Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, ХИМИЯ

Оценка риска технологического процесса получения ацетонитрила.

happy_woman 300 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 25 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 10.12.2020
Целью работы стало рассмотрение совокупности физико-химических свойств ацетонитрила и его водных растворов с точки зрения их прикладного применения в хроматографических, сорбционных и экстракционных процессах. Ацетонитрил является одним из наиболее стабильных нитрилов, его гидролиз в воде протекает очень медленно, оптически чистый ацетонитрил обладает высокой прозрачностью в УФ области спектра, низкой вязкостью, высокой элюирующей способностью, хорошо растворяет многие органические вещества, при этом неограниченно смешивается с водой и буферными составами. Все это делает CH3-CN удобным растворителем не только для спектрофотометрии и ВЭЖХ с оптическим детектированием, но и для капиллярного электрофореза. CH3-CN слабо взаимодействует с хиральными макроциклами, такими, как циклодекстрины, поэтому применим для разделения стереоизомеров с использованием хроматографических систем, содержащих макроциклические добавки. В промышленности ацетонитрил получают реакцией уксусной кислоты с небольшим избытком аммиака при 300—400 °C в присутствии катализатора. Выход в данном процессе составляет 90—95 %. Ацетонитрил образуется также как побочный продукт в синтезе акрилонитрила при окислительном аммонолизе пропилена В лабораторных условиях для синтеза ацетонитрила удобно применять реакцию дегидратации ацетамида под действием пентаоксида фосфора. Наиболее распространен и экономичен способ получения ацетонитрила окислительным аммонолизом пропилена. Основные преимущества этого метода: одностадийность процесса, дешевизна и доступность сырья, высокие технико-экономические показатели. Целью данной работы является ознакомление с основным технологическим процессом получения ацетоонитрила и оценка риска технологического процесса получения ацетонитрила
Введение

Ацетонитрил используется в основном в качестве растворителя для очистки бутадиена на нефтеперерабатывающих заводах. Он широко используется в системах батареек из-за его относительно высокой диэлектрической постоянной и способности растворять электролиты. По тем же причинам он является популярным растворителем в циклической вольтамперометрии. Прозрачность его ультрафиолетового среза, низкая вязкость и низкая химическая активность обеспечивают ацетонитрилу популярность в области высокоэффективной жидкостной хроматографии. Ацетонитрил до 80-х годов прошлого века имел ограниченное применение. Однако благодаря целому ряду уникальных свойств он нашел широкое применение в аналитической химии, в первую очередь, в обращенно-фазовой ВЭЖХ, в жидкостно-жидкостной экстракции (ЖЖЭ), твердофазной экстракции (ТФЭ) и микроэкстракции.
Содержание

Введение 1.Аналитический обзор 1.1 Области применения ацетонитрила 1.2 Основные виды сырья для получения ацетонитрила 2. Технологическая часть 2.1 Физико-химические основы процесса производства ацетонитрила 2.2 Технологическая схема получения ацетонитрила 3.Анализ возможных опасностей технологического процесса 4.Требования по классам условий труда 5. Экологическая часть 5.1 Источники поступления 5.2 Обезвреживание отходящих газов в производстве ацетонитрила Заключение Список используемой литературы
Список литературы

1. Филимонова, О.Н. Технологические расчеты производственных процессов [Текст]: учеб. пособие / О.Н. Филимонова, М.В. Енютина. - Воронеж. гос. технол. акад., - Воронеж, 2005. - 120 с. 2. Родионов, А.И. Техника защиты окружающей среды [Текст]: учебник для вузов / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. - 512 с. 3. Павлов, К.Ф., Романков, П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии [Текст]: учебное пособие для вузов; под ред. Чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 576 с., ил.
Отрывок из работы

1. Аналитический обзор Ацетонитрил (нитрил уксусной кислоты, этаннитрил, метилцианид) — органическое химическое соединение с формулой CH3CN. Представляет собой бесцветную жидкость со слабым эфирным запахом. Широко используется в органической химии в качестве растворителя. Строение и химический состав вещества соответствует приведенной химической формуле. Основные физическо-химические свойства ацетонитрила: Физико-химические свойства Обозначение Единица измерения Значение Молекулярная масса М - 41,05 Температура вспышки Твсп °С 6 Температура кипения Ткип °С 81,6 Температура плавления Пл °С -44 Температура самовоспламенения Тсв °С 524 Плотность при 25°С d254 г/см3 0,7875 Поверхностное натяжение ? H/м 26,64-10-3 Динамическая вязкость ? Па*с 0,35-10-3 Энергия ионизации I кДж/моль 1177 Пределы взрываемости - - 3-16% Критическое давление Ркрит атм 47,7 Критическая температура Ткрит °С 272,4 Молярная теплоемкость С0р Дж/(моль•К) 91,5 Энтальпия образования ?Н0 обр кДж/моль -40,6 Энтальпия плавления ?Н0 пл кДж/моль 8,17 Энтальпия кипения ?Н0 кип кДж/моль 29,8 Энтальпия сублимации ?Н0суб кДж/моль 32,9 Давление пара Рпар мм рт.ст. 73±1 Диэлектрическая проницаемость F - 38,6 Показатель преломления n - 1,3441 Дипольный момент p Кл*м 3,924 Ацетонитрил смешивается с водой, этиловым спиртом, диэтиловым эфиром, ацетоном, CCl4 и другими органическими растворителями. Он образует азеотропные смеси с водой, , CCl4, этанолом, этилацетатом, многими алифатическими углеводородами. Ацетонитрил используется для растворения масел, жиров, лаков, эфиров целлюлозы, различных синтетических полимеров и неорганических солей. 1.1 Области применения ацетонитрила Ацетонитрил используется в основном в качестве растворителя для очистки бутадиена на нефтеперерабатывающих заводах. Он широко используется в системах батареек из-за его относительно высокой диэлектрической постоянной и способности растворять электролиты. По тем же причинам он является популярным растворителем в циклической вольтамперометрии. Прозрачность его ультрафиолетового среза, низкая вязкость и низкая химическая активность обеспечивают ацетонитрилу популярность в области высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Ацетонитрил играет важную роль в качестве основного растворителя, используемого в производстве ДНК олигонуклеотидов из мономеров. В промышленности ацетонитрил используют в качестве растворителя для изготовления фармацевтических препаратов и фотопленки. Кроме ВЭЖХ, ацетонитрил используется для замера содержания пестицидов и токсинов в различных средах, в продуктах питания. Реагент может выступать в качестве экстрагента для выделения бутадиена из углеводородной смеси, в азеотропной форме участвовать в процессе выделения толуола. Вещество довольно широко применяется в фармацевтике как сырье. С помощью ацетонитрила можно растворять: неорганические соли, масла, синтетические полимеры, жиры, эфиры целлюлозы, лаки и пр. Способность реагента выступать в качестве селективного растворителя масел дает возможность использовать его для выделения жирных кислот из масел растительного и животного происхождения. В фармацевтической промышленности используется для производства витамина B1. 1.2 Основные виды сырья для получения ацетонитрила Поскольку в промышленности для получения ацетонитрила используется метод окислительного аммонолиза пропилена, то основными видами сырья соответственно являются пропилен и аммиак. Пропилен (пропен) CH2=CHCH3 - бесцветный газ со слабым запахом. Основным источником пропилена является пиролиз (процесс глубокого расщепления углеводородного сырья под действием высоких температур). Готовый продукт должен соответствовать ГОСТу 25043-87, согласно которому объемная доля пропилена должна составлять не менее 99,8% в продукте высшего сорта и 99,0% - первого сорта. Кроме того, ГОСТ предусматривает отсутствие в продукте свободной воды. Пропилен транспортируется по трубопроводу и в предназначенных для сжиженных газов железнодорожных и автомобильных цистернах. Баллоны с пропиленом перевозят железнодорожным и автомобильным транспортом в крытых транспортных средствах. Транспортировку производят в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта. Для синтеза акрилонитрила методом окислительного аммонолиза пропилена применяется 90-92%-ный пропилен, который не должен содержать сернистых соединений, отравляющих катализатор, а также метан и непредельные углеводороды (поскольку метан способствует образованию синильной кислоты, олефины образуют другие нитрилы). Аммиак по химическому составу отвечает формуле NH3. В обычных условиях представляет собой бесцветный газ с резким запахом. Технология производства аммиака включает в себя переработку природного газа. При этом продукт выпускается в соответствии с ГОСТ 622190, предусматривающем получение марок А, Б и Ак. Первая из них используется в медицине и химической промышленности (в качестве сырья для выпуска азотной кислоты, азотсодержащих солей, синильной кислоты), а также как хладагент и растворитель значительного класса соединений, содержащих азот. Аммиак марки Б находит применение при выпуске азотных удобрений, а также в качестве самостоятельного удобрения. Марка Ак используется для поставок продукта на экспорт, а также для его транспортирования по магистральному трубопроводу. Транспортировка аммиака производится аналогично транспортировке пропилена. 2. Технологическая часть 2.1 Физико-химические основы процесса производства ацетонитрила Катализаторы окислительного аммонолиза пропилена подобны применяемым при окислении пропилена в акролеин. Первоначальные разработки основывались на молибдате висмута (Вi2О3: МоО3 = 1: 2), к которому затем добавили промотор - P2O5 (висмут-фосфор-молибденовые катализаторы). Хорошие результаты дают также ванадий-молибдаты висмута, оксидный уран-сурьмяный катализатор и др. Имеются и более многокомпонентные катализаторы с добавками оксидов Со, Ni, Fe, As, W, Те и других металлов и редкоземельных элементов. Эти катализаторы используют в чистом виде или нанесенными на SiO2, Аl2О3 и кизельгур. Все эти катализаторы работают по окислительно-восстановительному механизму, и скорость реакции зависит только от парциального давления пропилена, что свидетельствует о лимитирующей стадии взаимодействия пропилена с окисленным активным центром катализатора, где образуется хемосорбированный алкильный радикал. В свою очередь, на другом активном центре сорбируется аммиак, вероятно, в виде аминного радикала:NH. Взаимодействие их друг с другом с участием кислорода решетки и дает акрилонитрил. Побочными продуктами окислительного аммонолиза пропилена являются HCN, СН3СN, небольшие количества НСНО и СН3СНО (образуются за счет окислительной деструкции пропилена), а также СО2 (в основном образуется за счет окисления пропилена). Доказано, что альдегиды и нитрилы получаются главным образом параллельно. Метод получения акрилонитрила совместным окислением пропилена и аммиака кислородом воздуха разработан фирмой «Sohio» и реализован в 1960 г. в США. По технологии этой фирмы работают заводы в Японии, Германии, Англии, Франции, Италии и других странах. Некоторые фирмы - «Bayer», «SNAM Progetti», «Distillers», «Ugine» - разработали собственную технологию в присутствии новых модификаций стационарных катализаторов. Процесс окислительного аммонолиза пропилена вначале проводили в трубчатых реакторах со стационарным слоем катализатора, но теперь используют аппараты с псевдоожиженным слоем. Это позволило лучше регулировать температуру, сняло ограничения по взрывоопасности исходной смеси и исключило необходимость разбавления ее водяным паром. Окисление ведут воздухом, поддерживая объемное отношение С3Н6: NH3: О2 в пределах 1: (0,9-1,1): (1,8-2,4). Важно, чтобы в отходящей из реактора смеси находился непревращенный аммиак, т.к. в противном случае растет выход альдегидов и СО2. Необходим и некоторый избыток кислорода, который вместе с пропиленом и аммиаком обеспечивает окислительно-восстановительные свойства среды, благоприятные для повышения активности и селективности катализатора. На разных установках и катализаторах процесс окислительного аммонолиза пропилена осуществляют при 370-500°С и 0,2-1,4 МПа, большей частью при 420-470°С и давлении 0,2 МПа. Время контакта 6 с обеспечивает степень конверсии пропилена до 80% (в одном из новых процессов даже 95%). При этом пропиленовая фракция может содержать 5-40% пропана, что снижает ее стоимость. Селективность процесса по акрилонитрилу при описанных условиях составляет 80-85%, причем побочно образующиеся синильная кислота и ацетонитрил выпускают как товарные продукты, что снижает себестоимость акрилонитрила. На разных установках выход HCN и ацетонитрила составляет соответственно 50-200 и 25-100 кг на 1 т акрилонитрила; на 1 т акрилонитрила расходуется 0,96 т пропилена. В новейших схемах производства акрилонитрила реализована эффективная система утилизации тепла с получением пара (высокого и среднего давления), обеспечивающего все потребности самой установки (привод компрессора для воздуха, разделение смесей и др.). Ацетонитрил перевозят в контейнерах, железнодорожных цистернах, баллонах, которые являются временным его хранилищем. Обычно ацетонциангидрин хранят в наземных вертикальных цилиндрических резервуарах (объемом 50–5000м3) с коэффициентом заполнения 0,9-0,95 при атмосферном давлении и температуре окружающей среды. Максимальный объем хранения 80 тонн. 2.2 Технологическая схема получения ацетонитрила 1, 2 - испарители; 3 - реактор; 4 - котел-утилизатор; 5, 6 - абсорберы; 7 - холодильник; 8 - теплообменник; 9 - отпарная колонна; 10, 15 - ректификационные колонны; 11 - колонна экстрактивной дистилляции; 12, 14 - сепараторы; 13 - колонна азеотропной сушки Жидкие аммиак и пропиленовую фракцию испаряют в аппаратах 1 и 2 при помощи смеси этиленгликоля (ЭГ) с водой; смесь при этом охлаждается до низких температур, а ее холод утилизируется (в том числе для конденсации синильной кислоты). Газообразные аммиак, пропиленовая фракция и воздух в ранее рассмотренных соотношениях поступают в реактор 3 с псевдоожиженным слоем катализатора. Реактор охлаждается кипящим водным конденсатом. За счет реакционного тепла генерируется пар высокого давления, который служит для привода воздушного турбокомпрессора, а выходящий из компрессора «мятый» пар используется на стадии разделения продуктов. Горячие газы по выходе из реактора проходят котел-утилизатор 4, где генерируется пар среднего давления. Частично охлажденные реакционные газы прежде всего очищают от аммиака в абсорбере 5 с помощью циркулирующего раствора сульфата аммония, содержащего серную кислоту. Отработанный в абсорбере раствор сульфата аммония выпаривают и кристаллизуют, получая 400 кг (NH4)2SO4 на 1 т акрилонитрила. Далее из газа в абсорбере 6 водой поглощают акрилонитрил, синильную кислоту и ацетонитрил, а отходящий газ, в зависимости от состава, сбрасывают в атмосферу или дожигают в печи с получением пара. Водный раствор продуктов с низа абсорбера 6 подогревают в теплообменнике 8 оборотной водой и подают в отпарную колонну 9 с кипятильником и дефлегматором, где от воды отгоняют синильную кислоту, акрилонитрил и ацетонитрил. Воду через теплообменник 8 и холодильник 7 возвращают в абсорбер 6, а смесь продуктов направляют на разделение. Обычно из смеси в первую очередь отгоняют наиболее летучую синильную кислоту в ректификационной колонне 10 с кипятильником и дефлегматором при небольшом вакууме (чтобы избежать попадания высокотоксичной HCN в атмосферу). Из кубовой жидкости в колонне 11 с водой в качестве третьего компонента отгоняют более летучую азеотропную смесь акрилонитрила, оставляя в кубе водный раствор ацетонитрила с примесью менее летучих соединений (циангидрины формальдегида и ацетальдегида, образовавшиеся из этих альдегидов и HCN). Из раствора затем выделяют ацетонитрил). Дистиллят разделяют в сепараторе 12 на водный и органический слои, возвращая воду в колонну 11. В процессе протекают следующие реакции: основная СН3-СН=СН2 + NH3 + 1,5О2 ?СН2=СН-CN + 3H2O, (Акрилонитрил) побочные СН3-СН=СН2 + NH3 + 2,5О2 ?СН3CN + СО2 + 3H2О, (Ацетонитрил) СН3-СН=СН2 + NH3 + 2О2 ?НCN + СО2 + СН4 + 3H2O, (Циановодород) 3.Анализ возможных опасностей технологического процесса Основные опасности участка легко воспламеняющихся жидкостей: • Пожар; • Взрыв; • Опасные химические вещества. Основные причины возникновения аварий: • Отказ оборудования. • Ошибки персонала. • Внешнее воздействие (природное, техногенное). • Человеческий фактор (терроризм, диверсия). Для каждой возможной стадии развития аварий на площадке приема хранения и отгрузки ацетонитрила проведем анализ условий возникновения и их развития и перехода на следующий уровень. В качестве наиболее значимых факторов, влияющих на показатели риска возникновения аварий на площадки приема, хранения и выдачи ацетонитрила, определены физико-химические, токсичные и пожаро-взрывоопасные свойства, обращающегося вещества, высокое давление в аппаратах и трубопроводах, а также количество опасного вещества участвующего в формировании поражающих факторов. Среди основных причин, способствующих возникновению аварий, следует отметить: -ошибки производственного персонала; -выход технологических параметров за критические значения; -отказы оборудования. Проведенный анализ позволяет утверждать, что наиболее опасный вариант развития аварии по сценарию А-1.5.11 это образование токсичного облака при разгерметизации резервуара хранения с выбросом продукта. Зона действия пороговых токсодоз выходит за территорию объекта, поэтому авария по сценарию А-1.5.11 переходит на уровень «Б». По методике ГОСТ 12.3.047-2012г. был проведен расчет условной вероятности поражения человека избыточным давлением, развиваемым при сгорании газопаровоздушных смесей, на расстоянии от эпицентра, следующим образом: - значение "пробит" - функции рассчитывается по формуле: Где: Расчет избыточного давления ?р и импульса i вычисляются по методам, описанным в приложении Д, Е (ГОСТ 12.3.047-2012г); С помощью таблицы 7 определяют условную вероятность поражения человека (ГОСТ 12.3.047-2012г). Условная вероятность поражения человека тепловым излучением определяется следующим образом: Где: t - эффективное время экспозиции, с: q - интенсивность теплового излучения, кВт/м . Эффективное время экспозиции определяем: 1) для пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ и твердых материалов Где: t0 - характерное время обнаружения пожара, с (принимается =5с); x - расстояние от места расположения человека до зоны v - скорость движения человека, м/с (допускается принимать = 5/с); 2) для воздействия "огненного шара" - в соответствии с приложением Д (ГОСТ 12.3.047-2012г); Интенсивности теплового излучения (кВт/м2 ) при пожарах проливов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, определяется по формуле: Где: - среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м -угловой коэффициент облученности; -коэффициент пропускания атмосферы. Расчет параметров волны избыточного давления (кПа) при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве, рассчитывают по формуле: Где: -атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; mпр – приведенная масса газа или пара, кг. Индивидуальный риск R, год-1 , определяется по формуле: Где: - условная вероятность поражения человека; -вероятность реализации в течение года; n – число ветвей логической схемы. Результаты расчетов показаны в таблице 1. Табл.1 4.Требования по классам условий труда: Ацетонитрил – 3 класс токсической опасности ВИДЫ ОПАСНОСТИ / ВОЗДЕЙСТВИЯ ОСТРАЯ ОПАСНОСТЬ / СИМПТОМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ Огнеопасно. НЕ ДОПУСКАТЬ открытого огня, искр и курения. НЕ ДОПУСКАТЬ контакта с окислителями. ВЗРЫВООПАСНОСТЬ Смеси пар/воздух взрывоопасны. При температуре выше 12.8°C могут образоваться взрывоопасные смеси пар/воздух. Риск пожара и взрыва при контакте с окислителями. При температуре выше 12.8°C применять закрытую систему, вентиляцию, защищенное от взрыва электрооборудование. Не допускать накопление электростатического заряда (напр., заземлением). НЕ использовать сжатый воздух для заполнения, выпуска или при обращении. ВОЗДЕЙСТВИЕ ИЗБЕГАТЬ ЛЮБОГО КОНТАКТА! Вдыхание Боль в животе. Судороги. Затрудненное дыхание. Боли в горле. Потеря сознания. Рвота. Слабость. Симптомы могут быть отсроченными (см. Примечания). Вентиляция, местная вытяжка или защита органов дыхания Кожа МОЖЕТ ПРОНИКАТЬ ЧЕРЕЗ КОЖУ! Покраснение. (См. Вдыхание). Защитные перчатки. Защитная одежда. Глаза Покраснение. Боль. защитная маска или защита глаз в сочетании с защитой органов дыхания. Проглатывание (см. Вдыхание). Не принимать пищу, не пить и не курить во время работы. Мыть руки перед едой. ЛИКВИДАЦИЯ: В случае пожара: сохранять бочки и пр. охлажденными, обливая их водой. Пожарные должны быть одеты в полный комплект защитной одежды, включая автономный дыхательный аппарат. Тушить спиртоустойчивой пеной, порошком, двуокисью углерода, Пожарные должны быть одеты в полный комплект защитной одежды, включая автономный дыхательный аппарат. Газы осаждать тонкораспылённой водой. Вентиляция. Убрать все источники огня. Собрать подтекающую жидкость в герметичные контейнеры. Засыпать оставшуюся жидкость сухим песком или инертным абсорбентом, собрать и удалить его в безопасное место.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Химия, 78 страниц
450 руб.
Курсовая работа, Химия, 18 страниц
300 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg