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.

ИСТОРИЯ РЕЛИГИИ. КУРС ЛЕКЦИЙ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 117 KB...

30 10 2026 8:36:43

ИССЛЕДОВАНИЕ ФМР И СВР В ПЛЕНКАХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ (FE-NI)-P

Статья в формате PDF 144 KB...

29 10 2026 13:37:33

ПОЛЯРНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ КАК НАУЧНЫЙ ПРОДУКТ ХХ СТОЛЕТИЯ (НА ПРИМЕРЕ РАЗВИТИЯ ОВОЩЕВОДСТВА ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА)

Представленный материал является предварительной попыткой изучить направления работы, результаты исследований и определить их значение для развития современных агротехнологий в экстремальных климатических условиях, а также конкретный вклад специалистов и ученых полярников в развитие полярного овощеводства в истекшем столетии. Архивные материала, включающие некогда засекреченные отчеты с.-х. опытных станций и опopных пунктов академических структур, Главсевморпути и МТБ содержит значительный и не потерявший своей актуальности научно-исследовательский материал, накопленный специалистами и учеными предыдущих поколений, но элиминированный из памяти социальной истории отечественной науки и техники. Исследование и осмысление этих материалов будет способствовать развитию современного научного овощеводства. ...

28 10 2026 22:16:58

Активизация процесса управления трудовыми ресурсами в инновационном цикле организации (монография)

Статья в формате PDF 312 KB...

27 10 2026 6:41:50

Применение нейронных сетей в восстановлении профиля концентрации озона

Статья в формате PDF 102 KB...

26 10 2026 5:48:21

ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВАЛЮТНОГО КУРСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Статья в формате PDF 252 KB...

25 10 2026 13:36:29

СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ФИБРИНОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КРОВИ

Статья в формате PDF 141 KB...

24 10 2026 14:46:56

ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРОВИРА ДЛЯ КОРРЕКЦИИ НАРУШЕНИЙ ЦИТОКИНОВОГО СТАТУСА У БОЛЬНЫХ С ОСТРЫМ ПАНКРЕАТИТОМ

Статья в формате PDF 109 KB...

23 10 2026 14:28:35

ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ Г. О. ШУИ

Статья в формате PDF 250 KB...

22 10 2026 4:34:39

ПОВЕДЕНИЕ И ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ ЗОЛОТА В РАСПЛАВАХ

Приведены данные по поведению золота в расплавах различной кремнекислотности. На основании авторских данных и других исследователей намечен основной термодинамический и петрологический механизм поведения золота в расплавах. Установлена важная роль смены режима окисленности – восстановленности расплавов. Отмечена роль коэффициента разделения элементов при эволюции и фpaкционировании расплавов. Более предпочтительна ассоциация крупных месторождений золота с восстановленными магмами, сформировавшимися в процессе контаминации углеродистым коровым материалом родоначальных мантийных базальтоидных магм. ...

21 10 2026 2:51:20

РОЛЬ ГОРМОНАЛЬНОЙ КОНТРАЦЕПЦИИ В ТЕРАПИИ ГЕНИТАЛЬНОГО ЭНДОМЕТРИОЗА

Статья в формате PDF 104 KB...

20 10 2026 16:48:20

СОЗДАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА КОМБИНИРОВАННЫХ МЯСНЫХ СИСТЕМ

Статья в формате PDF 376 KB...

19 10 2026 0:28:10

АНАЛИЗ ГИНЕКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ В СЕЛЬСКИХ РЕГИОНАХ (НА ПРИМЕРЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ)

Статья в формате PDF 196 KB...

18 10 2026 2:56:17

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С НЕГОЛОНОМНЫМИ СВЯЗЯМИ С ПОМОЩЬЮ УРАВНЕНИЯ ЛАГРАНЖА ВТОРОГО РОДА

Статья в формате PDF 132 KB...

17 10 2026 11:41:21

ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ В ВОЛЕЙБОЛЕ

Статья в формате PDF 300 KB...

16 10 2026 20:20:58

АРХИТЕКТУРНОЕ ОСВОЕНИЕ АКВАТОРИИ С УЧЕТОМ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ (НА ПРИМЕРЕ АЭРОПОРТА

Статья в формате PDF 129 KB...

15 10 2026 14:26:16

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕМЯН АРАХИСА, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХЛЕБОПЕЧЕНИИ

Статья в формате PDF 278 KB...

14 10 2026 16:53:11

Фитоценотическая роль видов и ее значение в поддержании устойчивости тундровых фитоценозов к механическим воздействиям

В статье рассмотрена реакция видов растений тундровых сообществ европейского северо-востока на механические нарушения. Выявлено, что основная роль в обеспечении устойчивости фитоценозов принадлежит видам-содоминантам и субдоминантам, которые способны временно доминировать (содоминировать) в сообществе, существенно не меняя его структуры. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание при разработке экосиcтемных нормативов, которые должны быть ориентированы только на флуктуационную динамику фитоценозов. ...

13 10 2026 9:55:14

ВТОРИЧНЫЕ ПЕЧЕНОЧНЫЕ ПОРФИРИИ У БОЛЬНЫХ С НАСЛЕДСТВЕННЫМ HLA-АССОЦИИРОВАННЫМ ГЕМОХРОМАТОЗОМ

Проведено исследование ведущих показателей метаболизма порфиринов и железа в сопоставлении с функциональным состоянием печени у 100 больных с гемохроматозом (ГХ), в динамике. Дана объективная оценка их роли в своевременной и правильной постановке вторичной печеночной порфирии на ранних этапах развития патологического процесса. Порфириновый обмен при наследственном гемохроматозе (НГХ) хаpaктеризуется глубоко нарушенными и нестабильными показателями, затрагивающими все этапы синтеза гема гемоглобина (Hb). У больных с НГХ и с сопутствующими поздней кожной порфирией (ПКП) и инфекционными вирусными гепатитами В и С, независимо от типа мутации гена HFE (С289Y или H63D) изменения в обмене железа коррелируют с нарушенным синтезом аминолевулиновой кислоты (АЛК) и порфобилиногена (ПБГ). У больных диагностическую ценность в определении функционального состояния печени наряду с трaнcаминазами представляет исследование экскреции копропорфирина (КП) с мочой. Выявленные изменения в порфириновом обмене при гомозиготной форме НГХ носят постоянный, часто необратимый хаpaктер, ухудшая прогноз заболевания. ...

12 10 2026 8:28:50

Инновационные информационные технологии в сфере образования высшей школы

Статья в формате PDF 259 KB...

11 10 2026 19:49:57

КОРРЕКЦИЯ ИММУННЫХ СДВИГОВ, А ТАКЖЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ У БОЛЬНЫХ С ВОСПАЛИТЕЛЬНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНЫХ ПАЗУХ

Статья в формате PDF 291 KB...

10 10 2026 16:19:43

РОЛЬ ИММУННЫХ МЕХАНИЗМОВ В ПАТОГЕНЕЗЕ ОБСТРУКТИВНОГО БРОНХИТА

Статья в формате PDF 101 KB...

09 10 2026 6:59:50

ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕНДРИТНЫХ КЛЕТОК, ГЕНЕРИРОВАННЫХ ИЗ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПЕЧЕНИ ЭМБРИОНОВ И КЛЕТОК-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ КОСТНОГО МОЗГА ВЗРОСЛЫХ МЫШЕЙ

Статья в формате PDF 120 KB...

08 10 2026 10:28:34

СМЕНА ЛАНДШАФТНОЙ ОБСТАНОВКИ В ОКРЕСТНОСТЯХ Г. КАДНИКОВА

Статья в формате PDF 88 KB...

07 10 2026 2:41:16

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ ТАКТИКА ОБСЛЕДОВАНИЯ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ С ЭНУРЕЗОМ И ЭНКОПРЕЗОМ

Статья в формате PDF 111 KB...

06 10 2026 4:11:17

ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ЛЕЧЕНИИ КОРОВ И ТЕЛОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КРИОТЕРАПИИ И ОЗОНОИРОВАННЫМИ ГОМЕОПАТИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ

Бесплодие является одним из главным заболеванием коров. По причине непригодности к воспроизводству из стад выбывает более половины животных. По этой причине сельскохозяйственные предприятия терпят существенные убытки. В настоящее время в производстве требуются современные методы лечения, которые отличались бы высокой эффективностью, широким спектром действия, низкозатратностью. Авторы считают, что такой инновационной технологией является лечение нарушения воспроизводительной системы коров и телок с использованием метода криотерапии и озонированными гомеопатическими препаратами. ...