Содержание

	Введение	3
1	Литературный обзор	4
2	Технологическая часть	10
2.1	Характеристика готовой продукции	10
2.2	Характеристика сырья, материалов и полупродуктов	11
2.3	Физико-химические основы технологического процесса	13
2.4	Описание технологической схемы	15
3	Материальный баланс производства	19
4	Расходный контингент сырья, материалов и полуфабрикатов	20
5	Данные для расчета основного технологического оборудования	21
6	Безопасность технологического процесса и охрана окружающей среды	22
7	Экономическая часть: данные для расчета себестоимости продукции	26
	Заключение	29
	Список использованных источников	30

Введение

Производственная практика является важной составляющей учебного процесса в подготовке химиков-технологов. Она позволяет применить теоретические знания и приобрести практические навыки, необходимые для будущей профессиональной деятельности.

Химическая технология — это область инженерии, которая занимается проектированием, строительством и эксплуатацией химических заводов и процессов. Химические технологи разрабатывают и внедряют новые технологии для производства химических веществ, материалов и продуктов, используемых в различных отраслях промышленности.

В современном мире с ростом требований к полимерным продуктам одним из самых часто применяемым является поливинилхлорид благодаря имеющимся качествам.

Большое количество запросов на производство ПВХ объясняется тем, что процесс его изготовления позволяет значительно модернизировать его структуру, свойства, подстраиваясь под запросы к качеству продукта.

Существует множество параметров влияющих на спрос ПВХ: это и перспективы его модификации, и добыча большого количества материалов, и доступность сырья, и сохранение природных ресурсов, и соотношение цены и качества.

Неповторимость ПВХ состоит в том, что, в зависимости от способа производства, рецептуры и технологии обработки, это высокомолекулярное соединение дает широкий спектр материалов и изделий, которые характеризуются различными свойствами. Уникальные свойства ПВХ и его невысокая цена делают его материалом, который составлять конкуренцию с любыми полимерами во многих сферах.

Не смотря на выше перечисленное производство ПВХ должно преследовать пути решения таких проблем, как уменьшение загрязняющих выбросов в атмосферу, водоемы и в общем и целом окружающую среду.

Целью преддипломной практики является изучение действующей технологии очистки сточных вод производства поливинилхлорида на АО «БСК».

1 Литературный обзор

Производство поливинилхлорида (ПВХ) сопровождается образованием значительного количества сточных вод, содержащих токсичные вещества, такие как хлориды, тяжелые металлы, органические соединения и взвешенные частицы. Эти загрязнения представляют серьезную угрозу для окружающей среды, что требует разработки эффективных методов очистки. Одним из перспективных способов обработки таких сточных вод является метод флокуляции, который позволяет удалять мелкодисперсные частицы и коллоидные системы за счет их агрегации в более крупные хлопья.

Сточные воды производства ПВХ характеризуются высокой концентрацией загрязняющих веществ, включая хлорорганические соединения, винилхлорид, тяжелые металлы (например, ртуть, свинец) и взвешенные частицы. Эти вещества обладают высокой токсичностью и устойчивостью к биологическому разложению, что делает традиционные методы очистки недостаточно эффективными.

Полимеризация винилхлорида – это процесс, при котором множество мономеров винилхлорида соединяются вместе, образуя длинные цепи поливинилхлорида (ПВХ). Этот процесс происходит благодаря радикальной полимеризации, которая включает несколько ключевых этапов.

Процесс начинается с инициирования. Для этого используются специальные вещества – инициаторы, например, пероксиды или азосоединения. Эти вещества при нагревании или под действием света распадаются на свободные радикалы –активные частицы, которые легко вступают в реакции. Эти радикалы атакуют молекулы винилхлорида, присоединяясь к ним и создавая новые радикалы.

После этого начинается рост цепи. Новый радикал, образовавшийся на стадии инициирования, взаимодействует с другой молекулой винилхлорида, присоединяя ее к себе. Этот процесс повторяется снова и снова: каждая новая молекула винилхлорида присоединяется к растущей цепи, делая ее длиннее.

Обрыв может происходить двумя способами. Первый способ – рекомбинация, когда два растущих радикала встречаются и соединяются, образуя одну большую молекулу полимера. Второй способ – диспропорционирование, когда один радикал забирает атом водорода у другого, в результате чего образуются две молекулы полимера, одна из которых имеет двойную связь.

Кроме того, в процессе полимеризации может происходить передача цепи. Это случается, когда растущий радикал взаимодействует с какой-либо другой молекулой, например, с растворителем или примесью. В результате рост одной цепи прекращается, но начинается рост новой.

Протекание полимеризации винилхлорида в обобщенной форме можно изобразить следующим образом:

Таблица 1.1 – Физические показатели ПВХ

Наименование	Описание
Молекулярная масса	300000 - 400000
Плотность ПВХ	1340 - 1400 кг/м3
Теплостойкость	70 - 80°С
Удельная теплоемкость	1,05 - 1,46 кДж/(кг∙К),
Коэффициент теплопроводности	0,16 Дж/(м∙с∙К)

В настоящее время для очистки сточных вод производства ПВХ применяются различные методы. Физико-химические методы включают коагуляцию, флокуляцию, адсорбцию и мембранные технологии. Биологические методы представлены аэробной и анаэробной очисткой. Комбинированные методы предполагают сочетание физико-химических и биологических процессов.

Флокуляция – это процесс агрегации мелкодисперсных частиц в более крупные хлопья под действием флокулянтов. В качестве флокулянтов используются органические (полиакриламиды, полиэлектролиты) и неорганические (соли алюминия, железа) вещества. Преимущества метода флокуляции включают высокую эффективность удаления взвешенных частиц и коллоидных систем, возможность обработки больших объемов сточных вод и относительно низкую стоимость реагентов.

Механизм действия флокулянтов основан на следующих явлениях: адсорбция молекул флокулянта на поверхности коагулируемых частиц; ретикуляция молекул флокулянта; слипание частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. При действии флокулянтов между частицами образуются трехмерные структуры, способные к более полному отделению жидкой фазы. Причиной образования таких структур является адсорбция макромолекул флокулянта на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков, как показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структура флокуляции

1 – функциональные группы флокулянтов; 2 – коллоидная частица; 3 – макромолекула флокулянта.

Исследования показали, что флокуляция эффективно удаляет из сточных вод производства ПВХ взвешенные частицы, хлорорганические соединения и тяжелые металлы. Например, использование полиакриламидных флокулянтов позволяет достичь степени очистки до 90-95% по взвешенным веществам. Однако эффективность процесса зависит от таких факторов, как pH среды, дозировка реагента и время контакта.

Метод флокуляции является эффективным способом очистки сточных вод производства ПВХ, позволяющим удалять широкий спектр загрязняющих веществ. Однако для достижения максимальной эффективности необходимо учитывать специфику состава сточных вод и оптимизировать параметры процесса. Дальнейшие исследования в этой области должны быть направлены на разработку новых реагентов и комбинированных технологий, что позволит повысить экологическую безопасность производства ПВХ.

В настоящее время для очистки сточных вод применяется значительное число различных флокулянтов как неионогенных, так и полиэлектролитов. Много новых марок испытано и внедряется в промышленность.

При растворении в сточных водах флокулянты могут находиться в неионизированном и ионизированном состоянии. Последние носят название растворимых полиэлектролитов. В зависимости от состава полярных групп флокулянты бывают:

- неионогенные — полимеры, содержащие неионогенные группы: — ОН,> СО (крахмал, оксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакрилонитрил и др.);

- анионные — полимеры, содержащие анионные группы: — СООН, — SО₃Н, —ОSО₃Н (активная кремниевая кислота, полиакрилат натрия, альгинат натрия, лигносульфонаты и др.);

- катионные — полимеры, содержащие катионные группы: —NН₂, =NН (полиэтиленимин, сополимеры винилпиридина, ВА-2, ВА-102, ВА-212 и др.);

- амфотерные — полимеры, содержащие одновременно анионные и катионные группы: полиакриламид, белки и др.

При подборе наиболее приемлемого флокулянта следует учитывать природу частиц дисперсной фазы и свойства макромолекул флокулянта.

В твердом состоянии флокулянты представляют собой амфотерные или кристаллические вещества. Большинство из них не имеет определённой температуры плавления (стеклования) и при повышении температуры постепенно размягчается, а затем разлагается. Температура разложения флокулянтов намного ниже температуры кипения, поэтому в газообразном состоянии флокулянты не известны. Термическое разложение флокулянтов приводит к образованию веществ с меньшей молекулярной массой, термостойких и смолистых продуктов, плохо растворимых в воде.

Флокулянты принято разделять на три группы: неорганические полимеры, природные высокомолекулярные вещества и синтетические органические полимеры

Наиболее распространенный неорганический флокулянт – это активная кремневая кислота (АК), получаемая путем конденсации низкомолекулярных кремниевых кислот или их труднорастворимых солей. АК представляет собой частично структурированный коллоидный раствор (золь) диоксида кремния и отвечает общей формуле xSiO₂∙yH₂O.

АК представляет собой анионный полиэлектролит. Степень полимеризации макромолекул (размер частиц) активной кремниевой кислоты, изоэлектрическая точка и свойства растворов АК зависят от способов их получения, продолжительности и условий хранения растворов и других факторов. Растворы АК не относятся к стандартным растворам, продуктам с определенными свойствами и не выпускаются промышленностью, а приготовляются на месте применения. В связи с этим трудно дать однозначную характеристику состава и свойств растворов активной кремниевой кислоты.

Природные полимеры выделяют в основном из растительного сырья (крахмал, альгинат натрия, гуаровые смолы и другие вытяжки из семян растений) или получаемые при действии на природные полимеры химических реагентов (модифицированные крахмалы, натрий карбоксиметилцеллюлоза, хитозан) [15].

Растворимый в воде крахмал является смесью линейного полимера – амилозы и разветвленного полимера – амилопектина и относится к неионогенным флокулянтам. Флоккулирующая способность крахмала зависит от его молекулярной массы и содержания амилозы и амилопектина, которые определяются видом растения (например, картофель, кукуруза), из которого получен крахмал.

За рубежом выпускают флокулянты на основе крахмала: Виспрофлок 20, Виспрофлок 75, Флокгель, Азим.

Синтетические полимеры получают путем полимеризации или поликонденсации мономеров, или полимераналогичных превращений уже имеющихся полимеров.

Синтетические флокулянты по химическому составу делят обычно на четыре группы: полиэтилен и его производные, полиамиды, полиамины, полиакрилаты. К пятой группе можно отнести сополимеры представителей первых четырех групп.

За счет своей большей молекулярной массы синтетические высокомолекулярные флокулянты получили гораздо более широкое применение, чем флокулянты природного происхождения.

Введением в них различных заместителей и функциональных групп легче изменять их химических состав, пространственную структуру и заряд, а следовательно, и флокулирующую способность по отношению к конкретным дисперсиям.

В таблице 1.2 представлены характеристики синтетических флокулянтов.

Таблица 1.2 – Характеристика синтетических флокулянтов

Химический класс реагента	Фирма-производитель	Товарное название реагента
Неионные	АО «Кемира», Финляндия	ФенополN 200 E
	SNF S.A. FLOER-GER, Франция	Flopam FA 920 PWG
	Ciba Specialty Chemical Water Treatment Ltd.	Magnofloc LT 20
Анионные	ГП «Завод им. Я.М. Свердлова», г.Дзержинск, Россия	Полиакриламид (водный раствор)
	АО «Кемира», Финляндия	Фенопол А 320 Е
	Stockhausen GmbH	Praestol 2515, 25-40TR
Катионные	ОАО «БСК», г.Стерлитамак, Россия	ВПК-402
	Stockhausen GmbH	Praestol 650 TR
	АО «Кемира», Финляндия	Фенопол К 211 Е