Отчет по практике Окислительное хлорирование этилена

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………… 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4
1.1. Химия и теоретические основы процесса окислительного хлорирования……………………………………………………………………………………….
4
1.2 Окислительное хлорирование этилена в процессе производства дихлорэтана …………………………………………………………………………………..
6
1.3. Катализаторы процесса получения хлористого винила окислительным хлорированием этилена…………………………………….
8
ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………….. 11
2.1. Характеристика сырья ………………………………………………………………….. 11
2.2. Характеристика готовой продукции ……………………………………………….. 12
2.3. Технологическая схема………………………………………………….. 13
ГЛАВА 3. ОХРАНА ТРУДА…………………………………………………………………. 17
3.1. Общая характеристика опасных и вредных примесей производственных факторов …………………………………………………………………
17
3.2. Производственная санитария ………………………………………………………….. 19
3.3. Техника безопасности…………………………………………………… 21
3.4. Электробезопасность……………………………………………………. 23
3.5. Пожарная безопасность…………………………………………………. 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………….………………………………………………. 28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………… 30

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Окислительным хлорированием этилена получают дихлорэтан. Дихлорэтан находит широкое применение в различных областях промышленности и как растворитель: для очистки нефтепродуктов от парафинов, для экстрагирования жиров, для обезжиривания шерсти, мехов, а также для очистки металлических изделий перед хромированием или никелированием. Производство дихлорэтана является одним из важнейших факторов в производственной цепи получения полимеров, конечная цель которого получение полимерных и синтетических материалов (пластмасс), без которых нельзя представить жизнь современного общества.
Цель производственной практики – изучение технологии производства дихлорэтана путём окислительного хлорирования этилена.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

  • провести обзор теоретических источников по теме окислительного хлорирования этилена;
  • изучить сырье, готовую продукцию и технологический процесс производства дихлорэтана путём окислительного хлорирования этилена;
  • исследовать вопросы охраны труда и техники безопасности на производстве.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Химия и теоретические основы процесса окислительного хлорирования
В процессах заместительного хлорирования и расщепления хлорпроизводных всегда образуется HCI, который утилизируют в виде соляной кислоты или иногда применяют для гидрохлорирования. Но эти пути утилизации HCI ограничены, в частности из-за недостаточной чистоты получаемой соляной кислоты и превращения ее общего производства над потреблением. Поэтому задача более полного использования хлора, замены его на HCI или устранения побочного образования HCI становилось все более важной для экономики хлорорганических производств. Она решается за счет окислительного хлорирования (или оксихлорирования).
В основе процесса окислительного хлорирования лежит известная реакция Дикона, формула для расчета (1.1) [4]:

2HCI + 0,6O2 ↔ H2O + CI2 — ΔH 298 = 43.5 кДж/моль (1.1)

Вследствие экзотермичности реакции ее равновесие смещается вправо при понижении температуры, но известные пока катализаторы на основе CuCI2 позволяют работать только при 200 – 4000С. В этих же условиях протекают реакции хлорирования, а при совмещении обоих процессов в одном аппарате – окислительное хлорирование при помощи HCI и O2, которое становится необратимым [4]:

RH + HCI + 0,5O2 → RCI + H2O (1.2)

Кроме основной реакции происходят побочное окисление углеводорода кислородом, гидролиз хлорпроизводных водяным паром и дегидрохлорирование. По этой причине процесс можно использовать лишь для стабильных исходных веществ, прежде всего для метана, этилена, бензола и в меньшей степени для этана. Впервые он был применен для получения фенола через окислительное хлорирование бензола, но этот процесс Рашига потерял свое значение. Только в последнее время метод стали применять для синтеза низших алифатических хлорпроизводных.
При окислительном хлорировании метана происходят только реакции замещения, причем в зависимости от соотношения реагентов получают смеси разного состава (CH2CI2, CHCI3, CCI4). При этом комбинируют прямое хлорирование метана с оксихлорированием за счет образующегося HCI, в результате хлор используется полностью [4]:

CH4 + 4CI2 → CCI4 + 4HCI (1.3)

CH4 + 4HCI + 2O2 → CCI4 + 4H2O (1.4)

При окислительном хлорировании этилена при 210 – 2800С происходит присоединение хлора по двойной связи, а не замещение. Для этого случая установлено, что хлорирование осуществляется не хлором, а непосредственно CuCI2, который регенерируется под действием HCI и O2 [4]:

CH2=CH2 + 2HCI + 0,5O2 → CICH2-CH2CI + H2O (1.5)

CH2=CH2 + 2CuCI2 → CICH2-CH2CI + Cu2CI2 (1.6)

Cu2CI2 + 2HCI + 0,5O2 → 2CuCI2 + H2O (1.7)

Видимо, кислород окисляет Cu2CI2 в оксихлориды меди (II), которые при помощи HCI переходят в CuCI2.
Катализаторы оксихлорирования готовят пропиткой носителей (пемза, корунд, алюмосиликат) солями с последующей сушкой. Их основным компонентом является хлорид меди (II), к которому для снижения летучести добавляют KCI, образующий с CuCI2 комплексы. Предложены различные модификаторы, включая соединения редкоземельных элементов.
Важной особенностью процесса является его очень высокая экзотермичность, что делает необходимой организацию теплообмена в реакторе. Наиболее часто применяют реакторы с псевдоожиженным катализатором; в них подают холодные реагенты, а излишек тепла снимают внутренним теплообменником за счет испарения водного конденсата с генерированием пара соответствующего давления. Используют и реакторы со стационарным слоем катализатора; их выполняют в виде кожухотрубных аппаратов.
В качестве окислителя обычно используют воздух, причем для снижения объема аппаратуры и коммуникаций, а также для лучшего выделения продуктов работают при давлении 0,3 – 1,0 МПа. С той же цель. рекомендовано применять в качестве окислителя технический кислород, что позволяет осуществить рециркуляцию непревращенных веществ. Кислород обычно берут в небольшом избытке (≈ 5%) по отношению к стехиометрически необходимому для окисления HCI. Мольное соотношение HCI и органического реагента зависит от числа вводимых в молекулу атомов хлора. Степень конверсии HCI и кислорода достигает 80 – 90%, причем 2 – 5% исходного углеводорода сгорает в CO2 [13].

1.2 Окислительное хлорирование этилена в процессе производства дихлорэтана
В промышленном масштабе 1,2 – дихлорэтан получают двумя совмещенными методами, использующие хлор:
– прямое хлорирование этилена в жидкой фазе;
– окислительное хлорирование этилена в газовой фазе [1].
Реакция окислительного хлорирования идет с выделением тепла, катализатором служит хлорид меди. Процесс экзотермический, чем больше атомов хлора вводится, тем больше выделяется тепла. Реакция идет в газовой фазе, с теплоотводом справится трудно. Из – за наличия в реакционной массе паров воды при процессах окислительного хлорирования наблюдается сильная коррозия аппаратуры. Кроме обычной защиты корпуса реакторов керамическими материалами, для изготовления охлаждающих устройств, применяют специальные сплавы.
Недостатками этого способа является образование побочных продуктов замещения, а также трудности очистки дихлорэтана. Процесс газофазного хлорирования требует особенного требования по технике безопасности.
Современная тенденция развития экономии энергетических ресурсов привела к созданию процесса прямого хлорирования этилена с использованием тепла реакции для ректификации образующегося дихлорэтана.
Получение дихлорэтана основано на химической реакции взаимодействия этилена с хлором. Процесс ведут в жидкой фазе, в присутствии катализатора хлорного железа при температуре 49–650С. Благодаря этому достигается безопасность процесса.
Оксихлорирование этилена проводят в газовой фазе при 600-615 К и 150 кПа на стационарном или в «кипящем слое» катализатора. В качестве катализатора используют хлориды меди, калия, натрия и других металлов на носителях, однако промышленный катализатор представляет собой хлорид меди(нанесенный на сферический оксид алюминия. Содержание меди в катализаторе составляет 4-6%. В качестве окислителя используют воздух или кислород. Применение кислорода позволяет в десятки раз снизить объем отходящих газов и дает возможность проводить процесс при более низкой температуре. Кроме того, удлиняется срок службы катализатора и повышается производительность установки. Несмотря на высокую стоимость чистого кислорода, в промышленности наблюдается тенденция перевода действующих установок с воздуха на кислород (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Принципиальная технологическая схема процесса получения 1,2- дихлорэтана (ДХЭ) оксихлорированием этилена [1]

1 — реактор; 2 — закалочная колонна; 3 — холодильник; 4 – нейтрализатор; 5, 6 – ректификационные колонны; 7 – насос; 8 – сборник; 9 — кипятильник. Потоки: I –хлорид водорода; II – воздух; III – этилен; IV – продукт на абсорбцию; V – сточные воды; VI – вода; VII – NaOH; VIII – легкая фракция; IX – 1,2-ДХЭ; X – кубовые остатки

В трубчатый реактор 1 подают этилен, хлорид водорода и воздух; при 483-533 К происходит реакция в присутствии катализатора хлорида меди,нанесенного на оксид алюминия или алюмосиликат. Применяется небольшой избыток этилена.взакалочной колонне 2 отделяют НС1, из которого получают кислоту. Инертные газы уходят из верхней части сборника 8Уверхний слой из которого поступает в колонну 2; хлорсодержащий продукт нейтрализуют и промывают в колонне 4, а затем разделяют на легкую фракцию и дихлорэтан в колоннах 5 и б (секция ректификации). Кубовые остатки отводят. В колонне 5 происходит также осушка влажного дихлорэтана азеотропной перегонкой.

1.3. Катализаторы процесса получения хлористого винила окислительным хлорированием этилена
На основании кинетических данных предполагается, что взаимодействие катализатора с этиленом протекает медленно и предшествует стадии окисления катализатора с участием кислорода. Отсутствие зависимости скорости от парциального давления HCl позволяет предположить, что адсорбция HCl на катализаторе, являющаяся первичным актом процесса, протекает быстро [3].
Поскольку реакция оксихлорирования этилена весьма экзотермична (238 кДж/моль), из реакторов необходимо отводить большое количество тепла. В реакторах с кипящим слоем катализатора отвод тепла осуществляют с помощью охлаждающих змеевиков, погруженных в кипящий слой. Так как кипящий слой практически изотермичен, то условия процесса одинаковы по всему слою. Оптимальная температура процесса достигается, прежде всего, за счет изменения режима работы охлаждающих элементов. По этой причине активность катализатора мало влияет на поддержание температуры. Выбор катализатора основан главным образом на его стойкости к истиранию, способности к ожижению слоя и селективности. Катализаторы, работающие в кипящем слое, должны иметь прочную структуру, чтобы исключить возможность образования мелких частиц. Необходимо избегать слипания частиц катализатора, которое может нарушить режим кипящего слоя или полностью исключить его образование.
Стадия хлорирования является примером гомогенного электрофильного катализа. Стадия окислительного хлорирования является примером гетерогенного окислительно-восстановительного катализа.
При такой схеме производства распределение этилена происходит примерно поровну между стадиями прямого и окислительного хлорирования.
Общим для процессов осуществляемых в «кипящем» слое катализаторов, является то, что наряду с каталитическими свойствами повышенные требования предъявляются к прочности, форме и размерам микросферических частиц, а также насыпной плотности катализаторов. Для выполнения этих требований в процессах ОХЭ используют катализаторы, в которых активные компоненты нанесены на микросферические носители.
Промышленного производства катализаторов ОХЭ в России не существует, в основном из-за отсутствия технологий, обеспечивающих приготовление каталитических систем с требуемыми характеристиками, и до настоящего времени в промышленных реакторах эксплуатируются импортные катализаторы.
Установлено, что введение в состав катализатора ОХЭ одновременно с хлоридом меди MgCl в соотношении Сu /Mg =2 позволяет увеличить устойчивость катализатора к слипанию под действием реакционной среды в условиях стехиометрических соотношений НСl:С2Н4 с отклонениями 2,0- 8,0% в сторону избытка НС1.
Выявлено, что при длительной промышленной эксплуатации катализатора ОХЭ под действием компонентов реакционной среды его удельная поверхность и объем пор уменьшаются, а насыпная плотность увеличивается на 20-25%. При этом значительного изменения фазового состава и каталитических свойств не обнаруживается [10].

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика сырья
Основное сырье в производстве дихлорэтана – этилен и хлор (табл. 2.1) [4].

Таблица 2.1 – Характеристики сырья
Наименование сырья, материалов, продуктов ГОСТ, ТУ. Показатели обязательные для проверки Регламентные показатели, допустимые отклонения
Этилен (C2H4) ГОСТ 25070–87 объемная доля этилена, %
объемная доля пропилена, %
объемная доля метана и этана в сумме, %
объемная доля ацетилена, % не менее 99,9
не более 0,005
не более 0,1
не более 0,001
Хлор (С12) ГОСТ 6718 – 93 объемная доля хлора, %
объемная доля воды, %
объемная доля кислорода, % не менее 97,6
не более 0,01
не более 2,0

Этилен СН2 = СН2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса — 28
– плотность – 1,261 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 0,281г/дм3
– температура кипения – минус 103,710С
– температура плавления – минус 169,50С
Этилен – бесцветный газ с удушливым сладковатым запахом. По степени воздействия на организм человека относится к 4 му классу опасности (ГОСТ 25070 – 87). Предельно – допустимая концентрация этилена 100 мг/м3. При превышении предельно – допустимой концентрации этилен оказывает наркотическое действие, может вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Этилен – горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или при воздействии открытого огня в присутствии кислорода. Концентрированные пределы воспламенения в воздухе: нижний – не менее 3,11% объемных, верхний – не более 32% объемных.
Хлор СL2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса -35
– плотность – 3,214 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 7,4г/дм3
– температура кипения – минус 34,050С
– температура плавления – минус 101,60С
Хлор – негорючий, удушливый газ с резким запахом, желто – зеленого цвета, который в 2,5 раза тяжелее воздуха. Вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек, вызывает отек легких. Воздействуя на кожу, вызывает химический ожог. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). С водородом образует взрывоопасные смеси. Предельно – допустимая концентрация хлора 1 мг/м3.

2.2. Характеристика готовой продукции
Готовая продукция производства – дихлорэтан (табл. 2.2) [4].

Таблица 2.2 – Готовая продукция
Наименование сырья, материалов, продуктов ГОСТ, ТУ. Показатели обязательные для проверки Регламентные показатели, допустимые отклонения
1,2 – дихлорэтан –
ректификат
(С2Н4С12) ГОСТ 1942–86 массовая доля – дихлорэтана, %
массовая доля воды, %
массовая доля хлора, %
массовая доля железа, %
массовая доля суммы легкокипящих, %
массовая доля суммы высококипящих, % не менее 99,1
не более 0,0015
не более 0,0002
не более 0,0007
не более 0,5
не более 0,4

Дихлорэтан СН2СL – CН2L
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса – 98
– плотность – 1282 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 0.91%
– температура кипения – 83.470С
– температура плавления – минус 35.360С
Дихлорэтан – бесцветная жидкость с характерным запахом, легко растворяется в обычных растворителях и сам является хорошим растворителем. В смеси с воздухом пары дихлорэтана образуют взрывоопасные смеси. Концентрированные пределы воспламенения смеси с воздухом: нижний – не менее 6,2, % объемных, верхний – не более 16,0% объемных. Дихлорэтан токсичен. При вдыхании паров и проникновении через кожу вызывает дистрофические изменения в печени, почках. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). Предельно – допустимая концентрация дихлорэтана 10 мг/ м3.

2.3. Технологическая схема
Важнейшим из процессов, включающих окислительное хлорирование, является так называемый сбалансированный метод производства винилхлорида из этилена. Он является комбинацией трех процессов: прямого аддитивного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан, термического дегидрохлорирования 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и окислительного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан с помощью HCI, образовавшегося при дегидрохлорировании [8].
В результате из этилена, хлора и кислорода получается винилхлорид, причем хлор полностью расходуется и не образуется HCl. Этот метод вообще устраняет применение дорогостоящего ацетилена и в настоящее время является самым экономичным для синтеза винилхлорида: себестоимость получаемого мономера снижается на 25 – 30% по сравнению с методом гидрохлорирования ацетилена.
Технологическая схема процесса представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 – Технологическая схема процесса

хлористый винил бензин катализатор
Прямое хлорирование этилена до 1,2-дихлорэтана проводят в колонном хлораторе 1, куда хлор и этилен подают через соответствующие барботеры. В колонне сохраняют постоянный уровень жидкости, в которой растворен катализатор (FeCI3). Тепло реакции отводят за счет испарения 1,2-дихлорэтана; пары его конденсируются в конденсаторе-холодильнике 2. Конденсат поступает в сборник 3, откуда часть его возвращают в колонну (чтобы обеспечить нормальный тепловой режим хлоратора и постоянный уровень жидкости), а остальное выводят на ректификацию. В сборнике 3 от конденсата отделяются остаточные газы, которые во избежание потерь 1,2-дихлорэтана дополнительно охлаждают рассолом в холодильнике 2, направляют на очистку и затем выводят в атмосферу.
Стадия оксихлорирования проводится в реакторе 5 с псевдоожиженным слоем катализатора под давлением 0,5 МПа при 260-2800С. Этилен, рециркулирующий газ и хлорид водорода смешиваются предварительно в трубе, после чего в смесителе 4 к ним добавляют технический кислород. Способ смешения и состав смеси должны обеспечить взрывобезопасные условия работы. В реакторе 5 выделяющееся тепло отводится за счет испарения водного конденсата под давлением; в результате получается технологический пар, используемый на этой же установке. Реакционные газы, состоящие из непревращенных этилена, кислорода и хлорида водорода, а также паров 1,2-дихлорэтана, циркулирующей через холодильник 7. Частично охлажденную газопаровую смесь очищают от HCI и CO2 в горячем щелочном скруббере 9 и окончательно охлаждают в холодильнике 10. Конденсат отделяют от газа в сепараторе 11, после чего рециркулирующий газ (смесь этилена, кислорода и инертных веществ) компрессором 13 возвращают на оксихлорирование.
Часть этого газа во избежание значительного накопления инертных примесей направляют в общую линию отходящих газов, и после улавливания летучих хлорорганических веществ и санитарной очистки выводят в атмосферу. Конденсат из сепаратора 11 идет в сепаратор 12, где более тяжелый 1,2-дихлорэтан отделяется от воды. Ее используют для разбавления щелочи, очищающей газ в скруббере 9, что позволяет избежать потерь на растворение 1,2-дихлорэтана.
1,2-дихлорэтан, полученный при оксихлорировании, насыщен водой, поэтому его, прежде всего, обезвоживают в колонне 14 азеотропной осушки, снабженной кипятильником 15, конденсатором-холодильником 2 и сепаратором 12. После этого оба потока 1,2-дихлорэтана – со стадий прямого хлорирования и оксихлорирования и не превращенного при пиролизе — объединяют. В ректификационной колонне 16 от высших хлоридов отгоняют 1,2-дихлорэтан высокой чистоты, собираемый в емкости 17.
Пиролиз 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и HCI проводят в трубчатой печи 19 при 1,5 – 2,0 МПа и 5000С. Реакционные газы охлаждаются в холодильнике 20 циркулирующим 1,2-дихлорэтаном и затем в конденсатре-холодильнике 2 водой, после чего смесь поступает в ректификационную колонну 21, снабженную кипятильником, конденсатором-холодильником и сепаратором 11. Давление в колонне позволяет сконденсировать в виде флегмы HCI, осуществить эффективную очистку продукта от HCI и получить последний в сухом и чистом виде. Этот газообразный HCI направляют затем на оксихлорирование. Кубовую жидкость колонны 21, состоящую из винилхлорида и непревращенного 1,2-дихлорэтана, направляют в колонну 22, где под давлением, обеспечивающим конденсацию винилхлорида, его отгоняют от непревращенного дихлорэтана, который возвращают на ректификацию [7].
Полученный винилхлорид содержит 99,9% основного вещества и вполне пригоден для последующей полимеризации.

ГЛАВА 3. ОХРАНА ТРУДА
3.1. Общая характеристика опасных и вредных примесей производственных факторов
Существует опасность отравления применяемыми в технологическом процессе токсичными продуктами: хлором, парами 1,2-дихлорэтана, хлористым водородом, этиленом, 1,1,2-трихлорэтаном, винилхлоридом, едким натром, керосином, аммиаком, парами топлива, азотом. Опасность отравления может возникнуть в результате их утечки, а также нарушения герметичности фланцевых соединений, сварных швов трубопроводов и оборудования, торцевых и сальниковых уплотнений насосного оборудования [9].
Взрывоопасность связана с содержанием паров 1,2-дихлорэтана в атмосфере и в воздухе рабочих помещений более 6,2% (объемн), этилена более 3% (объемн.), 1,1,2-трихлорэтана более 8,7% (объемн), паров различных видов топлива более 2% (объемн), винилхлорида более 3,0% (объемн) при нарушениях технологического режима и герметичности оборудования и трубопроводов.
Пожароопасность связана с применением пожароопасных продуктов (этилена, аммиака, топлива, 1,1,2-трихлорэтана, 1,2-дихлорэтана, винилхлорида), горюче-смазочных материалов и с возможностью их загорания.
Опасность термических ожогов при соприкосновении с паром, конденсатом, горячей водой; с нагретыми частями оборудования и трубопроводов вследствие нарушения их теплоизоляции или неполной теплоизоляции.
Опасность химических ожогов раствором едкого натра, хлором, хлористым водородом, кислыми сточными водами, легкокипящими отходами производства дихлорэтана, 1,2-дихлорэтаном, винилхлоридом, влажным катализатором оксихлорирования, 1,1,2-трихлорэтаном, твердым едким натром.
Опасность поражения электрическим током при неисправности электрооборудования и при нарушении правил техники безопасности при эксплуатации электрооборудования.
Опасность получения механических травм из-за неправильного обслуживания вращающихся и движущихся механизмов (компрессоров, насосов, вентиляторов), при отсутствии ограждений.
Вредные и опасные производственные факторы (табл. 3.1) [9].

Таблица 3.1 — Вредные и опасные производственные факторы производства
Опасные и вредные производственные факторы Источники, места и причины возникновения опасных и вредных факторов Нормируемые показатели и их значения Основные средства защиты от вредных и опасных факторов
Электрический ток Освещение

электродвигатели

электрифицированный ручной инструмент Переменный ток

Частота 50 Гц

Напряжения 220/380В при соприкосновении не более 100мА Световые проемы. Осветительные приборы.
Изолирующие устройства и покрытия.
Устройства защитного заземления и зануления. Предохранительные устройства. Устройства автоматического отключения.
Этилен (С2Н4) Сальниковые уплотнения.

фланцевые соединения ПДК в р.з 100 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для удаления токсичных веществ.
Хлор (C12) Сальниковые уплотнения.

Фланцевые соединения.

Колодцы, приямки. ПДК в р.з 1 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ.
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Хлористый водород (HC1) Сальниковые уплотнения.

Фланцевые соединения ПДК в р.з 5 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для удаления токсичных веществ.
Продолжение таблицы 3.1
1,1,2 – трихлорэтан (С2Н3С13) Сальниковые уплотнения.

Фланцевые соединения ПДК в р.з 5 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ
Винилхлорид
(C2H3C1) Сальниковые уплотнения.

Фланцевые соединения
Колодцы ПДК в р.з 1 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Азот (N2) Сальниковые уплотнения.
Фланцевые соединения. Концентрация кислорода не менее 18% (объемных) Респираторы марки РПГ – 67.
Устройство для вентиляции и очистки воздуха
1,2 дихлорэтан
(C2H4C12) Сальниковые уплотнения.

Фланцевые соединения.
Приямки ПДК в р.з 10 мг/м3 Фильтрующие противогазы марки БКФ, респираторы марки РПГ – 67. Устройство для вентиляции и очистки воздуха.
Устройство для удаления токсичных веществ.
Устройства автоматического контроля и сигнализации.
Шум и вибрация Насосные и компрессорные установки Не более 80 дБА Противошумные наушники. Глушители шума. Виброизолирующие устройства. Устройства автоматического контроля и сигнализации.

3.2. Производственная санитария
По санитарной классификации 1,2 дихлорэтана, с точки зрения выделения производственных вредностей в окружающую среду относится к классу I с минимальной защитной зоной 100 метров [9].
В качестве основной меры защиты работающих от воздействия вредных веществ является дистанционное управление технологическим процессом, а также применение средств индивидуальной защиты (спец. одежда, противогаз с фильтрующей коробкой марки БКФ).
Все лица, занятые на производстве и имеющие контакт с вредными веществами, должны в обязательном порядке проходить предварительный и периодический медицинский осмотр, знать методы оказания неотложной помощи пострадавшим при отравлении.
Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе в рабочей зоне осуществляется с помощью системы контроля воздушной среды производственных помещений. На установке предусматривается наличие газоанализаторов, работающих на определение нижнего предела взрывоопасности взрывоопасных газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей (применяемых на производстве) сблокированные с аварийными вентиляционными системами при достижении 20% от нижнего предела взрываемости.
Все санитарно-бытовые помещения расположены в отдельно стоящих административно-бытовых зданиях.
Для локализации выделяющихся вредных веществ в производственных помещениях, установлена местная и общеобменная вентиляция, обеспечивающая 8-ми кратный воздухообмен по всему объему помещения. Кроме того установлена аварийная вентиляция, сблокированная с газоанализатором.
Приточные вентиляционные установки совмещены с системой воздушного отопления. Все вентиляторы, применяемые на производстве, должны быть взрывозащищенного исполнения.
Для защиты работающих от шума и вибрации предусмотрены следующие мероприятия:
– изоляция источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции, звуко- и вибропоглощения;
– рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов, акустическая обработка помещений.
Для нормализации освещения производственных помещений предусмотрено:

  1. Естественное освещение – боковое в производственных зданиях.
  2. Искусственное освещение-общее (все производственные помещения освещаются однотипными светильниками). Для искусственного освещения помещений используем ДРЛ лампы.
    Для освещения наружной установки применяем дуговые люминесцентные ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Все светильники, применяемые на установке 1,2-ДХЭ, должны быть взрывозащищенного исполнения. Также предусматриваем аварийное освещение. Для этой цели применим лампы накаливания [9].

3.3. Техника безопасности
Основными мероприятиями, обеспечивающими безопасность технологического процесса, безопасную эксплуатацию технологического оборудования электроустановок являются:
а) соблюдение обслуживающим персоналом правил пожарной безопасности при эксплуатации установки, при подготовке к ремонту, проведению ремонтных и других видов работ;
б) ведение технологического процесса в строго заданных нормах технологического режима;
в) своевременное предупреждение всех утечек из аппаратов, коммуникаций;
г) эксплуатация электроустановок в соответствии с «Правилами устройства электроустановок»;
д) эксплуатация сосудов работающих под давлением в соответствии с правилами Ростехнадзора:
е) постоянный контроль за работой приточно-вытяжной вентиляции, состоянием воздушной среды в производственных помещениях [9].
Режим труда и отдыха.
Установка получения 1,2-дихлорэтана относится к производствам с особоопасными условиями труда.
Для дневного персонала установлена пятидневная рабочая неделя, общей продолжительностью 36 часов.
Сменный персонал работает по пяти бригадному графику. Продолжительность одной смены – 8 часов.
Средства индивидуальной защиты работающих.
Для защиты органов дыхания – фильтрующий противогаз с коробкой марки «БКФ», шланговые противогазы ПШ – 1, ПШ – 2, кислородноизолирующие противогазы КИП – 8 применяются при работе в атмосфере с недостаточным содержанием кислорода менее 18% (объема) и содержанием вредных веществ более 0,5% (объема).
Для защиты тела – специальная одежда (костюм вискозно-лавсановый или хлопчатобумажный).
Специальная обувь – сапоги кирзовые, резиновые или ботинки кожаные.
Для защиты головы – каска.
Для защиты рук – рукавицы или перчатки.
Средства коллективной защиты:
• Средства нормализации воздушной среды производственных помещений;
• Средства защиты от шума и вибрации;
• Средства защиты от поражения электрическим током;
• Средства защиты от статического электричества;
• Средства защиты от воздействия механических и химических факторов [9].

3.4. Электробезопасность
По опасности поражения электрическим током установка производства 1,2-дихлорэтана методом прямого низкотемпературного хлорирования этилена относятся к особо опасным помещениям (ПУЭ). По пожароопасности помещения установки относятся к взрывоопасной категории А.
Согласно «Правилам устройства электроустановок» предусматриваем следующую классификацию производственных помещений и наружных установок по взрывоопасным и пожароопасным зонам.
Наружная установка (реакторы, колонна ректификации и т.д.) – В-IГ.
Помещения (машинный зал) – В-IA [9].
В связи с этим допускаемые уровни взрывозащиты электрооборудования следующие:
– электрические машины повышенной надежности против взрыва, повышенной надежности для аппаратов и приборов, искрящих или подверженных нагреву выше 800С;
– без взрывозащиты приборов и аппаратов, не искрящих и не нагревающихся выше 800С.
Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы материал, из которого выполнено электрооборудование, был коррозионностойким, механические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.
Должны применяться провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой изоляцией и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке.
На установке должны применяться следующие мероприятия по электробезопасности:
– защитное заземление
– малое напряжение
Мероприятия по защите от статического электричества [26]:
1) Отвод зарядов заземляющими устройствами. Заземление – все металлические и электропроводные неметаллические части технологического оборудования должны быть заземлены. Как правило такие заземляющие устройства объединяют с заземляющими устройствами для электроустановок.
Трубопроводы, вентиляционные короба и т.п. расположенные на установке должна представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая присоединяется к контору заземления не менее чем в двух точках.
2) Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества достигаем соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгиванием, дробления и распыления, отводом электростатического заряда очистной горючих газов и жидкостей от примесей. Для предотвращения воспламенения среды внутри аппаратов искровым зарядом, а также для исключения образования взрывоопасных смесей в закрытые системы подаем инертные газы – азот.
3) Отвод зарядов статического электричества накапливающихся на людях:
а) Устройство электропроводящих полов.
б) Заземление помостов и рабочих площадок, поручней лестниц, рукояток приборов машин и аппаратов [9].

3.5. Пожарная безопасность
По пожароопасности процесс получения 1,2 дихлорэтана методом прямого хлорирования этилена относится к категории «А», как производство, в котором применяются горючие газы нижний предел взрываемости, которых не более 10% (объема) и жидкости с температурой вспышки паров 280С и ниже.
По ПУЭ производственные помещения установки относятся к классу В-1а, как помещения, в которых при нормальной работе взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом не могут образовываться, а возможны только в результате аварий или неисправностей.
Пределом огнестойкости конструкций зданий установки будет температура 6000С так как главным конструкционным материалом (имеющим самую низкую огнестойкость по сравнению с другими элементами зданий) является бетон, который при данной температуре теряет до 40% своей первоначальной прочности, а температура 650-7500С является для него критической. Степень огнестойкости зданий – II.
Пожаро– и взрывоопасные свойства веществ, используемых в производстве по НПБ 105-03.
Этилен – взрывоопасен, образует с воздухом взрывоопасные смеси. Температура самовоспламенения – 4900С. ПДК – 100 мг/м3
Пределы взрываемости в смеси с воздухом: нижний – 3% (объема), верхний – 32% (объема).
Хлор – не горюч, с водородом образует взрывоопасные смеси. ПДК – 1 мг/м3 [9].
Пределы взрываемости в смеси с водородом: тнижний – 4% (объема), верхний – 87% (объема).
Хлористый водород – пожаровзрывобезопасный газ. ПДК – 5 мг/м3.
Азот – не горюч, не взрывоопасен, инертный газ.
1,2-дихлорэтан – легковоспламеняющая жидкость, пары образуют с кислородом воздуха взрывоопасные смеси. Температура вспышки – 90С, температура самовоспламенения – 4300С. ПДК – 10 мг/м3 [29].
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 6,2% (объема), верхний – 16% (объема).
1,1,2-трихлорэтан – трудногорючая жидкость, пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси, температура вспышки – 290С, температура самовоспламенения – 4950С. ПДК – 10 мг/м3.
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 8,7% (объема), верхний – 17,4% (объема).
Винилхлорид – горючий газ образует с воздухом взрывоопасные смеси. Температура вспышки – 430С, температура самовоспламенения – 4000С, ПДК – 1 мг/м3.
Пределы взрываемости в смеси с кислородом воздуха: нижний – 3,6% (объема), верхний – 33,0% (объема).
Причины возникновения пожара, взрыва:

  1. Увеличение давления в аппаратах выше регламентного значения приводит к срабатыванию предохранительных клапанов и загазованности территории пожаро- и взрывоопасными продуктами;
  2. Повышение температуры в аппаратах выше регламентного может привести к ускорению скорости химической реакции (особенно в реакторах), что в свою очередь приводит к потере контроля за ходом химической реакции, увеличению давления в аппаратах;
  3. Утечки перерабатываемых веществ и продуктов (которые в большинстве являются пожаровзрывоопасными) через фланцевые соединения, сальниковые уплотнения создают условия для образования взрывоопасных смесей;
  4. Нарушение правил техники безопасности при проведении газоопасных, огневых, ремонтных работ;
  5. Нарушение «Правил устройства электроустановок»;
  6. Несоблюдение норм технологического режима и аналитического контроля;
  7. Неисправность приборов КИПиА;
  8. Неисправность электроустановок [9].
    Мероприятия по устранению причин пожара, предупреждению возможности воспламенения или взрыва:
    • постоянный контроль за ходом технологического процесса, соблюдение норм технологического режима;
    • нормальный нагрев теплоизоляции оборудования, искробезопасность ударноизмельчающего аппарата;
    • исправность устройств для снятия заряда статического электричества;
    • соблюдени техники безопасности при проведении ремонтных, огневых и газоопасных работ;
    • соблюдение правил хранения веществ и материалов способных образовывать взрывчатые смеси, самовозгорающиеся и самовоспламеняющиеся при контакте с водой и воздухом (ГОСТ – 12.0.004–85);
    • установка огнепреградителей на линиях сброса газообразных продуктов реакции на свечу [9].
    Система пожарной связи и оповещения — телефонная связь. На каждом телефонном аппарате укрепляется табличка со значением номеров телефонов для вызовов пожарной охраны. Громкоговорящая связь. Автоматическое, комбинированные извещатели.
    На установки предусмотрена: сеть водяного пожаротушения и автоматического пенного пожаротушения, лафетные установки.
    Первичные средства пожаротушения:
    а) ручные огнетушители;
    б) песок;
    в) асбестовые полотна [9].
    Ручные огнетушители: пенные, порошковые, углекислотные для тушения твердых и жидких веществ и материалов. Асбестовые полотна, песок там где возможен разлив небольшого количества горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в промышленном масштабе 1,2 – дихлорэтан получают двумя совмещенными методами, использующие хлор:
– прямое хлорирование этилена в жидкой фазе;
– окислительное хлорирование этилена в газовой фазе.
Реакция окислительного хлорирования идет с выделением тепла, катализатором служит хлорид меди. Процесс экзотермический, чем больше атомов хлора вводится, тем больше выделяется тепла. Реакция идет в газовой фазе, с теплоотводом справится трудно. Из – за наличия в реакционной массе паров воды при процессах окислительного хлорирования наблюдается сильная коррозия аппаратуры. Кроме обычной защиты корпуса реакторов керамическими материалами, для изготовления охлаждающих устройств, применяют специальные сплавы.
Получаемый продукт — дихлорэтан – бесцветная летучая жидкость со сладковатым запахом. Дихлорэтан смешивается во всех отношениях со спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими соединениями.
Дихлорэтан находит широкое применение в различных областях промышленности и как растворитель: для очистки нефтепродуктов от парафинов, для экстрагирования жиров, для обезжиривания шерсти, мехов, а также для очистки металлических изделий перед хромированием или никелированием. Производство дихлорэтана является одним из важнейших факторов в производственной цепи получения полимеров, конечная цель которого получение полимерных и синтетических материалов (пластмасс), без которых нельзя представить жизнь современного общества.
Сырьем для получения 1,2 – дихлорэтана являются этилен и хлор.
В процессе производства существует опасность отравления применяемыми в технологическом процессе токсичными продуктами: хлором, парами 1,2-дихлорэтана, хлористым водородом, этиленом, 1,1,2-трихлорэтаном, винилхлоридом, едким натром, керосином, аммиаком, парами топлива, азотом. Опасность отравления может возникнуть в результате их утечки, а также нарушения герметичности фланцевых соединений, сварных швов трубопроводов и оборудования, торцевых и сальниковых уплотнений насосного оборудования
В качестве основной меры защиты работающих от воздействия вредных веществ является дистанционное управление технологическим процессом, а также применение средств индивидуальной защиты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. изд. 2-е, пер. М., «Химия», 1985 г.
  2. Мунгалинский Ф.Ф., Трегер Ю.А., Люшин М.М. Химия и технология галогенорганических соединений – М.: Химия, 1991 – 272 с.
  3. Мухленов И.П. и др. «Технология катализаторов». Под ред. проф. И. П. Мухленова. 3-е изд., перераб. — Л.: Химия, 1989 — 272 с.
  4. Промышленные хлорорганические продукты. Справочник / Под ред. Л.А. Ошина – М.: Химия, 1978 – 345 с.
  5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для ВУЗов – Л.: Химия, 1987 – 563 с.
  6. Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчеты по технологии органического синтеза. Учебное пособие для техникумов. – М.: Химия, 1988 – 275 с.
  7. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии, учебник для техникумов. – Л.: Химия, 1991 – 352 с.
  8. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.Н. Дытнерского – Химия, 496 с.
  9. Охрана труда в химической промышленности / Под ред. В.Г. Макарова-М.: Химия, 1989 – 496 с.
  10. Панченков Г.М., Лебедев В.П. «Химическая кинетика и катализ», М., Химия, 1985.
  11. Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». Учебное пособие для техникумов. Л.: Химия, 1985 – 56 с.
  12. Трегер Ю.А. Химия и технология органических веществ, «Вестник МИТХТ», 2008, т. 3, № 439.
  13. Химическая технология органических веществ : учеб.пособие / Т.П. Дьячкова, В.С. Орехов, М.Ю. Субочева, Н.В. Воякина. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. – 172 с. – 100 экз. – Ч. 1.
  14. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза, М.: Химия, 1968 — 848 с.
Оцените статью
Поделиться с друзьями
BazaDiplomov