Разработка технологии переработки сточных вод в производстве этилендиамина

ЗАДАНИЕ………………………………………………………………………………….2
РЕФЕРАТ………………………………………………………………………………….3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ……………………………………………………………….7
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..8
1 Литературный обзор…………………………………………………………………...10
1.1 Историческая справка……………………………………………………………….10
1.2 Методы получения этилендиамина………………………………………………...11
1.3 Технологические методы очистки сточных вод…………………………………...15
1.3.1 Существующие системы водоочистки…………………………………………...16
1.3.2 Дистилляция………………………………………………………………………..17
1.3.3 Гиперфильтрация (обратный осмос)……………………………………………..17
1.3.4 Ионный обмен……………………………………………………………………...17
1.3.5 Электродиализ……………………………………………………………………...18
2 Исследовательская часть………………………………………………………………20
2.1 Описание лабораторной установки………………………………………………...20
2.2 Анализ этилендиамина и аммиака в исходных и конечных продуктах………….22
2.3 Извлечение этилендиамина и аммиака из сточных вод…………………………...26
2.4 Проточный аппарат………………………………………………………………….29
2.5 Выводы по исследовательской части………………………………………………33
3 Технология производства……………………………………………………………..34
3.1 Выбор и обоснование метода производства ………………………………………34
3.2 Описание технологической схемы………………………………………………….35
4 Исходные данные для проектирования электролизного аппарата…………………37
4.1 Характеристика сырья, материалов, энергоресурсов и производимой продукции………………………………………………………………………………...37
4.2 Физико-химические основы технологического процесса………………………...40
4.2 Исходные данные для расчета электролизного аппарата…………………………41
5 Технологический расчет………………………………………………………………43
5.1 Расчет числа рабочих ячеек в электролизере………………………………………43
5.2 Материальный баланс……………………………………………………………….44
5.3 Расчет мощности установки………………………………………………………...46
5.4 Расчет теплового баланса …………………………………………………………...47
5.5 Краткая характеристика электролизера…………………………………………….49
6 Безопасность и экологичность проекта………………………………………………52
6.1 Общая характеристика опасностей проекта………….……………………………52
6.2 Безопасность производственной деятельности и мероприятия по ее обеспечению……………………………………………………………………………...53
6.2.1 Токсичные вещества и защита от них…………………………………………...53
6.2.2 Пожарная безопасность …………………………………………………………...55
6.2.3 Электробезопасность………………………………………………………………57
6.3 Санитарно-технические условия……………………………………………………57
6.3.1 Освещение………………………………………………………………………….57
6.3.2 Отопление…………………………………………………………………………..58
6.3.3 Шум…………………………………………………………………………………58
6.3.4 Вибрация……………………………………………………………………………59
6.3.5 Вентиляция…………………………………………………………………………59
6.3.6 Бытовые помещения……………………………………………………………….62
6.3.7 Льготы основных рабочих………………………………………………………...62
6.3.9 Допустимость риска……………………………………………………………….63
6.3.10 Безопасное ведение технологического процесса……………………………….63
6.4 Безопасность и экологичность проекта в чрезвычайных условиях………………64
6.4.1 Причины возникновения чрезвычайных ситуаций, мероприятия по защите окружающей природной среды при чрезвычайных ситуациях………………………64
6.4.2 Оповещение о чрезвычайных ситуациях………………………………………...65
6.4.3 Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций……………………………...66
6.4.4 Восстановительные работы……………………………………………………….67
7. Специфика стартапа…………………………………………………………………..68
7.1 Научно-техническая новизна………………………………………………………..68
7.2 Концепция рыночного продукта, MVP (минимальный жизнеспособный продукт)…………………………………………………………………………………..69
7.3 Концептуальное решение по бизнес-модели стартапа……………………………71
7.4 Обзор рынка………………………………………………………………………….73
7.5 Основные бизнес-гипотезы…………………………………………………………75
7.6 Конкуренты…………………………………………………………………………..77
7.7 Варианты привлечения финансирования для реализации проекта………………79
7.8 Финансовая модель ………………………………………………………………….79
7.8.1 Расчет производственной мощности объекта……………………………………80
7.8.2 Расчет капитальных вложений……………………………………………………82
7.8.2.1 Расчет стоимости оборудования электролизера……………………………….84
7.8.2.2 Расчет стоимости средств автоматизации и КИП……………………………..88
7.8.3 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования и общепроизводственные расходы……………………………………………………….94
7.8.4 Расчет себестоимости продукции………………………………………………...96
7.8.5 Обоснование экономической эффективности проектного решения…………...99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………102

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы выпускной квалификационной работы. Создание безотходного производства предполагает разработку методов утилизации побочных продуктов, разработку методов очистки сточных вод, а также совершенствование действующих технологических схем. При этом подразумевается, что получение целевого продукта по новой схеме позволяет исключить отдельные стадии, связанные с расходом дорогих реагентов и образованием большого объема сточных вод.
Основные методы очистки сточных вод, используемые в настоящее время, окисление, осаждение, ионный обмен и т.д., проходят с помощью применения химических реагентов. В итоге, извлекая из стоков вредные вещества, мы добавляем другие, допустим даже наименее токсичные. Электрохимические методы позволяют осуществлять очистку сточных вод не только без использования каких-либо реагентов, но и получать вещества, которые могут быть повторно потреблены в производственном процессе.
Таким образом, исследование методов электрохимической очистки сточных вод от этилендиамина и аммиака, является актуальным.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор
1.1 Историческая справка
В 1842 году Н. Н. Зинин открыл реакцию восстановления ароматических нитропроизводных до образования ароматических аминов под действием сульфида аммония. Таким образом, он синтезировал анилин:
В 1850 году А. В. Гофман показал, что амин может быть получен нагреванием йодистого этила С2Н5I с аммиаком. А в 1881 году он предложил способ получения первичных аминов из амидов карбоновых кислот.
Труды Зинина и Гофмана послужили научной основой для синтетических красителей, взрывчатых веществ, препаратов, душистых веществ и других областей органической химии.
С появлением на отечественном рынке в конце 1950-х годов эпоксидных смол остро встал вопрос о выпуске отвердителей для них.
В 1957 году Э. Николайсен описал метод получения ЭДА из водного аммиака и 1,2-дихлорэтана в ректификационной колонне. В верхней части колонны температура поддерживается от 30 до 40°С, а в нижней части от 100 до 120°С. Давление от атмосферного до 2,1МПа.
В Японии в 1962 году запатентован способ получения ЭДА из аммиачной воды высокой концентрации и дихлорэтана в многоступенчатом реакторе. При этом происходит ступенчатое повышение температуры в пределах от 110 до 170°С. В жидкофазной однородной системе количество ЭДА, полиэтилена, полиамина можно свободно регулировать мольным соотношением аммиака и дихлорэтана от 20:1 до 60:1. Получают продукты, содержащие 62,7% – ЭДА, 27% – ДЭТА, 10,3% – полиэтилена, полиамина. Выход всех аминов составляет 94,5%.
В 1976 году на Стерлитамакском ПО "Каустик" было создано производство этилендиамина (ЭДА), диэтилентриамина (ДЭТА) и технических ПЭПА марки Б, на Калушском ПО "Хлорвинил" в 1982 году был запущен аналогичный цех.
1.2 Методы получения этилендиамина
Наиболее распространенным методом является аммонолиз 1,2-дихлорэтана, который лежит в основе запатентованных способов синтеза этого диамина:
Согласно этому способу получают ЭДА в виде хлоргидрата, а свободный диамин выделяют в результате нейтрализации. Вместе с этилендиамином в этом процессе получают ценные продукты, такие как ТЭТА, ДЭТА, пиперазин.
Реакцию аммиака с 1,2-дихлорэтаном проводят в водной среде при температуре 100°С и давление до 5МПа. Для снижения выхода побочных продуктов, требуется избыток аммиака.
Способ получения ЭДА из водного аммиака и 1,2-дихлорэтана в ректификационной колонне. В верхней части колонны температура держится от 30 до 40°С, в нижней части от 100 до 120°С. Давление от атмосферного до 2,1МПа. В колонну подается дихлорэтан, аммиак и вода. Этилендиамин синтезируется в средней части колонны. Избыток аммиака конденсируется в верхней части колонны и возвращается в реакционную зону.
Гидрохлорид этилендиамина нейтрализуют пропусканием каустической соды через колонну. Температура в кубе колонны должна обеспечивать поступление растворенного 1,2-дихлорэтана и аммиака в среднюю зону для продоления реакции. Соотношение аммиака и 1,2-дихлорэтана должно быть близко к теоретическому значению, а эквивалентные количества получающегося этилендиамина выводятся из куба колонны. Процесс может осуществляться в насадочной или колпачковой колонне, 1,2-дихлорэтан подают в точку под верхней тарелкой. Безводный аммиак вводят со скоростью 16 кг/ч, каустическая сода (40%-раствор) подается со скоростью 90 кг/ч, а вода – 140 кг/ч. Тепло, выделяющееся во время реакции, используется для поддержания процесса. Сбалансированная жидкость и пар на верхней тарелке представляют собой безводный аммиак.

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки