3. Химизм процесса поглощения двуокиси азота водой(2)

Процесс поглощения двуокиси азота водой выражается следующим суммарным уравнением:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO + 32530 кал

Эта реакция обратимая, состояние равновесия и температуры. Если образуется очень разбавленная азотная кислота, то она полностью поглощает двуокись азота с одновременным выделением окиси азота, в то время как при образовании 60% азотной кислоты связывается только небольшая часть двуокиси азота. В производственных условиях обычно не стремятся достичь состояния равновесия реакции, так как ее скорость по мере приближения системы к равновесному состоянию быстро понижается.

Скорость образования азотной кислоты увеличивается с повышением температуры, но при этом равновесие реакции сдвигается в левую сторону. Поэтому в системах, работающих при атмосферном давлении, температуру не повышают, степень превращения при этом двуокиси азота в азотную кислоту составляет от 91 до 93 %. Скорость реакции (10) можно повысить и путем увеличения поверхности соприкосновения газовой и жидкой фаз, что достигается заполнением абсорбционных башен насадками. (2)

Технологическая и экологическая

безопасность производства.

В производстве слабой азотной кислоты применяются продукты, многие из которых обладают токсическими свойствами или образуют огнеопасные или взрывоопасны смеси: жидкий аммиак, азотная кислота вызывают сильно обжигающе действие, особенно при попадании на слизистую оболочку глаз. При эксплуатации любой азотной системы приходится иметь дело с высокоактивными химическими веществами. ( аммиак, азотная кислота, серная кислота.) токсическими газами и парами ( окислы азота, газообразный аммиак, аммиачно-воздушная смесь) не правильном обращении с которыми может служить причиной производственных заболевании и кроме того при нарушении правил эксплуатации оборудования возникает возможность поражение током и травм от вращающихся деталей и механизмов, особенно следует учесть взрывоопасной аммиачно-воздушной смеси. В окислительном отделении при увеличении концентрации аммиака в смеси с воздухом, в зоне катализатора, может произойти взрыв, разрушающее действие которого может распространяться на смежную аппаратуру.

Помещение окисления относится к категории А, абсорбции – к категории В. Возможны опасности связаны с токсическим действием газов и кислот, с эксплуатации электрооборудования.

Нормальны условия труда могут быть полностью обеспечены только при строгом соблюдении правил эксплуатации оборудования и точный выполнением правил техники безопасности.

Основные физические, химические, токсические взрыва и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве.

Аммиак NH₃

Основным сырьём в производстве азотной кислоты является газообразный аммиак, он относится к токсическим веществам. Аммиак оказывает раздражающее действие на слизистую оболочку глаз и дыхательных путей, боли в желудке, рвоту. ПДК аммиака в рабочем помещении 20 мг/м3 пребывание человека в помещении опасно для жизни. При концентрациях от 350-700 мг/м3. Жидкий аммиак, попадая на кожу, вызывает сильны ожоги.

Смесь кислорода с аммиаком способна воспламенятся со взрывом. Практически применяемая АВС с концентраций аммиака до 12,5% не взрывоопасна. С увеличением содержания кислорода в АВС границы взрывоопасности расширяются.

Газообразный аммиак относится к горючим газам. Температура его воспламенения 650 ˚С, минимальная энергия разложения 600 мДж. Концентрационные пределы аммиака с воздухом

- нижний 15% (по объёму)

- верхний 28% (по объёму).

Минимально взрывоопасное содержание кислорода при разбавлении аммиачно-воздушной смеси азотом составляет 16,2%. С увлечением температуры, пределы воспламенения аммиака расширяются. Максимальное давлении взрыва 0,6 мПа. В соответствии с ГОСТ 12.1.011-78. Аммиачно-воздушная смесь относится по взрывоопасности к категории 2 А и групп Т 1. Жидкий аммиак относится к трудно-горючим веществам. Температура кипения жидкого аммиака при 0,101 Мпа

равна -33,4 °С.

Окислы азота.

Это бурый газ, с плотностью 3,3 кг/м³, который ядовит даже в очень малых

концентрациях. Его вдыхание вызывает раздражение внутренних дыхательных путей, кашель, отёк лёгких, одышку и посинение кожи. ПДК окислов азота в воздух рабочей зоны 5 мг/м³. Систематическое вдыхание воздуха с небольшим содержанием окислов азота не вызывает острого отравление, но может вызывать малокровие, хронический бронхит и воспаление лёгких. В более тяжёлом случае отравление осуществляется повышенным раздражением дыхательных путей, сильная головная боль, рвота. При первых признаках отравления пострадавшего необходимо вывести на свежий воздух и оказать медицинскую помощь. По степени воздействия на организм окислы азота относятся к 3 классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007-76.

Азотная кислота

Азотная кислота является готовым продуктом данного производства. Она представляет собой жидкость жёлтого цвета с едким запахом. Пары азотной кислоты ядовиты. При попадании на кожу вызывают ожоги, раздражение животных и растительных тканей. При ожогах азотной кислотой необходимо облить поражённое место большим количеством воды, промыть 2% раствором гидрокарбоната натрия, смазать вазелином и перевязать. ПДК паров азотной кислоты в воздух рабочей зоны 2 мг/м³. Относится ко 2-му классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007-76. Негорючая, взрывобезопасна.

Серная кислота, регенерированная

Серная кислота – маслянистая, тяжёлая, пожаро - и взрывоопасная жидкость, плотностью 1,86 г/см³. При соприкосновении с водой происходит бурная реакция с выделением большого количества тепла, газов и паров. Пары токсичны. ПДК паров серной кислоты в воздух рабочей зоны 1 мг/м³. При попадании на кожу человека вызывает сильные, долго заживающие ожоги.

Относится ко 2-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Классификация производственных помещений по взрыва- и

пожароопасным правилам устройства электроустановок.

По санитарным нормам СанПин 2.2.1/21 2555.09 цех №2 по производству азотной кислоты относится к классу 1, санитарно-защитная зона 1000 м.

Взрывоопасными и пожароопасными участками в производств являются:

1. Окислительное отделение - где при увеличении концентрации аммиака в смеси с воздухом в зон катализатора могут происходить взрывы. Оно относится по пожар опасности к категории Б, СП 6.13130 2009 по взрывоопасности к категории В- 1б, согласно ПУЭ. Величину избыточного давления взрыва ΔР можно найти по формуле

ΔР= m Hт P0 Z / Vсв. Ƿв Ср То Кн.

Где Hт – теплота согревания, кДж/кг;

Ƿв. – плотность воздуха, кг/ м³

Ср – теплоёмкость воздуха, (1,01 кДж/ (

То – начальная температура воздуха

Z – коэффициент участия горючего во взрыв (для ЛВЖ: Z=0,3; для газов: Z=0,5);

Vсв. – свободный объём помещения, м³,

Кн =3

m – масса ЛВЖ и ГЖ, кг,

Расчет ведём по аммиаку: m=3527 кг – заводские данные

ΔР= 352711кг 11639кДж/кг 101кПа 0,3 /

6000м³ 1,2 кг/м³ 1,01 кДж/кг м 315 К 3 = 6,05 кПа

Так как ΔР >5 ( то есть воспламенение веществ развивается, избыточно давление взрыва в помещении больше 5 кПа) , то окислительное отделение относится к категории А по пожаро- опасности.

2. Абсорбционно отделение- по взрывоопасности согласно ПУЭ относится к классу В – 1б, по пожаро- опасности:

Обеспечение электрической безопасности и защита

от статического электричества.

Выбор средств защиты от поражения электрическим током.

Для всех помещений электрическое оборудование , освещение и электрическая проводка подобраны и выполнены согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) поэтому выбор технических способов и средств защиты должен проводится в соответствии с ПЭУ.

Для обеспечения безопасной работы с электрооборудованием применяется:

А) защитное заземление

б)выравнивание потенциалов

в) малое напряжение

г)электрическое разделение сетей

д) защитное отключение

е) изоляция токоведущих частей

ж) использование оболочек и блокировок

з) средство защиты и предохранительные приспособления

Согласно ПУЭ необходимо заземлять в электрическое оборудование и трубопроводы, так как заземление является одним из основных средств борьбы со статическим электричеством, предусматривается присоединение трубопроводов, вентиляционных коробов, кожухов к контуру заземление через каждые 40 м с помощью стальных проводников. Особо опасно технологическое оборудование должно быть заземлено не менее чем в диаметрально противоположных точках. Согласно ГОСТ 12.1.030-81 сопротивление заземления в любое время года н должно превышать 4,0 Ом.

Изоляция токоведущих частей – один из основных методов защиты от поражения электрическим током. В соответствии с ПУЭ величина сопротивления изоляции для электрооборудования работающего до 1000 В должна быть не менее 0,5 Ом.

Защита оболочки токоведущих частей в вид кожухов и крышек, они должны отвечать требованиям ГОСТ 14281-80, так же у них есть определённая степень защиты.

Блокировка предусматривается там, где нет другой возможности обеспечить недопустимость токоведущих частей от случайного прикосновения.

Электрическое оборудование взрыва- и

пожароопасных производств.

В соответствии с ПУЭ производственное помещение окислительного отделения в первую очередь является взрывоопасным и относится к классуВ-1. Во взрывоопасных зонах необходимо использовать взрывозащищённое электрооборудование.(ГОСТ 12.020-76. «Электрооборудование взрывозащищенное») исключающее воспламенение окружающей среды от электрических искр. В помещении класса В-1 допускается любое взрывозащищенное электрооборудование. Уровень взрыв защиты электрических светильников – взрывоопасный ( по ГОСТ 12.2.020-76).

Электрическая проводка надёжно изолирована герметичными стальными трубками и расположена в местах недоступных для прикосновения рабочих.

Таблица: Характеристика электрических установок

Помещение цеха	Характеристика воздействия среды	исполнение			Класс поме- щения	Вид электр. проводки	Категория поме- щения
		электро- оборудование	Светильников	Пусковой аппарату-ры
Отделение окисления аммиака	Взрывоопасна	Любое оборудование во взрывозащищенном исполнении	Во взрывозащищенном исполнении	Во взрывозащищенном исполнении	В-1	Во фторопласт	Вторая

Производственная санитария и гигиена труда

Нормы оптимальных и доступных параметров микроклимата определятся в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88, «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»

Категория тяжести выполнения работы легка 1-б (производимая сидя, стоя или связана с ходьбой и сопровождающаяся некоторым физическим напряжением.)

Таблица – Нормированные метеорологические условия производственной среды в производстве слабой азотной кислоты

Период года	Категория работ	Температура °С	Относительная влажность %	Скорость движения воздуха м/с
Холодный или переходный Тёплый	Лёгкая 1-б Лёгкая 1-б	От 20-24 От 21-28	75 60 (при 27°С)	Н бол 0,2 От 0,1 – 0,3

Мероприятия обеспечивающие нормативные

метеорологические условия

Для оздоровления воздушной среды и нормализации микроклимата предусматривается комплекс мероприятий, основным из которых является.

А) механизация и автоматизация тяжёлых и трудоёмких работ;

Б) рационально размещения и теплоизоляция оборудования, коммуникации в целях ограничения поступления тепла в рабочие зоны.

В) использование воздушных завес от теплоизлучений.

Г) устройство вентиляции и отопления, рациональная организация труда и отдыха.

При большом поступлении тепла в рабочую зону необходимо предусмотреть воздушно управление скоростью от 0,5 -3,5 м/c в зависимости от интенсивности теплоизлучения, тяжести работ и периода года.

Оборудование и трубопроводы имеющие высокую температуру наружных поверхности тепло-изолируются. Толщина теплоизоляции должна быть такой, чтобы температура наружной поверхности теплоизоляции в местах возможного контакта обслужующего персонала не превышала 45 °С

Для производственных помещений предусматривается воздушно отопление, совмещенное с приточной вентиляцией, которое осуществляется за счёт перегретого приточного воздуха. Нагрев воздуха в калориферах. Теплоносителем служит перегретый пар. В бытовых и административно-конторских зданиях предусматривается водяно отопление, оно основано на том, что водяной пар конденсируется в нагревательных приборах, выделяя скрытую теплоту. Это тепло передаётся в помещение через стенки прибора, а конденсат по конденсатору стекает снова в котёл для повторного превращения в пар.

Для улучшения воздушной среды в производственных помещениях цеха проводятся следующие мероприятия.

- совершенствуется технология производства;

- проводится герметизация оборудования и запорной аппаратуры

- осуществляется постоянный контроль за работой приточно-вытяжной вентиляции.

Вентиляция необходима в целях предупреждения опасности отравления и обеспечения допустимых гигиенических условий труда. Вентиляция воздуха в помещении цеха осуществляется естественным путём за счёт дверных и оконных проёмов и искусственным путём с помощью приточно-вытяжных установок

Общие требования к системам вентиляции определены ГОСТ 12.4.021-75, основные его требования – работа вентиляционных систем должна создать на постоянных рабочих местах в рабочей зон помещений благоприятны метеоусловия и чистоту воздушной среды, соответствующую действующим санитарным нормам. В случае превышения ПДК вредных веществ в воздух рабочей зоны автоматически включатся аварийная вентиляция. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 скорость движения воздуха в помещении рабочей зоны должна быть н бол 0,5 м/c.

В целях предупреждения отравлений, проводится расчёт необходимого воздухообмена в соответствии со СНиП 2.04.05-91 с учётом вредного фактора загрязняющего воздушную среду.

Основным показателем, который характеризует воздухообмен, является кратность воздухообмена, которая определятся по формуле:

К = W / Vп , ч^-1

Где К – кратность воздухообмена;

W – удаляемый объём воздуха из помещения, м³/ч

Vп – объём помещения, м³ . Составляет 4350 м³

Удаляемый объём воздуха рассчитывается по формуле

W = G 10⁶ / C_пдк - С_пр , м³/ч

C_пдк - ПДК окислов азота, мг/м^3. Составляет 2 мг/м³

С_пр – содержание вредных веществ в подаваемом воздух, мг/м³ . Составляет 0,1 мг/м³

G – количеств других элементов во вредных веществ, выделяющихся в помещении из оборудования и трубопроводов через не плотности во фланцевых соединениях и других элементов, кг/ч

G =3,57 10³ Р_и V m η √М/T, кг/ч

Гд, Р_и - избыточное давление, Па. Составляет 100000 Па;

V- объём аппарата, занимаемой газовой фазой, м³ . Составляет 24,4 м³

η- коэффициент запаса, принимается равным 2;

Т – абсолютная температура газа в аппарате, К. Составляет 1093 К;

М – молекулярная масса NO, г/моль. Составляет 30 г/моль

m – коэффициент не герметичности, характеризует падение давления в аппарате

, ч^-1 . Принимается равным, 0,002 ч^-1

Тогда,

G = 3,57 10^-3 100000 24,4 0,002 2√0,03/1093 = 0,18 кг/ч

Отсюда,

W = 0,18 10⁶ / 2 0,1 =37254 м³/ч

Тогда кратность воздухообмена составит:

К = 37245 / 4350 = 8,56 ч^-1

Принимаем кратность воздухообмена за час равной 9. В отделении окисления аммиака используются вентиляторы взрывобезопасного исполнения, так как в транспортируемом воздух могут содержаться горючи газы аммиака. При этом используются центробежные вентиляторы низкого давления марки ЦУ-70√7

Освещение производственных помещений

Для создания оптимальных условий для трудового процесса во всех производственных помещениях и наружных установках необходимо предусмотреть рационально освещение рабочих мест и зон, т.к. рационально освещение имеет большое значение для здоровья и правильной организации труда.

Нормы естественной и искусственной освещённости выражаются в соответствии с разрядом зрительной работы, определяемым по величине объекта. Производится расчёт требуемой площади световых проёмов для естественного освещения и необходимого числа ламп для обеспечения нормированного значения освещённости на рабочих местах при искусственном освещении в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

Освещение кислотного цеха должно соответствовать установленным нормам освещения. В производстве имеются искусственное, естественное и аварийно освещение. В дневное время помещение освещается естественным светом через фонари и световые оконные проёмы, а в вечернее и ночное время – искусственным светом.

Замена естественного освещения на искусственное допускается в производствах где, естественный свет отрицательно влияет на технологический процесс.

А) естественное освещение

Нормы освещения в соответствии со СНиП 23.05.95. Коэффициенты естественного освещения (КЕО).

Днём предусматривается естественное освещение, которое достигается величиной оконных проёмов. При определении необходимой площади световых проёмов исходят из нормируемого значения коэффициента естественной освещённости, величина которого зависит от разряда выполняемой работы, ее вида, степени точности.

При боковом освещении для работ, требующих общего наблюдения за ходом процесса КЕО = 0,2% ( СНиП 23.05.95 )

Площадь световых проёмов находится:

S₀ = S_n l_min К_зд η_o / 100 t₀ t₁

Где l_min = 0,216; S₀ – площадь окон, м²

S_n – площадь пола, м² ; К_зд = 1;

η₀ = 16 - световая характеристика окна

t₀ = 0,2 – общий коэффициент светопропускания

t₁ = 0,8 – коэффициент светопропускания материала.

S₀ = 675 0,216 1 16 / 100 0,2 0,8 = 336 м²

Число окон: n = 336 / 7 = 48 окон.

Б) Искусственное освещение

Для обеспечения нормативных условий труда при недостаточном естественном освящении зданий, предусматривается искусственное освещение с применением электрических ламп.

Необходимое количество ламп, обеспечивающих нормированное освещение, для искусственного освещения рассчитывается по формуле:

N = E S_n R Z / F η , шт.

Где E – нормированная освещённость, лк. Составляет 50 лк.

Sn – площадь помещения, м². Составляет 655 м²

R – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещённости ламп в процессе эксплуатации. Принимаем равным 1,2;

Z – поправочный коэффициент светильника , принимается равным 1,3;

η - коэффициент использования светового потока от потолка, стен и показателя помещения.

N – необходимое количество ламп для обеспечения нужной освещённости, шт.

показатель помещения (i) рассчитывается по формуле

i= AB / h (A+B)

где А и В – длина и ширина помещения, м;

h – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м. Составляет 5,5 м

Тогда,

i = 655 / 5,5 (27+24,3) = 2,32

Коэффициент отражения потолка, стен и пола выбираем следующими:

Ƿ_ст = 30%, ƿ_пот = 50%, ƿ_пола = 10%

Таким образом, по выбранным коэффициентам отражения и показателю помещения выбираем коэффициент использования светового потока = 0,5

Тогда,

N = 50 655 1,2 1,3 / 4610 0,5 = 22 шт.

Где 4610 – световой поток лампы выбранной мощности и типа (F), лм.

Тип светильника выбирается с учётом обеспечения требуемого напряжения светового потока на рабочей поверхности, защиты глаз от ослепляющего действия, предохранение ламп от загрязнения и механических повреждений, а так ж с учётом требований взрывоопасности

В производств используются электрические светильники со взрывоопасным уровнем взрыв защиты, а так ж пыле-влагозащищённые. Тип светильников ПВП-1, МВБ-300

Аварийно освещение производственных помещений предназначено для безопасности эвакуации людей или продолжения работ, когда отключение основного освещения может вызвать взрыв, отравлении, нарушение регламента ведения технологического процесса. Аварийно освещение в производственных помещениях устанавливается там, где может произойти отключение рабочего освещения, при аварийном режим должна составлять 5% освещенности нормируемой для рабочих при системе общего освещения, но не менее 2лк внутри здания и н менее 1 лк на территории предприятия. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещённость на полу проходов и на ступеньках лестниц; в помещении 0,5 лк; на открытых территориях 0,2 лк. Для аварийного освещения предусмотрены лампы работающие на аккумуляторах напряжением 36 В. Ремонт ведётся с помощью переносных ламп напряжением 12 В. Светильники аварийного освещения присоединены к сети, независящие от сети рабочего освещения. Они включаются автоматически или вручную.

Пожарная профилактика, методы и средства тушения.

Конструктивные требования пожарной профилактики к территории, зданиям, сооружениям.

Степень огнестойкости частей зданий в часах

А) - несгораемые (3 часа)

Б) навесные стеновые панели – несгораемые ( 1 час)

В) совмещённые покрытия – несгораемые (1 час)

Г)Противопожарные стены – несгораемые (4 часа)

Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естественных и искусственных материалов: бетон, железобетон с применением листовых и плитных негорючих материалов. Производственное помещение должно быть обеспечено первичными и стационарными средствами пожаротушения. В случае возникновения пожара в помещении, Необходимо прекратить работу, выключить вентиляцию, приступить к тушению пожара и вызвать пожарную команду. Предусмотрена пожарная сигнализация – аварийный извещатель, связь между отделениями – телефонная. В целях тушения пожара около производственного здания и других зданий установлены пожарные гидранты на расстоянии 100 м друг от друга. Кром того имеются ящики с песком, асбестовые одеяла, шкафы с аварийными противогазами огнетушители и баллоны с азотом. В случае загорания проводов. Находящихся под напряжением, а так же сильноразогретых ламп, не следует применять воду, в этих случаях для тушения пожара необходимо пользоваться азотом из баллонов. При возгорании небольших количеств пролитых жидкостей для тушения применятся сухой песок.

Небольшие очаги возгорания тушат с помощью ткани из асбестового волокна.

С целью обнаружения утечек взрывоопасных и токсических веществ в производственном помещении монтируются стационарные непрерывно действующие газоанализаторы, настроенные на ПДК вредных веществ в воздух рабочей зоны. В случае необходимости от импульса сигнализаторов предусматривается автоотключение системы защиты. Для обнаружения начальной стадии пожара в производственном помещении, складах установлены пожарные извещатели с ручным и автоматическим включением.

Защита зданий и сооружений от разрядов

атмосферного электричества (молниезащита)

Согласно СНиП 305-77 цех производства слабой азотной кислоты относится ко 2 категории. Защита зданий и сооружений этой категории от прямых ударов молнии выполнятся отдельно стоящими молниеотводами установленными непосредственно на здании. Тип молниеотводов одиночно стержневой. Выхлопная труба в цех относится к 3 категории и сопротивления заземлителя для трубы при защит от прямых ударов должно быть не менее 50 Ом. Величина сопротивления заземления при защит от вторичных проявлений молнии 10 Ом.

Оподляемое количество (N) поражений молний в год рассчитывается по формул:

А) для высотного сооружения

N=9nh² 10⁶

Для производственного и других зданий

N={ (S+6h) (L+6h)– 7,7 h} n 10⁶

Где h – высота здания, м

Высота трубы 40 м, высота здания 17 м.

S, L – ширина и длина здания, м

n – удельная плотность ударов молнии в землю, 1 / км² год) Для Казани равно 2

Тогда

А) N = 9 3,14 40² 10⁶ = 0,045

Б) N = {(34+102) (80+102) – 130,9} 2 10⁶ = 0,049

Цех производства слабой азотной кислоты по устройству молниезащиты относится к зон защиты А (степень надёжности 99,5% и бол). Согласно этим данным здание должно быть защищено лишь от прямых ударов молнии.

Расчёт молниеотводов сводится к определению высоты молниеприёмника. Обеспечивающего требуемую надёжность.

Высота молниепримника рассчитывается по формуле:

h= ( t_x +1,63 h_x ) / 1,5 , м

где h – рассчитываемая высота молниепримника, м

t_x – размер зоны защиты на высот h_x .Составляет 34 м.(из табл. Молниеотводов)

h_x - высота защищённого слоя, м Составляет 17 м.

h = (34+1,63 17) / 1,5 = 41, 14 м

h_x - высота защищённого слоя, м.

Безопасность процесса производства

азотной кислоты.

Обеспечения безопасного режима работы в производстве неконцентрированной азотной кислоты по комбинированной схеме необходимо строгое выполнение технологического регламента, инструкций по охране труда по рабочим местам, инструкции по охране труда и промышленной безопасности отделения, инструкций по отдельным видам работ. Обслуживающий персонал допускается к работе в положенной по нормам спецодежде и спецобуви, обязан иметь при себе исправные средства индивидуальной защиты. Средства защиты (индивидуальный противогаз) обязательно проверяется ежесменно перед началом работы.

Лица, обслуживающие механизмы, должны знать правила Госгортехнадзора, относящиеся к обслуживаемому оборудованию. Лица, обслуживающие котлонадзорное оборудование, - правила котлонадзора.

Не допускать нарушения нормального технологического режима на всех стадиях процесса.

Работы вести только на исправном оборудовании, оснащенном всеми необходимыми и исправно действующими предохранительными устройствами, контрольно-измерительными и регулирующими приборами, сигнализациями и блокировками.

При сдаче в ремонт оборудования и коммуникаций, в которых возможно скопление аммиака, производить продувку оборудования и коммуникаций азотом до отсутствия в продувочном азоте горючих.

Перед заполнением аппаратов и коммуникаций аммиаком после их ремонта производить продувку азотом до содержания кислорода в продувочном азоте не более 3,0%

Не допускать ремонт коммуникаций, арматуры, оборудования, находящихся под давлением. Ремонт должен производиться после сброса давления и отключения ремонтируемого участка заглушками. Оборудование, коммуникации, подлежащие ремонту, должны быть продуты или промыты.

Во избежание гидравлических ударов подачу пара в холодные паропроводы производить медленно, обеспечив достаточный их подогрев со сбросом конденсата по всей длине трубопровода. Выход сухого пара из дренажа свидетельствует о достаточном прогреве трубопровода.

Не допускать включение эл.оборудования при неисправном заземлении.

Не допускать ремонт оборудования с электроприводом, без снятия напряжения с электродвигателей.

Ремонт и наладку КИПиА и электрооборудования производить только силами служб КИП и электриков.

Пользоваться открытым огнем в производственных и складских помещениях запрещается:

- огневые работы производятся только при наличии наряда-допуска, подписанного начальником цеха и утвержденного начальником управления группой цехов по ПМУ после согласования с инженером по охране труда управления ГЦ по ПМУ;

- курение разрешается в отведенных для этих целей местах.

Все вращающиеся части оборудования (полумуфты), крыльчатки вращающихся вентиляторов, на валах электродвигателей должны иметь надежное крепление и ограждены, и окрашены в красный цвет.

Фланцевые соединения кислотных линий должны быть защищены защитными кожухами.

Подтягивание болтов фланцевых соединений трубопроводов, а также производство работ на оборудовании, находящемся под давлением, не допускается.

Аппараты, работающие под давлением, должны удовлетворять требованиям, изложенным в технических условиях и правилах устройства и безопасной эксплуатации сосудов и коммуникаций, работающих под давлением.

Работы в закрытых сосудах производить при наличии наряда-допуска на проведение газоопасных работ.

Вентиляция должна быть в исправном состоянии и находиться постоянно в работе.

Обслуживание грузоподъемных механизмов, сосудов, работающих под давлением, производится только лицами, специально обученными и имеющими специальное удостоверение.

Подходы к аварийным шкафам, пожарным извещателям, телефонам, пожарному инвентарю не допускается загромождать посторонними предметами, содержать их необходимо в чистоте и в исправном состоянии.

Открытые проемы в перекрытиях, площадках, переходные мостики должны иметь ограждения высотой 1 м. В нижней части ограждения должен располагаться бортик или защитная полоса высотой 15 см.

Все контрольно-измерительные приборы и системы автоматики и блокировки должны находится в исправном состоянии.

Для предотвращения отложения нитрит-нитратных солей на внутренних поверхностях аппаратов и трубопроводов, лопастях роторов, стенах компрессоров нитрозного газа и других деталях и аппаратах не допускать длительного розжига контактных аппаратов (более 20 минут), снижения температуры катализаторных сеток, разрыва их, приводящих к проскокам аммиака, прекращения орошения поверхностей, что приводит к отложению нитрит-нитратных солей.

Своевременно производить обтирку, очистку оборудования от проливов технологических продуктов, доливку масла в картеры насосов.

Рабочие места для проведения ремонтных и других работ и проходы к ним на высоте 1,3 м и более должны быть ограждены.

При невозможности или нецелесообразности устройства ограждений работы на высоте 1,3 м и выше, а также при работе с приставной лестницы на высоте более 1,3 м необходимо применять предохранительные пояса, при этом у места производства работ должны находиться вспомогательные рабочие, готовые оказать помощь работающему на высоте. Место закрепления карабина определяет руководитель работ. Предохранительные пояса проходят испытания перед выдачей в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации через каждые 6 месяцев. На предохранительном поясе должна быть бирка с указанием регистрационного номера и даты следующего испытания.

При работе с азотной кислотой (отбор проб, осмотр коммуникаций, пуск насосов продукционной кислоты и т.п.) необходимо применять индивидуальные средства защиты органов дыхания и зрения (фильтрующий противогаз с коробкой марки "М", защитные очки с резиновой полумаской или защитный щиток из оргстекла, или шлем от противогаза), резиновые кислотозащитные перчатки, специальную кислотозащитную одежду. При выявлении каких-либо неисправностей в работе оборудования, дефектов опор, стенок и т.п. своевременно ставить в известность начальника отделения, механика цеха. При необходимости остановить оборудование и подготовить его к сдаче в ремонт.

При каждой остановке агрегата в ремонт производить вскрытие нижнего люка окислителя (поз.9) и при наличии солей аммония на распределительной решетке, по стенкам и днищу производить пропарку его острым паром, конденсат сдренировать.

Работы с паром, паровым конденсатом производить в спецодежде, спецобуви, рукавицах.

Охрана окружающей среды

.

В целях охраны окружающей среды все воды из здания (кроме сливных) направлены на сжатие. Выброс в атмосферу воздуха предусмотрен так, чтобы концентрация вредных веществ не превышала: в атмосфере воздуха населенного пункта максимально разовых концентраций NO₂ 0,085 мг/м³. Воздух, поступающий внутрь здания через приёмные отверстия систем вентиляции должно быть не более 30% от ПДК вредных веществ в рабочей зоне производственных помещений. Для обезвреживания выхлопных газов, содержащих окислы азота, применяют кислотную абсорбцию и предусмотрена установка выхлопных труб, высотой 100 м. Сбросов кислот нет. При промывке аппаратов при внезапных пропусков кислот, они отводятся в бак, откуда насосом подаются в хранилище., где предусмотрен кислотоупорный поддон с приёмником для слива аварийных проливов и сливных вод, откуда кислоты после обработки возвращаются в производственные цехи. Ливневые и загрязнённые воды сбрасываются в кислотную канализацию, по которой поступают в общезаводской отстойник, где нейтрализуются отработанным известняковым молоком.

Материальный баланс производства

азотной кислоты

Материальный баланс рассчитывается на одну тонну целевого продукта

Производительность агрегата 179,1 т/сут.

Массовая доля аммиака в АВС

Степень контактирования 97 %

Степень поглощения окислов азота 98 %

Составление материального баланса окислительного узла производства слабой азотной кислоты.

Теоретический расход аммиака на одну тонну азотной кислоты составит

17/63 480 = 129,52 кг = 0,12592 т

где 17 – молекулярная масса аммиака, г/моль

63 – молекулярная масса азотной кислоты, г/моль

480 – масса 100% азотной кислоты, получаемой в результате, кг

Это согласно уравнению

NH₃ + 2O₂ = HNO₃ + H₂O

Фактический расход при степени конверсии 97% и степени поглощения 98% составит:

129,52 / 0,98 0,97 = 136,255 кг = 0,136255 т

Приняв что воздух содержит 21% кислорода (0,21) и 79% азота (0,79), определяем расход воздуха на одну тонну 48% азотной кислоты, при содержании 11,8% аммиака в аммиачно-воздушной смеси.

136,255 88,2 / 17 11,8 (0,21 32 + 0,79 28) = 1727,74 кг = 1,72774 т

где 17 – молекулярная масса аммиака, г/моль

88,2 – содержание воздуха в АВС

32 – молекулярная масса кислорода, г/моль

28 – молекулярная масса азота, г/моль

При этом количество поступающего кислорода будет:

136,255 88,2 / 17 11,8 0,21 32 = 402,56 кг = 0,40256 т

А количество других газов, поступающих с воздухом, в пересчете на азот составит:

1724,74 – 402,56 = 1325,18 кг = 1,32518 т

Количество АВС, поступающей в аппарат на 1 т 48% азотной кислоты составит:

	кмоль	объёмн. %	кг	Вес %
Аммиак Кислород Азот	8,015 12,58 47,33	11,8 18,5 69,7	136,26 402,56 1325,18	7,37 21,60 71,09
Всего	67,93	100,0	1864,00	100,0

Состав газа после окисления аммиака в соответствии с принятой степенью конверсии 97% рассчитываем в соответствии со следующими реакциями (при условии, что 97% аммиака реагируют до окиси азота и три процента аммиака – до азота)

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

После окисления аммиака, газ имеет следующий состав

	кмоль	Объёмн.%	кг	Вес%
NO O2 H2O N2	7,77 2,68 12,02 47,45	11,12 3,83 17,19 67,86	233,22 85,76 213,36 1328,60	12,51 4,60 11,61 71,28
Всего	69,92	100,00	1863,94	100,00

Таблица – Материальный баланс окислительного узла производства слабой азотной кислоты составленный на одну тонну целевого продукта

Приход, т	Расход, т
С аммиачно-воздушной смесью NH3 0,13626 O2 0,40256 N2 1,32518	С нитрозными газами NO 0,23322 O2 0,08576 H2O 0,21636 N2 1,32860
Всего 1,86400	1,86394

Составление материального баланса абсорбционного узла производства слабой азотной кислоты.

Общее количество получаемой азотной кислоты при степени поглощения окислов азота 98% составит:

233,22 0,98 63 / 30 = 480 кг = 0,480 т

Где 30 – молекулярная масса окиси азота г/моль

233,22 – масса окиси азота, полученной после окисления аммиака, кг

Потери кислоты равны:

489,762 – 480,000 = 9,762 кг = 0,009762 т

Где 489,762 – масса азотной кислоты, получаемой при 100% поглощении окислов азота, кг

Количество кислорода, необходимого для получения азотной кислоты определяется по уравнению:

NO +0,5H₂O +0,75O₂ = HNO₃

И составит:

480 0,75 32 / 63 = 182,86 кг = 0,18286 т

Количество добавочного кислорода, необходимого для получения азотной кислоты составит:

182,86 – 85,76 = 97,10 кг = 0,0971 т

Где 85,76 – масса кислорода оставшаяся после окисления в нитрозных газах. Кг

Количество азота воздуха, вводимого с этим количеством кислорода составит:

97,1 28 0,79 / 32 0,21 = 319,62 кг = 0,31962 т

Где 0,79 – массовая доля азота в воздухе. доли единицы;

0,21 – массовая доля кислорода в воздухе. доли единицы.

Если содержание избыточного кислорода в отходящих газах равно 5%, то вместе с ним вводится азот в количестве.

5 0,79 / 0,21 = 18,81% объёмн.

Таким образом, общее количество выхлопных газов (х) составляет

Х = 0,155 + 0,05х + 0,1881х + 47,45 + 11,414

Х = 59,019 + 0,238х

0,762х = 59,019

Х = 77,453 кмоль

Где 0,155 – количество окиси азота, которое не поглотилось, кмоль;

47,45 – количество азота, поступившего после окисления аммиака с нитрозными газами, кмоль;

11,414 – количество азота воздуха вводимого с добавочным кислородом. Кмоль.

Из них на долю избыточного кислорода приходится

77,453 0,05 = 3,873 кмоль или 123,94 кг

А на долю избыточного азота

77,453 0,1881 = 14,569 кмоль

Таким образом, общее количество воздуха, вводимого в башни составит:

O₂ 97,10 + 123,94 = 221,04 кг

N₂ 319,62 + 407,93 = 727,55 кг

Всего 948,59 кг

А состав выхлопных газов будет иметь следующий вид:

	кмоль	Объёмн. %	кг
NO O2 N2	0,155 3,873 73,433	0,2 5,0 94,8	4,65 123,94 2056,12
Всего	77,461	100,0	2184,71

Количество воды, необходимой для образования 100% азотной кислоты по реакции

NO + 0,75 O₂ + 0,5 H₂O = HNO₃

Составит:

233,22 18 0,98 0,5 / 30 = 68,58 кг

Где 233,22 – количество образующейся окиси азота после окисления аммиака, кг;

18 – молекулярная масса воды, г /моль;

0,98 – степень поглощения окислов азота, доли единицы;

0,5 – коэффициент из уравнения для воды;

30 – молекулярная масса окиси азота, г /моль

Количество воды. Необходимой для образования слабой азотной кислоты составит:

233,22 0,98 63 52 / 30 48 = 520 кг

Где 63 – молекулярная масса азотной кислоты, г /моль;

52 – массовая доля воды в 48% HNO₃, %

Таким образом, с учётом количества реакционной воды в башне следует вводить дополнительно следующее количество воды.

68,58 + 520,00 – 216,36 = 372,22 кг

Таблица. Материальный баланс абсорбционного узла производства слабой азотной кислоты, составленный на 1 т целевого продукта.

Приход, т	Расход, т
С нитрозными газами NO 0,23322 O2 0,08576 H2O 0,21636 N2 1,32860 С добавочным воздухом O2 0,22104 N2 0,72755 С добавленной водой 0,37222	С 48% азотной кислотой HNO3 0,480 H2O 0,520 С выхлопными газами NO 0,00465 O2 0,12394 N2 2,05612
Всего 3,18475	Всего 3,18471

Необходимо рассчитать материальный баланс абсорбционного узла производства слабой азотной кислоты на заданную производительность целевого продукта равного 57000 т/год.

Таблица. Годовой материальный баланс

абсорбционного узла производства.

Приход, т	Расход, т
С нитрозными газами NO 13293,54 O2 4888,32 H2O 12332,52 N2 757730,20 С добавочным воздухом O2 12599,28 N2 41470,35 С добавленной водой 21216,54	С 48% азотной кислотой HNO3 27360,00 H2O 29640,00 С выхлопными газами NO 265,05 O2 7064,58 N2 117198,84
Всего 181530,75	Всего 181528,47

Составление материального баланса установки улова хвостовых нитрозных газов производства слабой азотной кислоты.

Установка предназначена для улова остаточных окислов азота из хвостовых нитрозных газов после абсорбции.

Улов производится регенерированной серной кислотой (от 91-93 %) с образованием по следующим реакциям.

2NO + O₂ = 2NO₂

H₂SO₄ + 2NO₂ = SO₅NH + HNO₃

Общее количество двуокиси азота (NO₂) при степени превращения окиси азота 75% составит:

4,65 0,75 46 / 30 = 5,35 кг

Где 4,65 – количество окиси азота, поступающего на установки улова, кг;

46 – молекулярная масса двуокиси азота, г/ моль;

0,75 – степень превращения окиси азота в двуокись азота, доли единицы.

25% окиси азота уходит в атмосферу.

4,65 – 3,49 = 1,16 кг

Где 3,49 – масса окиси азота, превратившейся в двуокись азота, кг.

Количество кислорода необходимого для получения двуокиси азота

3,49 0,5 32 / 30 = 1,86 кг

Где 0,5 – коэффициент для кислоты из уравнения

32 – молекулярная масса кислорода, г/моль

30 – молекулярная масса окиси азота, г/моль

Количество серной кислоты необходимой для связывания двуокиси азота и получения нитрозасерной кислоты, определяется по уравнению 6 и составляет

5,35 0,5 98 / 46 = 5,70 кг

Где 98 – молекулярная масса серной кислоты, г/моль

0,5 – коэффициент для серной кислоты в уравнении 6

Количество образующейся нитрозилсерной кислоты составляет:

5,35 0,5 127 / 46 = 7,38 кг

Где 127 – молекулярная масса нитрозилсерной кислоты, г/моль;

0,5 – коэффициент для нитрозилсерной кислоты в уравнении 6.

Количество образующейся азотной кислоты составляет:

5,35 0,5 63 / 46 = 3,66 кг

Где 0,5 – коэффициент для азотной кислоты в уравнении 6

Таким образом состав выхлопных газов после установки улова будет таким:

	кмоль	Объёмн.%	кг
NO O2 N2	0,038 3,815 73,433	0,05 4,94 95,01	1,16 122,08 2056,12
Всего	77,286	100,00	2179,36

Таблица 8 – Материальный баланс установки улова хвостовых нитрозных газов производства слабой азотной кислоты, составленный на 1 т целевого продукта.

Приход, т	Расход, т
С выхлопными газами после абсорбции NO 0,00465 O2 0,12394 N2 2,05612 С регенерированной серной кислотой 0,00570	С выхлопными газами после установки улова NO 0,00116 O2 0,12208 N2 2,05612 Нитрозилсерной кислотой 0,00738 С азотной кислотой 0,00366
Всего 2,19041	Всего 2,19040

Необходимо рассчитать материальный баланс установки улова хвостовых нитрозных газов производства слабой азотной кислоты на заданную производительность целевого продукта равного 57000 т/ год.

Приход, т	Расход, т
С выхлопными газами после абсорбции NO 265,05 O2 7064,58 N2 117198,84 С регенерированной серной кислотой 324,9	С выхлопными газами после установки улова NO 66,12 O2 6958,56 N2 117198,84 Нитрозилсерной кислотой 0,00738 С азотной кислотой 0,00366
Всего 124528,47	Всего 124786,68

Выбор и технологический расчет

основного и вспомогательного оборудования.

А) Хранилище аммиака. Оно предназначено для хранения жидкого аммиака, представляет собой стальной сварной баллон, снабженный указательными стеклами. Рабочее давление 1,0 МПа (10кгс/см³ )

Хранители установлены двух размеров:

- длина 11750 мм, диаметр 2000мм, вместимость 33,5 м³ ; установлено двенадцать хранилищ(4).

Б) Подогреватель воздуха. Он рассчитан на обслуживание четырех контактных аппаратов , изготовлен из стали марки 1/18Н 9Т. Общая высота его 3240мм, диаметр 1000 мм. В аппарате имеющие теплообменные трубки диаметром 57 мм, в количестве 91 шт. Поверхность теплообмена равна

50 м² По трубкам проходит перегретый пар, а в межтрубном пространстве- воздух , который нагревается до 50 ˚С . Для предотвращения перегрева трубной решетки перегретым паром подогреватель работает по принципу прямотока. Во избежание механических перенапряжений , которые могут возникнуть в результате термического удлинения трубок и корпуса, последний снабжен линзовым компенсатором.

В) Фильтр суконный. Он предназначен для очистки воздуха от фильтра обтянутых шинельным сукном. Поверхность одной кассеты составляет 5,4м² Общая фильтрующая поверхность составляет 130 м² (4)

Г) Газораспределительный прибор. Предназначен для снижения и поддержания давления газообразного аммиака на постоянном, заданном уровне. Состоит из волосяного фильтра, клапана – отсекателя и регулятора давления. В отделение окисления установлена два газораспределительных прибора фирмы « Гаделан» (4)

Д) Скруббер-смеситель. Предназначен для очистки воздуха от кислых газов и получения однородной аммиачно-воздушной смеси, представляет собой цилиндрический из стали марки с размерами : диаметр 2600 мм, высота 440мм, толщина стенки 3 мм. Внутри установлены четыре полки с барботажными колпачками, по сто десять штук на каждой полке, на которые подается паровой конденсат (4)

Е) Аммиачно – воздушный вентилятор. Предназначен для подачи аммиачно- воздушной смеси после очистки в картонном фильтре в контактный аппарат. Вентиляторы – устройства , создающие избыточное давление воздуха или другого газа до 15 МПа для из перемещения . В производстве используются центробежные вентиляторы среднего давления ( от 3 до 15 Мпа) марки ЦП-7-40 №5 ; с максимальной подачей 1, 64 м³/с; давление 3400 Па. Электродвигатель марки МА 35-71/2, мощность 10,0 КВт, КПД равен 0,85. Частота вращения вала 43,3 об/с.

Ж) Картонный фильтр. Предназначен для окончательной очистки аммиачно- воздушной смеси, представляет собой аллюминиевый цилиндр, внутри которого устанавливаются кассеты, между ними закладываются от 60 до 65 листов фильтрующего картона. Рабочая поверхность одного фильтра составляет 45 см² установлено шесть фильтров, по два фильтра на каждый контактный аппарат.

З) Контактный аппарат. Предназначен для окисления газообразного аммиака до окиси азота. Состоит из аллюминиевого колпака конической формы с размерами: высота 2300мм, диаметр 2200мм; и корпуса из стали марки см.3 с размерами: высота 1300мм, диаметр 2200 мм, внутри футированного шамотным кирпичом. Между колпаком и корпусом установлены зажимные кольца, на которые крепятся катализаторные сетки. В качестве катализатора процесса окисления аммиака применяют платину и ее сплавы. Благодаря сетчатой форме сетки создается большая поверхность катализатора в аппарате при относительно малом расходе платины. Размер катализаторной сетки : толщина проволоки 0,092 мм; число ячеек составляет тридцать две на один погонный сантиметр. Площадь сетки , незанятой проволокой составляет от 50 до 60% от общей площади. Платиновые катализаторы в течении длительного времени сохрвняют высокую активность , обладают достаточной устойчивостью, механической прочностью , легко регенерируются. Состав катализатора: 92,5 % Рt; 4 % Рd; 3,51% Rh. Катализаторные сетки снизу поддерживаются струнами из жароупорной стали марки Х15460-Н по ГОСТ 12766. 1-67. Зажимные кольца крепятся шпильками, Производительность одного аппарата составляет 10 т аммиака в сутки (4).

Экономика.

2. Расчёт численности производственных рабочих.

Явочная численность рабочих в сутки (Р_яв). Определяется по формуле:

Р_яв. = Р_см. С

Где С – число смен в сутки (С=4)

Р_см. – сменное число рабочих, чел

Списочное число рабочих (Р_сп.) определяется по формуле:

Р_сп. = Р_яв. Т_к / Т_эф.

Таблица 21 – Численность основных производственных рабочих.

Наименование профессий	Та- рифный раз-ряд	Норма штата в смену		Численность, чел
				Явочная		списочная
		По аналогу	По проекту	по аналогу	По проекту	По аналогу	По проекту
Аппаратчик окисления аммиака Аппаратчик абсорбции Аппаратчик подготовки сырья и отпуска готовой продукции	4 4 4	1 1 1	2 2 2	4 4 4	8 8 8	6 6 6	12 12 12
Итого:		3	6	12	24	18	36

По аналогу:

Р_яв. = 1 4 = 4 чел.

Р_сп. = 4 365 / 253 = 5,77 = 6 чел.

По проекту:

Р_яв. = 2 4 = 8 чел.

Р_сп. = 8 365 / 253 = 11,54 = 12 чел.

Таблица 22 – Расчёт численности вспомогательных рабочих.

Наименование профессий	Та- рифный раз-ряд	Норма штата в смену		Численность, чел
		По аналогу	По проекту	по аналогу	По проекту	По аналогу	По проекту
Аппаратчик окисления аммиака Аппаратчик абсорбции Аппаратчик подготовки сырья и отпуска готовой продукции	4 4 4	1 1 1	2 2 2	4 4 4	8 8 8	6 6 6	12 12 12
Итого:		3	6	12	24	18	36

Всего явочная численность основных и вспомогательных рабочих 26 человек по аналогу и 52 человека по проекту, а списочная численность 38 человек по аналогу и 76 – по проекту.

Расчёт численности служащих.

Расчёт фонда заработной платы проводится на основе штатного расписания, данному студенту на базовом предприятии.

Таблица23 – Штатное расписание руководителей, специалистов и служащих.

Наименование должностей	Численность	Оклад в месяц	Годовой фонд зар. платы по окладу	Доплата		Годовой фонд зар. платы в руб.
				%	руб
Начальник цеха Заместитель начальника Инженер-технолог Начальник участка. Мастер Ведущий экономист Инженер по организации и нормам труда. Энергетик Механик Старший контролёр