Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Экология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    731,59 Кб
  • Опубликовано:
    2015-01-18
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате

(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)

Кафедра «ХТП»

Промышленная экология





Тема: Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой




Исполнитель: студент гр. МТП-21 И.В. Чикиркин

Руководитель: доцент А.А.Хайбуллин




Салават 2014

Введение

Отходы и побочные продукты, образующиеся и накапливающиеся на нефтехимических предприятиях являются одними из самых многочисленных и разнообразных как в количественном, так и в качественном отношении. Решение проблемы переработки и применения этих отходов неразрывно связано с промышленной экологией и экологической безопасностью, комплексным использованием сырья и материалов. Это способствует увеличению производительности технологических процессов, более полному и экономичному использованию химического сырья.

Поиск путей рационального использования отходов затруднен сложностью их состава. Многочисленные отходы нефтехимических производств содержат в своем составе большое количество разнообразных реакционноспособных соединений и могут служить ценным исходным сырьем как для органического синтеза, так и для получения различных полимерных и композиционных материалов. Однако, при этом необходимо учитывать то, что во многих случаях методы переработки пригодные для одних промышленных отходов оказываются совершенно неприемлемыми для других. Разделение такой углеводородной смеси на индивидуальные компоненты, чаще всего, является очень сложной и трудоемкой задачей. Поэтому выделять из промышленных отходов индивидуальные соединения в большинстве случаев оказывается нецелесообразным с экономической точки зрения. Наиболее перспективным является получение на основе отходов таких продуктов, которые не требовали бы предварительного разделения смеси на индивидуальные компоненты.

Структура нефтехимического комплекса от нефти до получения полистирола.

Стироли и полистирол является одним из ценнейших мономеров. Непрерывный рост потребности в стироле для производства полистирольных пластиков, синтетических смол, необходимых для автостроения, электротехнической промышленности, авиа- и судостроения, в промышленности синтетических латексов и бутадиен-стирольных каучуков, лакокрасочных материалов, клеев, пенополистирольных пластиков для строительной индустрии, АБС-пластиков, ряда термоэластопластов приводит к существенному увеличению мощности по его производству.


Полимерами называют соединения, макромолекулы которых состоят из повторяющихся структурных звеньев - мономеров. В состав высокомолекулярных соединений входят тысячи атомов, соединённых химическими связями, а молекулярная масса макромолекул может достигать нескольких миллионов. Полимеры образуются путём многократного последовательного соединения исходных молекул - мономеров.

В данной работе я рассматриваю производство полистирола на примере цеху по производству полистирола завода «Мономер» ОАО «Газпром нефтехим Салават.

ОАО «Газпром нефтехим Салават»

Немного истории ОАО «Газпром нефтехим Салават».

Строительство комбината № 18 по производству искусственного жидкого топлива первоначально планировалось в Хакасии, в г. Черногорске.
Однако в связи с бурным развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности между Волгой и Уралом (в городе Ишимбае, прозванном затем «вторым Баку») правительством страны в 1947 году было принято решение о перебазировании комбината №18 в Башкирию для гидрирования тяжелых продуктов нефтепереработки (мазутов) и получения из них бензина и дизельного топлива.

В январе 1948 года Совет Министров СССР своим распоряжением утвердил площадку строительства предприятия. Вскоре на месте сегодняшнего Салавата вырос палаточный городок.

В 1954 году был введен в эксплуатацию первый технологический объект комбината № 18 - катализаторная фабрика. Катализатор стал первым продуктом предприятия.

В 1955 году начали вводиться в эксплуатацию установки нефтепереработки, а уже в 1956 году в составе комбината действовал мощный нефтеперерабатывающий завод. НПЗ стал бурно развиваться, строились новые установки по переработке нефти, газового конденсата, вторичных процессов нефтепереработки.

В ноябре 2010 года в ходе встречи председателя Правления ОАО «Газпром» <#"878985.files/image002.gif">

Сырью для получения полистирола.

Стирол - исходное сырью для производства полистирола. Это - непредельный углеводород, безцветная житкось с характерным запахом, температура кипения 145,2 градуса, плотность 906 кг/см2.

Каучук - используется в качестве сырья в производстве ударопрочного полистирола.

Третбутилпербензоат - используется в качестве инициатора реакции полимеризации.

Додецилмеркаптан третичный - используется в качестве регулятора роста цепи реакции полимеризации.

Димер α-метилстирола - используется в качестве регулятора роста цепи реакции полимеризации.

Масло вазелиновое медицинское - используется в качестве пластификатора при производствах полистирола общего назначения и полистирола ударопрочного.

Тринонилфенилфосфи (Irgafos, Doverphos заменитель)- используется в качестве термостабилизатора при производствах полистирола общего назначения и полистирола ударопрочного.

Цинка октадеканоаты (Стеарат цинка) - Используется в качестве внешней смазки полимера.

Ирганокс 1010 (Richnox 1010) - Используется в качестве термостабилизатора

Двуокись титана - Используется в качестве наполнителя и красителя.

Принципиальные схемы производства УПМ

Каучук размельчается на кусачки в дробилке и далее растворяется в аппарате в который подают стирол, а затем при перемешивании вводят каучук. Растворение проводят до образования прозрачного раствора в течении 10 часов при температуре 40 градусов далее загружают инициаторы, стабилизаторы, регуляторы роста цепи, пластификатор. По окончании растворения раствор перекачивается в промежуточную ёмкость.

Предварительную полимеризацию проводят в двух последовательно соединённых реакторах. В форполимеризаторе первой ступени насосом подаётся раствор с добавками. Полимеризация происходит при Т=105 - 125 градусов в течении 5-6 часов в атмосфере азота до степени конверсии 0,4. Далее раствор полимера непрерывно подаётся в полимеризатор второй ступени, где полимеризация продолжается при Т=120-170 градусов в течении 5-6 часов до степени конверсии 0,8. Формолимеризатор и полимеризатор снабжены рубашками, мешалками и холодильниками.

Окончательная полимеризация происходит в аппарате колонного типа с вакуумной-камерой. Полимеризация до степени конверсии 0,9-0,95 завершается при Т=200-230 градусов. В этом же аппарате происходит удаление непрореагировавшего мономера. Пары стирола с форполимеризатора, полимеризатора и вакуум-камеры конденсируются и отправляются на блок ректификации для переработки и возврата стирола в процесс полимеризации.

Расплав полимера поступает в экструдер откуда в виде прутков выдавливается в охлаждённую ванну. После охлаждения прутки измельчаются в грануляторе. Гранулы по пневмотранспорту поступают на блок расфасовки готовой продукции, складирования и отгрузки продукции потребителю


Принципиальные схемы производства ПСМ

В аппарат подают стирол, добовляют добавки (какие добавки и колличестово зависит от рецептуры) интенсивно перемешивают при Т=не более 40 градусов, с частотой вращени мешалки 30-90 об./мин. До полного растворения добавок в стироле. По окончании растворения раствор перекачивается в промежуточную ёмкость.Полимеризация в форполимеризаторе протекает при Т=108-120 градусов до конверсии 32-45%. Съём избыточного тепла происходит реакции происходит за счёт испарения части стирола из реакционной массы. Полимеризация в порполимеризаторе протекает при Т=120-170 градусов до конверсии 75-88%. Раствор полистирола в стироле из полимеризатора выгрузным насосом подаётся в вакуум камеру. Расплав полимера в вакуум камеру поступает с Т-180-200 градусов. В трубчатке перегревателя вакуум камеры расплав нагревается до 240 градусов и поступает в полую камеру 10м3 с остаточным давлением 2,0-2,6 кН/м2. При этом происходит испарение стирола из расплава и содержание остаточного мономера снижается до 0,1-0,3%. Пары стирола поступают на блок ректификации для переработки и возврата стирола в процесс полимеризации. Расплав полимера поступает в экструдер откуда в виде прутков выдавливается в охлаждённую ванну. После охлаждения прутки измельчаются в грануляторе. Гранулы по пневмотранспорту поступают на блок расфасовки готовой продукции, складирования и отгрузки продукции потребителю


Классификация основного оборудования по взрывоопасности

Наименование оборудования, стадии технологического процесса

Категория взрывоопасности технологического блока

Номер блока

Относительный энергетический потенциал технологического блока

Класс зоны по уровню опасности возможных разрушений, травмирования персонала

1

2

3

4

5

Растворитель поз.Р-26/1-4

III

Блок приготовление раствора каучука в стироле и раствора стирола

17,1

R1=20,1 м R2=29,7 м R3=50,9 м R4=147,5 м R5=296,9 м

Насосы поз.Н-28/1-6





Расходная емкость поз.Е-50/1-3





Насосы поз.  Н-51/1-6

III

Блок полимеризации I ступени

9,55

R1=5,65 м R2=8,33 м R3=14,27 м R4=41,63 м R5=83,25 м

Форполимеризатор поз.ФП-52/1-3





Насосы поз.Н-55/1-3





Полимеризатор поз. П-56/1-3

III

Блок полимеризации II ступени, вакуумирование, экструзия и грануляция

12,61

R1=9,9 м R2=14,5 м R3=24,9 м R4=72,6 м R5=145,2 м

Вакуум-камера поз. ВК-63/1-3





Насос поз.Н-63/1-3





Экструдер поз. Э-109/1-3






Отходы, образующиеся при производстве продукции, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации, переработки

Твердые и жидкие отходы

Наименование отхода

Место складирования, транспорт

Периодичность образования

Условие (метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации

Количество





3/год)

т/год

1

2

3

4

5

6

1. Масла индустриальные, компрессорные, трансмиссионные

Сбор в специальные ёмкости, бочки. Вывоз автотранспортом

Периодически

Вывозится на площадку “Г” для компаундирова-ния с мазутом или в цех № 13 для компаундирова-ния с нефтью, или реализуется потребителям

1,5


2. Отходы полимеров после очистки аппара-тов и оборудова-ния:Форполимеризаторов ФП-52 полимеризаторов поз.П-56/1-3

Сбор в металлические бочки. Вывоз автотранспортом

Раз в три месяца

Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО


     3,3  2,64

3. Пыль полимерных материалов с фильтров размалывающих устройств

Сбор в металлические контейнеры.

При замене фильтрующих элементов в Ф-203,  Ф-208/1-4

Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО


0,35

4. Отходы минеральные от газоочистки

Сбор в металлические контейнеры. Вывоз автотранспортом

Раз в месяц

Используются для рекультивации карьера


8,87

Токсичные отходы V класса опасности

5. Древесные материалы из чистой древесины

Сбор на спецплощадке. Вывоз автотранспортом

Постоянно

Реализуется через УМТО


200

6. Полиэтиленовая плёнка упаковочная. Полиэтиленовые мешки, бочки. Бумажные мешки, упаковочная крафт-бумага

Сбор на спецплощадке. Вывоз автотранспортом

Постоянно

Используются для рекультивации карьера


20

7. Отходы твёрдого полистирола, полистирольной пены или плёнки

Сбор в металлические контейнеры

1 раз в месяц

Повторно вовлекается в производство либо реализуется через УМТО


0,15


Блок Ректификации

Кубовые остатки ректификации стирола (КОРС) содержат до 30 % стирола, 7 - 8 % а-метилстирола, до 60 % смолы, а также нафталин, фенантрен. Количество остатков зависит от режима ректификации, ингибитора полимеризации стирола и составляет около 25 кг на 1 т стирола. Значительную часть кубовых остатков сжигают.


Принципиальная схема ректификации стирола и сжигания корса

Стирол выделяют под глубоким вакуумом (остаточное давление 13-2 кПа) и при относительно низких температурах. В едином агрегате работают две ректификационные колонны: на первой выделяется этилбензольная фракция, направляемый на дегидрирование, и на второй - стирол. Колонны снабжены пленочными кипятильниками, что сокращает время пребывания в них стирола и уменьшает степень его полимеризации. Вакуум создается мощными паро-эжекционными установками. Кубовые остатки ректификации стирола сжигаются в печи (термическое сжигание). Сущность сжигания заключается в том, что корс вводимый в печь сжигания, разлогается при высоких темературах (900 - 1050 градусов) и органические примеси сгорают образуя продукты полного сгорания (СО2, Н2О, NО2 и т.д).

Состав КОРС, образующийся в процессе дегидрирования этилбензола

Наименование компонента

Содержание, мас.%

Стирол

5,0 - 25,0

α-Метилстирол

1,0 - 8,3

β-Метилстирол

1,8 - 3,7

Этилбензол

1,0 - 12,0

Изопропилбензол

0,1 - 1,0

Дивинилбензол

0,3 - 0,7

Нафталин

0,4 - 0,7

Дифенил

0,2 - 0,8

Дифенилметан

0,1 - 0,4

Дифенилэтан

1,1 - 2,8

Дибензил

0,8 - 2,8

1-Фенил-3-трет-бутилциклогексан

1,8 - 2,7

5-Этилиндан

0,9 - 1,7

транс-Стильбен

3,8 - 12,4

Фенантрен

1,7 - 3,1

Гидрохинон-п-оксидифениламин

0,2 - 0,6

Полистирол

10,0 - 60,0

Неидентифицированные «легкие» вещества

1,2 - 2,4

Высококипящий «тяжелый» остаток

1,5 - 2,5


Сравнительный анализ кубовых остатков ректификации стирола разных промышленных предприятий, представленный по содержанию в них мономерного стирола, полимера (полистирола) и высококипящего «тяжелого» остатка позволяет заметить значительные различия его состава

Характеристика состава КОРС по промышленным предприятиям

Наименование предприятия

Содержание, мас.%

Средняя молекулярная масса полимера


стирол

полимер

«тяжелый» остаток


ОАО «Воронежсинтезкаучук»

8,4

54,5

37,1

41000

Узловское АО «Пластик»

46,9

18,9

34,2

35400

ОАО «Нижнекамскнефтехим»

36,0

45,5

18,5

24200

ОАО «Газпромнефтехим Салават»

3,0

14,4

82,6

17500

ОАО «Пермьнефтеоргсинтез»

10,8

69,5

19,7

44500

ОАО «Ангарскнефтеоргсинтез»

25,0

5,8

48,3

20100

Завод «Пластмасс» (г. Актау, Казахстан)

17,6

67,9

14,5

9000

Завод «Синтетического каучука» (г. Сумгаит, Азербайджан)

15,0

45,0

28,1

28100


Процесс ректификации загрязнённого стирола по характеру сырья и получаемых продуктов относится к взрывопожароопасным производствам с токсичными средами и особо вредными условиями труда.

При атмосферном давлении в отсутствии инициаторов и ингибиторов стирол начинает медленно полимеризоваться уже при 600С со скоростью примерно 0,1% в час. При 100ºC эта скорость уже составляет 2,1% в час, а при 150ºC - 50% в час. Наличие большого количества насосного оборудования, аппаратов, запорной арматуры создаёт условия для возникновения подсосов воздуха в систему, пропусков жидких и газообразных углеводородов, что может привести к образованию взрывоопасных концентраций внутри аппаратов и трубопроводов, загазованности помещений и территории, взрыву, возникновению пожаров и загораний. Основными факторами, характеризующими производство с точки зрения опасности при работе, являются:

ароматические углеводороды - этилбензол, стирол - являются токсичными веществами, которые при выделении в атмосферу могут привести к производственным отравлениям;

опасность получения термических ожогов о нагретые поверхности при пропуске пара, конденсата, горячих продуктов;

опасность получения механических травм при нарушении правил обслуживания машинного оборудования;

опасность поражения электрическим током;

опасность получения травм в результате разгерметизации аппаратов и трубопроводов;

опасность получения травм при проведении работ на высоте и внутри аппаратов.

Энергетический потенциал блока ректификации этилбензола, стирола не высок, так как процесс осуществляется под вакуумом при низких температурах. Находящиеся в блоках продукты характеризуются высокой химической стабильностью, что исключает возможность внутренних взрывов.

Потенциальной опасностью является разгерметизация напорных трубопроводов, транспортирующих жидкие углеводороды, разлив которых при наличии источников зажигания может вызвать пожар.

Важнейшими параметрами процесса ректификации являются температура и давление. Температура регулируется подводом тепла от внешних источников. Повышение давления возможно при перегреве материальных потоков, отсутствии хладоносителей, выходе из строя системы контроля и регулирования.

Классификация блока по взрывоопасности

№ п/п

Номер блока

Номер позиций аппаратуры, оборудования по технологической схеме, составляющие технологический блок

Относительный энергетический потенциал технологического блока

Категория взрывоопасности

Класс зоны по уровню опасности возможных разрушений, травмирования персонала

1

2

3

4

5

6

1

7

Емкости, Насосы, Теплообменник

5,27

ІІІ

5

2

8

Насосы Теплообменники Колонны ректификационные Барометрические баки Емкости

7,14

ІІІ

5

Твердые и жидкие отходы

Наименование отходов

Место складирования, транспорт

Периодичность образования

Условие (метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации

Количество

Примечание





м3/год

т/год


1

2

3

4

5

6

7

Масло индустриальное отработанное

В бочки, маслосклад цеха

По мере отработки

Вывозится на площадку Г для компаундирования с мазутом или в цех №13 для компаундирования с нефтью или реализации потребителю

0,22

0,2


Песок, загрязненный маслом

Специальная тара или контейнеры

В случае розлива масла

Направляются на обезвреживание





Сточные воды

Наименование стока

Количество образующихся сточных вод, м3

Условия (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации

Периодичность сбросов

Место сброса

Установленная норма содержания загрязнений в стоках, мг/л

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

Стирольная вода из емкости пароэжекторных установок

10,0

На сжигание в печь

Постоянно при работе блока полимеризации и блока ректификации

При выходе из строя или ремонте печей в канализацию РО  К-17

Нефтепродукты не более 50 мг/л,  стирол - не более  25 мг/л,  фосфаты - не более  1 мг/л,  цинк - не более 0,05 мг/л



Блок Расфасовки готовой продукции

Гранулы по пневмотранспорту с блока производства полистирола поступают в бункер через циклон где происходит отделение бисера от воздуха. Бисер собирается в бункер, а отработанный воздух поступает в рукавный фильтр (ФРУ), где очищается от пыли и выбрасывается в атмосферу.

Пыль бисера, уловленная рукавным фильтром ФРУ, ссыпается в мешок и отправляется для дальнейшей переработки в блоке полимеризации.

Гранулы из бункера через автоматические весы затаривается в мешки (25кг.) или мягкие контейнеры типа МКР 1,0 С с полиэтиленовым вкладышем (500кг).

Поддоны с мешками или мягкие контейнеры электропогрузчиком транспортируются в склад готовой продукции.

В момент расфасовки готовой продукции в мешки или контейнера происходит отбор пробы гран состава лабораторией ОТК для определении физико-химического свойств готовой продукции. По результату отбора пробы расфасованным партиям присваивается сортность. Высший сорт и 1 сорт отправляется потребителю, бракованная продукция отправляется на переработку.

Готовая продукция расфасованная по партиям отгружается потребителю в авторефрижераторы или ж/д вагоны.

Выбросы в атмосферу

Наименование выброса

Количество образования выбросов по видам (т/год)

Условие (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации

Периодичность выбросов

Установленная норма содержания загрязнения в выбросах

Объем потока газовоздушной смеси на выходе из источника выброса

Примечание





г/с

мг/м3

м3


1

2

3

4

5

6

7

8

Блок полимеризации

1. Расфасовочные шкафы (местные отсосы от мест расфасовки красителей), труба циклона  ФРУ-56, ист. № 338: - взвешенные вещества

0,004316


при операции расфасовки

0,00148

2,269

0,35


2. Расфасовочные шкафы (местные отсосы от мест расфасовки красителей), труба циклона  ФРУ-58, ист. № 339: - взвешенные вещества

0,004520


при операции расфасовки

0,00155

2,563

0,42


3. Экструдер поз. Э-109/1-3,  поз. Э-107/1-3 (местный отсос от головки экструдера), вентиляционная труба В-78, В-79, В-80,  В-81, В-82, В-83, ист. № 342: - стирол

2,5547


постоянно

0,0896

100,88


4. Дробилка каучука поз.  Д-30/1-3 (местный отсос), вентиляционная труба В-2, ист. № 343: - стирол

0,2823


постоянно

0,0099

11,188

0,94


1

2

3

4

5

6

7

8

5. Местный отсос от сальниковых камер насосов поз. Н-55/1-3, вентиляционная труба В-3,  ист. № 344: - стирол; - пыль полистирола

4,050271 0,0613


постоянно

0,142055 0,00215

520,348 7,875

 0,29


6. Дробилка каучука поз. Д-30/4 (местный отсос); местные отсосы от пробоотборников аппаратов поз. ФП-52/1-3, П-56/1-3; от фильтров поз. Ф-34/1-6; от лючков и из бельтингового рукава растворителей поз. Р-26/1-4, вентиляционная труба В-9,  ист. № 345: - α-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное

        0,1853 0,3707 0,037 0,1853 0,0741 1,1112


        постоянно

        0,0065 0,013 0,0013 0,0065 0,0026 0,039

        5,293 10,586 1,059 5,293 2,117 31,758

         1,3


7. Теплообменники поз. Х-25/1-4, труба-воздушка, ист. № 346: - стирол

  0,193882


  постоянно

  0,0068

  722,344

  0,01


8. Емкость поз. Е-60, труба воздушка, ист. № 347: - стирол

  0,00399


  постоянно

  0,00014

  15,026

  0,01


9. Барометрические баки  поз. Б/Б-66/1-3; поз. Б/Б-71/1-3, труба-воздушка, ист. № 348: - стирол

   0,0026


   постоянно

   0,000092

   4,937

   0,02


10. Местный отсос от пробоотборников растворителей поз.  Р-26/1-4; выделения из помещения отделения полимеризации 2 этаж, вентиляционная труба ист. № 1236: - α-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное

     0,002 19,90002 0,002 0,001 0,0079 0,105


     постоянно

     0,000056 0,698001 0,00007 0,000035 0,00028 0,0037

     0,012 148,293 0,015 0,007 0,059 0,786

     5,0


11. Емкость поз. Е-50/1-3, труба-воздушка, ист. № 1237: - α-метилстирол; - стирол; - гидроперекись изопропилбензола; - амилмеркаптан; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное

  0,000006 0,1112 0,00036 0,000001 0,000077 0,000003


  постоянно

  0,0000002 0,0039 0,000013 0,0000001 0,0000003 0,0000001

  21,704 423222,22 1410,741 10,852 32,556 10,852

  0,00001


12. Холодильник поз. Х-70/1-3, труба-воздушка, ист. № 1238:- стирол

 0,0599


 постоянно

 0,0021

 227888,889

 0,00001


13. Бункер поз. Б-110/1-3, труба-воздушка, ист. № 1239: - взвешенные вещества

  0,0128


  постоянно

  0,00045

  48,297

  0,01


14. Скоростной смеситель  поз. С-106/1,2, вентиляционная труба В-4, ист. № 1240: - взвешенные вещества

   0,1045


   постоянно

   0,0037

   10,733

   0,37


15. Скоростной смеситель  поз. С-106/3, ист. № 1241: - взвешенные вещества

  0,8474


  постоянно

  0,0297

  10,733

  2,97


16. Выделения из помещения полимеризации, 3 этаж, ист. № 1242: - стирол; - дифосфит; - масло минеральное нефтяное

  0,810798 0,008755 0,005721


  постоянно

  0,028437 0,000307 0,000201

  10,073 0,109 0,071

  3,03


17. Выделения из отделения грануляции, вентиляционная труба  В-35, В-36, В-37, В-38, В-6, ист.  № 1243: - пыль полистирола

    0,0613


    постоянно

    0,00215

    0,561

    4,11


18. Емкость поз. Е-8, труба-воздушка, ист. № 1244: - масло минеральное нефтяное

  0,3421


  постоянно

  0,012

  1302222,2

  0,00001


19. Емкость поз. Е-11, труба-воздушка, ист. № 1245: - дифосфит

  2,281


  постоянно

  0,08

  8681481,481

  0,00001


20. Емкость поз. Е-7, труба-воздушка, ист. № 1246: - дифосфит

  0,8554


  постоянно

  0,03

  3255555,556

  0,00001


Блок расфасовки готовой продукции

25. Отделение расфасовки и упаковки полистирола от точек поз. 151/1-8, 152/1-4, труба циклона ФРУ-3А, ист. № 334: - пыль полистирола

    0,09315

    -

    постоянно

    0,00375

    3,929

    1,024


26. Бункеры поз. 2231/1-6, труба циклона ФРУ-В-7, ист. № 335: - пыль полистирола

  0,21884

  -

  постоянно

  0,00881

  28,609

  0,331


27. Расфасовка полистирола, труба циклона ФРУ-В-4,  ист. № 336: - пыль полистирола

  0,024178

  -

  постоянно

  0,00092

  3,329

  1,33


28. Расфасовка полистирола, труба циклона, ист. № 337: - пыль полистирола

  0,034272

  -

  постоянно

  0,0014

  6,536

  1,32


Блок ректификации

11. Труба-воздушка ёмкости поз. Е-1/1,2,  ист. № 1253: - стирол.

   0,0172

   -

   постоянно

   0,0006

   65111,111

   0,0


12. Дымовая труба циклонной печи сжигания  поз. П-5/1,2,  ист. № 361: - азота диоксид; - азот оксид; - сера диоксид; - углерод оксид; - метан; - бензапирен.

    7,356210 4,580282 0,034214 3,250000 0,325000 0,000000001

    -

    постоянно

    0,25880040 0,1606440 0,0012000 0,1140000 0,0114000 0,00000001

    255,439 159,047 1,188 112,867 11,287 5,7Е-06

    1,75 


13. Вентиляционная труба В-1,2 из насосной об.1344,  ист. № 362: - стирол.

   0,1882

   -

   постоянно

   0,0066

   46,901

   0,15


Воздушки емкостей   не плотности ист. № 6107 (359)

-винилбензол (стирол) 0,613602 - этилбензол 0,020810

-   -

постоянно   постоянно

0,021521   0,00073

-   -

0


Помещение насосной объекта 1342, Вент. труба В-1,2  ист. № 360

- винилбензол (стирол) 0,373500 - этилбензол 1,265900

-   -

постоянно   постоянно

0,0131   0,0444

1,88761   6,39769

0,94




Анализ производства полистирола и взаимодействия с окружающей средой и методы уменьшения выбросов вредных веществ.

Производство полистирола является одним из источником загрязнения окружающей среды. Основным объектом загрязнения является - воздушный бассейн и гидросфера. В атмосферу выбрасывается токсикогенно в виде непредельных соединений, а также оксидов, щелочей и солей. Из вредных выбросов две третьих приходится на газообразные продукты, а остальные на твердые пылевидные частицы. В водный бассейн поступают сточные воды производства. Удельный расход воды на производство 1 тонны продукции может составлять от 0,5 м3 до 2000 м3. Приведенные данные свидетельствуют об важности мероприятий по защите окружающей среды. Основными причинами загрязнения окружающей среды являются: использование морально и физически устаревшего оборудования, конструктивные недостатки технологического процесса, наличие в них значительной доли ручного труда и как следствие его потенциальной опасности. К наиболее распространённым причинам загрязнения воздушной среды относятся:

1. Неполная конверсия мономеров и потери летучих органических веществ.

2.      Выбросы в атмосферу примесей и загрязнений, присутствующих в используемом сырье.

.        Недостаточная герметичность оборудования.

.        Испарение летучих продуктов из различных резервуаров и хранилищ.

Основные разновидности вредных газообразных веществ выделяемых в процессе их производства приведены в таблице.

п/п

Наименование вредностей

В пределах производственной площадки мг/м3

За пределами санитарной зоны мг/м3

1

Аммиак

6,0

0,2

2

Винилацеатат

3,0

0,15

3

Озон

0,03

Нет данных

4

Этилен

3,0

0,5

5

Стирол

1,5

0,003

6

Этиленоксид

0,3

0,3

7

Циклогексанон

3,0

0,04

8

Оксид углерода

6,0

3,0


Определение состава вредных веществ загрязнения воздуха требует использование сложного лабораторного оборудования. Это газоанализаторы, газовые хроматографы. В последнее время большое распространение получают экспрессные методы анализа, позволяющие получать результат на месте после взятия пробы. Это такие методы как - с помощью реакционных бумаг и с использованием колористических трубок.

Обезвреживание газовых выбросов

При производстве полистирола есть разнообразные газовые выбросы в атмостферу, основным является стирол, этилбензол и изопропилбензол, пары воды (эмульсионные и суспензионные). Источниками выбросов являются воздушки аппаратов-реакторов, аппараты, работающие под давлением, местные отсосы форполимеризаторов, экструдеров-грануляторов, отделения расфасовки готовой продукции. Среди компонентов газовых выбросов наиболее токсичным является стирол, концентрация которого может достигать 350мг/м3. Производство полистирола разработано в 1974 году такт как в те года меньше всего уделялось по направлению экология. В связи с этим никаких установок по обезвреживанием газовых выбросов у производства полистирола нет. Рассмотрев несколько способов очистки выбросов вредных веществ (каталитическое окисление, адсорбционное извлечение стирола) я остановился на методе адсорбционное извлечение стирола из загрязненного воздуха на активном угле и последующий возврат его в производство. В производстве ударопрочного полистирола в газовых выбросах содержится в основном стирол (остальные примеси на уровне следов). В этом случае становится возможным адсорбционное извлечение стирола из загрязненного воздуха на активном угле и последующий возврат его в производство. Стирол хорошо адсорбируется активным углем и десорбируется острым водяным паром. Часть адсорбированного стирола (около 5 % от массы угля) прочно удерживается углем и в процессе десорбции водяным паром не извлекается. Количество прочно адсорбированного стирола остается практически неизменным на протяжении большого числа циклов "адсорбция-десорбция" и не зависит ни от содержания стирола в отходящих газах, ни от времени пребывания его в адсорбере. Преимущество адсорбционного способа очистки этот способ менее энергоемкий и дает возможность утилизировать стирол, извлеченный из выбросного потока. Процесс очистки промышленных газов от стирола заключается в осуществлении двухфазного цикла "адсорбция-десорбция". При адсорбции газовые выбросы подаются в нижнюю часть адсорбера 1, в котором происходит поглощение содержащихся в воздухе веществ активным углем. Очищенный газ удаляется в атмосферу. Регенерация угля проводится (после насыщения его стиролом) острым водяным паром. Десорбат собирается в сепараторе 6 (после охлаждения в холодильнике 2), где происходит расслаивание конденсата на два слоя (органический и водный).

1 - адсорбер; 2 - холодильник: 3 - парогенератор; 4 - насос; 5 - сборник конденсата; 6 - сепаратор; 7 - сборник стирола. Рисунок 2- Технологическая схема очистки промышленных выбросов от паров стирола.

 Водный слой поступает в парогенератор 3 для получения пара на десорбцию, а стирол (органический слой) собирается в сборнике 7, откуда передается в отделение подготовки реагентов для стадии полимеризации. Температура пара при десорбции от 110 до 120 °С; расход пара от 5 до 7 кг на 1 кг рекуперата; продолжительность процесса десорбции - не менее 60 мин; продолжительность расслаивания - не менее 2 ч; степень десорбции - 100 %.

Стирол, извлеченный из активного угля после разделения в сепараторе поступает на установку ректификации для получения товарного стирола с содержанием основного вещества до 96 %. Ректификация проводится под вакуумом. Кубовые остатки после стадии ректификации направляются на установку сжигания.

Водный слой конденсата, полученный в процессе десорбции, насыщен стиролом и содержит некоторое количество этилбензола и изопропилбензола. При отстаивании в сепараторе основное количество примесей переходит в стирольную фазу, а стирол, растворенный в водном слое, отдувается воздухом. Отдуваемый воздух объединяется с отходящими газами и поступает в адсорбер. Расход отдуваемого воздуха достигает от 10 до 15 м3 на 1 т водного конденсата.

Очистка воздуха от аэрозолей

Сухие механические пылеуловители. К сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции, Кориолиса. Такие пылеуловители условно делятся на три группы:

пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);

инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;

циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.

Пылеуловительная камера представляет собой пустотелый прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли. Пылеуловитель такой формы применяются на расфасовочных течках в складе готовой продукции.

Рис. 1. Пылеосадительные камеры полая

I- запыленный газ (поток полистирола); II - очищенный газ (полистирол);  III - пыль, 1 - корпус; 2? 3 - штуцер для удаления пыли в ФРУ;.

Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%.

Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-15 м/с. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим сопротивлением и высокой степенью очистки газа. Такой вид очитки от пыли применяется в промежуточных бункерах при расфасовки полистирола.

Рис. 2. Инерционные пылеуловители: а - камера с перегородкой, б - камера с расширяющимся конусом, в - камера с заглубленным бункером

Для улучшения удаления пыли из пневмотранспорта полистирола произвести внедрение в линию центробежных циклонов. Центробежные циклоны выполняют одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею. Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с). Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами) очистки.

Рис. Циклон типа ЦН-15П: 1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона; 3 - винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа; 5 - патрубок входа запыленного газа, 6 - выхлопная труба; 7 - бункер; 8 - люк, 9 - опорный пояс; 10 - пылевыпускное сопло.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.

Для очистки запыленных газов на последних ступенях сухая очистка рукавными фильтрами. Степень очистки газов в них при соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9%.

Классификация рукавных фильтров возможна по следующим признакам:

форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);

месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением);

способу регенерации ткани (встряхиваемые, с обратной продувкой, с импульсной продувкой и др.);

наличию и форме корпуса для размещения ткани - прямоугольные, цилиндрические, открытые (бескамерные);

числу секций в установке (однокамерные и многокамерные);

виду используемой ткани (например, стеклотканевые).

В качестве фильтровальных материалов применяют ткани из природных волокон (хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон (нитроновые, лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани. Наиболее распространены лавсан, терилен, дакрон, нитрон, орлон, оксалон, сульфон. Последние два материала представляют полиамидную группу волокон, обладающих термостойкостью при температуре 250-280 °С. Для фильтровальных тканей наиболее характерно саржевое переплетение. Применяют также нетканые материалы - фетры, изготовленные свойлачиванием шерсти и синтетических волокон.

Скорость фильтрования в этих аппаратах на 20-30% выше, чем в фильтрах с механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации (короткими импульсами длительностью 0,1-0,2 с) общий срок службы рукавов в этих фильтрах более высокий, рукава меньше изнашиваются. Гидравлическое сопротивление обычно поддерживается на уровне 1000-1500 Па. Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф- фильтр; Р - рукавный; К- каркасный; И - с импульсной продувкой; цифра после буквенных обозначений - активная поверхность фильтрации.

В процессе фильтрации запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов внутрь, выходит через верхний коллектор и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. В качестве фильтрующего материала используют лавсан и фетр.

Рис. 4. Фильтр ФРКИ (ФРИ):

- бункер, 2 - корпус; 3 -диффузор-сопло; 4 - крышка; 5 - труба раздающая, б - секция клапанов; 7 -коллектор сжатого воздуха, 8 - секция рукавов

Очистка Сточных вод

В производстве полистирола вода используется для вспомогательных операциях. Вся вода используемая называется сточной она очищается и отправляется для нового цикла использования.

Основные виды производственных сточных вод.

.   Реакционные сточные воды, образующиеся в результате реакции взаимодействия мономеров.

2.      Промывочные воды, образующиеся в результате промывки сырья и продуктов.

.        Водные экстракты и абсорбционные жидкости, образующиеся в результате использования воды в качестве очистки отводящих газо.

.        Воды от мойки оборудования, тары помещений.

Загрязнение сточные воды производства полистирола это системы с различной степенью агрессивности и токсичности, содержания как органических, так и минеральных веществ в растворённом или взвешенном состоянии в виде грубодисперсных и коллоидных частиц полимеров и минеральных компонентов. Кроме веществ участвующих в технологическом процессе, в сточных водах могут содержаться и посторонние примеси.

Для обезвреживания загрязнённых сточных вод используют разнообразные методы: фильтрация, биоочистку в аэротенках разнообразных конструкций, адсорбцию на активированных углях, электро- и напорную флотацию и электро- и щелочную коагуляцию, различные пенные методы. Наиболее распатроненные методы это термическое сжигание и биологическая очистка.

Два этих метода применяются на данном предприятии. Термическое сжигание производится на блоке ректификации и сжигании сточных вод, а биологическая очистка производится очистных сооружениях ОАО «ГазпромнефтехимСалават». Для улучшения очистки сточных вод и уменьшения потребления воды применяют локальных замкнутых систем водоснабжения обеспечивает значительный экономический эффект поскольку очищает воды очищается лишь от технологических нежелательных примесей и возвращается в процесс.

Но такие технологии на данный момент разработаны только для производства полистирола блочно-суспензионного типа и требуют произвести реконструкцию производства и больших финансовых вливание.

Заключение

Подводя итоги работы, следует сказать, что иногда даже самые обычные вещи, окружающие нас повсюду, могут быть источниками опасных токсических веществ. Яркое тому доказательство - стирол и его производные.

Стирол является химическим сырьем для производства различных полимеров. Его потребление в мировой экономике имеет большие масштабы. Большая часть выпускаемого стирола расходуется на производство полистирола - полимера, очень удобного для переработки его в изделия методом литья под давлением. Но при всех своих плюсах стирол и его производные обладают высокой токсичностью и относятся ко второму классу опасности.

Наиболее массированный вред окружающей природной среде наносят промышленные предприятия, энергетика и автомобильный транспорт, которые являются неотъемлемыми компонентами урбанизированных территорий. Интенсивное развитие хозяйственной деятельности людей, деградация естественных экосистем, аварии и катастрофы на промышленных объектах требует нового подхода к организации и функционированию предприятий и экономической системы в целом; надлежащий вклад в формировании и реализации такого подхода должна внести промышленная экология.

газовый выброс утилизация полимер полистирол

Список использованной литературы

1. Автотранспортные потоки и окружающая среда / В.Н. Луканин, А.П. Буслаев, Ю.В. Трофименко. - М.: ИНФРА, 1998. - 407с.

. Атлас по экологии для школьников / под ред. А.Т. Зверева. - М.: «АСТ-ПРЕСС», 2001. - 40 с.

. Безопасность жизнедеятельности: учебник / под ред. Э.А. Арустамова. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ю», 2006. - 476 с.

. Галактионова, Н.А. Промышленная экология. Ч. I.: учебное пособие / Н.А. Галактионова. - М.: МНЭПУ, 2002. - 133 с.

. Зайцев, В.А. Промышленная экология: учебное пособие / В.А. Зайцев. - М: ДеЛя, 1999. -140 с

. Охрана водных ресурсов / И.И. Бородавченко [и др.]. - М.: Колос, 1979. -247 с.

. Требования к выполнению работ по оценке риска для здоровья населения, обусловленного воздействием химических факторов среды обитания. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. - М.: Минздрав России, 2003. - 23 с.

. Лычкин И.П., Петыхин Ю.М., Филимонова О.Н. Совершенствование безотходной технологии переработки кубовых остатков

. А.Ф. Николаев, В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов Технология полимерных материалов Россия 2008 - 544с.

Похожие работы на - Анализ взаимодействия процесса получения полистирола с окружающей природной средой

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!