на входе в теплообменник:

38897,25 + 2417 = 41314,25 кВт.

Энтальпия водяного пара на входе в теплообменник:

41314,25·2·3600 / 73295 = 4058,5 кДж/кг,

Что при давлении 0,9 МПа соответствует температуре водяного пара 760 ^оС.

2.5.3 Тепловой расчет второй ступени катализа

Цель расчета - определение температуры парогазовой смеси на выходе из реактора дегидрирования.

Уравнение теплового баланса в общем виде идентично уравнению теплового баланса первой ступени катализа. Тепловой поток парогазовой смеси на входе во вторую ступень катализа:

Ф₁ = 16,6·2945,6 = 48897 кВт.

Для определения количества теплоты, расходуемой на химические реакции Ф₂, рассчитывают теплоты реакций 2-3, 5-8. Теплотой реакции образования дибензилидена (реакция 4) пренебрегают; теплота реакции 1 рассчитана ранее.

Таблица 2.5.3.1 Расчет теплот реакций (в кДж/моль).

Реакция	ДH0298 = ?ДH0298(кон) - ? ДH0298(исх)
C6H5--C2H5+ H2 C6H5--CH3 + CH4	-74,85 + 50 - 29,79 = -54,64
C6H5--C2H5 C6H6 + C2H4	52,3 + 82,93 - 29,79 = 105,44
C2H4 CH4 + C	-74,85-52,3 = -127,15
C + H2O CO+H2	-110,53 - (-241,81) = 131,28
CH4 + H2O CO+3H2	-110,53-(-241,81) - (-74,85) = 206,13
CO+H2O CO2+H2	-393,51-(-241,81) - (-110,53)= -41,17

Количество теплоты, расходуемой на химические реакции:

Ф₂ = [1000 / (2·3600)] · (69,513·117,57 - 13,654 · 54,64 + 8,42 ·105,44 - 8·127,15 + 8·131,28 + 17,87 · 206,13 - 25,611 · 41,17) = 0,139 · 10976,566 = 1525,74 кВт.

Ориентировочное понижение температуры во второй ступени катализа:

(610-547)·1525,74 / 1871,52 = 51 ^оС.

Температура на второй ступени катализа:

610 - 51 = 559 ^оС

Для определения температуры контактного газа на выходе из реактора рассчитывают его средние энтальпии при температурах 550 и 570 ^оС, используя данные о составе газа (поток 7). Значение энтальпии водяного пара принято при давлении

0,35·0,8667 = 0,3 МПа.

Так как содержание в контактном газе бензола, этилена, метана, диоксида углерода, оксида углерода, водорода и тяжелых продуктов незначительно, при расчете средней энтальпии эти компоненты не учитывают.

Расчет средней энтальпии контактного газа:

Принимают, что теплопотери в окружающую среду составляют 1,5 % от общего прихода теплоты:

Ф_пот = 0,015 · 48897 = 733,46 кВт

Тепловой поток контактного газа на выходе из реактора:

Ф₃ = Ф₁ - Ф₂ - Ф_пот = 48897 - 1525,74 - 733,46 = 46649,8 кВт

Таблица 2.5.3.2

Компонент	щi, %	T = 550+273 = 823 K	T = 570+273 = 843 K
		hi, кДж/моль	щihi/100 кДж/моль	hi, кДж/моль	щihi/100 кДж/моль
C6H5-C2H5 C6H5-C2H3 C6H5-CH3 H2O C6H6, C2H4, CH4,CO,CO2,H2 и тяжелые продукты ?	14,44 16,44 1,56 65,51 2,05 100,00	1294,2 1223,3 1224,3 3593,6 ------ ------	186,9 201,1 19,1 2354,2 ------ 2761,3	1348,8 1274,1 1276,6 3637,1 ------ ------	194,8 209,5 19,9 2382,7 ---- 2806,9

Энтальпия контактного газа:

h_г = 46649,8 / 16,6 = 2809,6 кДж/кг.

Температура контактного газа:

843 + (2809,6 - 2806,9)20/(2806,9 - 2761,3) = 844 К или 571 ^оС.

Определяем суммарную теплоту, расходуемую на осуществление химических реакций (на обеих ступенях катализа):

1871,52 + 1525,74 = 3397,26 кВт.

Таблица 2.5.3.3 Тепловой баланс

Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Тепловой поток парогазовой смеси Тепловой поток водяного пара на входе в теплообменник	49100 41314,25	54,3 45,7	Тепловой поток контактного газа Теплота на проведение химических реакций Тепловой поток водяного пара на выходе из теплообменника Теплопотери в окружающую среду	46649,8 3397,26 38897,25 1469,94	51,6 3,8 43,0 1,6
Всего	90414,25	100,00	Всего	90414,25	100,00

2.6 Расчет реактора первой ступени

Принимаем, что объемное отношение катализатора в первой и второй ступенях реактора равно 1,00:1,08, следовательно, объем катализатора

В первой ступени:

100·1,00/(1,00+1,08) = 48 м³;

Во второй ступени:

100 - 48 = 52 м³.

2.7 Расчет времени пребывания смеси в зоне катализа

Время пребывания парогазовой смеси в зоне катализа рассчитывают по формуле:

ф = V_ф / (V_k·е_o),

где V_ф - расход парогазовой смеси при температуре 610 ^оС (883К) и давлении 0,45 МПа, м³/с; V_к - объем катализатора в реакторе, м³, е_o - порозность слоя катализатора.

Расход парогазовой смеси при нормальных условиях (273 К, 101325 Па):

V⁰_ф = 9887,178 · 22,4 / 3600 = 61,52 м³/с.

Расход парогазовой смеси в условиях процесса:

V⁰_ф = 61,52·883·101325 / (273·0,45·10⁶) = 44,8 м³/с.

Порозность слоя катализатора:

е_o = 1- с_н/с = 1- 1400/2300 = 0,39,

с_н - насыпная плотность катализатора,кг/м³ ; с - кажущаяся плотность катализатора, кг/м³.

ф = 44,8/ (2·100·0,39) = 0,57 с.,

что соответствует оптимальному технологическому режиму.

2.8 Расчет межступенчатого теплообменника

Межступенчатый теплообменник предназначен для подогрева парогазовой смеси после первой ступени катализа перегретым водяным паром (поток 9).

Цель расчета - определение площади поверхности теплопередачи, выбор теплообменного аппарата.

Исходные данные:

Температура, ^оС: перегретого водяного пара на входе - 760; перегретого водяного пара на выходе - 655; парогазовой смеси на входе - 547; парогазовой смеси на выходе - 610;

Давление перегретого водяного пара 0,9 МПа;

Диаметр трубы 25 х 2,5 мм;

Перегретый водяной пар поступает в трубное пространство, а парогазовая смесь - в межтрубное пространство. Необходимую площадь поверхности теплопередачи находят по формуле:

F_a = Ф_а/ (к?Т_ср)

По данным теплового баланса межступенчатого теплообменника рассчитывают тепловую нагрузку теплообменника:

Ф_а = (41314,25 - 38897,25)*10³ = 2417000 Вт.

Определяем среднюю разность температур между теплоносителями двухходового (по трубному пространству) межступенчатого теплообменника.

Температурная схема теплообмена при противотоке:

?t_max = 760-610 = 150 єС

?t_min = 655-547 = 108 єС

Средняя разность температур между теплоносителями:

Коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

к =

б₁ - коэффициент теплоотдачи от перегретого водяного пара к стенке трубы, Вт/(м²·К); б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к парогазовой смеси, Вт/(м²·К).

Для расчета коэффициентов теплоотдачи определяют теплофизические параметры теплоносителей.

Теплофизические параметры перегретого водяного пара при средней температуре

t_ср.=(760+655)/2 = 707,5 ^оС (980,5 К)

и давлении p=0,9 МПа. Для упрощения расчета теплофизических параметров парогазовой смеси в один поток «этилбензол» объединяют этилбензол, бензол и толуол. Удельную теплоемкость парогазовой смеси (в данном случае при постоянном объеме) рассчитывают по формуле:

с_v = Cp/K,

K - коэффициент Пуассона.

Теплоемкости и вязкости компонентов парогазовой смеси при температуре

t_ср.=(547+610)/2=578,5 ^оС (851,5 К)

рассчитываем по справочным данным.

Таблица 2.8.1 Расчет теплофизических параметров парогазовой смеси.

	С6Н5- С2Н5	С6Н5- С2Н3	Н2О	Н2	?
Сор(і), Дж/(моль•К)	291,94	266,56	39,17	30,12	----
щі, %	23,14	10,39	66,28	0,19	100,00
Мі, г/моль	106	104	18	2	----
[Сор(і)щі/Мі]10, Дж/(кг•К)	637	266	1442	29	2374
Хі, %	5,34	2,44	89,88	2,34	100,00
Міхі/100, г/моль	5,66	2,54	16,18	0,05	24,43
м•107, Па•с	218	218	292	180	----
[Міхі/(100 мі)]·10-7	0,02596	0,01165	0,05541	0,00028	0,09330

м _см = 24,43•10^-7/ 0,0933 = 262•10^-7 Па•с

	Перегретый водяной пар (трубное пространство)	Парогазовая смесь (межтрубное пространство)
Температура t, єС	707,5	578,5
Плотность с, кг/м3	1,846	------
Динамическая вязкость м•107, Па•с	366	262
Удельная теплоемкость с, Дж/ (кг•К)	2287	2374
Теплопроводность л•103, Вт/(м•К)	95,95	80,13
Критерий Прандтля Pr	0,87	0,78

Принимаем

К= Ср/с_н = 1,3 тогда:

с_н(см) = 2374 /1,3 = 1826 Дж/(кг•К)

Теплопроводность парогазовой смеси вычисляем по формуле:

л = Вс_н м _см,

где

В = 0,25(9К-5) = 0,25 (9•1,3 - 5) = 1,675.

л = 1,675 · 1826 · 262 · 10^-7 = 8013 · 10^-3 Вт/(м·К)

Критерий Прандтля:

Рr = 2374•262•10^-7/(80,13•10^-3) = 0,78.

Теплофизические параметры теплоносителей:

Расход водяного пара в межступенчатом теплообменнике:

m_п = Фа/(h₁-h₂) = 2417000 / [(3720-3581,52)·10³] = 17,4 кг/с,

где h₁ и h₂ - энтальпия перегретого водяного пара при температуре 610 и 547 ^оС и давлении 0,9 МПа, Дж/кг.

Принимают минимальное для турбулентного потока значение критерия Рейнольдса Re' = 10000, тогда необходимое число труб диаметром d_тр = 25 х 2,5 мм составит:

n= m_п / (0,785·d·Re' м) = 17,4 / (0,785·0,02·10000·366·10^-7) = 3028,

следовательно, для создания турбулентного потока перегретого водяного пара максимальное число труб должно быть не более 3028.

Число труб определяем по формуле:

n = 3a(a-1)+1, a=(b+1)/2,

где а и b - число труб на стороне и диагонали наибольшего шестиугольника.

Значение b определяют из соотношения

D = t · (b-1) + 4d_н;

2,0 = 0,032 · (b-1) + 4·0,025; b=60;

а = (60+1) / 2 = 30,5; n = 3 · 30,5 · (30,5-1) + 1 = 2700.

Учитывая наличие в парогазовой смеси катализаторной пыли, число труб уменьшают на 9-10 %. Общее число труб равно 2470, число труб на один ход трубного пространства

n=2470/2= 1235.

Площадь сечения трубного пространства:

S_т = 0,785·d²n = 0,785·0,02²·1235 = 0,388 м².

Уточняем значение критерия Рейнольдса:

Re = m_nd/ (S_трм) = 17,4 · 0,02/ (0,388 · 366 · 10^-7) = 24506.

Режим движения устойчивый, турбулентный, следовательно, критерий Нуссельта рассчитываем по формуле:

Nu = 0,023Re^0,8Pr^0,4 = 0,023·24506^0,8·0,87^0,4 = 61,1.

Коэффициент теплоотдачи от перегретого водяного пара к стенке трубы теплообменника:

б₁ = Nuл / d = 61,1· 95,5· 10^-3 / 0,02 = 293 Вт/(м²·К).

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы теплообменника к парогазовой смеси определяют по формуле:

б₂ = Nuл / d_н.

Площадь сечения межтрубного пространства теплообменника:

S₂ = 0,785 (D²-nd²_н) = 0,785·(2,0² - 1235·0,025²) = 2,534 м².

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

d_экв = (D² - nd²_н) / (D+nd_н) = (2,0² - 1235·0,025²) / (2,0 + 1235·0,025) = 0,098 м.

Для расчета критерия Рейнольдса определяют расход парогазовой смеси после первой ступени катализа:

m_г = 119562,861 / (2·3600) = 16,6 кг/с.

Критерий Рейнольдса:

Re = m_гd_экв / (S₂м) = 16,6 · 0,098 / (2,534·262·10^-7) = 24503.

Расчетная формула критерия Нуссельта для аппарата с однократно-перекрестным движением парогазовой смеси:

Nu = 0,4е_цRe^0,6Pr^0,36(Pr / Pr_ст)^0,25

Для газовых потоков

Pr/Pr_ст = 1.

При ц = 10^о е_ц = 0,42, тогда:

Nu = 0,4·0,42·24503^0,6·0,78^0,36 = 66.

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к парогазовой смеси:

б₂ = 66·80,13·10^-3 / 0,098 = 53,7 Вт/(м²·К).

Сумма термических сопротивлений стенки с учетом слоев загрязнений с обеих сторон:

?r_ст = r_ст(1) + r_ст(2) + r_ст(3) = 0,00018 +0,0025/17,5 + 0,00035 = 0,000673 м²•К/Вт

Где 0,00018 и 0,00035 - сопротивления слоев загрязнений со стороны водяного пара и парогазовой смеси соответственно, м²·К/Вт; 0,0025 - толщина стенки трубы, м; 17,5 - теплопроводность нержавеющей стали, Вт/(м·К)

Коэффициент теплопередачи:

К = (1/606 + 0,000673+ 1/83)^-1 = 70 Вт(м²·К).

Необходимая площадь поверхности теплопередачи:

2417000 / (70·124) = 279 м².

Площадь поверхности теплопередачи выбранного теплообменника:

Fa = рd_срln = 3,14·0,0225·4·1270 = 359 м²,

Где d_ср = (0,025+0,020) / 2 = 0,0225 м.

Запас площади поверхности теплопередачи:

(359-279)100/279 = 28,7 %.



3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

3.1 Безопасность технологических процессов и электробезопасность

Для предотвращения случайной аварийной сиуации необходимо тщательно выполнять общие меры технической безопасности.

- Работники должны знать правила технической безопасности и уметь оказывать первую медицинскую помощь.

- На рабочем месте должно быть не менее двух человек.

- Не прошедшие инструктаж работники, не допускаются к работе.

- Запрещается приступать к работе без спецодежды и средств персональной защиты.

Ремонт электрооборудования и электродвигателей должен производиться при отключенном напряжении. Все установки должны быть заземлены (ГОСТ 12. 1. 019-79). Поражение человека электрическим током зависит от различных условий. Его отличие от других видов опасности в том, что органы чувств не способны его ощутить. Под воздействием электрического тока человек может получить различные травмы и ранения и даже погибнуть.

Поражение током возникает в результате соприкосновения с деталями, находящимися под напряжением. Наибольшая опасность заключается в поломке электроприборов, повреждении изоляции, подключения к току машин и приборов и др. металлических деталей.

Для обеспечения электробезопасности используются по отдельности или комплексно следующие технические приемы и средства: защитное заземление (изоляция), подключение к нулевому кабелю, уравнение потенциалов, уменьшение энергии, выделение электросистем, защитный обрыв, изоляция деталей, находящихся под напряжением и т.п.

Наиболее часто применяемый для обеспечения электробезопасности способ - защитное заземление. Защитным заземлением называется предназначенное для защиты от тока специальное присоединение к земле непроводниковых металлов, могущих случайно оказаться под напряжением.

Основная цель защитного заземления - снижение потенциала конуса путем спада напряжения, в результате ухода сильного тока в землю посредством соединителя во время замыкания электросистемы.

Рабочая температура помех изоляции кабелей статора электродвигателя не должна быть меньше 50…70 С - 0,5 Мом, и 10…30 С - 1 Мом.



4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1 Токсические характеристики применяемых на производстве веществ

Этилбензол обладает общетоксическими свойствами. В случае превышения предельной концентрации оказывает вредное воздействие на кровь и микроорганизмы в клетках крови, повреждает слизистые оболочки и кожу.

Пары стирола в концентрации, превышающей предельную, влияют на центральную нервную систему, раздражает слизистые оболочки, вызывает головную боль и бессонницу. В результате длительного воздействия повреждает печень, нервную систему и микроорганизмы в клетках крови.

Бентол (фракция бензол-толуола) - пары бентола обладают наркотическим действием, раздражают кожу и слизистые оболочки. В результате длительного воздействия отмечаются изменения в крови и микроорганизмах клеток крови.

Топливный газ (полученный из метана) - природный газ не считается ядовитым и оказывает воздействие на организм только в высокой концентрации. Вследствие дефицита кислорода вызывает затрудение дыхания и удушье.

Парахинондиоксим - в результате случайного попадания парахинондиоксина в организм через органы дыхания или желудок в крови образуется яд с метагемоглобиновыми свойствами, уменьшающий количество эритроцитов в крови до двух раз.

Основание Манниха - относится к токчисным веществам. В результате длительного воздействия может привести к хронической интоксикации. Основание Манниха быстро поражает слизистые оболочки, а в результате повторного контакта может привести к образованию эрозии и язв на поверхности кожи.

4-нитрофенол, отходы - высокотоксичное вещество. Очень сильно повреждает кожу. Выборочно поражает кровь, воздействует на почки, проникая в организм через пораженную кожу, может привести к интоксикации.

Паратретичный бутилпирокатехин (ПТБК) - по токсическим свойствам подобен фенолу. В результате вдыхания паров возникает быстрая утомляемость, тошнота.

Катализатор - токсическим действием обладает катализационная пыль. В результате длительного вдыхания приводит к заболеваниям дыхательных путей. Через неповрежденную кожу в организм не попадает. Не накапливается в организме. Катализатор оказывает раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки.

Этиленгликоль - токсичен, при попадании в организм через ротовую полость приводит к сильному отравлению, воздействует на сосуды, почки и нервную систему.

Антифриз - 40 -в высокой концентрации раздражает слизистые оболочки, приводя к конъюнктивиту роговицы, возникает удушье, затрудненное дыхание, насморк, кашель и прочие подобные симптомы.

4.2 Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы может быть механическим, физическим или биологическим. К механическим загрязнителям относятся пыль, фосфаты, свинец и ртуть. Они возникают в процессе заготовки стройматериалов и сжигания органического топлива.

К физическим загрязнителям относятся тепловые (выброс в атмосферу нагретых газов), световые (ухудшение состояния природных источников света под воздействием искусственных), шумовые (антропогенные шумы), электромагнитные (работа производственных установок, телевизора, радио и электросистем) загрязнители атмосферы.

Биологические загрязнители приводят к увеличению численности микроорганизмов (под воздействием теплоэнергетики, промышленности, транспорта, оборонных сил).

Основные загрязнители атмосферы - это производственные объекты, транспорт и бытовые отходы. Источник загрязнения на химическом производстве - теплоэлектростанции, которые наряду с дымом выделяют в воздух серу, углекислые газы, сероводород, хлор и другие газы.

Таблица 4.2.1 Предельная концентрация веществ в атмосфере и воздухе.

Наименование сырья, промежуточного и готового продукта, произведственных отходов;	Класс опасности	Температура, оС	Концентрационный предел воспламенения	Предельные концентрации
		Возгорание	Горение	Самопроиз вольное возгорание	Нижний предел	Верхний предел
Этилбензол Стирол Бентол Топливный газ (по метану) Водород	4 3 4 4 ---	24 30 -4 161 -------	40-80 25-59 -25 --- ------	432 490 615 537 510	1,03 1,06 1,2 5 4	6,13 5,2 7,0 15 75	50 мг/м3 10-30 мг/м3 50 т, 20 б. 300 мг/м3

4.3 Загрязнение почвы

На производственных объектах загрязнение почвы в местах производства, переработки, перевозки, распределения и распространения продукции в десятки раз выше среднемесячного показателя.

Следовательно, стремительное развитие промышленности приводит и к увеличению числа промышленных отходов. Вместе с бытовыми отходами они ухудшают свойства почвы, существенно изменяя ее состав.

Изменение численности микроорганизмов в почве оказывает воздействие на здоровье человека и травоядных животных, нарушая обмен веществ, и становясь возбудителем различных эндемических заболеваний в определенной местности.

4.4 Загрязнение воды и его последствия

Динамичное развитие промышленности и транспорта, значительное увеличение численности населения в отдельных регионах планеты стали причиной масштабного загрязнения гидросферы. Ежегодно в мире сбрасывается в водоемы 420 км² сточных вод, которые приводят в негодность 7000 км³ воды.

Сточными водами называются жидкие отходы, образующиеся в ходе переработки сырья с помощью химических технологий. В зависимости от используемых реагентов, различается состав сточных вод.

Уровень загрязненности воды определяется по количеству в ее составе органических отходов (пестицидов, нитратов, фосфатов, полихлорбифенилов). Это отходы фабрик и заводов.

Основным источником химического загрязнения водоемов являются производственные объекты. К ним относятся химическая промышленность, нефтехимические предприятия, производство токсичных химикатов. Под их воздействием загрязняются не только наземные, но и подземные воды.

Основные источники загрязнения гидросферы:

- Промышленные сточные воды;

- Вода, используемая для хозяйственно-бытовых нужд;

- Организованные или неорганизованные стоки на производственных площадках и в населенных пунктах;

- Водный транспорт.

4.5 Меры по защите окружающей среды

Сырье для производства стирола и готовая продукция в концентрации выше предельно допустимой оказывают вредное воздействие на человека и окружающую среду (воздух, почву, воду, флору и фауну). Поэтому в целях их защиты необходимо принимать следующие меры:

- Ограничить до минимальных величин выброс нефтепродуктов в атмосферу и канализацию;

- Контролировать состояние установок, не допуская производственных аварий.

Загрязнение окружающей среды является одной из актуальнейших проблем нашего времени, так как практически не осталось регионов, не страдающих от промышленных объектов и их отходов. Однако, согласно требованиям времени, каждое государство ежегодно развивает нефтегазовую отрасль. В связи с этим, требуется поиск новых путей решения вопросов использования природных ресурсов, их обработки и применения отходов на других производствах. С целью решения вопросов защиты окружающей среды и улучшения экологической ситуации в мире требуется реализация следующих мер:

- Внедрение безотходных или малоотходных технологий. Использование технологических отходов малоотходных технологий как сырье для других процессов или вторичное сырье;

- Использование установок для очищения выбрасываемых газов и сточных вод;

- Строгое соблюдение пожарной безопасности и санитарных норм;

- Строго соблюдать технологические режимы оборудования, согласно нормам технического регламента и приказам руководителей установки и цеха.

Наряду с этим, необходимо строительство полигонов для сбора отходов, не вступающих в контакт с воздухом, водой и солнцем. Это глобальное решение проблемы утилизации не только отходов производства стирола, но и всех видов нефтехимического производства в целом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технология производства стирола дегидрированием этилбензола относится к одностадийным химическим процессам. В качестве исходного сырья используется доступный этилбензол, получаемый алкилированием бензола олефинами. Применяемые в промышленности технологические решения с введением пара между двумя - тремя слоями катализатора, использование встроенных в реактор теплообменных устройств, а также эффективная каталитическая система позволяют при достаточно высокой селективности около 90 % добиться конверсии этил бензола за один проход на уровне 60-75 %. Рециркуляционный поток бензола, связывающий разделительную и реакторную подсистемы технологии, обеспечивает полную конверсию исходного сырья.

В мире, наблюдается положительная динамика роста производства стирола. Это происходит благодаря тому, что спрос на этот продукт в мире растет, как следствие растет и количество предприятий выпускающих стирол. С внедрением новых технологий себестоимость стирола, за последние 5 лет, упала в среднем на 5,8 %, это положительно отозвалось на объеме его продаж. Стирол является химическим сырьем для производства различных полимеров. Его потребление мировой экономикой имеет большие масштабы. Конечно же, большая часть выпускаемого стирола расходуется на производство полистирола - полимера, очень удобного для переработки его в изделия методом литья под давлением. Из всего вышесказанного следует, что производство стирола является важным актуальным производством химической промышленности.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тимофеев B.C. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие для вузов/В.С. Тимофеев, Л.А. Серафимов.-- М.: Высш. шк., 2003, 536 с.

2. Лебедев Н.Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза -М., Химия, 1988. - 595 с.

3. Ю.Н. Тюрин, Расчеты по технологии органических веществ/Под. ред. Савиной З.М., 2004. - 232 с.

4. Адельсон С.В., Вишняков Т.П., Паушкин Л.М. Технология нефтехимического синтеза. Химия, 1985. - 468-473 стр.

5. Скарченко В.К. Дегидрирование углеводородов. - Киев, Наукова думка,1981. - 317 с.

6. Воробьев В.А., Андрианов Р.А. Технология полимеров.- М.: Высшая школа, 1980.- 303с.

7. Голдинг Б. Химия и технология промышленных материалов.-М.: Химия, 1995.-814 с.

8. Брагинский О.Б. Мировая нефтехимическая промышленность / О.Б. Брагинский. - М.: Наука, 2009, 556 с.

9. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Химия, 1987 г -254 стр.

10. Сафронов В.С., Гладышев Н.Г. Интенсификация процессов дегидрирования алкилбензолов // Химическая промышленность.-1977, № 3.-С.17-19.

11. Логинова Н.К., Осипов Г.П., Котельников Г.Р., Туктарова М.С. Изучение фазового состава катализатора дегидрирования этилбензола в стирол при работе на хлорсодержащем сырье // Сб. научных трудов НИИ мономеров для синтеза каучука.-1979.-№ 3.- С.124-128.

12. Котельников Г.Р., Струнников М.М., Патанов В.А., Арапова И.П. Катализаторы дегидрирования низших олефиновых, парафиновых и алкилароматических углеводородов. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1978. - 81 с.

13. Янович Б. Н., Бусурин А. А. Охрана труда. - Москва: Недра, 1990.

14. Белов П.С., Основы технологии нефтехимического синтеза, «Химия», Москва,1982, 298 с.

15. Белов П.С., Экология производства химических продуктов нефти и газа, «Химия», Москва,1991, 65 с.

16. Кутепов А. М. и др. Общая химическая технология. - Москва: Высшая школа, 1990, стр. 472.

17. Филимонова О.Н., Енютина М.В. Технологические расчеты производственных процессов, Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2005. - 120 с.

18. Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчеты по технологии органического синтеза, «Химия», Москва, 1988. - 272 с.

Размещено на Allbest.ru

...