Организация деятельности химического предприятия ОАО "Каустик"

Размещено на http://www.allbest.ru

26



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая характеристика производства

1.1 Выпускаемая продукция: номенклатура и применение

1.2 Сырье

1.3 Уровень качества

2. Особенности производства

2.1 Химизм процесса

2.2 Условия синтеза

2.3 Сведения о патентах, описывающих способ производства

3. Изучение технологической схемы

4. Изучение конструкции основного аппарата

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б



ВВЕДЕНИЕ

Химическая промышленность имеет немалое значение в жизни человека. Каждый день люди используют те, или иные продукты, созданные при помощи химических технологий. Прохождение практики весьма полезно для будущего инженера-технолога. Так как в процессе студент может получить уже не только теоретические знания, основываясь на учебной литературе, а необходимые навыки, которые помогут в дальнейшей работе на производстве. Взглянув изнутри на технологический процесс и осознав всю его сложность, это дает стимул для дальнейшего развития, а также повышение своих знаний. Поэтому целью работы является изучение технологического процесса, анализ технологической схемы. Также необходимо научиться пользоваться технической и справочной литературой. Для основного аппарата, а также всей технологической схемы, выбранной стадии необходимо предложить возможности модернизации и его усовершенствования. метил хлористый жидкофазный производство

Местом прохождения практики является химическое предприятие - ОАО ”Каустик”. Данное предприятие занимается производством хлора, синтетической соляной кислоты, хлорпарафинов и другой продукции. Предприятие существует уже долгое время, в течение которого, оно усовершенствовалось и развивалось.

Одним из важных производств на ОАО ”Каустик”- производство метила хлористого технического жидкофазным методом. Год ввода в эксплуатацию опытно-промышленного производства-1994, переведено на промышленное производство в 1997 году. Метил хлористый несмотря на свою пожароопасность и токсичность имеет широкое практическое применение в качестве хладагента, растворителя жиров и масел, а также используется в получении кремнийорганических соединений.



1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА

Производство хлористого метила осуществляется жидкофазным методом, введенным в эксплуатацию в 1994 году и состоящим из ряда стадий.

Одной из важных характеристик производства является проектная и достигнутая производительность - 10000 тгод технического хлористого метила. Производство хлористого метила в час составляет 1206 кг/ час.

Также стоит отметить, несмотря на то, что ОАО «Каустик» является динамично развивающимся российским экспортером в химической промышленности. Хлористый метил не экспортируют, а используют лишь для внутреннего потребления.

Несмотря на наличие конкуренции, даже в пределах одной области, например Волжский Химкомплекс, выпускающий хлористый метил

ОАО «Каустик» продолжает свое успешное развитие.

1.1 Выпускаемая продукция: номенклатура и применение

Техническое название выпускаемого продукта - метил хлористый технический. В соответствие с систематической и тривиальной номенклатурой имеет названия. Систематическое наименование - хлорметан; традиционное - монохлорметан, метилхлорид, фреон - 40, хладон- 40 .

Химическая формула хлористого метила имеет следующий вид: СН₃Сl и может быть представлена в виде структурных формул:

Хлористый метил представляет собой бесцветный газ со слабым эфирным сладковатым запахом, его молекулярная масса 50,49 кг/кмоль, плотность (при н.у.) 2,31 кг/м³. Является взрыво- и пожароопасным продуктом. Помимо перечисленных свойств стоит отметить:

Температура кипения, C	минус 23,8
Температура плавления, C	минус 96,7
Удельная теплота испарения, кДжкг	427,0536
Растворимость паров в воде	400 см3 на 100 г воды
ПДК паров воздухе рабочей зоны	5 мг/м3

Может вступать в такие реакции как галогенирование, гидролиз, восстановление, аминирование, алкилирование и др. Растворим в этиловом спирте, ацетоне, четыреххлористом углероде, уксусной кислоте.

Его выпускают в соответствии с требованиями ГОСТ 12794-80 с изменением 1,2. Требования, в соответствии с которыми должен выпускаться метил хлористый технический, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Требования к выпускаемому хлористому метилу

Наименование показателя	Норма
	первый сорт	второй сорт
1 Внешний вид сжиженного хлористого метила	бесцветная прозрачная жидкость	бесцветная прозрачная жидкость
2 Массовая доля нелетучего остатка, %, не более	0,01	0,02
3 Водородный показатель водного раствора, рН	3,5 - 7,0	3,5 - 7,0
4 Массовая доля метанола и карбонильных соединений	выдерживает испытание
5 Массовая доля воды, %, не более	0,008	0,02
6 Объемная доля диметилового эфира, %, не более	0,001	0,001
7 Массовая доля двуокиси углерода, % ,не более	0,0005	0,005

Получаемый хлористый метил широко применяется в различных сферах. Его можно использовать в производстве силоксанов, метилцеллюлозы, метилмеркаптана и других химических продуктов. Также в качестве хладагента, ракетного топлива, растворителя для получения бутилкаучуков.

Для транспортировки технического хлористого метила его заливают в сухие специально оборудованные железнодорожные цистерны, предназначенные для перевозки сжиженных газов, баллоны и контейнеры емкостью 400, 800, 1000 л. На каждый литр емкости тары допускается наполнять не более 0,75 кг хлористого метила.

Помимо основного продукта в качестве побочных продуктов получают серную и соляные кислоты.

1. Кислота серная отработанная. Химическая формула Н₂SO₄. На вид представляет маслянистую жидкость сероватого цвета без механических примесей, относится к негорючим веществам.

Требования к выпускаемой серной кислоте, в соответствии с ТУ 6-01-5-787 с изменением 1-5: массовая доля серной кислоты не менее 72%, свободного хлора не более 0,1%, хлористый метил отсутствует.

Может применяться в металлургической промышленности для травления металлов, производства сульфата натрия, суперфосфата и этилсиликата.

2. Кислота соляная из абгазов хлорорганических производств. Химическая формула HCl. На вид представляет собой прозрачную, бесцветную или желтоватого цвета жидкость, без эмульгированных частиц.

Требования, предъявляемые к абгазной соляной кислоте приведены в ТУ 6-01-04689381-80-92 с изменением 1,2:

Массовая доля хлористого водорода (HCl), %, не менее	27,5
Массовая доля свободного хлора (Cl2), %, не более	0,02
Массовая доля органически связанного хлора, %, не более	0,8
Массовая доля железа, %, не более	0,02
Массовая доля метанола, %, не более	0,1

Может применяться для очистки котлов и химвоодоочистки, для получения хлоридов металлов, а так же для получения регенерированного хлористого водорода, для выщелачивания металлов из руд.

3. Кислота соляная абгазная (отход производства хлорметила). Выпускается в соответствии с СТП 5-96-98. Представляет собой бесцветную или желтоватого цвета жидкость. Требования, предъявляемые к ней:

Массовая доля хлористого водорода (HCl), %, не менее		27,5
Массовая доля свободного хлора (Cl2), %, не более		0,02
Массовая доля органически связанного хлора , %, не более		0,8
Массовая доля железа, %, не более		0,02
Массовая доля метанола, %, не более		1,0

Абгазная соляная кислота используется для внутреннего потребления на ОАО “Каустик”.

1.2 Сырье

Основным сырьем для производства метила хлористого технического являются метанол технический и хлористый водород.

Метанол технический - Бесцветная прозрачная жидкость без нерастворимых примесей. Легковоспламеняющаяся, относится к умеренно опасным веществам. Формула - CH₃OH.

Хлористый водород - бесцветный газ с острым запахом. Формула HCl.

Сведения о показателях и стандартах представлены в таблице 2.



Таблица 2 - Характеристика исходного сырья

Наименование сырья, материалов, полупродуктов	Государственный или отраслевой стандарт	Показатели по стандарту, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели с допускаемыми отклонениями
Метанол технический, марка А	ГОСТ 2222-95	Плотность 4 при 20 C , гсм3 Температурные пределы: предел кипения, C Массовая доля альдегидов и кетонов в пересчете на ацетон, %, не более Массовая доля летучих соединений железа в пересчете на железо, %, не более Массовая доля этилового спирта, %, не более	0,791-0,792 64,0-65,5 0,003 0,00001 0,01
Хлористый водород	Требования технологии	Объемная доля хлористого водорода, %, не менее, при применении электролитического хлора Массовая концентрация хлора, мгдм3, не более Объемная доля водорода, %	80,0 1,0 10-15

Также помимо основного сырья используются вспомогательные материалы (кислота серная аккумуляторная, натр едкий технический и т.д.).

1.3 Уровень качества

О качестве продукции поступающего сырья и готового продукта можно судить по параметрам, которые в требованиях к данным веществам.

Уровень качества выпускаемой продукции, а именно хлористого метила технического, можно оценить с помощью анализа хроматографическим методом. В нем используются две колонны: первая - для определения содержания диметилового эфира, вторая - для окиси углерода. Примеси определяют методом абсолютной калибровки на искусственных смесях. Массовую долю воды определяют методом Фишера.



2. ОСОБЕННОСТИ СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Химизм процесса

Хлористый метил можно получить взаимодействием метилового спирта и хлористого водорода некаталитическим жидкофазным методом. Далее следует отмывка, осушка, компримирование и конденсация уже полученного хлористого метила.

Данный процесс можно описать реакцией:

СH₃OH + HCl CH₃Cl + H₂O + 52,5 кДж/моль

Возможными побочными продуктами могут быть диметиловый эфир и гипохлорит натрия, образующиеся по реакциям:

CH₃Cl + СH₃OH CH₃-O-CH₃ + HСl

С1₂ + 2 NaOH NaClО + NaCl + H₂O

Образования данных побочных продуктов стараются избегать.

Также по реакции идет разложение гипохлорита натрия:

3NaClO + NaHS + NaOH 4 NaCl + Na₂SO₄ + H₂O

2.2 Условия синтеза

Данный процесс проводят при избытке хлористого водорода. Это проводится с целью того, чтобы избежать образование побочного продукта - диметилового эфира.

Основные реагирующие вещества подаются при массовом соотношении 3,2-4:1 (хлористый водород: метанол).

Синтез осуществляется в три ступени в каскаде состоящем из трех реакторов поз. Р-11₁, поз. Р-12₁, поз. Р-13₁. Основное превращение в хлористый метил осуществляется в первом реакторе, где степень конверсии достигает 65%, в остальных 15-20%.

Сведения о температуре и давлении в каскаде реакторов приведены в таблицах 4.1 и 4.2. Контролем за приборами проводится аппаратчиком насыщения.

Таблица 4.1 - Контроль производства

Наименование места измерения параметров	Контролируемый параметр	Норма	Требуемая точность измерения параметров	Частота контроля
Реактор поз.Р-111	Температура, С	90-110	± 5 (± 0,05)	1 раз в час, с записью в журнале, регистрационный, автоматическое регулирование
	Давление, кПа, (кгс/см2), не более	60 (0,60)	± 5 (± 0,05)	1 раз в час, без записи в журнале, регистрационный
Реактор поз.Р-121	Температура, С	95-115	± 5 (± 0,05)	1 раз в час, с записью в журнале, регистрационный, автоматическое регулирование
	Давление, кПа, (кгс/см2), не более	60 (0,60)	± 5 (± 0,05)	1 раз в час, без записи в журнале, регистрационный

Таблица 4.2 - Контроль производства

Наименование места измерения параметров	Контролируемый параметр	Норма	Требуемая точность измерения параметров	Частота контроля
Реактор поз.Р-131	Температура, С	100-115	± 5 (± 0,05)	1 раз в час, с записью в журнале, регистрационный, автоматическое регулирование
	Давление, кПа, (кгс/см2), не более	60 (0,60)	± 5 (± 0,05)	1 раз в час с записью в журнале, регистрационный

2.2 Сведения о патентах, описывающих способ производства

1) Жидкофазный способ получения CH₃CL - Россия, патент 204.118.8 СО7С 19/00, CO7C 17/16.

Жидкофазное гидрохлорирование метанола под давлением 1-3 атм. Соотношение метанола: хлороводорода = 0,3-0,5:1.

2) Способ получения метилхлорида - Россия патент 94001088 СО7С 19/03.

Получение метилхлорида путем жидкофазного взаимодействия соляной кислоты с метанолом с образованием органической и водной составляющих, с выделением хлористого метила в органическую среду.



3. ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Технологическая схема производства хлористого метила имеет следующие стадии:

1. Подготовка сырья;

2. Синтез хлористого метила;

3. Очистка реакционного газа;

4. Осушка хлористого метила;

5. Компримирование хлористого метила;

6. Прием, хранение готового продукта;

7. Налив хлористого метила в железнодорожные цистерны;

8. Очистка абгазов;

9. Вспомогательные узлы.

Эти стадии взаимосвязаны между собой: материальными потоками, технологическими линиями, топливными потоками.

Каждая стадия представляет собой сложный процесс, имеющий свой чертеж, описание стадии, а также спецификацию.

Производство хлористого метила можно представить в виде блок-схемы:



Рис.1 - Блок-схема производства хлористого метила

Схема материальных потоков представлена в приложении А.

Следует остановиться более подробно на одной из стадий. В данном случае - стадии подготовки сырья.

3.1 Технологическая схема стадии подготовки сырья

Как было сказано ранее, метанол и хлористый водород исходным сырьем для производства хлористого метила.

Вначале метанол из корпуса 16-6 по трубопроводу подается в емкость поз.101_1,2. При достижении в емкости поз.101_1,2 максимального значения уровня - 90 % происходит автоматическое прекращение приема метанола в емкость поз.101_1,2.

Для извлечения хлористого метила из абгазов и возвращения его в процесс используется абсорбционная колонна поз.124₂, насадочная, заполненная керамическими кольцами Рашига 50?50 мм.

Затем метанол из емкости поз.101_1,2 подается насосом поз.Н-102_1,2 через теплообменник поз.Т-1 на орошение абсорбционной колонны поз.124₂. В теплообменнике метанол захолаживается рассолом минус (29±2) С до температуры минус (105) С. На входе в абсорбционную колонну поз.124₂ свежий метанол смешивается с циркулирующим метанолом, поступающим из сборника поз.109₁, куда в рубашку подается рассол с температурой минус (29±2) С для поддержания температуры метанола минус (105) С.

В нижнюю часть абсорбционной колонны поз.124₂ подаются: сдувки от компрессора поз.143_2-4; сдувки от маслоотделителя поз.144_2-4; абгазы от емкости поз.147_1,2,4; сдувки от предохранительных клапанов емкости поз.147_1,2,4; абгазы от емкости поз.101_1,2; сдувки от клапанаVА-68 (для извлечения хлористого метила).

После извлечения хлористого метила в абсорбционной колонне поз.124₂ абгазы через гидрозатвор, который заполнен речной отстоянной водой, сбрасываются в атмосферу, а метанол, содержащий хлористый метил, направляется в сборник поз.109₁, откуда насосом поз.Н-2_1,2 подается в абсорбционную колонну поз.124₂ и на стадию подготовки сырья в абсорбер поз.К-4₁ или поз. К-4₂.

Подготовка сырья для синтеза хлористого метила состоит в насыщении исходного метанола и кубового остатка хлористым водородом:

1. метанол насыщается в абсорбере поз.К-4_1,2, куда из корпуса 12-2 по трубопроводу подается весь поток свежего хлористого водорода;

2. кубовый остаток от стадии синтеза в абсорбционной колонне поз.124₁.

Из абсорбера поз.К-4₁ или поз.К-4₂ газовая смесь, состоящая из паров метанола и хлористого водорода, поступает в нижнюю часть абсорбционной колонны поз.124₁ для окончательного поглощения хлористого водорода кубовым остатком.

Насыщенный хлористым водородом кубовый остаток, выходящий из абсорбционной колонны поз.124₁, смешивается с насыщенным хлористым водородом метанолом, направляющимся из абсорбера поз.К-4_1,2, в сборнике поз.178₁. Причем для поддержания заданного уровня кубовый остаток, насыщенный хлористым водородом, выходящий из абсорбционной колонны поз.124₁, частично отводится в сборник поз.179.

Затем из сборника поз.178₁ водно-метанольный раствор, насыщенный хлористым водородом, насосом поз.Н-5_1,2 подается на узел синтеза хлористого метила.

В сборнике поз.178₁ температура насыщенного хлористым водородом водно-мета-нольного раствора поддерживается не более 45 С подачей рассола с температурой минус (15±2) С в рубашку сборника.

Абгазы с остаточным содержанием хлористого водорода после абсорбционной колонны поз.124₁ поступают на очистку в турбулентный абсорбер поз.К-78. А абгазы из сборника поз.178₁ направляются в абсорбционную колонну поз.112₁.

Технологическая схема данного процесса представлена в приложении Б.



4. ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНОГО АППАРАТА

Стадией для подробного рассмотрения является - подготовка сырья. Ранее было сказано, что насыщение исходного метанола происходит в абсорбере поз. К-4_1,2, в которые подается хлористый водород._.А кубового остатка в абсорбционной колонне поз.124₁.

Абсорбция - процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями [4, стр. 457].

Таблица 5.1- Характеристика аппарата

Наименование оборудования	Номер позиции по схеме	Количество	Материал, способ защиты	Техническая характеристика (паспортные данные)
Абсорбер	К-41,2	2	Графит	Площадь поверхности теплообмена 32 м2. Температура минус 5 С -150 С. Давление трубного пространства не более 0,3 МПа. Давление межтрубного пространства не более 0,5 Мпа. Среда - хлористый водород, метанол, хлористый метил

Таблица 5.2 - Характеристика аппарата

Наименование оборудования	Номер позиции по схеме	Количество	Материал, способ защиты	Техническая характеристика (паспортные данные)
Абсорбционная колонна	1241,2	2	Сталь 20, диабаз	Вертикальный аппарат. Диаметр 1000 мм. Высота 7850 мм. Заполнена керамическими кольцами Рашига 50 · 50 мм. Среда - хлористый метил, хлористый водород, метанол

Абсорбер - устройство, в котором проходит процесс абсорбции.

Абсорбер поз. К-4₁ относится к абсорберам полочного типа. Жидкость, предназначенная для поглощения газа, поступает в верхнюю часть колонны, распыливается и медленно стекает по полкам с отверстиями вниз в виде тонких струек. Газ поступает снизу в перекрестном токе с жидкостью на каждой полке путь указан стрелками на рисунке 2). Достоинствами его являются большая поверхность контакта фаз и эффективность. Также они не требует больших денежных затрат, особой аппаратуры. Недостаткам его является небольшой интервал изменения скоростей газа и жидкости, в пределах которого поддерживается устойчивая и эффективная работа.

Размещено на http://www.allbest.ru

26

Рис 2. - Абсорбер полочного типа: 1- полки; 2- распылительное устройство; 3-штуцер для входа газа; 4- труба для выхода непоглощенного газа.

Абсорбционная колонна поз.124₂ - насадочная, заполненная керамическими кольцами Рашига 50?50 мм и работает по принципу противотока. Жидкость течет по элементу насадки в виде пленки, поверхностью контакта фаз - смоченная поверхность насадки. Достоинствами таких аппаратов являются простота оборудования и низкое гидравлическое сопротивление. Недостатками - трудность отвода тепла, плохая смачиваемость при низких плотностях орошения.

Рис 3. - Насадочная абсорбционная колонна: 1- насадка, 2- опорная решетка, 3- распределитель жидкости, перераспределитель жидкости.

Для улучшения отвода тепла и смачиваемости применяют рециркуляцию абсорбента, т.е. часть отработанного абсорбента возвращается в абсорбер вместе с порцией свежего абсорбента. При этом также увеличится коэффициент массопередачи, однако это требует более высоких затрат.

Таблица 6 - контроль производства

Абсорбер поз.К-41,2	Объемный расход хлористого водорода при работе на двух системах синтеза, м3/ч Давление хлористого водорода, кПа (кгс/см2), не более Объемный расход метанола при работе на двух системах синтеза, м3/ч Температура реакционной смеси, С, не более	900-1900 15,0 (0,150) 0,40-1,90 12
Абсорбционная колонна поз.1241	Перепад давления по высоте колонны, кПа (кгс/см2), не более Температура кубового остатка на выходе из колонны поз.1241, С, не более	3,5 (0,035) 45
Абсорбционная колонна поз.1242	Перепад давления по высоте колонны, кПа (кгс/см2), не более Температура кубового остатка на выходе из колонны поз.1241, С, не более	3,5 (0,035) 45



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рассмотренной работе поставленные цели были достигнуты.

В процессе производственной практики была изучен технологический процесс производства хлористого метила на ОАО ”Каустик”, также была изучена технологическая схема и основной аппарат одной из стадий процесса - подготовки сырья, который заключается в насыщении исходного метанола и кубового остатка хлористым водородом в абсорбере поз.К-4_1,2 и в абсорбционной колонне поз.124₁.

Проанализировав основной аппарат и технологическую схему были выявлены их преимущества и недостатки. Также был предложен способ их устранения.

Данная практика дала возможность узнать многое не только о специальности химика-технолога, но и о многих аспектах в химии, а также повысила навыки в уже ранее изученных дисциплинах.

Дальнейшее изучение дисциплин позволит студентам химико-технологического факультета приобщиться к научной деятельности университета. Повышая свои навыки, узнавая все новое и новое, к концу четвертого курса, а возможно, и после окончания магистратуры, все то, что было приобретено, будет полезно и использовано в дальнейшей работе. Полученный опыт показал и устранил некоторые пробелы в знаниях, ознакомил с трудностями и аспектами технологического процесса.

При составлении отчета о практике во многом была полезна техническая и справочная литература. Благодаря руководителям данного проекта мы получили новые и необходимые знания.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ :

1. Регламент цеха №24 ОАО «Каустик». Волгоград, 1997г.

2. Промышленные хлорорганические продукты. Справочник/ Под ред. Л.А. Ошина. - М.: Химия, 1978. - 656 стр., ил.

3. Химия и технология галогенорганических соединений Ф. Ф. Мугалинский, Ю.А. Трегенр, М.М. Люшин. - М.:Химия, 1991. - 272 с.: ил.

4. Химия и технология галогенорганических соединений Ф.Ф. Муганлийский, Ю. А. Трегер, М. М. Люшин.- М. Химия, 199. -272 с.:ил.

5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - 8-ое издание.М.,1971.-784 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Размещено на Allbest.ru

...