ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ПРИ ПОВЫШЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Авторы
Файлы

Лаптев Д.А. Сечин А.И. Сечин А.А. Косинцев В.И. Статья в формате PDF 108 KB

В вопросе эффективного использования производственных мощностей, по выпуску лекарственных препаратов или ввод в действие новых технологических мощностей существенное значение имеет безопасность обеспечения процесса [1, 2]. Одним из методов увеличения производства является метод увеличения коэффициента заполнения аппарата.

В производстве этилового эфира п-нитробензойной кислоты ("нитроэфира"), как и в ряде других производств, коэффициент заполнения основного аппарата принят равным 0,6. Это условие диктуется тем фактом, что удержать тепловой режим протекания химической реакции в безопасных технологических параметрах представляет большие технические сложности.

Если опустить химизм протекающей реакции, можно констатировать: вещества, поступающие на технологическую стадию химического передела, хаpaктеризуются как ЛВЖ и пожароопасные. Наличие температуры усугубляет проведение качественной оценки безопасности процесса [1, 2].

Анализ показал [1, 2, 3], что основным источником зажигания в технологическом аппарате может быть температура самовоспламенения.

Учитывая что, процесс подчиняется закону действия масс, в основу модели положим тепловой эффект реакции. Проведя анализ устойчивости и эффективности химического процесса [3], этап технологического процесса представляем в виде системы S(t). Сформулируем подзадачу повышения безопасности процесса - оценка опасных и пограничных состояний системы, при появлении которых необходимо принимать чрезвычайные меры по предотвращению возможных ситуаций. Для этого необходимо:

Выявить прострaнcтва, по {Im} которым оценивается состояние системы.

Экспериментально (если нет возможности сделать теоретически) определить математические ожидания состояний Sп и Sн . Получить уравнение разделяющей поверхности А.

Решение поставленной задачи начнем с изменения загрузки компонентов в реакторе. Расчетами определяем такое соотношение веществ, при котором температура, на которую нагреваются вещества за счет теплового эффекта реакции, приближается к температуре самовоспламенения.

Тепловой эффект реакции определяется из выражения:

; (1)

где , количество молей участвующих в реакции.

При изменении теплового эффекта, изменяется температура, на которую нагревается реакционная масса за счет теплового эффекта

; (2)

Проведя соответствующие расчеты, получили массив представленный изменяемым полем температур. Через точки, хаpaктеризующие величину изменения температуры и по своей величине близкие к Т._{самовоспл}., проводим линию, являющуюся границей опасной и неопасной зон. Из полученного графика видно, что разделяющая поверхность опасной и безопасной зоны представляет собой прямую линию, которая описывается уравнением:

; (3)

где М(x₁,y₁), N(x₂,y₂) - координаты некоторых точек данной прямой.

Для решения уравнения (3) берем точки M и N принадлежащие данной прямой. Получаем уравнение разделяющей поверхности:

y = 3,57 + 0,46^.x. (4)

Для математического обеспечения оценки опасности производства введем критерий опасности Д(х, у), который зависит от рассмотренных факторов, изменение же последних может привести к опасным ситуациям.

Если Д(х, у) > 0 - имеем параметры процесса находящиеся в безопасной зоне.

Если Д(х, у) ≤ 0 - имеем параметры входящие в опасную зону.

Тогда зависимость критерия опасности:

Д = у - 0,46^.x - 3,57. (5)

Уравнение (5) имеет существенное значение для осуществления инженерных расчетов критерия опасности технологического процесса.

Анализ показал, что прямая А, соответствует пропорциональной загрузки веществ согласно материальному расчету.

При правильном соотношении реагентов Q_р (1) изменится прямо пропорционально изменению G_рм , при этом ∆t (2), температура на которую нагревается реакционная масса, остается постоянной ∆t = 389 ^оС. На основании полученной зависимости, можно сделать вывод, что увеличение коэффициента загрузки не влечет за собой дополнительного разогрева реакционной массы за счет увеличения Q_р , при правильном соотношении реагентов.

Однако, потенциальная опасность возрастет, так как система будет менее устойчива и в случае нарушения технологического процесса потребуется больше времени и средств для его стабилизации. Так как при этом соотношении ∆t > t и к тому же находится в опасной близости к Т_{самовоспл.} , которая для реакционной массы составляет 550 ^оС, в этом случае аварийная ситуация может сопровождаться взрывом.

Прямая В, показывает изменение ∆t при изменении соотношения реагентов.

По данным графика, можно сделать вывод, что при увеличении загрузки G₁ и уменьшении G₂ тепловой эффект реакции возрастает и ∆t увеличивается. Но так как прирост ∆t незначительный, при любом соотношении компонентов смеси температура реакционной массы не достигает температуры их самовоспламенения. Увеличить же коэффициент заполнения конкретно взятого аппарата на действующем производстве можно до 0,9 в том случае, если позволит система подачи охлаждающего рассола.

Полученные результаты были внедрены в производстве малотоннажной химии, на стадии окисления п-нитротолуола производства п-нитробензойной кислоты ОАО «Органика» г. Новокузнецка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Маршалл В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989. 678с.
Рей У. Методы управления технологическими процессами. Пер. с анг. М.: Мир, 1983. 368 с.
Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. М.: Химия, 1991. 432 с.

Особенности фосфорно-кальциевого обмена у больных эпилепсией

Статья в формате PDF 102 KB...

25 04 2024 8:25:46

ТРАНСФЕРРИН ПРИ ВНЕБОЛЬНИЧНОЙ ПНЕВМОНИИ У ПОЖИЛЫХ ПАЦИЕНТОВ

Статья в формате PDF 118 KB...

24 04 2024 22:40:48

Комплексный метод лечения вторичного системного остеопороза

Статья в формате PDF 109 KB...

23 04 2024 3:30:41

КИНЕТИКА ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ КУМУЛЯТИВНОМ ТОКСИКОЗЕ В ОРГАНИЗМЕ КАК КРИТЕРИЙ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ПОПУЛЯЦИИ РЫБ

Анализ собственных и опубликованных материалов в отечественной и зарубежной литературе приводит к выводу о возможности организма рыб противостоять негативному влиянию экзотоксикантов. Реальной основой сопротивляемости организма является биокатализ. В этих процессах изменение активности ферментов следует рассматривать в качестве первичной реакции биологически активных веществ, направленной на детоксикацию чужеродных соединений. ...

22 04 2024 17:13:30

THIOBARBITURIC ACID-REACTING SUBSTANCES IN PATIENTS WITH ASTHMA

Статья в формате PDF 109 KB...

21 04 2024 14:34:43

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРИГОРОДНЫХ ЗОНАХ

Статья в формате PDF 96 KB...

20 04 2024 13:46:31

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ FLOWCODE ПРИ СОЗДАНИИ ПРОГРАММ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Статья в формате PDF 683 KB...

19 04 2024 10:38:53

МЕТОДИКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ НА УРОКАХ ПРИРОДОВЕДЕНИЯ В 5 КЛАССЕ

Статья в формате PDF 234 KB...

18 04 2024 23:28:13

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКОГО УЧЕТА МЕДИЦИНСКОГО УЧРЕЖДЕНИЯ НА БАЗЕ КУРСКОГО ОБЛАСТНОГО КОЖНО-ВЕНЕРОЛОГИЧЕСКОГО ДИСПАНСЕРА

Статья в формате PDF 227 KB...

17 04 2024 20:55:18

ВЛИЯНИЕ ЭНДОГЕННОГО ПИЗАМИНА, АНТИВИТАМИНА ПАНТОТЕНОВОЙ КИСЛОТЫ, НА СОДЕРЖАНИЕ АМИНОКИСЛОТ И БЕЛКА ПРИ ПЕРЕХОДЕ МЕЖДОУЗЛИЙ ГОРОХА ОТ ИНТЕНСИВНОГО РОСТА К ЕГО ПРЕКРАЩЕНИЮ

Установлено, что переход междоузлий проростков гороха от интенсивного роста к замедлению и прекращению коррелирует с образованием и накоплением в них эндогенного пизамина, антивитамина пантотеновой кислоты, что приводит к количественному снижению ряда аминокислот и общего белка. Это может быть следствием переориентации метаболических процессов, вызывающих замедление и прекращение растяжения клеточных стенок междоузлий. ...

16 04 2024 12:11:42

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОРУДИЯ ТРУДА МОРДВЫ (ПО МАТЕРИАЛАМ МОРДОВСКОГО ФОЛЬКЛОРА)

Статья в формате PDF 137 KB...

15 04 2024 23:28:52

ОБ УСТОЙЧИВОСТИ СОСТОЯНИЙ ЛОКАЛЬНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ РАСТВОРОВ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ

Рассматриваются вопросы локального термодинамического равновесия растворов при фазовых переходах в многолетнемерзлых горных породах. Предложен способ расчета понижения температуры замерзания раствора и с учетом взаимодействия в ней ионов растворенного вещества. Получен критерий существования утойчивости термодинамического равновесия раствора при фазовых переходах. ...

14 04 2024 5:57:41

ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ МОНОНУКЛЕАРНО-ФАГОЦИТАРНОЙ СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА

Статья в формате PDF 264 KB...

13 04 2024 18:52:48

Исследование антигенного дрейфа гемагглютинина вируса гриппа типа В

Статья в формате PDF 103 KB...

12 04 2024 18:39:51

Конституционология: морфотип и дерматотип

Статья в формате PDF 116 KB...

11 04 2024 18:49:29

ХОЛОДОВАЯ АДАПТАЦИЯ И АДРЕНОРЕЦЕПТОРЫ

Получено, что на 30‒й день холодовой адаптации на низкие дозы норадреналина реактивность системного давления больше контроля, а на большие дозы меньше контроля. Реактивность артерий конечности была на все дозы норадреналина меньше контроля. Нами впервые показано, что прессорное действие норадреналина на периферические артерии уменьшается на все дозы после адаптации к холоду, что способствует большему кровотоку и усилению прогрева тканей. Из данной работы следует, что дозированное действие холодного климата может способствовать уменьшению спазма артерий на норадреналин и поэтому, дозированный холод может помогать в лечении гипертонической болезни. ...

10 04 2024 9:52:14

О ДЕХЛОРИРОВАНИИ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ

Статья в формате PDF 291 KB...

09 04 2024 6:54:18

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ КАК ОДНА ИЗ ФОРМ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН

Статья в формате PDF 167 KB...

08 04 2024 6:30:13

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ АЛКИЛЬНЫХ ГРУПП У АММОНИЕВОГО АЗОТА НА РЕГИОХИМИЮ ЩЕЛОЧНОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ 1,4-БИСАММОНИЕВЫХ СОЛЕЙ С 2,3-ДИБРОМБУТ-2-ЕНИЛЕНОВОЙ ОБЩЕЙ ГРУППОЙ

Исследовано водно- и спирто-щелочное расщепление 1,4-бис (диметилэтил-, диэтилметил и диметилфенацил)-2,3-дибромбут-2-ениленаммоний дигалоген-идов. Показано, что в отличие от их триметильного аналога, во всех случаях расщепление протекает в довольно жестких условиях (высокие температуры, избыток щелочи), с образованием сложной смеси продуктов. ...

07 04 2024 23:31:21

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЭКСПРЕССИВНОСТИ ПРИ ПЕРЕВОДЕ ТЕКСТОВ ПОЛИТИЧЕСКОГО ДИСКУРСА

Статья в формате PDF 348 KB...

06 04 2024 5:54:57

ЛИНГВИСТИЧЕСКИЕ И КУЛЬТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Статья в формате PDF 295 KB...

05 04 2024 12:46:34

УЛУЧШЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Статья в формате PDF 136 KB...

04 04 2024 18:25:22

ОСОБЕННОСТИ ПОРАЖЕНИЯ И ЛЕЧЕНИЯ ЗУБО–ЧЕЛЮСТНОЙ СИСТЕМЫ У БОЛЬНЫХ ГЕМОФИЛИЕЙ

Статья в формате PDF 98 KB...

03 04 2024 2:33:21

МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ МОТИВОВ «ДОСТИЖЕНИЯ УСПЕХА» НА ТРУДОВУЮ АДАПТАЦИЮ ЛИЧНОСТИ

В статье рассматриваются социальный успех, успешность, успешная деятельность, как основные категории самореализации и профессионального роста. Анализируется проблема влияния современного общества на мотивационную сферу личности в деятельности. Представлена модель влияния мотивов «достижения успеха» на трудовую адаптацию личности. ...