Необходимым условием хорошей работы является освещение. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность. Нормирование естественного и искусственного освещения осуществляется СНиП 23–05–95 в зависимости от характера зрительной работы. В данном проекте нормы освещения следующие приведены в таблице 6.Таблица 6 - Нормы освещенияХарактер зрительной работыРазряд зрительной работыОбщее освещениеКомбинированное освещениеЕстественное и боковое освещение, КЕО%Средней точностиIVа200 лк400 лк1.5Рекомендуемое комбинированное освещение 400 лк и общее освещение 200лк.Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно обеспечивает хорошую освещенность и равномерность распределения светового потока. При естественном освещении свет через световые проемы (окна) должен падать с левой стороны для предотвращения утомления глаз равномерного распределения светового потока.[10]Обеспечение пожарной безопасностиНесовершенство конструкции и неправильность эксплуатации приборов и электрооборудования приводит к пожару или взрыву.Согласно НПБ 105–95 помещения по пожаро- и взрывобезопастности подразделяются на пожароопасные и взрывоопасные. Согласно НПБ 105–95 электрические установки разделяют по пожароопасным (П-I, П-II) и взрывоопасным (В-I и В-II) зонам. Пожарные зоны подразделяются начетыре класса, а взрывоопасные на шесть классов. В соответствии с классом пожаро- и взрывоопасных участков подбирается соответствующее электрооборудование.Пожар может возникнуть как вследствие причин электрического, так и не электрического характера. К причинам электрического характера относятся короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление, статическое электричество. К причинам не электрического характера можно отнести нарушение режимов эксплуатации, курение, оставление без присмотра нагревательных приборов, неисправность оборудования, самовоспламенение, самовозгорание веществ и другие факторы.Мероприятия, устраняющие эти причины, разделяются на организационные, эксплуатационные, технические и режимные.Для обеспечения длительной и безопасной работы электротехнических установок, оборудования необходимо обеспечить их конструктивное соответствие окружающей среде, в частности системам естественного и принудительного охлаждения.Внутри помещений, зданий и сооружений, среда обусловлена характером технологических процессов, химико-органическими свойствами обращающихся в производстве веществ и материалов; исходя из этого все помещения делят на сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с технически активной средой, пожаро- и взрывоопасные.Пожарная безопасность обеспечивается с помощью систем предотвращения пожара и систем пожарной защиты. К системам предотвращения пожара в лаборатории можно отнести: предотвращение образования источников зажигания; поддержание температуры горючей среды ниже максимально допустимой по горючести; обеспечение пожарной безопасности оборудования, электроустановок, систем отопления и вентиляции. К мероприятиям по пожарной защите относятся: изоляция горючей среды; предотвращение распространения пожара за пределами очага; применение средств пожаротушения; применение средств противопожарной защиты и пожаротушения; своевременное оповещение о пожаре и эвакуация людей.Поскольку электронное оборудование находится под напряжением, то в случае возникновения пожара запрещается пользоваться водой, как средством тушения пожара. Воду разрешается применять для тушения электроустановок только в распыленном виде, при этом должно выдерживаться допустимое расстояние, ствол заземлен, а тушащий пожар должен надеть диэлектрические боты и печатки. При добавлении к воде поверхностно активных веществ, позволяет в 2–2,5 раза уменьшить расход воды.При проведении любых технологических процессов опасность пожаров или взрывов зависит от физико-химических свойств и количества обрабатываемых веществ, от конструктивных особенностей и режима (температуры, давления) работы аппаратов и оборудования, а также от наличия источников зажигания и условий для быстрого распространения огня.Предохранительные блокировочные устройства, сигнализаторы и защитные мероприятияЛюбая движущая часть оборудования представляет собой опасность, если она открыта и доступна для случайного прикосновения к ней человека.Опасными вращающимися частями оборудования являются маховики, муфты сцепления, эксцентрики, шпиндели, валы и т.д. Особенно опасны вращающиеся части, имеющиеся на наружных поверхностях выступающие детали. Эти части могут нанести травму ударом или в результате захвата одежды, рук и затягивания человека в опасную зону. Опасные узлы машин и механизмов в процессе работы образуют опасные зоны, т.е. определенное пространство, в котором периодически возникают или постоянно действуют опасные и производственные факторы, способные вызвать травмирование работающих или оказывать другое отрицательное влияние на организм человека. Размеры опасной зоны могут быть постоянными и переменными в зависимости от выполняемой работы. Расположение органов управления автоматических линий исключает возможность их случайного включения и выключения. Органы управления должны иметь четко выполненные надписи или символы, поясняющие назначение каждого из них. Кроме автоматической защиты предусматривают ограждения, блокировки, сигнализацию. Ограждению подлежат: все потенциально опасные вращающиеся или движущиеся элементы механизированных и автоматизированных комплексов (исключение составляют элементы, ограждение которых не допускается их функциональным назначением).Предохранительные блокировочные устройства предназначены для останова линий или отдельных ее агрегатов, а также для предотвращения открытия рабочих камер при возникновении опасности для работающих или при возможности возникновения опасной ситуации на участке линий.В качестве предупредительных или аварийных сигналов применяют световую сигнализацию. Сигнальные лампы информируют о наличии напряжения на магнетронах, о нормальной работе воздухонагревателей, о работе системы водяного охлаждения аппаратуры и других систем.Промышленная экологияПроизводство этилового спирта с точки зрения охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов является достаточно совершенным, что обусловлено высокой степенью использования сырья, которая при проведении процесса на высокоэффективных катализаторах достигает 95%. Одновременно синтез на высокоэффективных катализаторах сопровождается существенным снижением потребления воды на охлаждение [13].В производстве этилового спирта наиболее совершенной (с точки зрения охраны окружающей среды) является схема с испарением химически очищенной воды, получаемой из фузельной воды, и подогревом циркулирующей парогазовой смеси в трубчатой печи. Этим позволяетзначительно уменьшить объем сточных вод на установке ректификации спирта.Отходами в производствеэтанола являются также продувочные газы, количество которых прямо пропорционально количеству инертных примесей в сырье, поэтому целесообразно использовать сырье с минимальным содержанием примесей. Выделяемые на стадии ректификации фракции следует максимально утилизировать и возвращать в процесс (или, в крайнем случае, подвергать термическому обезвреживанию и/или очистке перед выбросом в атмосферу и сливом в водоемы).В производстве этилового спирта продувочные газы возвращают на получение этилена, газы из колонны отгонки эфиров направляют на сжигание и только наименее токсичные газы со второй колонны, содержащие небольшое количество этанола, отводят в атмосферу. Сточные воды, загрязненные небольшим количеством спирта и полимеров, направляют на биохимическую очистку.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬМатериальный баланс производстваДля расчёта материального баланса гидратора выберем следующие исходные данные [11].1.Производительность установки по этиловому спирту:Gc = 15000 кг/ч2.Доля конвертируемого этилена, расходуемого на образование спирта и побочных продуктов 98 % масс.C1= 95% масс. - на образование спирта по реакции (11)С2= 2% масс.- на образование диэтилового эфира по реакции (12)С3= 2% масс.- на образование ацетальдегида по реакции (13)С4= 1% масс.- на образование полимеров.3.Конверсия этилена К = 5 %.4.Состав свежей этиленовой фракции. % масс.X = 99,9 % масс.; XСH4 = 0,05 % масс.; XC2H6 = 0,05 % масс. Свежая этиловая фракция также будет содержит небольшие количества метана и этана.5.Содержание этилена в циркулирующем газе у = 83 % масс.6.Механические потери этилена в расчёте на конвертируемый этилен Хn = 7 %.7.Мольное отношение водяной пар:этиленnz = 0,67.Проведем расчеты.Степень превращения этилена, согласно условию, составляет 98%, тогда, расход этанола:кг/ч.Потери составят:Пс = 15306,12-15000 = 306,12 кг/чРасход этана и метана:Расход этилена:кг/ч.Расход этана и метана:кг/ч.Тогда расход технического этилена составит:Этилен расходуется на образование следующих продуктов:-этанолакг/ч;-диэтилового эфиракг/ч;-ацетальдегида и этанакг/ч;-на образование полимеровкг/ч;Количество продуктов реакцииКоличество этилового спирта с учетом степени превращенияGc’ = 15306,12кг/ч. Количество побочных продуктов определим на основе стехиометрических уравнений.Диэтиловый эфиркг/ч.Ацетальдегидкг/ч.Этанкг/ч.Всего (с учетом этана присутствующего в сырье):105,08+4,91=109,99 кг/чПолимерыкг/ч.Расход воды на каждую из реакций (11) – (13) составляет одинмоль/моль этанола:кг/ч.Внесем полученные данные в таблицу материального баланса (табл. 7).Таблица 7 – Материальный баланс производства этанола методом прямой гидратацииПриходРасходКомпонентыкг/ч%Компонентыкг/ч%1. Этилен технический9816,9561,621. Этанол15000,0094,15Этилен 9807,1361,562. Диэтиловый эфир259,191,63Этан 4,910,033. Ацетальдегид154,110,96Метан 4,910,034. Этан109,990,692. Вода6115,3238,385. Полимеры98,070,626. Метан4,910,037. Потери306,121,92Итого:15932,27100,00Итого:15932,39100,00Технологический расчет аппаратаОбъём загружаемого катализатора определим по заданной объемной скорости газа (VОБ).Объемный расход реакционной смеси газов:Vсм = 15932,2722,4/(280,6156+300,0003+160,0003+180,3838)==14772 м3/ч.VК = Vсм /VОБ = 14772/2000 = 7,4м3.Объём рабочей зоны реактора равен объёму катализатора VК:Vраб з =VК =7,4м3.Примем реактор с загрузкой VKi = 4м3, тогда количество реакторов равно:n = VК/VKi = 7,4/4 = 1,85 2 шт.Из стандартных размеров реактора выбираем наиболее подходящий:Vр = 93м3, Н = 11,8 м, D=3,15 м.Диаметры штуцеров ввода и вывода реагентов определяют по формуле:, м,где V – объемный расход газа, м3/с; – скорость газового потока в штуцере, м/с (принимается 1000 м/с).d = =0,027 м.Штуцер для отвода продуктов реакции будет иметь такой же размер.Рассчитанные диаметры штуцеров округляем до ближайшего большего значения по ГОСТу и вносим в таблицу 8.Таблица 8 – Размеры штуцеровНазначение штуцераРасчетный диаметр D, ммУсловный диаметр по ГОСТ DУ, ммВвод парогазовой смеси2728Вывод продукта реакции2728Тепловой расчет аппаратаРасчет теплового баланса гидратора будем выполнять на основе уравнения, связывающегоприход и расход тепла:QПРИХ. = QРАСХТепло, вносимое каждым компонентом, рассчитаем согласно выражению:,где G– массовый расход вещества; Ср – средняя теплоемкость этого вещества; t – температура процесса.Тепло, вносимое парами воды: кДж/ч.Теплоемкость входящего газового потока рассчитаем как среднюю теплоемкость смеси:Ср = Тепло, вносимое техническим этиленом: кДж/ч.Тепло, выделяемое в процессе химической реакции:Нр-ции = 41,87 кДж/моль = 1,92602 кДж/кг = 28890,3 кДж/ч.Тепло, уносимое с потоком этанола: кДж/ч.Тепло, уносимое с этаном: кДж/ч.Тепло, уносимое с метаном: кДж/ч.Тепло, уносимое с диэтиловым эфиром: кДж/ч.Тепло, уносимое с ацеальдегидом: кДж/ч.Количество теплоты, уносимое с полимерами (расчет будем вести на полиэтилен): кДж/ч.16946946,8кДж/ч.Следовательно должно отводиться холодильниками:16946946,8-16652615,4 = 294331,4 кДж/ч.Расход воды в холодильниках:кг/ч.Сведем полученные результаты в таблицу теплового баланса гидратора (табл. 9).Таблица 9 – Тепловой баланс гидратораПриходРасходКомпонентыкДж/чКомпонентыкДж/ч1. Этилен технический5394688,91. Этанол15971460,02. Вода11263367,62. Диэтиловый эфир330138,03. Тепло хим.реакции28890,33. Ацетальдегид101511,644. Этан105781,785. Полимеры137043,026. Метан6680,967. Вода холодильника294331,4Итого:16946946,8Итого:16946946,8ЗАКЛЮЧЕНИЕНастоящий курсовой проект посвящен рассмотрении химических аспектов и технологических решений производственного процесса получения этилового спирта методом прямой гидратации этилена.На основе анализа имеющейся литературы обоснована актуальность выбранной темы курсового проекта и определена его цель.В ходе выполнения курсового проекта проведен анализ литературных данных, касающихся химизма процесса гидратации, кинетических характеристик и термодинамических особенностей протекания процесса. Рассмотрены применяемые технологии синтеза, проведена их сравнительная характеристика.Рассчитан материальный баланс процесса, проведен также технологический и тепловой расчет основного аппарата – реактора-гидратора.Обоснованы необходимые мероприятия по охране труда и безопасности производства. Рассмотрены вопросы промышленной экологии производства этанола.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Алиев А.М., Сафаров А.Р., Гусейнова А.М. Расчет этиленового региона химико-технологического комплекса по переработке газов крекинга и пиролиза. //Химическая промышленность. 2014, г. 91, № 4, с.192-210.2. Паушкин Я.М., Адельсон C.B., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза. В двух частях, ч. II. Нефтехимические продукты и полимеры. М., "Химия", 1975,352 с. Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А. Промышленная органическая химия. Перевод с англ. Г.ЯЛегина. Под ред. О.В.Корсунского.М.: Мир, 1977. - 704 с.3. Кренцель Б.А. Основы синтеза алифатических спиртов из нефтяных углеводородов. Издательство АН СССР, М. 1954,183 с.4. Сороко В.Е., Вечная С.В., Попова Н.Н. Основы химической технологии. Учебник для техникумов. — Л.: Химия, 1986. — 296 с.5. Жермен Дж. Каталитические превращение углеводородов. М.:Мир",1972,308 с.6. Терентьев Г.А., Талов В.М., Сталь Ф.М. Производство моторных альтернативных топлив и их применение в автомобильном транспорте // Тем.обзор М. ЦНИИЭНЕФТЕХИМ - 1985.-85 с.7. Лычков О.П., Свинухов А.Г. Тенденция производства и применения кислородсодержащих соединений как компонентов бензинов // Тем.обзор, серия Переработка нефти. М. ЦНИИЭНЕФТЕХИМ - 1992. - 72 с.8.Программа ЕРА по применению этанола в составе моторных топлив в США // Oilandgas. 1994. - № 38. - С. 25-26 9. Вагнер В.А., Максименко A.A., Русаков Ю.В. Технология конвертации ДВС для работы на спирте // Тез.докл. Третья юбилейная научно-техническая конф. Бийск: Бийский технологический институт, 1995. - С. 153-154 10. Климовский Д.Н., Смирнов В.А., Стабников В.И. Технология спирта. М.: Пищевая промышленность, 1967. - 452 с. 11. Лебедев H.H. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1971. - 840 с. 12. Мухленов И.П., Тамбовцева В.Д., Горштейн А.Е. Основы химической технологии. М.: Высшая школа, 1968. 336 с. 13. Бакши Ю.М., Гельбштейн А.И., Темкин М.И. Дополнительные данные по равновесию синтеза этилового спирта. ДАН, 132, 157, (1960).14. Гельбштейн А.И., Бакши Ю.М., Темкин М.И. Кинетика парофазной гидратации этилена на фосфорно-кислотном катализаторе. // ДАН, 132, 384(1960).15. LiwenGioShcaiОбессеривание угля суперкритической концентрацией этанола // Fuelehem. andTechnol. 1994. - № 1. - С. 18-23.16. Кузнецов Т.Ф., Соболенко Н.М. Получение пористого оксида алюминия из гелей, обработанных этанолом и поверхностно-активным веществом // Неорган, материалы 1993 г. - № 8. - С. 1109-111217. Этиловый спирт // Химический энциклопедический словарь М. 1999.18. Баринов В.Е. Газофракционирующие установки. Москва, 1962, с.170.19. ГОСТ 25070-2013 «Этилен. Технические условия».20. ГОСТ Р 51999-2002 Спирт этиловый технический синтетический ректификованный и денатурированный. Технические условия.