Производство сульфаминовой кислоты марки А мощностью 500 тонн

Фильтрат с нутч-фильтра поз. 6 поступает через ловушку, оснащенную вакуумметром, и далее под вакуумом в сборник маточника поз. 7. При достижении максимального уровня в сборнике маточника срабатывает световая и звуковая сигнализация.

3.2.4 Сушка сульфаминовой кислоты марки А

Таблица 3.2.4

Загрузки на операцию по стадии фильтрования и промывки сульфаминовой кислоты марки А

№п/п	Наименование сырья	Масс доля %	масса, кг	Плотность, кг/м3	Объем, м3
			100%	техн
1	Паста сульфаминовой кислоты	97,0	3401,27	3506,46	2126	1,649

Оборудование:

Сушильный барабан поз. 8 - горизонтальный, противоточный. Производительность 600-700 кг/час. Материал- 12Х18Н10Т, футерован изнутри фторопластом. Эл. двигатель 4А100S41M1081, мощность - 7,5кВт.

Бункер выгрузки со шнеком - вертикальный, вместимость 3,0 м³ Материал-12Х18Н10Т, футерован полипропиленом. Мощность электродвигателя 3,7 кВт. n-1000об/мин.

Циклон ЦП 15-800 поз. 17- производительность-5500 м³/час. Материал - 12Х18Н10Т.

Вентилятор ВЦП-4К поз. 14- объёмная производительность 3600-4200 м³/час. Эл. Двигатель АИР132S6, n = 970 об/мин, мощность- 5,5кВт с мотор-редуктором Ц14-246-5. Материал - сборный.

Весы платформенные электронные типа ВПА -100 - пределы измерений 0-100 кг. Средний класс точности.

Сушку сульфаминовой кислоты марки А (крупнокристаллической) проводят в барабанной противоточной сушилке поз. 8, непрерывного действия горячим воздухом, нагретым через калорифер до температуры 110⁰С. Загрузку пасты проводят через бункер подачи с помощью шнека в предварительно прогретую сушилку.

Готовый продукт выгружается из сушилки через бункер с помощью шнека в вибросито, в котором очищается от крупных механических включений, затем ссыпается через выгрузной патрубок станции затаривания в тару. Температуру горячего воздуха на входе и в сушилку 105-110⁰С контролируют на ЦПУ и поддерживают в заданных пределах. Отработанный сушильный агент с температурой 50-70⁰С с помощью вытяжного вентилятора поз. 14 из сушилки поступает в циклон поз. 17. Во время сушки периодически отбирают пробу сульфаминовой кислоты из сушилки на анализ для определения остаточной влажности.

Остановку барабанной сушилки осуществляют при срабатывании всей влажной пасты и полной выгрузки продукта из барабана путем перекрытия подачи пара на калорифер. После выключают шнек подачи пасты, останавливают сушильный барабан и выключают вентилятор поз. 14. Проводят чистку циклона. Готовый продукт упаковывают в тару, анализируют на соответствие ТУ и отправляют на склад.

Отгрузка готовой продукции в тару

Перед выгрузкой готовой продукции в тару убеждаются визуально в наличии готовой продукции в сушильном барабане поз. 8 не менее 10% от объема сушильного барабана. Для усреднения готовой продукции подсыпают остатки в сушильный барабан поз. 8 к вновь нарабатываемой продукции. Продукт с помощью ленты перемещается слоями к бункеру подачи готовой продукции. После чего отбирают пробу на анализ готового продукта.

При положительном результате анализа сульфаминовая кислота марки А сорт первый выгружается из смесителя и далее с помощью шнека в станцию затаривания, затем ссыпается через выгрузной патрубок станции затаривания в тару.

При отрицательном результате продукт возвращают в сушильный барабан поз. 21 к вновь нарабатываемой продукции. После чего повторно отбирают пробу на анализ. При достижении требуемого качества готовый продукт выгружают в тару.

3.3 Материальные расчеты [16]

Краткий материальный расчет

Краткий материальный баланс по основному продукту в производстве сульфаминовой кислоты мощностью 500 т/3 месяца готового продукта. Материальный расчет выполнен на суточную производительность.

Количество дней работы оборудования: 90 дней.

Выходы по стадиям: сульфирование - 88%, выделение - 99,10%, фильтрование и промывка - 99,20%, сушка - 99,60%. Общий выход по производству: 0,8800 0,9910 0,9920 0,9960 = 0,8616 или 86,16%.

Суточная мощность производства:

G_сут = = 5555,56 кг/сут

Количество 100%-го карбамида, необходимого для обеспечения заданной производительности с учетом общего выхода:

NH₂CONH₂ NH₂SO₃H

М = 60,06 М=97,10

60,06--------297,100,8616

X----------5555,56

X = = 1994,15 кг

Расчет по стадиям

1. Сульфирование карбамида

NH₂CONH₂ NH₂SO₃H

М=60,06 М=97,10

60,06--------297,100,88

1994,15 ---------- X

X = = 5674,19 кг

2. Выделение сульфаминовой кислоты марки А

5674,19 0,991 = 5623,12 кг

3. Фильтрование и промывка сульфаминовой кислоты марки А

5623,12 0,992 = 5578,13 кг

4. Сушка сульфаминовой кислоты марки А

5578,13 0,996 = 5555,56 кг

Полный материальный баланс

1. Сульфирование карбамида

а) Количество загружаемых компонентов

1. Количество технического карбамида

кг, где - необходимое количество 100%-го карбамида (из краткого материального баланса); 0,99 - массовая доля карбамида в техническом продукте.

Количество воды и примесей в техническом карбамиде:

2014,29-1994,15 = 20,14. По регламентным данным, 60% от данного количества составляет вода, 40% - примеси. Тогда:



20,14--------100%

X ------------60%

X = = 12,086 кг - количество воды в техническом карбамиде

20,14 - 12,086 = 8,054 кг - количество примесей в техническом карбамиде

2. Количество технического олеума

По регламентным данным на 2178,00 кг 100%-го карбамида загружают 3120,00 кг 100% -го олеума в виде 24%-ой смеси с серной кислотой

2178,00--------3120,00

1994,15----------X

X = = 2856,63 кг

кг - количество технического олеума, в том числе серной кислоты - 2856,63 = 9046,01 кг

б) Расчет состава реакционной массы

NH₂CONH₂ + SO₃ + H₂SO₄ 2NH₂SO₃H + CO₂ (1)

М=60,06 М=80,06 М=98,08 М = 2 97,10 М = 44,01

1. Количество прореагировавшего серного ангидрида

60,06--------80,06

1994,15 ------X

X = = 2658,20 кг

2. Избыток серного ангидрида в сульфомассе

2856,63 - 2658,20 = 198,43 кг

3. Количество прореагировавшей серной кислоты

60,06-------------98,08

1994,15 ---------- X

X = = 3256,51 кг

4. Избыток серной кислоты в сульфомассе

9046,01 - 3256,51 = 5789,50 кг

5. Количество серной кислоты, вступившей в побочные реакции

60,06------------297,10

1994,15 ----------X

X = = 6447,95 кг

6. Количество побочных продуктов в сульфаминовой кислоте

6447,95 - 5674,19 = 773,76 кг

7. Количество образовавшегося диоксида углерода

60,06-------------44,01

1994,15 ---------- X

X = = 1461,25 кг

H₂O + SO₃ H₂SO₄(2)

М=18,02 М=80,06 М=98,08

1. Количество серного ангидрида, потраченного на связывание воды из карбамида

18,02------------80,06

12,086 ---------- X

X = = 53,67 кг

Осталось ангидрида в сульфомассе: 198,43 - 53,67 = 144,73 кг

2. Образовалось серной кислоты по реакции 2

80,06-----------98,08

12,086 ----------X

X = = 14,80 кг

Избыток серной кислоты в сульфомассе после реакции 2

5789,50 + 14,80 = 5804,30 кг

3. По регламентным данным, 10% образовавшегося серного ангидрида остается в сульфомассе (14,473 кг), оставшееся количество поступает в систему улавливания: 144,73 - 14,473 = 130,257 кг.

Таблица 3.3.1

Материальный баланс стадии сульфирования карбамида

№п/п	Наименование продукта	Мол. масса	Конц., %	Масса, кг	Плотность, кг/м3	Объём, м3
				100%	Техн.
1	2	3	4	5	6	7	8
1 2	Загружено: Олеум а) Серный ангидрид б) Серная кислота Карбамид а) Карбамид б) Вода в) Примеси	80,06 98,08 60,06 18,02	24,0 76,0 99,0 0,6 0,4	2856,63 9046,01 1994,15 12,086 8,054	11902,64 2014,29	1911 1320	6,23 1,53
	ИТОГО:			13916,93	13916,93		7,76
1 2	Получено: Сульфомасса а) Сульфаминовая кислота б) Серный ангидрид в) Серная кислота г) Побочные продукты д) Примеси Кислые газы на улавливание: а) Серный ангидрид б) Углекислый газ	97,1 80,06 98,08 80,06 44,01	46,23 0,12 47,27 6,30 0,08 7,94 92,06	5674,19 14,473 5804,30 773,76 8,054 130,257 1461,25 (+50)	12274,77 1641,51	1858	6,61
	ИТОГО:			13916,93	13916,93		6,61

2. Выделение сульфаминовой кислоты марки А

Исходные данные для расчетов. Подается сульфомасса сульфаминовой кислоты в количестве 12274,77 кг, в том числе:

Сульфаминовая кислота - 5674,19 кг

Серный ангидрид - 14,473 кг

Серная кислота - 5804,30 кг

Побочные продукты - 773,76 кг

Примеси - 8,054 кг

а) Количество загружаемых компонентов

Расчет состава сульфомассы и фильтрата

1.Количество сульфаминовой кислоты в сульфомассе (в виде кристаллов):

5674,190,991 = 5623,12 кг;

Осталось сульфаминовой кислоты в растворе:

5674,19 - 5623,12 = 51,07 кг.

2. По регламентным данным, на 4789 кг 100% сульфаминовой кислоты загружают 2000 кг воды.

4789,00--------2000

5623,12 ---------- X

X = = 2348,35 кг

3. По регламентным данным, на 4789 кг 100% сульфаминовой кислоты загружают 15490,4 кг фильтрата.

4789,00--------15490,40

5623,12 ---------- X

X = = 18188,43 кг, в том числе:

Сульфаминовая кислота (12,69%)

18188,430,12689 = 2307,93 кг

Серная кислота (10,80%)

18188,430,1080 = 1964,35 кг

Вода (75,90%) 18188,430,7590 = 13805,26 кг

Примеси (0,61%) 18188,430,0061 = 110,71 кг

б) Расчет состава реакционной массы

H₂O + SO₃ H₂SO₄

М=18,02 М = 80,06 М = 98,08

1. Количество прореагировавшей серной кислоты

80,06------------98,08

14,473---------- X0,991

X = = 17,89 кг

2. Количество прореагировавшего серного ангидрида

80,06-----------18,02

14,473----------X0,991

X = = 3,287 кг

3. Количество израсходованного серного ангидрида по реакции:

14,4730,991 = 14,343 кг

4. Количество серного ангидрида, поступившего в систему улавливания:

14,473 - 14,343 = 0,13 кг

5. В процессе выделения получено 32811,51 кг суспензии, в том числе:

Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов): 5623,12 кг

Сульфаминовая кислота (в растворе): 51,07 + 23007,93 = 2359 кг

Серная кислота: 5804,30 + 17,89 + 1964,35 =7786,54 кг

Побочные продукты: 773,76 кг

Вода: 13805,02 - 3,287 + 2348,35 = 16150,08 кг

Примеси: 8,054 + 110,95 = 119,004 кг

Таблица 3.3.2

Материальный баланс стадии выделения сульфаминовой кислоты марки А

№п/п	Наименование продукта	Мол. масса	Конц., %	Масса, кг	Плотность, кг/м3	Объём м3
				100%	техн.
1	2	3	4	5	6	7	8
1 2 3	Загружено: Сульфомасса а) Сульфаминовая кислота б) Серный ангидрид в) Серная кислота г) Побочные продукты д) Примеси Фильтрат а) Сульфаминовая кислота б) Серная кислота в) Вода г) Примеси Вода	97,1 80,06 98,08 97,1 98,08 18,02 18,02	46,23 0,12 47,27 6,30 0,08 12,69 10,80 75,90 0,61	5674,19 14,473 5804,30 773,76 8,054 2307,93 1964,35 13805,26 110,95 2348,55	12274,77 18188,43 2348,55	1858 1139 1000	6,61 15,97 2,35
	ИТОГО:			32811,60	32811,60		24,9
1 2	Получено: Суспензия а)Сульфаминовая кислота (в растворе) б)Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов) в)Серная кислота г)Побочные продукты д)Вода е)Примеси Серный ангидрид на улавливание	97,1 97,1 98,08 18,02 80,06	7,19 17,14 23,73 2,36 49,22 0,36 100	2359 5623,12 7786,54 773,76 16150,08 119,004 0,13	32811,51	1403	23,39
	ИТОГО:			32811,60	32811,60		23,39

3. Фильтрование и промывка сульфаминовой кислоты марки А

Исходные данные для расчетов. Подается суспензия сульфаминовой кислоты в количестве 32811,60 кг, в том числе:

Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов): 5623,12 кг

Сульфаминовая кислота (в растворе): 2359 кг

Серная кислота: 7786,54 кг

Побочные продукты: 773,76 кг

Вода: 16150,08 кг

Примеси: 119,00 кг

а) Количество загружаемых компонентов

Расчет состава суспензии и фильтрата

1. Количество сульфаминовой кислоты, полученное на нутч-фильтре:

5623,120,992 = 5578,13кг;

Осталось сульфаминовой кислоты в фильтрате:

5623,12 - 5578,13 = 44,99 кг.

2. По регламентным данным, на 7033,60 кг 100% сульфаминовой кислоты загружают 2000 кг 100% хлорида натрия в виде 10%-го раствора.

7033,60--------2000

5578,13---------- X

X = = 1586,14 кг

Количество 10%-го раствора хлорида натрия:

кг, в том числе воды: - 1586,14 = 14,275,26 кг

б) Расчет состава реакционной массы

1. В процессе фильтрации получено 5750,66 кг пасты, которая имеет следующий состав:

Сульфаминовая кислота (97%)

5750,660,97 = 5578,13 кг

Вода (2,97%)

5750,660,0297 = 170,79 кг

Серная кислота (0,03%)

5750,660,0003 = 1,73 кг

2. В процессе фильтрации получено 41336,10 кг фильтрата сульфаминовой кислоты, в том числе:

Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов): 44,99 кг

Сульфаминовая кислота (в растворе): 2359 кг

Серная кислота: 7786,54 - 1,73 = 7784,81 кг

Побочные продукты: 773,76 кг

Вода: 16150,08 - 170,79 = 15979,29 кг

Примеси: 119,00 кг



Таблица 3.3.3

Материальный баланс стадии фильтрования и промывки сульфаминовой кислоты марки А

№ п/п	Наименование продукта	Мол. масса	Конц. %	Масса, кг	Плотн. кг/м3	Объём, м3
				100%	Техн.
1	2	3	4	5	6	7	8
1 2	Загружено: Суспензия а) Сульфаминовая кислота (в растворе) б) Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов) в) Серная кислота г) Побочные продукты д) Вода е) Примеси Технический NaCl а) NaCl б) Вода	97,1 97,1 98,08 18,02 58,44 18,02	7,19 17,14 23,73 2,36 49,22 0,36 10 90	2359 5623,12 7786,54 773,76 16150,08 119,004 1586,14 14275,26	32811,51 15861,40	1403 1071	23,39 14,81
	ИТОГО:			48673,04	48673,04		38,2
1 2	Получено: Паста сульфаминовой кислоты а) Сульфаминовая кислота б) Вода в) Серная кислота Фильтрат а) Сульфаминовая кислота (в растворе) б) Сульфаминовая кислота (в виде кристаллов) в) Серная кислота г) Вода д) Примеси е) Побочные продукты	97,1 18,02 98,08 97,1 97,1 98,08 18,02	97 2,97 0,03 5,51 0,11 18,20 74,09 0,28 1,81	5578,13 170,79 1,73 2359 44,99 7784,81 31840,69 119,004 773,76	5750,66 42922,44	2126 1142	2.7 37,58
	ИТОГО:			48673,04	48673,04		40.28

4. Сушка сульфаминовой кислоты марки А

Исходные данные для расчетов. На стадию сушки поступает паста сульфаминовой кислоты в количестве 5750,66 кг, в том числе:

Сульфаминовая кислота: 5578,13 кг

Вода: 170,79 кг

Серная кислота: 1,73 кг

а) Количество загружаемых компонентов

1. Количество сульфаминовой кислоты, полученной на сушилке:

5578,130,996 = 5555,83 кг

Расчет состава пасты

1. По регламентным данным, из 847,5 кг пасты сульфаминовой кислоты на сушилке получают 851,20 кг сульфаминовой кислоты

847,5-----------851,20

5555,83----------X

X = = 5580,10 кг

2. В процессе сушки получено 5580,10 кг пасты, в том числе:

Сульфаминовая кислота (99,5%)

5580,100,995 = 5555,56 кг

Вода (0,46%)

5580,100,0046 = 23,01 кг

Серная кислота (0,04%)

5580,100,0004 = 2,35 кг

3. Количество влаги, выделившееся в процессе сушки:

170,79 0,996 = 170,11 кг

Таблица 3.3.4

Материальный баланс стадии сушки сульфаминовой кислоты марки А первого сорта

№ п/п	Наименование продукта	Мол. масса	Конц., %	Масса, кг	Плотность кг/м3	Объём, м3
				100%	Техн.
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Загружено: Паста сульфаминовой кислоты а) Сульфаминовая кислота б) Серная кислота в) Вода	97,1 98,08 18,02	97 0,03 2,97	5578,14 1,73 170,79	5750,60	2126	2.7
	ИТОГО:			5750,66	5750,66		2.7
1 2	Получено: Паста сульфаминовой кислоты а) Сульфаминовая кислота б) Серная кислота в) Вода Влага	97,1 98,08 18,02	99,5 2,23 22,68	5555,56 2,35 23,01 170,11	5580,10 170,11	2126	2.62
	ИТОГО:			5750,66	5750,66		2.62

3.4 Нормы технологического режима

Таблица 3.4.1

Нормы технологического режима

№ п/п	Наименование операций	Продолжительность,ч-мин	Масса, кг	Температура, 0С	Давление, атм МПа)
1	2	3	4	5	6
1. Сульфирование карбамида.
1	Осмотр сульфуратора, включение в работу улавливателя	0-15		атм.	атм.
2	Загрузка олеума из мерника	1-30	7257,71	атм.	атм.
3	Включение мешалки в сульфураторе, нагрев олеума	1-00		55-60	атм.
4	Загрузка карбамида в сульфуратор из бункера	14-00	1341,46	60-70	атм.
5	Нагрев реакционной массы до 70 0С	1-00		Не более 70 0С	атм.
6	Выдержка	2-00		Не более 70 0С	атм.
7	Отбор пробы и анализ. Охлаждение сульфомассы в сульфураторе	1-00		Не более 50 0С	атм.
8	Корректировка кислотности сульфомассы, выдержка	1-00		Не более 50 0С	атм.
9	Слив сульфомассы из судьфуратора	2-00		Не более 50 0С	атм.
10	Уборка рабочего места	0-15
11	Итого:	24-00
2. Получение сульфаминовой кислоты м. А. Выделение САК.
1	Осмотр аппарата, включение в работу системы улавливания	0-15		окр.среды	атм.
2	Загрузка воды или фильтрата из мерника	0-40	1432,04 (11090,51)	окр.среды	атм.
3	Включение мешалки и прием сульфомассы в аппарат	3-00	7484,62	Не более 50 0С	атм.
4	Отбор пробы и анализ кислотности суспензии, корректировка кислотности	0-40		Не более 50 0С	атм.
5	Охлаждение суспензии сульфаминовой кислоты марки А при размешивании	2-00		20-25 0С	атм.
6	Подача суспензии сульфаминовой кислоты на фильтрацию на центрифугу	7-00		20-25 0С	атм.
7	Уборка рабочего места	0-15
8	Итого:	13-50
3. Фильтрация и промывка сульфаминовой кислоты м.А с.1 на нутч-фильтре.
1	Осмотр аппарата	0-10		окр.среды	атм.
2	Загрузка воды в аппарат	0-20	8704,43	окр.среды	атм.
3	Загрузка соли в аппарат	0-20	967,16	окр.среды	атм.
4	Растворение соли	0-30		окр.среды	атм.
5	Подача промывного раствора на нутч-фильтр, выдержка	0-40		не более 250С	атм.
6	Фильтрация и отжим пасты	1-10		200С
7	Уборка рабочего места	0-15
8	Итого:	3-25
4. Сушка сульфаминовой кислоты м.А с.1
1	Осмотр и подготовка сушилки к работе	0-15		окр.среды	атм.
2	Включение в работу вентилятора, калорифера, конвейера, вибросита, барабана сушилки и вывод сушилки на рабочие параметры	1-00		110-120 0С	атм.
3	Сушка (загрузка пасты в бункер, сушка, выгрузка сухого продукта в тару)	2-30	3506,46	80-100 0С	атм.
4	Остановка сушки (отключение: конвейера. Подачи пара на калорифер, сушильного барабана, вибросита, вентилятора)	1-00		окр. среды	атм.
5	Упаковка готового продукта в мешки и отбор пробы, анализ на соответствие ТУ	3-00		окр. среды	атм.
6	Уборка рабочего места	0-15
7	Итого:	8-00
8	Итого общее время производства сульфаминовой кислоты м.Ас.1:	49-15

3.5 Технологические расчеты [15,16]

Целью технологических расчетов является определение числа единиц оборудования, объемов емкостного оборудования (реакторов, мерников, промежуточных емкостей, хранилищ и т.д.). V_c (1+Z)

V_a = ,(3.5.1)

где V_c - объем реакционной массы, перерабатываемой в течение суток, м³;

V_a - объем аппарата, м³;

n - число аппаратов;

- продолжительность операции (для периодических процессов) или время пребывания реакционной массы в реакторе (для непрерывных процессов), час;

- коэффициент заполнения емкостного аппарата, доли единицы.

Расчет основного оборудования

1. Сульфуратор

V_a = = 5,95 м³

Принимаем равным V_a = 6,3 м³, D = 2200 мм, H = 5750 мм, m = 4860 кг

Число операций, проводимых в течение суток для обеспечения заданной производительности:

б = (3.5.2)

б = = 1,64

Число операций, проводимыхв одном аппарате в течение суток:

в = (3.5.3)

в = = 1

n= (3.5.4)

n= = 1,64; Примем n = 2 (2 сульфуратора по 6,3 м³).

Реактор для выделения сульфаминовой кислоты

V_a = (3.5.5)

V_a = = 20,24 м³

Принимаем n = 2, V_a = 12 м³, D = 2200 мм, H = 6580 мм, m = 8140 кг

Расчет вспомогательного оборудования

1. Хранилище олеума

V_a = (3.5.6)

V_a = = 7,33 м³

Принимаем равным V_a = 8 м³, D = 1800 мм, L = 3420 мм, m = 1875 кг

2. Мерник олеума

V_a = = = 4,47 м³

Принимаем n = 2, V_a =2,5 м³

D = 1300 мм, H = 1460 мм

3. Хранилище фильтрата

V_a = = = 18.79 м³

Принимаем хранилище V_а=20 м³

4. Мерник фильтрата

V_a = = = 11,46 м³

Принимаем n = 2, V_a = 6 м³

D = 1600 мм, H = 1550 мм

5. F = , (3.5.7)

где F- поверхность фильтрации, м²;

G_с - масса пасты, получаемой в сутки, кг;

g_ф - производительность фильтра по массе получаемой пасты, кг/м²ч;

- продолжительность одной операции, ч.

Для расчета производительности фильтра используем регламентные данные: поверхность фильтрации 6,2 м². По этим данным рассчитаем производительность фильтра:

g_ф = (3.5.8)

G - масса пасты, получаемая в ходе одной операции, кг (равна );

F- поверхность фильтрации, м²;

- продолжительность одной операции, ч.

g_ф = = 11,642 кг/м²ч

F = = 6,184 м²

Выбираем нутч-фильтр с поверхностью фильтрации 6.2 м²

технологический сульфаминовый кислота краситель автоматизация

3.6 Теплотехнические расчеты [16]

I период

Q₁ + Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆ (3.6.1)

Q₁ = ? m_нc_нt_н, (3.6.2)

m_н = (3.6.3)

где m_н - масса компонентов или смеси, находящейся в аппарате в начале периода, или загружаемой в аппарат в течение данного периода, кг;

с_н - теплоемкость компонента или реакционной массы при температуре tн, кДж/кгград;

t_н - температура реакционной массы в начале периода или температура компонента, загружаемого в течение данного периода, ^oС.

Для расчета теплоемкости олеума воспользуемся правилом Коппа:

c = , (3.6.4)

где с_а - атомная теплоемкость элементов;

n - число одноименных атомов в молекуле;

М - молекулярная масса соединения.

c_олеум = = 1,109;

Q₁ = 1,10920 = 80487,970 кДж

Q₄ = ?m_кc_кt_к, (3.6.5)

где m_к, с_к, t_к - соответственно масса реакционной смеси, ее теплоемкость и температура в конце периода.

Q₄ = 1,10970 = 281707,2 кДж

Q₃ = 0 кДж

Q₅ = ? m_аc_а (t_ак + t_ан), (3.6.6)

где m_а - масса какой-либо части аппарата, кг;

с_н - теплоемкость компонента конструкционного материала, кДж/кгград;

t_ак и t_ан - конечная и начальная температура частей аппарата, ^oС.

Масса аппарата составляет 4860 кг, массу крышки принимаем равной 1/3 массы аппарата, массу рубашки - 1/6 массы аппарата, массу корпуса - Ѕ массы аппарата

m_кр = 1620 кг

m_руб = 810 кг

m_корп = 2430 кг

Примем конечную температуру крышки аппарата равной 55 ^oС. Конечная температура стенки аппарата

t_ак = 0,5 (t_t + t_k), (3.6.7)

где t_t - температура теплоносителя, ^oС;

где t_k - температура реакционной массы, ^oС.

По справочным данным, температура 3 атм пара равна 132,8 ^oС.

t_ак = 0,5 (132,8 + 70) = 101,4 ^oС

c_a (сталь) = 0,5 кДж/ кгград

Q₅ = 0,5 [1620(55-20) + 2430 (101,4-20)] = 127251 кДж

Для крышки:

Q₆ = бДtF , (3.6.8)

б - коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности аппарата (изоляции) к воздуху, кВт/м²град;

Дt - разность температур нагретой поверхности и воздуха, град;

F - поверхность теплопотерь, м₂;

- продолжительность периода, с.

Дt = 55-20 = 35^oС

ф₁ = 1 час 30 минут = 5400 с

б = (9,74 + 0,07Дt) 10^-3 (3.6.9)

б = (9,74 + 0,0735) 10^-3 = 0,012 кВт/м²град

F = 2рrh_кр + р (3.6.10)

F = 23,141,10,758 + 3,141,1² = 9,036 м²

Q_6.1 = 0,012359,0365400 = 20493,65 кДж

Для обечайки:

Дt = 101,4-20 = 81,4^oС

ф₁ = 5400 с

б = (9,74 + 0,0781,4) 10^-3 = 0,0154 кВт/м²град

F = 2рrh_об (3.6.11)

F = 23,141,10,234 = 1,647 м²

Q_6.2 = 0,01545400 = 11176,42 кДж

Q₆ = 20493,65 + 11176,42 = 31670,07 кДж

Q₂ = Q₄ + Q₅ + Q₆ - Q₁ (3.6.12)

Q₂ = 281707,2 + 127251 + 31670,07 - 80487,970 = 360140,3 кДж

Расход греющего пара для периода I:

G = ; (3.6.13)

= ?c_а (m_а1/6 )((t_тн - 3) - 20) (3.6.14)

= 0,5810((132,8-3) - 20) = 44469 кДж

б = (9,74 + 0,07Дt) 10^-3

б = (9,74 + 0,07109,8) 10^-3 = 0,017 кВт/м²град

= 0,017109,86,225400 = 62667,138 кДж

G = = 229,66 кг

II период

+ Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₆ (3.6.15)

= Q₄ (I периода) + m_нc_нt_н (карбамида)

= 281707,2 + 1,34 20 = 298165 кДж

c_карб. = = 1,34

= 1,094 70 = 286586 кДж

Теплоемкость сульфомассы:

c = g₁c₁ +g₂c₁ + … + g_ic_i , (3.6.16)

где g₁, g₂, g₃ - содержание соединений, входящих в состав указанных растворов и веществ, мас. доли;

с₁, с₂, с₃ - удельные теплоемкости этих соединений,

c = 1,1630,4623+0,6950,0012 + 1,109 0,4727 +0,5 0,0630 + 1,5

0,0008 = 1,094

c_{сульф.к-та} = = 1,163;

c_{серн.ангидрид} = = 0,695;

c_{серн.к-та} = = 1,109;

Теплоемкость примесей и побочных продуктов примем равной 0,5 . Q₅ = 0

Q₆ = бДtF , (3.6.17)

Q_6.1 = 0,012359,03650400 = 191274,048 кДж

Q_6.2 = 0,015450400 = 104056,511кДж

Q₆ = 191274,048 + 104056,511= 295330,559 кДж

Q₃ = Q_р + Q_и (3.6.18)

где Q_р - теплота реакции сульфирования, ккал (кДж);

Q_и - тепло, выделяющееся при изменении концентрации сульфирующего агента, ккал (кДж).

Q_р = 10³ (3.6.19)

где q- удельный тепловой эффект реакции, кДж/г-моль;

m- масса образовавшегося продукта реакции, кг;

M- молярная масса образовавшегося продукта реакции, г/моль.

q_р= q_п - q_с - 103,2x (3.6.20)

где q_п - теплота образования сульфокислоты, ккал/моль;

q_с - теплота образования сульфируемого вещества, ккал/моль;

103,2 - теплота образования серного ангидрида, ккал/моль;

x - количество атомов водорода в органическом соединении, замещаемых сульфогруппами.

q_р= - 685,9 - (-333,3) - 103,21 = - 455,8 кДж/моль

Q_р = = - 8120544 кДж

Q_и = (1-s)q_и ккал

где G - расход сульфирующего агента, кг

q_и = q_s - q_р (3.6.21)

q_и = 1080 - 100 = 980 ккал/кг воды

Q_и = (1-0,76)980 = 853506 кДж

Q₃ = - 8120544 + 853506 = - 7267038,92 кДж

Q₂ = Q₄ + Q₆ - - Q₃ = 286586 + 295330,559 - 298165 + 7267038 =

7550789,56 кДж

Расход греющего пара для периода II:

G = ;

= ?c_а (m_а1/6 )((t_тн - 3) - 20)

= 0,5810((132,8-3) - 20) = 44469 кДж

б = (9,74 + 0,07Дt) 10^-3

б = (9,74 + 0,07109,8) 10^-3 = 0,017 кВт/м²град

= 0,017109,86,225400 = 62667,138 кДж

G = = 3763,77 кг

Расчет поверхности теплообмена:

/ = 360140,3/5400 = 66,69 кВт

/ = 7550789,56/50400 = 149,82кВт

Поверхность теплообмена Fсчитаем по Q₂ второго периода.

F = ; (3.6.22)

где Q₂ - количество тепла, найденное в первом периоде, кДж;

K- коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной массе, Вт/м² град;

- средняя разность температур теплоносителя и реакционной массы, град;

- продолжительность периода, с.

_м = 132,8 - 70 = 62,8 ^oС

_б = 132,8 - 70 = 62,8 ^oС

= = 1,79 < 2

= = 62,8

F = = 2,78 м²

F_факт = 3,4 м²

F_факт>F_расч - условия теплообмена удовлетворительные.

Примем температуру изоляции t_из = 45 °С

Материал - совелит, л_из= 0,198 Вт/(м К) = 00073 Вт/(м град).

б₁ = 0,089 кВт/(м² град).

Коэффициент теплоотдачи изоляции к воздуху:

б₂ = (9,74 + 0,07t_из) 10^-3 = (9,74 + 0,07(45 - 20)) 10^-3 = 0,0115

Удельный тепловой поток:

q = б₂ (t_из - t_в), где t_в средняя температура воздуха, °С. (3.6.23)

q = 0,0115(45 - 20) = 0,2873 кВт/м²

Коэффициент теплопередачи от теплоносителя или реакционной массы:

K = (3.6.24)

K = = 0,0057

где t₀ - средняя температура теплоносителя, реакционной массы, °С.

Находим толщину изоляции, решая уравнение:

K = (3.6.25)

где l_ст - толщина стенки, м; л_ст - теплопроводность материала стенки, кВт/мград; б₁ - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя или реакционной массы к стенке аппарата, кВт/мград.

l_ст = 0,006 м, л_ст = 46,5 10^-3 кВт/мград

Решив уравнение, получаем толщину изоляции l_из = 5,6 см.

l_из = л_из [] = 0,00073 []

= 0,056 м или 5,6 см.

3.7 Спецификация оборудования

Таблица 3.7.1

Спецификация оборудования

№п/п	Номер по схеме	Наименование	К-во	Материал	Характеристика, марка	Размеры, мм. Объем, м3
1	1	Ёмкость - сборник для хранения олеума	1	сталь, эмаль	Горизонтальная, цилиндрическая, с погружным насосом. Снабжена блокировками со световой и звуковой сигнализацией.	V=8 м3
2	2	Мерник олеума	1	сталь	Горизонтальный, цилиндрический, с переливной линией в ёмкость поз. 1, установлен на тензовесах. Снабжен блокировкой со световой и звуковой сигнализацией.	V=2,5 м3
3	3	Сульфуратор	1	ЭИ-448 (12Х17Н13М2 Т)	Вертикальный, цилиндрический реактор с рубашкой для обогрева паром и охлаждения оборотной водой. Снабжен мешалкой типа "Смесьмаш" с максимальной частотой вращения 64мин-1Мощность электродвигателя мешалки - 45 кВт. Оснащен частотным преобразователем Веспер	V=6,3 м3
4	4	Выделитель	1	сталь, футер	Вертикальный, цилиндрический, с рубашкой для охлаждения оборотной водой и нагрева паром. Снабжен 2-х ярусной лопастной мешалкой с частотой вращения 64 об/мин (оснащен Веспером). Снабжен световой и звуковой сигнализацией при достижении максимального уровня и максимальной температурыВместимость - 12 м3 , с учетом футеровки - 21,0 м3. Мощность электродвигателя мешалки 30,0 кВт.	V=12 м3
5	5	Аппарат для приготовления промывного раствора	1	сталь	Вертикальный, цилиндрический реактор с рубашкой для обогрева паром и охлаждения оборотной водой. Снабжен пропеллерной мешалкой с максимальной частотой вращения 50мин-1 . Снабжен световой и звуковой сигнализацией при достижении максимального уровня в аппарате.	V=3,2 м3
6	6	Нутч-фильтр	1	сталь, футер	Горизонтальный, прямоугольный. Площадь поверхности фильтрации F = 6,2 м2
7	7	Сборник (хранилище)фильтрата	1	сталь, футер	Горизонтальный, цилиндрический, с внутренним змеевиком для обогрева горячим конденсатом.	V=20 м3
8	8	Сушильный барабан	1	12Х18Н10Т, футеровка фторопласт листовой 4мм	Горизонтальный, прямоточный. Производительность 600-700 кг/час. Эл.двигатель 4А100S41M1081, мощность-7,5кВт
9	9	Ловушка	1	Сталь футерованная кислотоупорным кирпичом	Вертикальная, цилиндрическая.	V=4 м3
10	10	Сборник поглотительного раствора	1	полипропилен	Горизонтальный, цилиндрический. Снабжен блокировкой со световой и звуковой сигнализацией.	V=12,5 м3
11	11	Колонна абсорбционная	1	стеклопластик	Вертикальная, цилиндрическая. Насадка - кольца Рашига.	H=9000 мм, D= 2000 мм.
12	12,17	Циклон ЦП 5000	2	сборный	Производительность-5000 м3 /час.
13	13,14	Вентилятор	2	Коррозийно-стойкий полимерный	Радиальный (центробежный) РВВД2-355, двигатель асинхронный 5 АИ 160 М4 У2, 1500 об/мин, 18,5 кВт. Объемная производительность - до 8500 м3/ч.
14	15,16	Насос	2	Сталь футерованная фторопластом	Полупогружной типа АХП-65-50-160-2,0-Е-СД-У2. Объемная производительность - 25 м3/ч. Высота напора - 40м, n=48 c-1, N=4,7 кВт.
15	18	Мерник фильтрата	1	сталь, эмаль	Горизонтальный, цилиндрический, установлен на тензовесах. Снабжен блокировкой со световой и звуковой сигнализацией.	V= 6 м3
16	19	Бункер со шнеком	1	нерж. сталь	Длина 1600мм. Мощность электродвигателя 2,2 кВт, n-1000мин-1.

3.8 Стандартизация

3.8.1 Технические условия на исходное сырье

Таблица 3.8.1

Исходное сырье

№	Наименование сырья (ГОСТ, ТУ, ОСТ)	Показатели
1	Карбамид (мочевина) марка А cорт 1, марка А сорт высший, марка Б сорт высший. ГОСТ 2081-10	1.Белые кристаллы или гранулы. 2.Гранулометрический состав, массовая доля гранул размером, менее 1 мм,%, не более: М.А. сорт высший -не регл. М.А. сорт 1-ый - не реглам.
2	Олеум улучшенный 24%. ГОСТ 2184 -13	1. Массовая доля свободного серного ангидрида (S03) - не менее 24,0% 2.Массовая доля железа (Fe) - не более 0,006
3	Натр едкий технический, марка РД, сорт 1, 100%, ГОСТ 2263-79 с изм. 1,2	Бесцветная или окрашенная жидкость, допускается выкристаллизованный осадок
4	Вещество вспомогательное ОП-10. ГОСТ 8433-81	Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета.
5	Соль поваренная пищевая "Экстра" ГОСТ Р 51574-2018	1.Не допускается наличие посторонних механических примесей, не связанных с происхождением и способом производства соли 2.Кристаллы белого цвета, без посторонних запахов 3.Массовая доля хлорида натрия - не менее 99,7% 4.Массовая доля кальций-иона - не более0,02% 5.Массовая доля магний-иона - не более0,01% 6.Массовая доля сульфат-иона - не более0,16% 7.Массовая доля калий-иона - не более0,02% 8.Массовая доля оксида железа (III) - не более0,005% 9.Массовая доля сульфата натрия - не более0,2% 10.Массовая доля нерастворимого в воде остатка - не более0,03% 11.Массовая доля влаги - не более0,1%



3.8.2 Технические условия на готовый продукт

Наименование- кислота сульфаминовая (амидосульфоновая).

Торговое наименование - Сульфаминовая кислота; Сульфаминовая кислота техническая.

Стандарт - ТУ 2121-083-05800142-2011 с изм. 1, 2.

Эмпирическая формула: NH₂SO₃H (также NH₂SO₃H).

NH₂O

Структурная формула - S H O O

Таблица 3.8.2

Технические условия

№	Наименование показателей	Показатели
		Марка А
		I сорт
1	Внешний вид	Кристаллический продукт от белого до светло-серого цвета
2	Массовая доля сульфаминовой кислоты,% , не менее	95,0
3	Массовая доля сульфат-иона, % ,не более	1,00
4	Массовая доля нерастворимых в воде примесей, %, не более	0,20
5	Массовая доля железа, % (ppm), не более	не нормируется
6	Массовая доля влаги, %, не более	не нормируется
7	Гарантированная массовая доля свинца, ppm, не более	0,1

3.8.3 Аналитический контроль технологического процесса

Таблица 3.8.3

Аналитический контроль технологического процесса

№ к.т.	Место отбора проб	Контролир. параметр	Номинальн. показатель	Метод контроля	Периодичность контроля	Исполнитель контроля
1	Сульфуратор поз. 3	Массовая доля серной кислоты в сульфомассе	72-75%	Титрование, метод нейтрализации	Каждая 30-ая операция неразбавленной сульфокислоты	Лаборант
2	Выделитель поз. 4	Массовая концентрация кислоты в пересчете на серную в суспензии САК	(700 ± 70) г/м3	Титрование, метод нейтрализации	Каждую операцию по окончании выделения	Лаборант
3	Выделитель поз. 4	Массовая концентрация кислоты в пересчете на серную в маточнике	н/б 200 г/м3	Титрование, метод нейтрализации	Не менее 1 раза в смену	Лаборант
4	Нутч-фильтр поз. 10	1) Внешний вид 2) Массовая доля САК 3) Массовая доля сульфат-ионов	1) крист. продукт от белого до св.серого цвета 2) н/м 95,0% 3) н/б 1,0%	Визуально Титрование Диазотированиенейтраллизация	Каждую операцию	Лаборант
5	САК м.А из мешков (контейнеров, биг-бегов)	1) Внешний вид 2) Массовая доля САК 3) Массовая доля сульфат-ионов 4) Массовая доля нераствор. в воде в-в	1) крист. продукт от белого до св.серого цвета 2) н/м 95,0% 3) н/б 1,0% 4) н/б 0,2%	Визуально Титрование, диазотирование Титрование,нейтраллизация Весовой	Каждая партия	Лаборант
6	Сушильный барабан С-3 поз. 21	1) Массовая доля остаточной влаги в продукте 2) Внешний вид	1) н/б 0,08% 2) отсутствие вкраплений	Весовой метод. Влаго-анализатор Меттлер Толедо Визуально	Периодически во время сушки, каждые 2 часа	Лаборант
7	Сборник поглотительного раствора поз. 15	Массовая доля серной кислоты	н/б 30%	Титрование	2 раза в неделю	Лаборант



4. Автоматизация и механизация производственных процессов

Описание схемы автоматизации

Автоматизация процесса сульфирования (пояснительная записка)

В работе рассмотрена система автоматического управления сульфуратора с применением микропроцессорного контроллера МФК.

Сульфуратор - вертикальный, цилиндрический реактор, снабжен теплообменной рубашкой. Снабжен мешалкой типа «Смесьмаш» с максимальной частотой вращения 64 об/мин. При достижении максимальной температуры срабатывает сигнализация световая и звуковая, закрывается клапан на линии подачи олеума, клапана на линии подачи пара на обогрев и отключается электродвигатель шнека бункера.

Сульфирование - это периодический процесс, протекающий в 4 стадии.

Первая стадия - это заполнение сульфуратора олеумом до уровня 2640 мм от высоты Н аппарата. Вторая стадия - поступление карбамида в аппарат (порционно). Третья стадия - это непосредственно сульфирование олеума при температуре (70±1⁰С) С в течение 2 часов. Четвертая стадия - это слив суспензии сульфаминовой кислоты на нутч-фильтр для дальнейшей фильтрации.

Для качественного ведения процесса необходимо контролировать и регулировать ряд параметров, определенных заданием на проектирование системы автоматизации.

Для создания САУ применим отечественный РС совместимый отечественный контроллер МФК. Данный контроллер предназначен для сбора, обработки информации, реализации функции контроля, программно-логического управления, регулирования, противоаварийных защит и блокировок и может работать как автономное устройство управления. Кроме того, возможно его использование в качестве локального устройства управления в составе сложной распределенной системы управления.

Работой предусмотрено, что информация о значениях параметров поступает на АРМ оператора-технолога, причем информация о ходе технологического процесса может фиксироваться на видеотерминале; наиболее важная часть информации может выводиться на печатающее устройство. Поступающая информация анализируется в режиме реального времени, технолог отслеживает все стадии ведения процесса: заполнение сульфуратора олеумом, поступление карбамида в аппарат, сульфирование олеума, слив суспензии сульфаминовой кислоты на нутч-фильтр.

При необходимости технолог совместно с инженером по автоматизации могут внести коррективы в процесс управления.

Автоматическая система управления технологическим процессом представлена на схеме автоматизации и предусматривает:

- контур регулирования уровня 1 потока на входе в аппарат;

- контур регулирования массы 2 потока;

- контур регулирования скорости вращения мешалки;

- контур регулирования температуры смеси в аппарате;

- контур контроля концентрации смеси на выходе.

В качестве датчиков применим датчики с унифицированным токовым сигналом на выходе 4-20 мА, в качестве регулирующих органов применим клапаны малогабаритные с пневмоприводом фирмы «ЛГ Автоматика» в комплекте с электропневмопозиционерами. Клапаны выберем НЗ - нормально закрытые, т.е. при отсутствии командного давления воздуха проходное сечение полностью закрыто.

Разберем работу третьего контура регулирования.

Температуру сусла в танке брожения измеряем термометром сопротивления платиновым ТСПУ Метран 276 (поз. 3а) на схеме. Унифицированный сигнал с датчика (4…20 мА) поступает на аналоговый вход контроллера МФК, где вырабатывается управляющее воздействие согласно ПИ-закону регулирования. Управляющее воздействие снимается с аналогового выхода контроллера и поступает на электропневмопозиционер Sipart PS2, а затем на клапан малогабаритный регулирующе-отсечной КМРО с пневмоприводом (поз. 3б).

Клапан КМРО установлен непосредственно в аппарате.

Изменяя подачу насыщенного пара, стабилизируем температуру смеси в аппарате на уровне (70±1) ⁰С.

После завершения процесса сульфирования и слива продукта на центрифугу (поз. 3б) можно закрыть с автоматизированного рабочего места оператора-технолога.

Предусмотреть: регулирование уровня олеума в сульфураторене более 2640 мм; регулирование равномерного поступления карбамида; контроль температуры смеси в аппарате 70 ± 1 ⁰С;контроль концентрации смеси на выходе - не менее 91%; регулирование скорости вращения мешалки 64 об/мин.

Таблица 4.1

Перечень контролируемых и регулируемых параметров

№ п/п

Наименование параметра, место отбора измерительного импульса

Заданное значение параметра, допустимые отклонения

Отображение информации

Регулирование

Наименование регулирующего воздействия, место установки регулирующего органа. Условный проход трубопровода

Характеристика среды в местах установки

Пока-зание

Регис-трация

Сумми-рование

Сигна-лизация

Датчиков

Регулирующих органов

Агрес-сивная

Пожаро- и взрыво опасная

Агрес-сивная

Пожаро- и взрыво опасная

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

Контроль расхода 1 потока на входе в аппарат

не более 2640 мм

+

+

+

+

+

да

нет

да

нет

2

Контроль массы 2 потока

100±10кг

+

+

-

+

+

нет

нет

нет

нет

3

Контроль температуры смеси в аппарате

70 ± 1 0С

+

+

-

+

+

да

нет

да

нет

4

Контроль концентрации смеси на выходе;

не менее 91%

+

+

-

+

-

-

нет

нет

-

-

5

Контроль скорости вращения мешалки.

64 об/мин

+

+

-

+

-

-

нет

нет

-

-

Таблица 4.2

Спецификация на приборы и средства автоматизации

Номер поз. по схеме	Наименование и краткая характеристика прибора	Тип прибора	Кол-во
Микропроцессорный контроллер МФК 1500, работающий совместно с АРМ оператора
1а	Уровнемер радарный, диапазон измерения 0,6…5 м, токовый сигнал на выходе 4-20 мА	Rosemount 8800D	1
2а	Тензометрический датчик массы, нерж. сталь. Диапазон измерений - 50…20000 кг, токовый сигнал на выходе 4-20 мА	Honeywell Sensotec	1
3а	Термометр сопротивления платиновый. Диапазон измерений -50..150 0С. Измеряемая среда - газ, жидкость, пар. Выходной сигнал 4-20 мА	ТСМУ Метран-274	2
1б, 2б, 3б	Пускатель бесконтактный реверсивный, U=220 В	ГР2М	3
4а	Кондуктометрический датчик концентрации. Диапазон от 500 мксм/см до 1000 мСм/см. Выходной сигнал 4-20 мА.	ОВЕН ПКГ-100	1
5а	Частотный преобразователь оборотов двигателя на 0,75 кВт. Перегрузочная способность 150%. Выходной сигнал 4-20 мА.	Веспер Е4-8400	1



5. Охрана труда и окружающей среды

5.1 Анализ степени опасности технологического процесса [17]

В таблице 5.1 рассмотрены вредные производственные факторы, характерные для производства сульфаминовой кислоты.

Таблица 5.1

Оценка степени опасности технологического процесса

Наименование отделения	Наим. оборудования	Кол-во оборудова-ния	Технологи-ческие параметры	Перечень токсичных, взрыво-пожароопасных веществ	Количество людей, обслуживающ. оборудование	Вредные производств. факторы
1	2	3	4	5	6	7
Система сульфирования	Мерник олеума	1	20°C	Пары серного ангидрида, серная кислота	1	Вредные вещества, производственный шум, вибрация
Система сульфирования	Хранилище олеума	1	20°C	Пары серного ангидрида, серная кислота	1
Система сульфирования	Сульфуратор	1	60-65 °C	Пары серного ангидрида, серная кислота, сульфаминовая кислота, пары двуокиси углерода	1
Система выделения	Выделитель-перекристаллизатор	1	Не более 65 °C	Пары серного ангидрида, серная кислота, сульфаминовая кислота, пары двуокиси углерода	1
Фильтровальное отделение	Нутч-фильтр	1	20-25 °C	Серная кислота	1



Выявлены вредные производственные факторы, характерные для проектируемого производства, представляющие собой преимущественно производственный шум, вибрацию, контакт с вредными веществами, повышенная температура стенок оборудования и наличие производственной пыли.

5.2 Оценка степени токсичности веществ, обращающихся в производстве. Мероприятия по обеспечению безопасной работы с токсичными веществами [18, 19]

В таблице 5.2 приведена характеристика токсического действия на человека веществ, обращающихся в производстве сульфаминовой кислоты.

Таблица 5.2

Показатели, характеризующие степень токсичности вредных веществ

Название вещества	Характеристика токсического действия	Класс опасности	Предельно допустимая Концентрация ПДКрз, мг/м3
1	2	3	4
Серная кислота	Раздражающее, прижигающее	II	1
Серный ангидрид	Раздражающее, прижигающее	III	10
Карбамид	Общетоксическое	III	10
Сульфаминовая кислота	Раздражающее, прижигающее	III	2

Для обеспечения максимальной безопасности при работе с вредными веществами, приведенными в табл. 5.2, проектом предусматривается комплекс мероприятий по снижению степени воздействия этих веществ на человека. Предусмотренные в проекте мероприятия представлены в табл. 5.3.



Таблица 5.3

Мероприятия по обеспечению безопасности при работе

с вредными веществами [20]

Название веществ	Периодичность контроля	Методы контроля	Средства коллективной защиты	СИЗ
1	2	3	4	5
Серная кислота	1 раз в месяц	Колориметрия	Системы механической вентиляции, сигнализация, блокировка, дистанционное управление, автоматизация	Спецодежда, спецобувь, защитные рукавицы, фильтрующий противогаз с коробкой марки Е (желтая)
Сульфаминовая кислота м.А из мешков (контейнеров, биг-бегов)	1 раз в месяц	Хроматография
Серный ангидрид	1 раз в месяц	Колориметрия		Спецодежда, спецобувь, защитные рукавицы, фильтрующие СИЗОД
Карбамид	1 раз в месяц	Фотоколориметрия, гравиметрия

5.3 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности

Пожарная профилактика [21,22]

В таблице 5.4 приводятся показатели взрывопожароопасности веществ, обращающихся в проектируемом производстве или отделении.

Таблица 5.4

Показатели взрывопожароопасности веществ

Название горючего вещества	Группа и степень горючести	Температура, °C	Температурный класс
		воспламенения	самовоспламенения
Карбамид	Трудно горючее вещество	223	470 (аэровзвеси)	Т1
Олеум 24%	Негорючая пожароопасная жидкость. Вызывает самовоспламенение горючих веществ.	Т3
Сульфаминовая кислота	Трудногорючее вещество, пылевоздушная смесь взрывобезопасна	Т1



При производстве сульфаминовой кислоты взрывоопасных веществ не используется. Категория помещения по пожароопасности B1 (q свыше 2200 МДж/м²). Класс зоны - П2.

При назначении пожароопасной категории помещения рассчитывается величина максимальной удельной пожарной нагрузки по формуле, МДж/м²:

q = Q / S, (5.3.1)

q = 3511113,92 / 36 = 97530,94

где Q - пожарная нагрузка на участке, МДж;

S - площадь размещения пожарной нагрузки, м² (S = 36 м²).

Пожарная нагрузка рассчитывается по формуле:

, (5.3.2)

Q= 5555,56632 =3511113,92 МДж

где k- количество горючих веществ на данном участке;

G_i- максимальная масса i-го горючего вещества, кг (G_i = 5555,56 кг);

- низшая теплота сгорания i-го горючего материала, МДж/кг (= 632 МДж/кг).

Для предотвращения распространения пожара возможно обеспечение следующих мер: применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной зоны, устройство молниезащиты зданий, сооружений и оборудования; ликвидация условий для теплового, химического самовозгорания обращающихся веществ, материалов и изделий.

Рекомендуемые средства тушения - пена на основе ПО-1с, ПО «Форэтол», распыленная вода, хладоны, порошки класса ВСЕ, распыленная вода, порошки ПСБ, ПФ, пена.

Пожарная сигнализация на предприятии предусмотрена. Имеются эвакуационные выходы.

5.4 Микроклиматические условия [18]

В табл. 5.5. приведены нормативные значения микроклиматических параметров с учетом категорий тяжести выполняемых в помещении работ для теплого и холодного периодов года.

На производстве сульфаминовой кислоты можно выделить 2 категории тяжести работ:

1.Легкая категория тяжести Iб - для рабочих, находящихся в ЦПУ, лаборатории, начальника цеха.

2. Тяжелая категория тяжести III - для рабочих производственных помещений.

Таблица 5.5

Санитарно-гигиенические нормативы параметров микроклимата

Категория тяжести работ	Период года
	холодный	теплый
	Микроклиматические параметры
	оптимальные	допустимые	оптимальные	допустимые
	t,oC	,%	,м/c, не более	t,oC	,%	,м/c, не более	t,oC	,%	,м/c, не более	t,oC	,%	,м/c, не более
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Iб	21-23	60	>0,1	20-24	75	>0,2	22-24	60	>0,1	20-28	75	>0,3
III	16-18	60	>0,3	13-21	75	>0,4	18-20	60	>0,3	15-26	75	>0,5

Для поддержания необходимых микроклиматических условий допустимо проведение следующих мероприятий: снижение теплового облучения рабочих мест (теплоизоляция), установка системы приточно-вытяжной вентиляции, местной вентиляции, механизация и автоматизация. В помещениях предусматриваем систему отопления в холодный период года водяную с нагревательными элементами, встроенными в наружные стены, перекрытия и полы.

5.5 Проектирование системы вентиляции [23]

Расчет механической общеобменной вытяжной вентиляционной системы для производственного помещения

Необходимый воздухообмен вытяжной общеобменной вентиляции рассчитывается по формуле, м³/ч:

, (5.5.1)

где V_СВ - свободный объем помещения, V_св= 0,8 L· B ·H, м³,

L, B, H - соответственно длина, ширина и высота производственного помещения, м;

V_св= 0,830246 = 3456 м³

К - нормативная величина кратности воздухообмена, находится в зависимости от вида производства. В нашем случае нормативная величина кратности воздухообмена равна 3.

м³/ч (5.5.2)

По величине выбирается вентилятор соответствующей производительности. В данном конкретном случае это вентилятор коррозионностойкого исполнения из нержавеющей стали ВЦ14-46-5. Характеристика общеобменной вытяжной вентиляционной системы приводится в табл.5.6.

Расчет механической местной вытяжной системы вентиляции

В данном конкретном случае на производстве требуется установить вытяжные зонты из-за наличия токсичных веществ (пары серного ангидрида).

Таблица 5.6

Характеристика общеобменной вытяжной вентиляционной системы

Необходимый воздухообмен, м3/ч	Характеристика вентилятора	Дополнительное оборудование
	Индекс и производительность, тыс. м3/ч	Тип исполнения	Полное давление, Па и масса, кг	Количе-ство
10368	ВЦ14-46-5, 11-14,5	вентилятор коррозионно-стойкого исполнения	2380-2500	1	Оснащен однофазным двигателем с внешним ротором

Необходимый воздухообмен местного вытяжного зонта рассчитывается по формуле, м³/ч: