Диплом - Производство и применение катализаторов синтеза аммиака
Подождите немного. Документ загружается.
Перед выполнением данной дипломной работы был проведен
инструктаж по технике безопасности при работе в химической лаборатории /
инструкция 6-ТБ/. Далее проходила стажировка на рабочем месте в течение
недели. Также были изучены инструкции:
− по электробезопасности для сотрудников и студентов РХТУ им. Д.И.
Менделеева
− по пожарной безопасности в РХТУ им. Д.И. Менделеева /10-ТБ/.
В качестве средства индивидуальной защиты использовался лабораторный
халат .
5.2.4. Производственная санитария.
Размер лаборатории
Помещение лаборатории имеет следующие размеры : общая площадь
помещения - 60 м
2
; высота помещения - 5 м; площадь, занимаемая
оборудованием - 28 м
2
; кубатура помещения - 300 м
3
;
В лаборатории работает − 4 человека, на одного человека приходится -
15 м
2
площади пола, 75 м
3
воздуха. Эти значения удовлетворяют нормам:
нормативная площадь пола на одного работающего в соответствии с [28]
составляет 4,5 м
2
, норма кубатуры − 15 м
3
.
Вентиляция
Помещение имеет естественную и искусственную вентиляцию.
Естественную вентиляцию обеспечивает неорганизованный приток воздуха
через оконные и дверные проемы.
Искусственная вентиляция осуществляется за счет вентиляционной
установки. В соответствии с паспортными данными лаборатория оснащена
вентиляционной вытяжной системой В-27. По способу организации
воздухообмена она является местной, предназначенной для отсоса вредных
61
выделений /газы, пары, пыль/ в местах их образования и удаления из
помещения /вытяжной шкаф/, при определенных условиях работы может
выполнять роль искусственной общеобменной вентиляции.
По паспортным данным [29] производительность вентиляционной
установки Q - 5400 м
3
/ч.
При оценке эффективности работы общеобменной вентиляционной
установки в помещении лаборатории, необходимо учесть, что данная
вентиляционная установка работает и на две соседние лаборатории, объем
которых составляет 775 м
3
. Эффективность работы установки оценивается по
формуле: К = Q / V,
где Q − производительность вентиляционной установки, м
3
/ч;
V − суммарный объем вентилируемого помещения, м
3
К = 5400 / (300 + 775) = 5 час
-1
Такой результат соответствует норме 4-6 час
-1
.
Скорость воздуха в рабочем проеме вентиляционного шкафа
оценивается по формуле: V = Q / S ∙ 3600,
где S - суммарная площадь сечения рабочих проемов (с учетом шкафов
в других лабораториях), м
2
V = 5400/1,49 ∙ 3600 =1,01 м/с
Такая скорость воздуха в рабочем сечении вентиляционного шкафа
позволяет работать с веществами 2-го и 3-го классов опасности.
Метеорологические условия
По ГОСТУ 12.1.005-88 для работы легкой категории 16
предусмотрены нормы: Т
оп
= 21-23° С Т
доп
= 20-24° С
Влажность: оптимальная - 40%, допустимая - 75%. Скорость движения
воздуха: оптимальная - 0,2 м/с, допустимая - 0,1-0,3 м/с. По паспортным
данным температура в холодное время года +20°С, таким образом,
нормативы соблюдаются.
62
Освещение
При работе в лаборатории используется боковое естественное и
искусственное освещение. Нормированное значение коэффициента
естественной освещенности КЕО — 1,5% при работе средней точности.
Фактическое значение КЕО- 1,5%. Для работ средней точности при
искусственном освещении значение нормативной освещенности равно 300
Лк. Значение фактической освещенности совпадает с нормативным. В
лаборатории используются люминесцентные лампы типа ЛД-20. Для расчета
числа люминесцентных ламп используют формулу:
n = (E ·S·z·k)/(F·u·m),
где F - световой поток одной лампы, 1000 Лм;
Е — нормативная освещенность, 300 Лк;
S - площадь освещаемого помещения, 60 м
2
;
z - поправочный коэффициент светильника, 1,1;
к - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при
эксплуатации, 1,2;
u - коэффициент использования, зависит от размеров и конфигурации
помещения, высоты подвеса светильников и индекса помещения, 0,52;
m - число ламп в светильнике, 2
Индекс помещения: I = S / с / ( а + b), где а - ширина помещения;
b - длина помещения,
с - высота помещения.
I = 60/5/(10 + 6) = 0,75
n = (300 · 1,2 · 60 · 1,1)/(1000 · 0,52 · 2) = 22 штуки.
Фактически в лаборатории имеется 20 светильников, следовательно,
нормы по освещению не соблюдаются.
Шум
63
Источником шума в лаборатории является вентиляционная установка.
Характер шума - механический. Нормативный уровень звукового давления
при среднегеометрической частоте октановых полос 1000 Гц составляет 75
дБ [52]. Шумовые характеристики рабочего помещения в паспорте
лаборатории не указаны, поэтому сравнить их с нормативными данными
нельзя.
Водоснабжение
Система водоснабжения в лаборатории хозяйственно-питьевая.
Источником горячей воды является ТЭЦ, холодной - городской водопровод.
Источник водоснабжения - городская сеть.
Канализация
Тип канализации - хозяйственно-бытовая. В лаборатории имеется 8
приемных устройств и 8 гидрозатворов, предназначенных для
предотвращения проскока вредных веществ и пожароопасных веществ
(паров) из канализации в помещение и воспрепятствования распространению
огня в случае пожара.
Отопление
Тип отопления в лаборатории - водяное, центральное. В холодное
время года средняя температура в помещении +20°С, в теплое время года
+25°С [59].
5.2.5 Техника безопасности.
Безопасность при работе с аппаратами и сосудами под давлением.
При работе с газовыми баллонами необходимо соблюдать следующие
64
меры безопасности.
В целях предотвращения неправильного использования баллонов, в
боковом штуцере баллонов с негорючими газами делают правую резьбу, а у
баллонов с горючими газами - левую резьбу.
Баллоны окрашивают в отличительные цвета и снабжают
соответствующими надписями. Так, находящийся в лаборатории баллон с
аммиаком желтого цвета, надпись "Аммиак" - черного цвета.
Отбор газа в емкости с более низким давлением производится при
помощи специального редуктора для данного газа.
Редуктор имеет манометры: один для высокого давления,
показывающий давление в баллоне, а другой для низкого давления,
определяющий давление на выходе. Для правильного использования
баллонов в них должно быть остаточное давление не менее 0,5 ат после
полного отбора газа.
При навинчивании редуктора необходимо стоять сбоку от него во
избежание отравления газа при срыве редуктора. При использовании
баллонов следует соблюдать следующие правила:
1) баллоны должны быть расположены на расстоянии не менее 1 м от
отопительных приборов;
2) баллоны должны быть надежно закреплены в вертикальном положении;
3) запрещается использовать редукторы, не соответствующие газам, а также
неисправные редукторы и баллоны;
4) баллоны с газами, поддерживающими горение, необходимо хранить
отдельно от других газов и веществ;
5) при транспортировке баллонов необходимо применять меры для
предохранения баллонов от ударов (надеть резиновые кольца и т.д.).
Электробезопасность
В лаборатории используется переменный ток с частотой 50 Гц и
напряжением 127В, 220В и 380В. При выполнении экспериментальной части
65
дипломной работы использовались следующие электроприборы:
обогреватели крекеров, колонны синтеза, компрессор. Для питания силового
оборудования и осветительных приборов, согласно [59], применяется
трёхфазная, трех проводная электрическая сеть.
В помещении лаборатории возможно одновременное соприкосновение
с токоведущими и нетоковедущими частями приборов, что при
неправильном заземлении и других неполадках может привести к тяжелым
травмам. Исходя из этого, помещение лаборатории по опасности поражения
людей электрическим током относится ко второй категории помещений с
повышенной опасностью.
Аппаратура, используемая при работе, имеет дополнительную защиту,
т.е. изоляцию, элемент для зануления и провод без заземляющей жилы для
присоединения к источнику питания в соответствии с ГОСТ 12.2.007-75,
поэтому аппаратура относится к классу 0,2 .
Пожарная профилактика
Так как в лаборатории находятся горючие и трудно горючие жидкости,
твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы, способные при
взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг другом только гореть
(пожар без взрыва), то в соответствии с паспортом лаборатории [29],
помещение относится к категории пожаровзрывоопасности "В".
По паспорту лаборатории класс взрывоопасное помещения по ПУЭ-В-
I-б. Соответственно этому в помещении лаборатории имеются зоны, в
которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов
и паров ЛВЖ не образуются, а возможны только в результате аварий или
неисправностей . Горючие газы и ЛВЖ имеются в небольшом количестве,
недостаточном для создания взрывоопасных смесей. Работы с горючими
газами и ЛВЖ проводятся без применения открытого пламени. В помещении
лаборатории имеется внешний и внутренний водопровод, асбестовое одеяло
и ящик с песком на случай пожара и огнетушитель. Для оповещения о
66
пожаре имеется телефон.
Особое внимание должно быть уделено контролю состояния
электрической сети. Сети, питающие лабораторные щитки, должны быть
защищены от перегрузок. Запрещается подключать в штепсельные розетки
осветительной сети приборы, потребляющие ток большего напряжения, чем
установлено для данного щитка.
Лаборатория должна быть оснащена только выпускаемым
промышленностью оборудованием.
5.3. Экономическая часть.
5.3.1. Технико-экономическое обоснование проведения дипломной
научно-исследовательской работы.
Данная работа посвящена выбору рациональных условий
восстановления новых катализаторов синтеза аммиака. Цель этого
исследования – совершенствование действующей технологии
восстановления катализаторов в промышленности, что должно
способствовать экономии ресурсов и снижению энергозатрат на
производство аммиака, а в конечном итоге – удешевлению продуктов,
полученных из него.
В промышленности аммиак используют при получении азотной
кислоты, в производстве азотных минеральных удобрений, в качестве
хладагента. Аммиачная вода является азотным удобрением. Нашатырный
спирт используют в медицине.
Чтобы представить масштабы производства аммиака, приведём
следующие данные: в ноябре 2006-го года выпуск синтетического аммиака в
целом по стране составил 951 тыс. тонн. При мировой цене 165$ за тонну
67
продукта (по данным журнала Fertilizer за ноябрь), снижение его
себестоимости выгодно для отрасли.
Экономический эффект данного производства достигается
совершенствованием химического состава катализаторов, за счёт введения
промоторов, выбора оптимальной формы и размера зерна.
Работа выполнялась на полупромышленной установке, которая
представляет собой реактор с каналами для исследования четырёх образцов
катализаторов одновременно и вспомогательное оборудование. Были
произведены исследования зависимости активности этих образцов от
температуры, давления, расхода газа. Полученные результаты показали, как
ведёт себя каждый образец при восстановлении и на основе этих данных
даны рекомендации по выдержке катализаторов при ступенчатом повышении
температуры во время восстановления.
Настоящая дипломная работа носит научно-исследовательский
характер, посчитать экономический эффект от внедрения новых идей на
производство не представляется возможным из-за отсутствия данных по
затратам на производство единицы продукта в промышленности. Поэтому в
экономической части представлен расчёт затрат на проведение НИР, а
именно: материальные, энергетические, затраты на заработную плату и
другие.
5.3.2. Текущие затраты.
Материальные затраты (С
м
).
Величину материальных затрат на основные и вспомогательные
материалы, реактивы и топливо, израсходованные при выполнении
дипломной работы, можно определить [30]:
С
м
= ∑Р
i
·Ц
i
Где Р
i
- количество израсходованного i-ro материального ресурса;
Ц
i
- планово-заготовительная цена единицы i-ro вида материального ресурса
(руб.);
68
i = 1,2, 3,.. - виды ресурсов.
Для расчета планово-заготовительной цены затраты на доставку при-
нимаем в размере 1% от цены приобретения и складываем их с ценой при-
обретения.
№ Наименование
Единица
измерения
Кол-во
Цена,
руб. за
ед.
Транспортно-
заготовительные
расходы
Планово-
заготов.
цена, руб.
Сумма,
руб.
1
2
3
4
5
6
7
8
1
Аммиак
л
1 37,5
1%
0,4
37,9 37,8
2
Кислота сер-
ная (0,01н)
амп.
1 6,5
1% 0,1
6,6 6,6
3
Кислота сер-
ная (0,1н)
(фиксонал)
амп. 1 7 1% 0,1 7,1 7,1
4
Кислота сер-
ная (1н)
л 1 68
1%
0,7 68,7 68,7
5
Индикатор
метиловый ор.
г 3 14
1%
0,1 14,1 42,4
ИТОГО 162,6
Таблица 15. Расчет затрат на сырье, материалы, реактивы.
Энергетические затраты.
В состав энергетических затрат входят затраты на электрическую
энергию, пар, воду, холод, сжатый воздух, непосредственно израсходован-
ные на технологические цели при выполнении исследования.
Расчет затрат на потребляемую электроэнергию осуществляется сле-
дующим образом: С
эн
= ∑Р
i
·Ц
i
= ∑М
i
·k·Тi ·Ц,
Где Р
i
- расход электроэнергии на i-м виде оборудования;
М - паспортная мощность, кВт;
69
k- коэффициент использования мощности (0,8 - 0,9), для расчетов
принимаем 0,8;
Т
i
- время работы электрооборудования, ч;
Ц - цена 1 кВт-ч электроэнергии.
Расчет затрат на электроэнергию.
№ Наименовани
е
оборудования
Число
единиц
оборудовани
я
Номинальная
потребляема
я мощность,
кВт
Суммарная
потребляема
я мощность,
кВт
Время Цена Сумма
затрат,
руб.
работы
,
эл.эн.,
руб./кВт/
ч
час 3
1 Печь 1 0,7 0,5 240 1,8 216
колонны
3
2 Печь
крекера
2 0,7 0,5 240
1,8
432
3 Печь блока 2 0,3 0,25 240
1,8
216
4 Компрессор 1 2,7 2,5 12
1,8
27
• ИТОГО: • • • • • 891
Таблица 16. Затраты на электроэнергию
Расчет затрат на воду.
Для выполнения дипломной работы требуется около 30 л
дистиллированной воды. Тариф на дистиллированную воду - 5,0 руб./л.
Затраты на воду - 30·5,0=150 рублей.
70