1,2-дихлорэтан хлорированием этилена
Введение…………………………………………………………
1. Теоретические
основы процесса
1.1 Химизм и механизм процесса……………………………………….4
1.2 Роль термодинамики и кинетики в выборе условий процесса……5
1.3 Пути промышленного применения основного
и побочных продуктов………………………………………………………
2. Технологические основы процесса
2.1 Требования к исходному сырью……………………………………8
2.2 Аппаратурно-технологическая схема
производства дихлорэтана...................
3. Технико-экономическая оценка процесса
3.1 Безопасность жизнедеятельности………………………….……
3.2 Производственная санитария……………………………………....14
3.3 Техническая безопасность……………………………………….…
3.4 Электробезопасность……………………………
3.5 Пожарная безопасность…………………………………………….
3.6 Молниезащита………………………………………………
Список использованной
литературы…………………………………………...
Дихлорэтан (хлористый этилен) CH2Cl—CH2Cl — бесцветная летучая жидкость со специфическим запахом, напоминающим запах хлороформа (т.кип. 83,7°С; т.пл. -35,3°С; теплота испарения 77,3 ккал/кг). С водой образует азеотропную смесь (80,5% дихлорэтана), кипящую при 72оС. Дихлорэтан загорается с трудом, горит светящимся пламенем с зеленой каймой, при горении выделяется хлористый водород. Горящий дихлорэтан может быть легко погашен водой. Пары дихлорэтана образуют с воздухом взрывоопасные смеси с пределами взрываемости 4,8—15,9 %(об.).
Дихлорэтан
смешивается во всех отношениях со
спиртами, бензолом, ацетоном и многими
другими органическими
Дихлорэтан
ядовит и обладает наркотическим
действием, поэтому при работе с
ним надо соблюдать осторожность.
Вдыхание паров дихлорэтана вызывает
головные боли, раздражение дыхательных
путей, кашель и может привести к смерти.
Предельно допустимая концентрация паров
дихлорэтана в воздухе производственных
помещений 10 мг/м3 [1].
1. Теоретические основы процесса.
1.1 Химизм и механизм процесса
Существуют несколько способов получения дихлорэтана из этилена:
- взаимодействие этилена с хлором в среде жидкого дихлорэтана при 20—30° С;
- пропускание этилена через жидкий хлор при повышенном давлении и температуре не выше 0° С;
- взаимодействие этилена с хлором при повышенных температурах (до 120° С) над различными катализаторами .(CuCl2, FeCl3, SbCl5, животный уголь и др.);
- взаимодействие этилена, хлористого водорода и кислорода воздуха над медным катализатором при 300°С:
CH2=CH2+2HCl+0,5О2 → СН2Сl—СН2Сl+Н2О
В промышленности распространен главным образом первый способ, технологически разработанный А. Ф. Добрянским с сотрудниками. Они доказали возможность использования для получения дихлорэтана не только чистого этилена, но и этиленсодержащиж смесей, например этиленовой фракции газов пиролиза нефтяного сырья и этиленовой фракции коксового газа. По второму способу для достижения высокого выхода дихлорэтана требуются высококонцентрированный этилен и жидкий хлор. Кроме того, реакция образования дихлорэтана в этом случае протекает при избытке хлора, что приводит к образованию не только дихлорэтана, но и других продуктов хлорирования этилена. Недостатками остальных способов являются невысокий выход дихлорэтана вследствие образования побочных продуктов замещения, а также трудности очистки дихлорэтана[1].
1.2 Роль термодинамики и кинетики в выборе условий процесса
Процесс получения дихлорэтана является гетерогенной сложной реакцией. Реакция необратимая эндотермическая, протекает без применения катализатора при низкой температуре.
Реакция присоединения хлора к этилену протекает с выделением большого количества тепла:
CH2=CH2+Cl2 → СН2Сl—СН2Сl ΔН= - 48 ккал
При получении дихлорэтана взаимодействием этилена с хлором в среде жидкого дихлорэтана, который растворяет оба газа, реакция протекает фактически в жидкой фазе. Благодаря этому достигается безопасность процесса (смесь газообразных хлора и этилена взрывоопасна) и улучшаются условия теплопередачи от реакционной массы к охлаждающему агенту. Отвод реакционного тепла значительно облегчается, и полностью устраняется возможность местных перегревов. Кроме того, в среде дихлорэтана процесс протекает аутокаталитически и скорость реакций значительно выше, чем при взаимодействии газообразных этилена и хлора При взаимодействии этилена с хлором, кроме продукта присоединения хлора по двойной связи (1,2-дихлорэтана), образуются также продукты замещения — трихлорэтан, тетрахлорэтан и высшие полихлориды:
CH2=CH2+2Cl2 → СН2Сl—СНСl2+HCl
CH2=CH2+3Cl2 → СНСl2—СНСl2+2HCl и т.д.
Реакции замещения ускоряются с повышением температуры (рис. 1). Из рисунка видно, что при температурах от —30 до —20е С получается почти исключительно дихлорэтан, в то время как при +20° С образуется преимущественно трихлорэтан. При дальнейшем повышении температуры происходит более глубокое замещение с образованием тетрахлорэтана. Лимитирование процесса происходит со стороны химической реакции. Согласно рис. 1 при увеличении температуры ускоряются реакции замещения, а при понижении температуры – выход дихлорэтана.
Состав
получаемых продуктов резко изменяется,
если в реакционную среду вводить
свободный кислород. При этом образование
продуктов замещения
Механизм ингибирования кислородом реакции замещения атома водорода атомом хлора точно не выяснен. Предполагают, что образующиеся атомы хлора
Cl2 → Cl· +Cl·
Реагируют с кислородом по схеме
Cl2·+О2 → Cl – O – O·
Cl – O – O·→ Cl·
ClO· +ClO· → Cl2+O2 и т.д.
вследствие чего число атомов хлора значительно уменьшается.[1]
1.3 Пути промышленного применения основного и побочных продуктов
Дихлорэтан применяется как
Трихлорэтан. Используют для холодной очистки металлических поверхностей, в т. ч. содержащих цветные металлы (Al, Cu и др.) и их сплавы, как растворитель масел, жиров, дегтя, восков и т.д., для обезжиривания электронной аппаратуры, печатных плат, высокочувствительных приборов. Является обычным компонентом таких хозяйственных продуктов, как корректирующая жидкость для пишущих машинок, средства для снятия краски, клея и пятен.
Тетрахлорэтан.
Применяют его для производства
трихлорэтилена.
2. Технологические основы процесса
2.1 Требования к исходному сырью
Этилен СН2 = СН2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса -28
– плотность – 1,261 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 0,281г/дм3
– температура кипения – минус 103,710С
– температура плавления – минус 169,50С
Этилен – бесцветный газ с удушливым сладковатым запахом. По степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности (ГОСТ 25070 – 87). Предельно – допустимая концентрация этилена 100 мг/м3. При превышении предельно – допустимой концентрации этилен оказывает наркотическое действие, может вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Этилен – горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или при воздействии открытого огня в присутствии кислорода. Концентрированные пределы воспламенения в воздухе: нижний – не менее 3,11% объемных, верхний – не более 32% объемных [2].
Хлор Сl2
Физико-химические свойства:
– молекулярная масса -35
– плотность – 3,214 кг/м3
– растворимость в воде при н. у. – 7,4г/дм3
– температура кипения – минус 34,050С
– температура плавления – минус 101,60С
Хлор – негорючий, удушливый газ с резким запахом, желто – зеленого цвета, который в 2,5 раза тяжелее воздуха. Вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек, вызывает отек легких. Воздействуя на кожу, вызывает химический ожог. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). С водородом образует взрывоопасные смеси. Предельно – допустимая концентрация хлора 1 мг/м3 [2].
Таблица 1
Наименование сырья, материалов, продуктов | ГОСТ, ТУ. | Показатели обязательные для проверки | Регламентные показатели, допустимые отклонения |
Этилен (C2H4) | ГОСТ 25070–87 |
|
не менее 99,9
не более 0,005 не более 0,1 не более 0,001 |
Хлор (С12) | ГОСТ 6718 – 93 |
|
не менее 97,6
не более 0,01 не более 2,0 |
2.2 Аппаратурно-технологическая схема производства дихлорэтана
В
промышленных условиях хлорирование этилена
для получения дихлорэтана
Этилен поступает с разделительных установок глубокого охлаждения достаточно осушенным, и дополнительной осушки его не требуется. Из этилена, выделяемого другими способами, например гиперсорбцией, влага должна быть удалена твердыми поглотителями или вымораживанием. Применять для осушки этилена серную кислоту не рекомендуется, так как в ее присутствии происходит осмоление и сульфирование непредельных углеводородов, содержащихся в этиленовой фракции. Для осушки хлора применяют концентрированную серную кислоту, но обычно хлор поступает с хлорного завода уже осушенным. При работе с недостаточно осушенными исходными газами требуется освинцовывать внутренние стенки хлоратора, охлаждающих змеевиков и мешалок.
Технологическая
схема промышленного
Рис.1. Схема производства дихлорэтана из этилена и хлора:
1 – хлоратор; 2 – сборник дихлорэтана-сырца; 3 – конденсатор смешения; 4 – холодильник; 5 – промывной скруббер; 6 – нейтрализатор; 7, 13 – разделители; 8 – сборник щелочи; 9 – сборник нейтрализованного дихлорэтана; 10, 14 – ректификационные колонны; 11, 15 – кипятильники; 12, 16 – дефлегматоры; 17 – холодильник.
воздухом (8—10% от объема реагирующих газов); это дает возможность проводить хлорирование этилена при 20—30°С.
Для лучшего контакта между реагирующими газами и более полного растворения их в дихлорэтане в хлораторе установлена пропеллерная мешалка. Образующийся дихлорэтан-сырец из хлоратора самотеком непрерывно перетекает в сборник 2.
Отходящие из хлоратора газы (непрореагировавший этилен, газообразные примеси, содержащиеся в исходном этилене и хлоре, воздух) увлекают значительное количество паров дихлорэтана и часть хлористого водорода, образующегося в результате реакций замещения. Поэтому из отходящих газов выделяют дихлорэтан либо абсорбцией растворителями (керосин и др.), либо конденсацией, как показано на схеме. Отходящие газы поступают в насадочный конденсатор смешения 3, смонтированный над холодильником 4. В верхнюю часть конденсатора смешения подают из холодильника 4 охлажденный до -20о С дихлорэтан для орошения, насадки. Газы, поступающие в нижнюю часть конденсатора смешения, проходят насадку снизу вверх противотоком к дихлорэтану и охлаждаются до -15°С, благодаря чему почти все пары дихлорэтана конденсируются. Сконденсировавшийся дихлорэтан смешивается с дихлорэтаном, подаваемым на орошение, и поступает в холодильник 4, где вновь охлаждается до -20°С. Газы, отходящие из верхней части конденсатора смешения, отмываются водой в скруббере 5 от хлористого водорода и уходят в атмосферу.
Дихлорэтан-сырец из сборника 2 перекачивается в аппарат 6, где при перемешивании производится нейтрализация растворенного в дихлорэтане хлористого водорода 5—10%-ным раствором едкого натра. Нейтрализованный дихлорэтан отделяется в разделителе 7 от раствора щелочи и стекает в сборник 9, из которого поступает на осушку и ректификацию. Осушка дихлорэтана производится в ректификационной колонне 10, в нижней части которой поддерживается температура 75—85°С. Из колонны отгоняется азеотропная смесь дихлорэтана с водой, конденсирующаяся в дефлегматоре 12 и частично возвращаемая на орошение колонны 10. Дистиллят расслаивается в разделителе 13; вода направляется на очистную станцию и далее в канализацию, а дихлорэтан возвращается в сборник 9, Из кубовой части колонны 10 стекает обезвоженный дихлорэтан, поступающий далее в ректификационную колонну 14, где дихлорэтан-дистиллят отделяется от трихлорэтана и полихлоридов (кубовая жидкость). [1]
3. Технико-экономическая оценка процесса
3.1 Безопасность жизнедеятельности
Существует опасность
отравления применяемыми в технологическом
процессе токсичными продуктами: хлором,
парами 1,2-дихлорэтана, хлористым водородом,
этиленом, 1,1,2-трихлорэтаном, винилхлоридом,
керосином, парами топлива, азотом. Опасность
отравления может возникнуть в результате
их утечки, а также нарушения
Взрывоопасность связана с содержанием паров 1,2-дихлорэтана в атмосфере и в воздухе рабочих помещений более 6,2% (объемн), этилена более 3% (объемн.), 1,1,2-трихлорэтана более 8,7% (объемн), паров различных видов топлива более 2% (объемн), при нарушениях технологического режима и герметичности оборудования и трубопроводов.
Пожароопасность связана с применением пожароопасных продуктов (этилена, 1,1,2-трихлорэтана, 1,2-дихлорэтана), горюче-смазочных материалов и с возможностью их загорания.
Опасность
термических ожогов при соприкосновении
с паром, конденсатом, горячей водой;
с нагретыми частями
3.2 Производственная санитария
По санитарной классификации 1,2-дихлорэтана, с точки зрения выделения производственных вредностей в окружающую среду относится к классу I с минимальной защитной зоной 100 метров [5].
В качестве основной меры защиты работающих от воздействия вредных веществ является дистанционное управление технологическим процессом, а также применение средств индивидуальной защиты. (спец. одежда, противогаз с фильтрующей коробкой марки БКФ)
Все лица, занятые на производстве и имеющие контакт с вредными веществами, должны в обязательном порядке проходить предварительный и периодический медицинский осмотр, знать методы оказания неотложной помощи пострадавшим при отравлении. [6]
Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе в рабочей зоне осуществляется с помощью системы контроля воздушной среды производственных помещений. На установке предусматривается наличие газоанализаторов, работающих на определение нижнего предела взрывоопасности взрывоопасных газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей (применяемых на производстве) сблокированные с аварийными вентиляционными системами при достижении 20% от нижнего предела взрываемости. [7]
Все
санитарно-бытовые помещения
Для локализации выделяющихся вредных веществ в производственных помещениях, установлена местная и общеобменная вентиляция, обеспечивающая 8-ми кратный воздухообмен по всему объему помещения. Кроме того установлена аварийная вентиляция, сблокированная с газоанализатором.
Приточные вентиляционные установки совмещены с системой воздушного отопления. Все вентиляторы, применяемые на производстве, должны быть взрывозащищенного исполнения.
Для
защиты работающих от шума и вибрации
предусмотрены следующие
– изоляция источников шума и вибрации средствами звуко- и виброизоляции, звуко- и вибропоглощения;
– рациональное размещение технологического оборудования, машин, механизмов, акустическая обработка помещений. [8]
3.3 Техника безопасности
Основными мероприятиями, обеспечивающими безопасность технологического процесса, безопасную эксплуатацию технологического оборудования электроустановок являются:
а) соблюдение обслуживающим персоналом правил пожарной безопасности при эксплуатации установки, при подготовке к ремонту, проведению ремонтных и других видов работ;
б) ведение технологического процесса в строго заданных нормах технологического режима;
в) своевременное предупреждение всех утечек из аппаратов, коммуникаций;
г) эксплуатация электроустановок в соответствии с «Правилами устройства электроустановок»;
д) эксплуатация сосудов работающих под давлением в соответствии с правилами Ростехнадзора:
е) постоянный контроль за работой приточно-вытяжной вентиляции, состоянием воздушной среды в производственных помещениях.
Режим труда и отдыха.
Установка
получения 1,2-дихлорэтана относится
к производствам с
Для дневного персонала установлена пятидневная рабочая неделя, общей продолжительностью 36 часов.
Сменный персонал работает по пяти бригадному графику. Продолжительность одной смены – 8 часов.
Средства индивидуальной защиты работающих.
Для защиты органов дыхания – фильтрующий противогаз с коробкой марки «БКФ», шланговые противогазы ПШ – 1, ПШ – 2, кислородноизолирующие противогазы КИП – 8 применяются при работе в атмосфере с недостаточным содержанием кислорода менее 18% (объема) и содержанием вредных веществ более 0,5% (объема).
Для защиты тела – специальная одежда (костюм вискозно-лавсановый или хлопчатобумажный).
Специальная обувь – сапоги кирзовые, резиновые или ботинки кожаные.
Для защиты головы – каска.
Для защиты рук – рукавицы или перчатки.
Средства коллективной защиты:
- Средства нормализации воздушной среды производственных помещений;
- Средства защиты от шума и вибрации;
- Средства защиты от поражения электрическим током;
- Средства защиты от статического электричества;
- Средства защиты от воздействия механических и химических факторов.
3.4 Электробезопасность
По
опасности поражения
Согласно
«Правилам устройства электроустановок»
предусматриваем следующую
Наружная установка (реакторы, колонна ректификации и т.д.) – В-IГ.
Помещения (машинный зал) – В-IA.
В связи с этим допускаемые уровни взрывозащиты электрооборудования следующие:
– электрические машины повышенной надежности против взрыва, повышенной надежности для аппаратов и приборов, искрящих или подверженных нагреву выше 800С;
– без взрывозащиты приборов и аппаратов, не искрящих и не нагревающихся выше 800С.
Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы материал, из которого выполнено электрооборудование, был коррозионностойким, механические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.
Должны применяться провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой изоляцией и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке.
На установке должны применяться следующие мероприятия по электробезопасности: [7]
– защитное заземление
– малое напряжение
Мероприятия по защите от статического электричества [7]:
1)
Отвод зарядов заземляющими
Трубопроводы, вентиляционные короба и т.п. расположенные на установке должна представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая присоединяется к контору заземления не менее чем в двух точках.
2)
Снижение интенсивности
- 12 жұп бассүйектерінің ми нервтерінің анатомиясы мен иннервациялану аймақтары
- 12 жылдық білім беру
- 12 жылдық білім беру
- 12 жылдық білім беру мақсаты
- 12 пар черепно-мозговых нервов
- 1.2 Педагогические идеи А.С. Симонович
- 12 подвігаў Геракла
- 10 этапов пути бодхисатвы
- 11 Blue Men Essay Research Paper Eleven
- 11. Финансирование расходов на национальную оборону в 2013-2015 годах.
- 12 Angry Men Essay Research Paper A
- 12 Angry Men Essay Research Paper Characterisation
- 12 Angry Men Essay Research Paper Identifying
- 12 Angry Men Essay Research Paper Twelve
![1,2-дихлорэтан хлорированием этилена](/media/screenshot/12-dihloretan-hlorirovaniem-etilena.jpg)