licenenta finala word 2003

Capitolul I – Tema de proiectare

1

Să se proiecteze o instalație de obținere a bromurei de izoamil cu o productivitate de

. Instalația face parte din linia tehnologică de obținere a tiocarlidului.

2

Capitolul II – Memoriu de prezentare

Tuberculoza este o boală complexă, datorită unui germen extrem de rezistent (bacilul Koch descoperit in 1882), cu determinări pulmonare și extrapulmonare, greu de vindecat, cu

3

evoluții de lungă durată și afectarea profundă a capacitații de apărare și rezistentă a organismului. În consecință tratamentul tuberculozei este complex și include: distrugerea agentului cauzal al bolii și intărirea capacității de apărare a organismului prin diferite căi (repaos, alimentație, cultură fizică terapeutică, balnear etc.).

Datorită medicamentelor chimioterapice, tuberculoza nu mai este considerată ca o boală incurabilă. Totuși, descoperirea unor noi substanțe eficace reprezintă o problemă de actualitate, deoarece o gamă largă de medicamente face posibilă o terapie asociată, care permite combaterea formelor rezistente de tuberculoză.

Medicamentele antituberculoase cunoscute in prezent pot fi clasificate în trei grupe conform tabelului următor.

Clasificarea medicamentelor antituberculoase

Grupa Denumirea Eficiență Toleranță

I. Medicamente antituberculoase foarte active

Izomiazina (HIN)Rifampicina

+ + + ++ + + +

+ + ++ + +

II. Medicamente antituberculoase active

StreptomicinaEtambutolEtionamidăCicloserinăKanamicinăPirazinamidăCapreomicina

+ + ++ + ++ + ++ ++ ++ ++ +

+ ++ + ++ ++ ++ ++ ++ +

III. Medicamente antituberculoase slab active

ViomicinaP.A.S.TiacetazonaTiocarlid (izoxil)

++++

+++

+ + + +

Legendă: + + + + (excepțională); + + + (foarte bună); + + (bună); + (slabă).

Tiocarlidul (XIII, Izoxil 4,4’-dizoamiloxi-tiocarbanilidă) este un tuberculostatic de releu, activ împotriva tulpinilor rezistente la tuberculostatice majore. Se prezintă sub forma unei pulberi albe cu punctul de topire la 144-145˚C, insolubilă in apă, greu solubilă in alcool, solubilă in acetonă, eter, cloroform. Dintre procedeele cunoscute pentru obținerea tiocarlidului (condensarea 4-4’-dihidroxitiocarbanilidei cu sulfură de carbon sau un derivat tiazolic) cel mai avantajos pentru tehnică este procedeul care utilizează ca materie primă p-hidroxianilină

4

care se acetilează iar apoi se condensează cu bromura de izoamil, obținută din alcool izoamilic acid sulfuric și bromură de sodiu. Derivatul acetilat hidrolizează la p-izoamiloxianilină care prin condensare cu sulfură de carbon în etanol conduce la tiocarlid.

Huuuhggg

(CH3)2CH-CH2-CH2-Br +

5

S C

OH

NH

+ (Ac)2O

OH

NHAc

(CH3)2CH-CH2CH2-OH (CH3)2CH-CH2-CH2-Br

H2SO4

NaBr

OH

NHAc

O-(CH2)2-CH CH3

CH3

NHAc

O-(CH2)2-CH

CH3

CH3

NHAc

O-(CH2)2-CH CH3

CH3

NHAc

NaOH

O-(CH2)2-CH CH3

CH3

NH2

NH2

O-(CH2)2-CH CH3NH2 NH2

În prima fază din tehnologia de fabricare a tiocarlidului are loc obținerea bromurii de izoamil. Pentru aceasta se încarcă în reactor bromură de sodiu, apa si alcool izoamilic, după care incepe adăugarea acidului sulfuric fără a depăși temperatura de 50-55˚C. Menținerea acestei valori se face prin răcirea masei de reacție, iar după adăugarea întregii cantitați de acid, se ridică temperatura la 100˚C și se menține această valoare timp de 1,5-3 ore. Randamentul procesului de bromurare depinde de raportul molar între reactanți și temperatura procesului: pentru temperatura de 100˚C și rapoarte molare H2SO4: NaBr =2,3-2,4 și NaBr: (CH3)2CH-CH2-CH2-OH = 1,3-1,4 randamentul în bromură de izoamil atinge valori de 80-81%.

Pentru izolarea bromurii de izoamil masa de reacție se răcește la 20˚C după care se separă stratul apos iar stratul organic se trece într-un decantor unde se spală cu apă pentru îndepartarea totală a aciditații. Bromura brută se trece apoi înr-un turn de uscare care conține CaCl2 anhidră sau Na2SO4 anhidru, iar după uscare este trecută într-un reactor de alchilare a fenacetolului (p-hidroxiacetanilidă) cu bromură de izoamil. Alchilarea fenacetolului are loc în mediu de alcool etilic și în prezența hidroxidului de sodiu, la temperatura de 70-80˚C timp de 4 ore, folosind un exces de 20% bromură de izoamil față de fenacetol și un raport molar între NOOH și fenacetol de 1:1. După terminarea reflexării se adaugă acid clorhidric, pentru hidroliza grupării acetanilidei și se refuleaza 3-5 ore, apoi se racește la 20-25˚C și se neutralizează la pH 7 cu soluție diluată de hidroxid de sodiu. Amestecul obținut se tratează cu benzen pentru extracția p-izoamiloxianilinei, iar după separarea fazei apoase soluția benzoică se spală cu apă și se supune distilării. Distilă inițial benzenul la presiune normală, iar apoi la un vid de 15-16 mm Hg distilă p-izoamiloxianilina în intervalul 149-151˚C. Produsul distilat

6

O-(CH2)2-CH CH3

CH3

CS2

C2H5OH

CH3

O-(CH2)-CHCH3

CH3

se introduce într-un reactor în care se mai adaugă alcool etilic, acid acetic și sulfură de carbon, după care se inchid ventilele de admisie a reactanților, iar masa de reacție se menține sub agitare la temperatură normală timp de 8-10 ore după care se forfectează câteva ore la reflux. Gazele degajate, formate în principal din H2S sunt absorbite în apă iar tiocarlidul brut se separă prin răcirea masei de reacție la 5-10˚C și filtrare pe filtru nuce.

Purificarea tiocarlidului se face prin recristalizare din etanol iar uscarea produsului după filtrare se realizează la 40-45˚C în uscător dulap sau în uscător în strat fluidizat.

Utilajele componente din instalația de obținere a bromurei de izoamil sunt de dimensiuni mici, în raport cu alte domenii chimice. Aceste utilaje de dimensiuni mici sunt caracteristice în industria de sinteză fină cum ar fi industria farmaceutică.

Utilajul în care au loc reacţiile chimice este reactor tip autoclavă cu manta şi prevăzut cu sistem de agitare mecanică, agitatorul este de tip ancoră şi este acţionat de un motor electric.

Decantorul este prevăzut cu agitator, în acest decantor se realizează și spălarea fazei organice.

Schimbătorul de căldură este compacte (schimbător de căldură multitubular) acesta realizând un transfer termic avansat între agentul termic şi fluidul tehnologic.

Uscarea se realizează în turnul de uscare cu aer transportat cu ventilator.Transportul materialelor în instalaţie se realizează cu ajutorul pompei centrifuge. Apa

utilizată în instalaţie este apa industrială care are temperatura de 20˚C.Aburul este utilizat ca agent de încalzire şi este abur de 3 ata având umiditatea 3% și

temperatura de 132,9°C. Energia electrica are valorile de 220-380VRandamentul procesului de bromurare depinde de raportul molar între reactanți și

temperatura procesului: pentru temperatura de 100˚C și rapoarte molare H2SO4: NaBr =2,3-2,4 și NaBr: (CH3)2CH-CH2-CH2-OH = 1,3-1,4 randamentul în bromură de izoamil atinge valori de 80-81%.

Materiile prime folosite pentru obținerea bromurei de izoamil sunt alcoolul izoamilic, bromura de sodiu si acidul sulfuric.

Principalele utilaje folosite pentru obținerea bromurei de izoamil sunt:

vase de măsură; reactor; condensator; decantor; turn de uscare; pompa.

7

Capitolul III – Tehnologia fabricației

3.1. Variante tehnologice

8

Varianta tehnologică pentru obţinerea bromurei de izoamil folosită la nivel industrial pornește de la alcoolul izoamilic care reacționeaza cu bromura de sodiu în mediu acid.

2 (CH3)2-CH-CH2-CH2-OH 2 (CH3)2-CH-CH2-CH2-Br + Na2SO4 + 2 H2O

3.2. Varianta tehnologică adoptată

Pentru obținerea bromurii de izoamil se încarcă în reactor bromură de sodiu, apa si alcool izoamilic, după care incepe adăugarea acidului sulfuric fără a depăși temperatura de 50-55˚C. Menținerea acestei valori se face prin răcirea masei de reacție, iar după adăugarea întregii cantitați de acid, se ridică temperatura la 100˚C și se menține această valoare timp de 1,5-3 ore. Randamentul procesului de bromurare depinde de raportul molar între reactanți și temperatura procesului: pentru temperatura de 100˚C și rapoarte molare H2SO4: NaBr =2,3-2,4 și NaBr: (CH3)2CH-CH2-CH2-OH = 1,3-1,4 randamentul în bromură de izoamil atinge valori de 80-81%.

Pentru izolarea bromurii de izoamil masa de reacție se răcește la 20˚C după care se separă stratul apos iar stratul organic se trece într-un decantor unde se spală cu apă pentru îndepartarea totală a aciditații. Bromura brută se trece apoi înr-un turn de uscare care conține CaCl2 anhidră sau Na2SO4 anhidru.

9

2 NaBr

H2SO4

Figura 1. Schema bloc a instalației.

10

3.3. Considerații teoretice asupra proceselor implicate

11

Figura 2. Schema tehnologică a instalației.

1-reactor de bromurare; 2- vase de măsură (apă, alcool, acid ); 3- vizor; 4- decantor; 5- turn de uscare cu CaCl2; 6- pompă; 7- rezervor; 8- condensator.

3.3. Considerații teoretice asupra proceselor implicate


H2SO4 + 2 NaBr Na2SO4 + 2 HBr

(CH3)2-CH-CH2-CH2-OH + HBr (CH3)2-CH-CH2-CH2-Br + H2O

Mecanism de reacție:

HBr H+ + Br-

(CH3)2-CH-CH2-CH2-OH + H+ (CH3)2-CH-CH2-CH2-O+H2

(CH3)2-CH-CH2-CH2 - O+H2 (CH3)2-CH-CH2-CH2+ + H2O

(CH3)2-CH-CH2-CH2+ + Br- (CH3)2-CH-CH2-CH2-Br

Efectul termic de reacție reprezintă diferența dintre suma căldurilor de formare ale substanțelor finale și suma căldurilor de formare ale substanțelor inițiale.

unde:

- efectul termic de reacție în condiții standard;

- coeficienții stoechiometrici ai reactanților și produșilor de reacție;

- căldura de formare a substanței.


12

2 NaBr

H2SO4

2 NaBr

H2SO4

repede

încet

rapid

Pentru substanţele pentru care nu se cunoaşte căldura de formare, aceasta se poate determina din căldura de combustie.

C5H11Br + O2 5 CO2 + H2O + Br

Căldura de combustie se determină din relația:

unde: n – numărul de electroni deplasați.

unde:

- căldura de combustie a carbonului;

- căldura de combustie a hidrogenului;

- căldura de combustie a bromului.

C, H și Br reprezintă numarul atomilor de carbon, hidrogen respectiv brom din molecula substanței.

Variația efectului termic cu temperatura este strâns legată de variația cu temperatura a căldurilor specifice ale substanțelor care participă la reacție, respectiv depinde de entalpia substanțelor inițiale și finale. Variația efectului termic izobar al reacției cu temperatura se exprimă prin ecuația:

13

unde:

- efectul termic de reacție în condiții standard;

- variația căldurii specifice cu temperatura.

Căldura specifică se calculează cu relația:

unde:

- numărul de atomi;

- căldura atomică;

- masa moleculară.

14

3.4. Caracterizarea materiilor prime, auxiliare și produselor finale

Materii prime:

Alcoolul izoamilic

Denumirea IUPAC: 3 metil 1 butanol.

Alte denumiri: Izopentil alcool, Izopentanol, Izobutilcarbinol, 2 metil 4 butanol, 3 metilbutanol, 3 metilbutan 1 ol, 3 metil 1 butanol;

Numărul CAS: [123-51-3];

Formula chimică: C5H12O;

Masa molară: 88,17 g/mol;

Este un lichid curat, incolor;

Densitatea: 0,809 g/cm3 lichid;

Punct de topire: -117,2 ˚C;

Punct de fierbere: 132˚C;

15

Ușor solubil în apă;

Pericolele: NFPA 704

Indice de sănătate: 2 – moderat;

Indicele de inflamabilitate: 2 – moderat;

Indicele de reactivitate: 1 – ușor;

Indicele de contact: 2 – moderat;

Solubilitatea în apă: g/100 ml:2,5;

Temperatura de auto-aprindere: 350˚C;

Puritate: 99,0% min.

Manipulare și depozitare. Se depozitează la rece, in incinte cu aer uscat și bine aerisit, departe de orice sursă de foc. Este de preferat să se stocheze afară. Se transportă în recipiente care trebuie să fie stabile și la loviri să nu producă scântei.

Este stabil, inflamabil, nu se amestecă cu agenți de oxidare puternici, acizi foarte tari, cloruri acide, anhidride acide.

Bromura de sodiu

Numărul CAS: 7647-15-6 ;

Denumire IUPAC: bromă de sodiu;

Alte denumiri: ulei de vitriol;

Formula chimică: NaBr ;

Pericolele: NFPA 704:

Indicele de sănătate: 2 - moderat;

Indicele de imflamabilitate: 0 – nu arde;

Indicele de reactivitate: 1 – ușor;

Indicele de contact: 2 – moderat;

16

2

2

1

2

0

1

2

2

Poate fi sub formă de cristale, granule sau pulbere;

Este inodor;

Solubilitatea în apă: 116 g/ 100 g apă la 50˚C;

Punctul de fiebere: 1930 ˚C;

Punctul de topire: 755 ˚C;

Stabil în condiţii obişnuite de utilizare şi de stocare. Absoarbe umezeala din aer. Nu se trebuie amestecați cu acizi, săruri de metale grele.

Acid sulfuric

Numărul CAS: 7664-93-9;

Denumire IUPAC: acid sulfuric;

Formula chimică: H2SO4;


Indicele de sănătate: 3 - foarte reactiv cu apa;

Indicele de imflamabilitate: 0 - nu arde;

Indicele de reactivitate: 2 – moderat;

Indicele de contact: extrem de periculos;

Este un lichid clar, incolor și inodor;

Punctul de topire: 10 ˚C;

Punctul de fierbere: 337 ˚C;

17

3

0

2

W

Masa molară: 98,08 g/mol;

Miscibil în apă;

Vâscozitate: 26,7 cP la 20 ˚C.

Produse finale:

Bromura de izoamil

Numărul CAS: 107-82-4

Formula chimică: C5H11Br;

Denumire IUPAC: 1 bromo 3 metilbutan;

Alte denumiri: bromură de 3 metil butil, bromură de izopentil, bromură de izometilbutil;


Indicele de sănătate: 1 – ușor;

Indicele de imflamabilitate: 3 foarte imflamabil;

Indicele de reactivitate: 0 – deloc reactiv;

Indicele de contact: 0 – deloc;

Punctul de topire: -112 ˚C;

Punctul de fierbere: 120-121 ˚C;

Solubil în apă: ușor solubil;

pH ul : 6-7;

Temperatura de aprindere: 23 ˚C;

Stabil în condiţii obişnuite.

Sulfatul de sodiu

18

1

3

0

Numărul CAS: 7727-73-3;

Formula chimică: Na2SO4;

Denumire IUPAC: sulfat de sodiu;


Indicele de sănătate: 1 – ușor;

Indicele de imflamabilitate: nu arde;

Indicele de reactivitate: 0 – deloc reactiv;

Indicele de contact: 0 – deloc;

Se prezintă sub formă de cristale albe;

Masa molară: 142,04 g/mol (anhidru);

Densitatea: 2,664 g/cm3 (anhidru);

Punctul de topire: 884 ˚C (anhidru) și 32,4 ˚C dehidratat;

Punctul de fierbere: 1429 ˚C (anhidru);

Solubil în apă.

19

1

0

0

Capitolul IV – Proiectarea tehnologică

4.1. Denumirea utilajului proiectat

20

Reactorul tip autoclavă cu funcționare discontinuă și cu agitare mecanică.

4.1.1. Alegerea tipului de reactor

Reactorul chimic este aparatul în care se desfăşoară un proces chimic. Reactorul chimic este cel mai important utilaj dintr-o instalaţie chimică, iar buna lui funcţionare determină economicitatea procesului.

Fenomenele care au loc în reactorul chimic trebuie analizate sub denumirea generală de proces chimic. Procesul chimic ia în considerare, pe lângă reacţia chimică propriu-zisă, şi fenomenele fizice care apar: curgerea, transferul de masă şi energie, fenomene prezente în orice reactor chimic. Descrierea cantitativă a acestor fenomene conduce la obţinerea ecuaţiilor cu ajutorul cărora reactorul poate fi analizat, dimensionat, optimizat şi reglat.

Metoda proceselor unitare, folosită în studiul aparatelor în care au loc numai procese fizice, nu poate fi aplicată reactoarelor chimice fără a se ţine seama de implicaţiile reacţiilor chimice care au loc. Din această cauză studiul aprofundat şi stabilizarea bazelor de calcul trebuie să se facă pentru fiecare tip de reactor în parte sau pentru categorii de reactoare. Acest lucru impune clasificarea reactoarelor chimice.

Criterii de clasificare a reactoarelor chimice:

După mecanismul de reacţie: reactoare pentru reacţii reversibile; reactoare pentru reacţii ireversibile; reactoare pentru reacţii complexe;

După regimul termic: reactoare izoterme; reactoare adiabatice; reactoare neizoterme şi neadiabatice; reactoare autoterme;

După forma constructiva: reactoare tip cameră de reacţie; reactoare tip coloană de reacţie; reactoare tip schimbător de căldură; reactoare tip cuptor (sobă de reacţie).

21

După numărul fazelor prezente în reactor: reactoare pentru reacţii omogene, când reactanţii constituie o

singură fază; reactoare pentru reacţii eterogene, când reactanţii constituie două

sau mai multe faze:- reactoare pentru reacţii eterogene fluid-fluid;- reactoare pentru reacţii catalitice fluid-solid

catalitice;- reactoare pentru reacţii fluid-solid

necatalitice.

După continuitatea procesului: reactoare discontinue; reactoare continue; reactoare semicontinue.

După tipul de amestecare al reactanţilor: reactoare cu amestecare perfectă: discontinue, continue,

semicontinue; reactoare cu deplasare totală.

Proiectarea reactoarelor chimice se face pe baza unor date strict necesare care sunt furnizate de procesul tehnologic.

Pentru desfăşurarea reacţiei de condensare, s-a ales un reactor tip autoclavă cu funcţionare discontinuă fără şicane.

Reactorul tip autoclavă se prezintă sub forma unui cilindru, figura 4.1, construit din oţel sau sticlă, prevăzut la cele două extremităţi cu fundul, respectiv capacul reactorului. Fundul este fixat prin sudură de corpul aparatului, iar capacul este demontabil, prins cu ajutorul flanşelor. Pe capacul aparatului se află racorduri pentru introducerea reactanţilor, gură de vizitare şi/sau vizor, sistemul de agitare şi o serie de racorduri pentru teacă de termometru, manometru, etc. Pe fundul aparatului se montează racordul pentru evacuarea masei de reacţie.

22

Figura 3. Reactor tip autoclavă cu funcţionare discontinuă

1 – corpul reactorului, 2 –manta, 3 – agitator, 4 – teacă termometru, 5 – gură de vizitare, 6– racord, 7 – racord ieșiremasă de reacție, 8 – racord intrare agent

termic, 9 – racord ieșire agent termic.

Pe aproximativ 80 – 90 % din înălţimea virolei cilindrice a aparatului şi pe fundul acestuia se află o manta cilindrică prin care circulă agentul termic.

Funcţionarea reactorului discontinuu cuprinde mai multe etape: încărcarea amestecului de reacţie, încălzirea acestuia, menţinerea sub agitare o anumită perioadă de timp şi la o anumită temperatură pentru desfăşurarea procesului, răcirea masei de reacţie, descărcarea şi pregătirea pentru o nouă şarjă.

23

Proiectarea reactorului discontinuu cu amestecare urmăreşte:

determinarea dimensiunilor geometrice; consumul de energie în procesul de amestecare.

Reactorul ales este reactorul tip autoclavă, cilindric, confecționat din oțel aliat tip X5 CrNi 189-W1.4301 prevăzut cu manta pentru agentul termic, și cu agitator pentru amestecarea masei de reacție. Fundul și capacul reactorului au formă elipsoidală, fundul se montează prin sudură, iar capacul este demontabil, ansamblat cu flanșe și șuruburi. Pe capacul reactorului există racorduri pentru introducerea reactanților, pentru sistemul de agitare, pentru manometru, pentru termometru și gură de vizitare. Fundul reactorului este prevăzut cu racord pentru evacuarea masei de reacție.

Mantaua este prevăzută cu racorduri pentru agentul termic, pentru manometru, pentru termometru, racorduri de aerisire și racord pentru supapa de siguranță. Reactorul funcționează discontinuu

4.1.2. Bilanțuri de materiale

Producția pe șarjă se calculează cu relația:

în care:Pa - producția anuală care trebuie trebuie realizată în reactor (se impune prin tema de

proiectare); ns – numărul de șarje.

Numărul anual de șarje se calculează cu relația:

Timpul pentru o șarjă se compune din timpul de operare și timpul de reacție:

în care:

- timpul de operare, timpul decesar pentru încărcarea, descărcarea, curățirea și

pregătirea reactorului pentru o nouă operație (se admite);

24

- timpul de reacție

timp de încărcare timp de răcire timp descărcare timp pregătire reactor

pentru etapa următoare

timpul de încărcare

timpul de răcire

timpul de descărcare

timpul pentru pregătirea reactorului pentru etapa următoare

Fondul anual de timp (FAT) zile

șarje

Reacția care are loc este următoarea:


Condițiile în care se desfășoara reacția chimică:

Temperatura T

NaBr : Alcool izoamilic

H2SO4 : NaBr

25

H2SO4

2 NaBr

Randamentul total este egal cu produsul randamentelor pentru fiecare utilaj.

- randamentul reacției chimice de bromurare;

- randamentul procesului de decantare;

- randamentul procesului de spălare;

- randamentul procesului de uscare.

unde:

- producția pe șarjă:

- coeficient stoechiometric;- masa moleculară a substanței.

Cantitatea necesară de NaBr:

Cantitatea introdusă de NaBr în reactor:

Cantitatea de C5H12O introdusă în reactor:

Cantitatea de H2SO4 introdusă în reactor:

Cantitatea de C5H11Br obținută din reacție la :

26

Cantitatea de C5H11Br obținută din reacție la (cantitatea reală) :

Cantitatea de NaBr reacționat:

Cantitatea de C5H12O reacționat:

Cantitatea de H2SO4 reacționat:

Cantitatea de NaBr rămasă:

Cantitatea de C5H12O rămasă:

Cantitatea de H2SO4 rămasă:

Cantitatea de H2O obținută:

Cantitatea de Na2SO4 obținută:

Pe baza calculelor stoechiometrice și ținând seama de randamentul reacției se obțin datele din tabelele de mai jos.

27

Bilanț de materiale pentru bromurare

INTRARE IEȘIRE

Nr.crt.

Material Cantitate Fracție Material Cantitate Fracție

1 Alcool izoamilic

211,921 0,461 Alcool izoamilic

89,31 0,195

2 NaBr 177,174 0,386 NaBr 33,664 0,073

3 H2SO4 70,239 0,153 H2SO4 1,966 0,004TOTAL 459,334 1,00 Bromură de

izoamil210,3898 0,458

H2O 25,079 0,055

Na2SO4 98,925 0,215

TOTAL 459,334 1,00

În procesul de decantare:

28

98% din C5H11Br – trece în fază organică2% din C5H11Br – trece în fază apoasă (pierderi) Cantitatea de C5H11Br în fază organică:

Cantitatea de C5H11Br în fază apoasă:

Bilanț de materiale pentru decantare

INTRARE

Nr. crt.

Material Cantitate Fracție

1 Alcool izoamilic 89,31 0,195

2 NaBr 33,664 0,073

3 H2SO4 1,966 0,004

4 Bromură de izoamil 210,3898 0,458

5 H2O 25,079 0,055

6 Na2SO4 98,925 0,215

TOTAL 459,334 1,00

IEȘIRE

Faza organica Faza apoasă

Nr.crt.


1 Alcool izoamilic

89,31 0,3 NaBr 33,664 0,208

2 Bromură de izoamil

206,182 0,693 Bromură de izoamil(pierderi)

4,2078 0,026

3 H2SO4 1,966 0,007 H2O 25,079 0,155

TOTAL 297,458 1,00 Na2SO4 98,925 0,611

TOTAL 161,8758 1,00

În procesul de spălare-decantare:

29

98% din C5H11Br – trece în fază organică2% din C5H11Br – trece în fază apoasă (pierderi)

Cantitatea de C5H11Br în fază organică:


Pentru spalare se folosesc 50 Kg de apă.

Cantitatea de H2O în fază organică -

Cantitatea de H2O în fază apoasă -

Bilanț de materiale pentru spălare-decantare

INTRARE

Nr.crt.


1 Alcool izoamilic 89,31 0,257


3 H2SO4 1,966 0,006

4 H2O 50 0,144

TOTAL 347,458 1,00

IEȘIRE

Faza organica Faza apoasă

Nr.crt.



202,058 0,986 Alcool izoamilic 89,31 0,627

2 H2O 2,942 0,014 Bromură de izoamil(pierderi)

4,124 0,029

TOTAL 205,00 1,00 H2SO4 1,966 0,014

H2O 47,058 0,330

TOTAL 142,458 1,00

30

În procesul de uscare:

99% din C5H11Br – trece în fază organică1% din C5H11Br – trece în fază apoasă (pierderi)

Cantitatea de C5H11Br în fază organică:


Bilanț de materiale pentru uscare

INTRARE

Nr.crt.



2 H2O 2,942 0,014

TOTAL 205,00 1,00

IEȘIRE I IEȘIRE IINr.crt.



200,00 1,00 Bromură de izoamil

2,058 0,412

TOTAL 200,00 1,00 H2O 2,942 0,588

TOTAL 5,00 1,00

4.1.3. Calculul dimensiunilor tehnologice caracteristice31

Pentru determinarea dimensiunilor geometrice ale reactorului cu funcționare discontinuă, tip autoclavă, se pleacă de la relația:

unde:

- volumul reactorului;

- volumul util al reactorului;

- coeficientul de umplere.

Admitem

Figura 4. Dimensiunile principale ale reactorului.

32

unde:

- masa de reacție

- densitatea masei de reacție

- fracția molară a alcoolului izoamilic;

- fracția molară a NaBr;

- fracția molara a H2SO4.

- densitatea alcoolului izoamilic;

- densitatea NaBr;

- densitatea H2SO4.

Admitem:

Din STAS adoptăm diametrul , ,

unde:

- grosimea peretelui reactorului;

- diametrul exterior al reactorului;

h – înălțimea parții cilindrice a fundului reactorului.

unde:H- înălțimea reactorului;

33

- înălțimea părții cilindrice a reactorului;

- înălțimea capacului reactorului;

- înălțimea fundului reactprului.

Adoptăm:

Din STAS

unde:

- volumul părții cilindrice a reactorului;

- volumul fundului reactorului.

Admitem

Dimensionarea mantalei.

Mantaua este confecționată din oțel tip K41STAS 2883-80. Diametrul interior al mantalei se determină din valoarea următoare din STAS

Din STAS , , ,

unde:

- diametrul interior al mantalei;

- diametrul exterior al mantalei;

- grosimea peretelui mantalei;

- volumul fundului mantalei.

unde:

- înălțimea mantalei;

- înălțimea lichidului din partea cilindrică a aparatului;

34

- înălțimea fundului reactorului;

- distanța dintre reactor și manta.

Mantaua se montează cu 50 mm sub nivelul lichidului din reactor.

unde:

- volumul lichidului din partea cilindrică a reactorului.

Admitem

Determinarea masei reactorului.

unde:

- masa totală a reactorului;

- masa reactorului;

- masa mantalei reactorului.

unde:

- masa virolei reactorului;

- masa fundului reactorului.

Din STAS

35

unde:

- masa virolei mantalei;

- masa fundului mantalei.

unde:

- înălțimea virolei mantalei.

Din STAS

Ținând seama de accesoriile reactorului (flanșe, racorduri, agitator etc.) masa obținută se majorează cu și se rotunjește.

Admiteam că masa reactorului se majorează cu 20%.

Calculul puterii necesare pentru funcționarea agitatorului.

Pentru calcularea puterii necesare funcționării agitatorului în perioadă de regim constant se pleacă de la relația empirică:

unde:- puterea necesară;

36

c și m se admit din STAS; iar ;

- regimul de agitare;

- diametrul agitatorului și se admite ;- densitaea masei de reacție,calculată anterior.

Se alege un agitator tip ancoră cu două palete (ancoră simplă) cu turația de 60 rotații pe minut și cu următoarele caracteristici:

Admit

Admit

- vâscozitaea

Admitem

Consumul de energie în perioada de regim constant se amplifică cu un coeficient care ține seama de rezistențele ce apar la agitare: prezența tijei termometrului în masa de reacție, 10%, și rugozitatea pereților, 30%.

Consumul de energie în perioada de regim constant devine:

Consumul de energie în perioada de pornire se calculează cu relația:

Admitem

Conform STAS puterea instalată va fi

37

Diametrul arborelui agitatorului se calculează, funcție de puterea motorului care acționează agitatorul, cu relația:

unde:

- diametrul arborelui agitatorului;

- momentul de torsiune;

- efortul unitar admisibil la torsiune, se in în funcție de materialul de construcție al

arborelui agitatorului: . Admitem

unde:

;

- randamentul total; Admitem

Diametrul rezultat îl standardizăm.

38

Bilanțuri termice

Reacția dintre alcoolul izoamilic și NaBr în prezență de H2SO4 se desfășoară în mai multe etape.

Conform graficului de mai sus temperatura inițială a masei de reacție este de 20˚C. Încălzirea acesteia se face brusc, temperatura începând să crească odată cu introducerea în reactor a acidului sulfuric. După adăugarea întregii cantități de acid sulfuric se ridică temperatura la 100˚C și se menține timp de o oră jumătate, după care masa de reacție se răcește la temperatura de 20˚C.

39

Bilanțul termic pe perioada de menținere la 50˚C

Neglijăm pierderile de căldura deoarece reacția este exotermă si facem răcire cu apă.

unde:122,611 reprezintă cantitatea de alcool izoamilic reacționată.

40

Bilanțul termic pe perioada de încălzire.

Încălzirea de la se face cu abur cu presiunea de 3 ata,

Considerăm umiditatea aburului

Admitem din

41

Bilanțul termic pe etapa de menținere la temperatura de 100˚C a masei de reacție.

Bilanțul termic pe etapa de răcire a masei de reacție.

Răcirea se face cu apă care se încălzește de la 15-35˚C în timp ce masa de reacție se răcește de șa 100-20˚C.

42

Verificarea suprafeței de transfer de căldură

Suprafața reală pe care o are reactorul este dată de relația de mai jos:

unde:

- este aria laterală a reactorului pe porțiunea acoperită de manta;

- aria fundului reactorului.

unde:

- diametrul mediu al reactorului

unde:

- este desfățurata

Etapa de menținere la 50˚C

43

unde:

Q – fluxul termic;

K – coeficientul global de transfer termic;

- forța motoare medie a transferului de căldură.

44

Pentru calculul lui K folosim condiția de staționaritate

Deoarece nu se cunosc și , calculul se face prin încercări.

Se admite de aici rezultă că

45

Condiția:

unde:

- fluxul termic transferat de la amestecul de reacție la perete;

- coeficientul individual de transfer termic;

- rezistența depunerilor;

- grosimea peretelui;

- coeficientul de conductivitate termică.

46

Dacă atunci

47

Atunci și

Pentru calculul lui q se ia valoarea cea mai mare a lui .

Deoarece se reia calculul cu o altă valoare a lui .

Considerăm că .

48

Condiția:

unde:

- fluxul termic transferat de la amestecul de reacție la perete;

- coeficientul individual de transfer termic;

- rezistența depunerilor;

- grosimea peretelui;

- coeficientul de conductivitate termică.

49

Dacă atunci

Atunci și

50

Pentru calculul lui q se ia valoarea cea mai mare a lui .

Vom folosi o metodă grafică pentru determinarea lui

Din graficul de mai sus rezultă ca:

iar

51

Tp1 0C q1exp3 q2exp3 42 5,06 6,972 45 3,19 9,64

Suprafața reală este mai mică decât suprafața necesară, pentru preluarea căldurii vom folosi și o serpentină introdusă în reactor.

Calculul serpentinei.

unde:

- fluxul termic transferat prin peretele reactorului.

unde:Q2 – fluxul termic transferat prin serpentină;Q – cantitatea totală de căldură transferată.

unde:A – suprafața totală;AR – suprafața reactorului;As – suprafața serpentinei.

unde:d – diametrul țevii serpentinei pe care îl admitem ;L – lungimea țevii din care este formată serpentina.

Admitem diametrul serpentinei Ds=700 mm.

n – numărul de spire, din calcul reiese că n=9 spire.

52

t - este pasul

4.1.4. Conexiuni și racorduri

În orice tehnologie din industria chimică se folosesc materiale solide, lichide și gazoase care sunt în continuă mișcare. Transportul gazelor și lichidelor este ușor deoarece acestea au proprietatea de a curge. Pentru transportul solidelor se folosesc alte tehnici și anume: dizolvarea solidului într-un lichid, mărunțire, antrenare cu gaz (transport pneumatic), sau cu un lichid, etc.

Transportul fluidelor se face prin conducte și canale (fluidul nu umple secțiunea canalului).

Conducta este ansamblu de elemente montate între ele pe un traseu bine determinat. În general, orice traseu de conductă este construit din tubulatură, elemente de legătură (flanșe, piese fasonate, fitinguri, etc), dispozitive de preluare a dilatațiilor termice, armături de închidere, reglare sau distribuire, precum și din elemente de rezemare sau susținere. Conductele tehnologice sunt montate pe trasee comune, la același nivel sau la nivele diferite, ceea ce ușurează într-o oarecare măsură soluționarea tehnică a sprijinirii.

Majoritatea elementelor componente ale conductelor sunt definite prin diametrul nominal și presiunea nominală.

Dimensiunile conductelor, diametrul și lungimea, depind de: debitul și proprietățile fluidului transportat și distanța de transport. Pentru conducte de lungime mică inclusiv racordurile utilajelor, diametrul se calculează din relația debitului masic funcție de viteza fluidului.

Reactoarele sunt prevăzute cu elemente care le leagă de celelalte utilaje aflate în fluxul tehnologic. Aceste racorduri pot fi: racorduri; baraje sau mufe.

În general ele se execută din acelaşi material ca virola, capacul sau fundul de care se sudează. Racordurile folosite obişnuit , au secţinuea transversală circulară, dar există şi racorduri cu sectiunea puţin lărgită sau deformată (pătrată sau dreptunghiulară) , special pentru intrare .

Dacă se cunoaşte debitul de fluid Mv [ m3/s] şi viteza de curgere a fluidului v[m/s] , se poate calcula diametrul interior al racordului cu relaţia care urmează, dedusă din expresia debitului;

53

În funcţie de valoarea obţinută , se alege diametrul nominal standardizat, imediat superior.Barajele se folosesc în cazurile cănd spaţiul disponibil ,pentru montaj, este limitat.Ele se aseamană cu flanşele ca formă şi ca mod de funcţionare ,dar se sudează direct pe învelişul recipentului sau fac corp comun cu învelişul , la recipientele turnate .În general , barajul are o construcţie mai simplă decât racordul cu flanşă şi, constituie în acelaşi timp un element de rigidizare a orificiului pe care este montat.Barajele pot fi pentru sudare din oţel ( STAS 8500-77) sau pot fi turnate din fontă ( STAS 8551-78).

Condiţia obligatorie ca barajele să poată fi îmbinate cu flanşele, este ca dimensiunile lor de legătură să corespundă.

Mufele pentru sudare (STAS 8850/2-72) sunt folosite la racordarea conductelor şi a armăturilor cu dimensiuni mici (Dn ≤ 50) şi la presiuni nominale pn = 6 – 64.Mufele se sudează, fie aplicate în exterior, fie în găuri străpunse în peretele recipientului.Racordurile sunt alcătuite dintr-o ţeavă carfe la un capaăt se sudează pe recipeint şi la celălalt capăt de o flanşă de legătură.

Reactorul pentru obținerea bromurii de izoamil este prevăzut cu racorduri pentru

intrarea și ieșirea materiilor prime, agenșilor termici și produselor finite.

54

Figura 5. Distribuirea racordurilor.

55

Figura 6. Racorduri pentru sudare cu flanșe plate căptușite Pn 6. STAS 8815/3-79.Dimensiuni.

56

Racord pentru introducerea alcoolului izoamilic ( R1 ).

Diametrul racordului se calculează din debit.

unde:

- densitatea alcoolului izoamilic,

- se admite, Admitem

- diametrul interior.

unde:

- cantitatea de alcool izoamilic introdusă în reactor

t – timpul cât durează încărcarea

- debitul de alcool izoamilic în kg/s

se standardizează

Filet M 10

Racord pentru introducerea soluției NaBr ( R 2 ).

unde:

- densitatea NaBr,


57


unde:

- cantitatea de NaBr introdusă în reactor

Înmulțim cu 2 pentru că diluăm soluția cu apă pentru a o aduce din fază de granule în fază de lichid.

t – timpul cât durează încărcarea

se standardizează

Filet M 10

Racord pentru ieșirea vaporilor de apă ( R 3).

unde:

- densitatea vaporilor de apă,



Admiteam că debitul de apă care iese sub formă de vapori din reactor este

se standardizează

Filet M 16

58

Racord pentru intrarea condensului ( R 4 ).

unde:

- densitatea apei,



Admiteam că debitul de apă care intră în reactor sub formă de condens este

se standardizează

Filet M 10

Racord ieșire produși de reacție ( R 5 ).

unde:

- densitatea masei de reacție,



unde:

- cantitatea de masă de reacție care iese din reactor

t – timpul cât durează golirea reactorului

59

se standardizează

Filet M 10

Racord intrare apă de răcire și ieșire condens (R 6 ).

unde:

- densitatea apei la 20 ˚C,



se standardizează

Filet M 12

Racord ieșire apă de răcire intrare abur ( R 7 ).

unde:

- densitatea aburului la presiunea de 3 at,


Filet M 12

60

Verificare:

Racord teacă termometru ( R 8 ).

Filet M 10

Racord manometru ( R 9 ).

Filet M 10

ȚEAVĂ FLANȘĂ INEL ȘURUBURI

Dn D s min d1 d2 nxd3 d4 b s1 h filet

15 21,3 3,2 80 55 4x11 21,8 10 3 40 M 1020 25 3,2 90 65 4x11 25,5 12 3 50 M 1025 30 3,2 100 75 4x11 30,5 12 3 60 M 1032 38 3,6 120 90 4x14 38,5 14 3 70 M 1240 44,5 3,6 130 100 4x14 45 14 3 80 M 1250 57 3,6 140 110 4x14 57,5 14 3 90 M 1265 76,1 4 160 130 4x14 76,6 14 3 110 M 1280 88,9 4 190 150 4x18 89,4 16 3 128 M 16100 108 4 210 170 4x18 108,5 16 3 148 M 16

Tabel pentru standardizarea racordurilor.

Calculul suporților reactorului.

Reactorul este sprijinit pe 3 suporturi lateralecare se dimensionează în funcție de greutatea reactorului cu tot cu încărcătură.

61

este sarcina specifică pe un suport.

Din STAS se alege un suport lateral tip A-1 cu dimensiunile corespunzătoare sarcinii specifice de 10 kN.

4.1.5. Izolații termice

Reactorul este prevăzut cu izolație termică din vată de sticlă sub formă de pături, cu grosimea de 75 mm. Vata de sticlă are următoarele caracteristici:

Stratul izolator este protejat la exterior cu tablă zincată cu grosimea de 0,3 mm.

Conductivitatea termică pentru tablă este .

62

Temperatura stratului protector prin lege trebuie să aiba o temperatură mai mică de 500 C. Considerăm temperatura stratului protector egală cu 400C.

Peretele fiind cilindric atunci:

unde:

- fluxul termic unitar;

Le – lungimea echivalentă a aparatului cilindric;

- coeficientul care ține seama de alte pierderi de căldură a aparatului.

63

unde: H – înălțimea părții cilindrice;D – diametrul exterior al mantalei;h – înălțimea capacului.

Dacă utilajul este montat în interiorul unei clădiri

este mai mic decât Qpierderi admis la bilanțul termic.

4.1.6. Calculul de rezistență mecanică

Reactorul funcționează la presiune atmosferică. În acest caz calculul de rezistență mecanică se face la presiunea de 6 at.

unde:

- presiunea de calcul, în , , ;

D- diametrul interior al reactorului;

- coeficientul de rezistență al îmbinării sudate. Admitem ;

- efortul unitar admisibil al materialului;

64

- adaos de rotunjire;

- adaos pentru pierderile de grosime datorate coroziunii.

unde:

- rezistența la rupere a materialului la temperatura t;

- coeficient de siguranță față de rezistența la rupere și are valoarea ;

Oțelul aliat folosit la reactorul este oțel aliat tip X5 CrNi 18.9-W1.4301 și are

unde:

- viteza de coroziune.Pentru aparate chimice

Admitem ;

- durata de funcționare a reactorului. . Admitem .

Calculul de rezistență mecanică pentru manta

unde:

- presiunea de calcul, în , ;

D- diametrul interior al mantalei;

- coeficientul de rezistență al îmbinării sudate. Admitem ;

- efortul unitar admisibil al materialului;

- adaos de rotunjire;

65

unde:

- rezistența la rupere a materialului la temperatura t;

- coeficient de siguranță față de rezistența la rupere și are valoarea ;

Oțelul folosit la manta este oțel tip K41STAS 2883-80 și are .

unde:

- viteza de coroziune.Pentru aparate chimice

Admitem ;

- durata de funcționare a reactorului. . Admitem .

Etanşarea

Materialele pentru etanşarea îmbinărilor cu flanşe se aleg în raport cu parametrii de regim şi cu natura fluidului de lucru.Aceste materiale trebuie să aibă o serie de calităţi cum ar fi: rezistenţa la sfâşiere, la îmbătrânire, comportare bună la variaţii de temperatură, permeabilitate, rezistenţă la uzură. Materialele de etanşare folosite sunt:pâsla, pielea, hârtia, grafitul, materialele metalice.

Azbestul este un material de etanşare care se prezintă sub două forme:

- crisotil – rezistent la baze- omfibol – rezistent la aciziSe utilizează la fabricarea garniturilor sub formă de placă sau snur. Garniturile de azbest se folosesc până la temperaturi de 400 ºC, iar cele impregnate, numai până la 800 ºC.Azbestul poate fi utilizat pentru : ape amoniacale, uleiuri, benzine, motorină, alcooli, solvenţi.

66

Clingheritul este un material de etanşare care rezultă din combinarea azbestului crisotilic cu cauciucul, deci îmbină propietăţile celor două componente: are o bună compresibilitate şi o rezistenţă deosebită la pătrunderea gazelor sau lichidelor şi în acelaşi timp are o comportare bună la temperaturi ridicate.Se recomandă pentru: abur saturat, gaze, soluţii alcaline, derivate din petrol între 200- 400ºC.

Cauciucul natural are o rezistenţă bună la rupere şi uzură, utilizarea sa în construcţia garniturilor de etanşare este limitată datorită incompatibilităţii cu hidrocarburile şi datorită faptului că-şi schimbă caracterisricile la temperaturi ridicate.

Cauciucul sintetic are întrebuinţări mult mai largi decât cel natural. Cauciucul siliconic se reamarcă printr-o bună comportare atât la temperaturi scăzute (-60ºC) cât şi la temperaturi ridicate.De asemenea are rezistenţă bună la baze, acizi, ozon şi moderată la uleiuri. Petrolul, parafina, şi uleiurile minerale îi povoacă umflare şi înmuiere.

Policlorura de vinil este un termoplast care se utilizează frecvent în constucţia garniturilor de etanşare.Se recomandă pentru acizi, hidrocarburi, uleiuri.

Politetrafluoretilena (teflonul) are caracteristici mecanice şi rezistenţă la agenţi chimici deosebită.Se poate utiliza atât la temperaturi ridicate cât şi la temperaturi coborâte. Este dur , are o elasticitate redusă şi se prelucrează foarte greu.

Materialele metalice utilizate la obţinerea garniturilor, în special a celor care lucrează la presiuni şi temperaturi ridicate sunt: plumbul, aluminiul, cuprul, alama, bronzul si oţel.

4.1.7. Fișa tehnică a utilajului

Fișa tehnică numărul 1

Denumirea utilajului: reactor discontiuu tip autoclavă cu agitare mecanică.

Instalația: instalație de obținere a bromurii de izoamil.

Descriere și funcționare: reactor discontinuu tip autoclavă cu agitator tip ancoră simplă cu încălzire prin manta cu agent termic, abur de 3 ata. Reactanții se introduc în reactor, cu ajutorul apei care trece prin manta se menține temperatura masei de reacție la 50 0C. După ce sunt introduși toți reactanții temperatura masei de reacție se ridică la 1000C cu ajutorul aburului care trece prin manta și se menține constantă timp de o oră jumatate, după care masa de reacție se racește la temperatura de 200C.

67

Dimensiunile caracteristice ale reactorului:

Diametrul interior ;

Diametrul exterior ;

Înălțimea ;

Înălțimea capacului ;

Înălțimea mantalei ;

Înălțimea lichidului ;

Grosimea peretelui reactorului ;

Grosimea peretelui mantalei ;

Diametrul agitatorului ;

Grosimea izolației ;

Racorduri:

R1 = 30 x 3 mm;R2 = 30 x 3 mm;R3 = 88,9 x 4 mm;R4 = 21,3 x 3 mm;R5 = 30 x 3 mm;R6 = 44 x 3,5 mm;R7 = 44,5 x 3,5 mm;R8 = 20 x 2 mm;R9 = 20 x 2 mm.

Reactorul este confecționat din oțel aliat tip CrNi 189-W1.4301.Parametrii funcționali:

Turația = 60 rotații / minut;Temperatura agentului termic T = 132,9 0C;Puterea instalată a agitatorului Pp=0,5 kW.

Prescripții tehnice:

Reactorul se montează în poziție verticală;Izolația este confecționată din vată de sticlă;Cota de montaj este 5 m.

68


Condensator de reflux.

4.2.1. Alegerea tipului de utilaj

Condensatorul de reflux este un schimbător de căldură montat în poziţie verticală deasupra reactorului. Tipul constructiv de schimbător trebuie ales astfel încât acesta să reprezinte optimul din punct de vedere al scopului urmărit , în construcţia propiu-zisă şi în exploatare.

La alegerea unui schimbător de căldură acesta trebuie să îndeplinească o serie de condiţii:

- respectarea parametrilor procesului tehnologic (respectarea regimului de temperatură impus);- realizarea unui schimb de căldură cât mai intens;- realizarea raţională a construcţiei şi posibilităţi corespunzatoare de reparaţie, care să permită construcţii compacte, economice din punct de vedere al investiţiei, uşor de construit, de montat şi exploatat.

Schimbătorul de căldură are rolul de a condensa vaporii de alcool etilic rezultaţi din reactor în perioada de menţinere a temperaturii constante.

Pentru condensarea vaporilor de alcool etilic se foloseşte un schimbător de căldură multitubular confecţionat din oţel aliat . Materialul ales are rezistenţă bună la coroziune, rezistenţă la temperaturi ridicate, rezistenţă mecanică.

69

Figura 7. Schema condensatorului.

În perioada de încălzire și de menținere la 100 0C o parte din apa din reactor se vaporizează. Vaporii sunt condensați într-un schimbător de căldură multitubular, montat deasupra reactorului și sunt reintroduși în reactor.

Schimbătorul de căldură este montat în poziție verticală, confecționat din oțel inoxidabil. Vaporii circulă printre țevile condensatorului iar agentul termic de răcire circulă prin tevi, în contracurent cu vaporii.

4.2.2. Bilanțuri de materiale

Considerăm debitul de vapori

Admitem și

70

4.2.3. Calculul dimensiunilor tehnologice caracteristice

Pentru dimensionarea schimbătorelor de căldură se pornește de la realția:

Unde:

Q - este fluxul termic transferat între vaporii în condensare și apa de răcire și se calculează din bilanțul termic.

K – coeficientul global de transfer termic;

- forța motoare medie a transferului de căldură.

71

și se determină din condiția de staționaritate .

72

Facem un calcul iterativ.

Admitem

n – numărul de țevi, și se determină dintr-un calcul preliminar.

Calculul preliminar:73

Admitem de = 22 x 2 mm

Numărul de țevi se determină din debit, pentru un regim de curgere intermediar.

h – este înălțimea tevilor.

Vom considera un schimbător de căldură cu o singură trecere prin țevi, cu un număr de 13 țevi.

t = 33 mm

t = 33 mm

Admit DSTAS = 178 x 5 mm

74

Figura 8. Dispunerea țevilor.

Folosind un program pe calculator se calculează valoarea reală a coeficientului global de transfer de căldură .

rd – rezistența depunerilor

Valoarea reală a temperaturii Tp1=94,27˚C.

75

Determinarea fluzului specific

dT1 a1 q13 Tp1 Tp2 a2 q2

3

3 10559,85 31,68 97 82,61 1584,95 95,273,5 10544,41 36,91 96,5 79,73 1525,76 87,33

5,72561 10476,62 59,985 94,27 67,02 1347,27 59,9856 10468,37 62,81 94 65,47 1331,1 57,198 10408,9 83,27 92 54,17 1234,51 39,1

Tp1 q13 q2

3

97 31,68 95,2796,5 36,91 87,3394,27 59,985 59,985 94 62,81 57,1992 83,27 39,1

76

Pr la temperatura apei Pr = 6,62

Pr la temperatura Tp1 Pr = 2,55

77

4.2.4. Conexiuni si racorduri

Figura 9. Distribuirea racordurilor.

78

Figura 10. Racorduri pentru sudare cu flanșe plate căptușite Pn 6. STAS 8815/3-79.Dimensiuni.

R1 și R2 au aceleași dimensiuni ca la reactor.

R3 = R4

Racordul intrare vapori ( R 1 ).

Filet M 16

79

Racordul ieșire condens ( R 2 ).

Filet M 10

v se ia între

Filet M 12

Recalculăm viteza:

ȚEAVĂ FLANȘĂ INEL ȘURUBURI

Dn D s min d1 d2 nxd3 d4 b s1 h filet

15 21,3 3,2 80 55 4x11 21,8 10 3 40 M 1020 25 3,2 90 65 4x11 25,5 12 3 50 M 1025 30 3,2 100 75 4x11 30,5 12 3 60 M 1032 38 3,6 120 90 4x14 38,5 14 3 70 M 1240 44,5 3,6 130 100 4x14 45 14 3 80 M 12

80



Denumirea utilajului:condensator de reflux tip schimbător de căldură multitubular.

Descriere și funcționare: condensatorul de reflux tip schimbător de căldură multitubular, are rolul de a condensa vaporii rezultați din reactor pe timpul menținerii temperaturii constante la 100˚C.

Dimensiunile caracteristice ale condensatorului:

Înălțimea condensatorului ;

Înălţimea reală a ţevilor ;

Diametrul interior al mantalei ;

Pasul dintre țevi .

Racorduri:

R1 = 88,9 x 4 mm;R2 = 21,3 x 3 mm;R3 = 45x 3 mm;R4 = 45 x 3 mm.


Condensatorul se montează în poziție verticală;Cota de montaj este 7 m.Suprafața de transfer termic 0,8 m2

81


Pompă pentru transportul bromurei de izoamil.

4.3.1. Alegerea tipului de utilaj

Într-o instalație, pompa reprezintă elementul motor al acesteia, de aceea dotarea instalației cu tipul de pompă adecvat este foarte importantă pentru funcționarea corectă.

Pentru alegerea pompei, trebuie să avem în vedere câteva criterii generale și criterii specifice. Înainte de alegerea pompei trebuie determinate cat mai precis curba caracteristică a rețelei și condițiile de lucru a instalației. După stabilirea acestora, se iau în considerare criteriile cu caracter specific și anume: curbele caracteristice raportate la densitatea lichidului ce urmează a fi transportat, vâscozitate, temperatura de lucru, natura lichidului (compoziția chimică, conținut de suspensii, imflamabilitate ), alura curbei caracteristice a pompei etc.

Debitul și înălțimea manometrică a pompei trebuie să satisfacă valorile maxime cerute de consumator. Acești parametri determină alegerea tipului de pompă adecvat.

Pompele cu mișcări alternative se recomandă a fi utilizate pentru debite mici și mijlocii pâna la 150 m3/h și presiuni de refulare ridicate, 100-150 bar;

Pompele centrifuge utilizate pentru debite și presiuni mijlocii, 500-600 m3/h și înălțimi de refulare 20-50 m coloană de lichid (100-150 m coloană de lichid în cazul pompelor multietajate);

Pompele rotative sunt utilizate atunci când se cer debite continui la presiuni relativ înalte, iar lichidele transportate se caracterizează prin vâscozități mari;

Pompele fără elemente mobile, sunt folosite mai puțin pentru transportul lichidelor și mai mult pentru transvazarea lor.

Deși pompele centrifuge au randament mai mic decât pompele cu piston, ele au câteva calitați importante:

- Dimensiuni reduse și posibilitate de a fi cuplate direct cu motorul de acționare;

- Pot transporta lichide care conțin fază solidă în suspensie, deoarece nu au supape ce se pot înfunda și deteriora;

- Debitul pompelor centrifuge este uniform, fără pulsații și poate fi reglat printr-un robinet montat pe conducta de refulare;

- Subansamblele pompelor centrifuge pot fi confecționate din materiale rezistente la agenți corozivi;

Avantajele menționate fac ca pompele centrifuge să fie cele mai utilizate pompe.După stabilirea tipului pompei și a caracteristicilor acesteia, trebuie considerate criteriile cu caracter general și anume: siguranța în funcționare, calculul economic, situația pompei din punctul de vedere al tipizării, respectiv posibilitățile de procurare a pieselor de schimb.

Alegerea pompei din punct de vedere economic trebuie făcută pentru fiecare situație separat, fiind de mare importanță pentru viitoarea exploatare-cheltuieli de întreținere, reparații, personal,etc.

82

Pentru o funționare continuă, se va alege o pompă care, în domeniul parametrilor solicitați să ofere valori maxime ale randamentului, chiar dacă costul ei inițial este mai ridicat.

Pentru o pompă cu timp de funcționare redus, de exemplu cazul pompelor de intervenție, problema randamentului devine mai puțin importantă.

Sunt cazuri când se preferă utilizarea unei pompe cu randament inferior, dar care oferă o siguranță mai mare în exploatare, de exemplu cazul când oprirea instalației pe perioada cât pompa este scoasă din funcțiune conduce la pierderi care depășesc cu mult valoarea pompei respective.

La alegerea pompei trebuie să se țină seama și de alura curbei acesteia care trebuie să se acorde cu cerințele instalației. Astfel:

- Pentru o instalație pentru care debitul variază mult, dar presiunearamâne aproximativ constantă, se va alege o pompă cu o curbă cât mai plată;

- Pentru o instalație în care debitul variază neînsemnat, în schimb presiunea pe refulare prezintă variații importante se va alege o pompă cu alură căzătoare.

În concluzie, între caracteristicile și condițiile de lucru ale instalației și parametrii funcționali-constructivi și pompei, există o dependență directă, care trebuie analizată în faza de alegere a pompei.

4.3.2. Calculul dimensiunilor tehnologice caracteristice

Calculul motorului pompei pentru transportul bromurei de izoamil.

unde:

P – puterea motorului;

Mv – debitul volumic de fluid transportat;

- lucrul mecanic necesar pentru transportul a 1m3 de produs.

Admitem

M = 200 kg t = 0,5 h

83

unde:

- lucrul mecanic pentru modificarea energiei potențiale;

-

-

- pierderile de presiune în lungul traseului conductei.

v – viteza de curgere a fluidului prin țeavă d = 38x3 mm

unde:

- pierderi de presiune datorate frecărilor;

- pierderi de presiune datorate rezistențelor locale.

unde:

L – lungimea de transport;

- coeficient de frecare. = 0,04

84

unde: - rugozitatea relativă a conductei; e – rugozitatea absolută a conductei de transport e = 0,2 mm

unde:

- coeficientul de frecare la intrarea în conductă;

- coeficientul de frecare la ieșirea din conductă;

- coeficientul de frecare la coturi;

- coeficientul de frecare laventile.

unde:

- puterea instalată;

85

- coeficient de instalare ( se ia în funcție de P ).

Înălțimea manometrică

Se alege o pompă PCN-32-160 cu n=1450 rot/min. Semnificația simboluriloe este următoarea:

P – pompă de proces pentru industria chimică;C – pompă centrifugă;N – pompă după norma de bază ( STAS 8696-70 );40 – diametrul nominal al racordului de refulare, în m;160 – diametrul nominal al rotorului.

În funcție de puterea instalată, se adoptă motorul electric corespunzător.



Denumirea utilajului: pompă.

Descriere și funcționare: cu ajutorul pompei, bromura de izoamil este transportată de la uscător la un rezervor.

Dimensiunile caracteristice ale pompeii:

Puterea instalată ;

Înălţimea manometrică ;

Debitul volumic ;


Cota de montaj este 0 m.

86

Capitolul V – Controlul și reglarea automată a utilajului principal

87

5.1. Parametrii controlați

Procesele tehnologice din industria chimică sunt caracterizate prin consumuri mari de materii prime şi energie, prin acţiuni negative asupra personalului muncitor (boli profesionale, accidente grave) şi printr- un potenţial ridicat de poluare a mediului. În scopul reducerii consumurilor de materii prime, materiale şi energie, a riscurilor de poluare a mediului şi pentru asigurarea unor condiţii de muncă mai sigure, procesele tehnologice pot fi automatizate parţial sau complet.

Automatizarea parţială este realizată la un număr limitat de parametri sau utilaje şi se aplică, de obicei, în instalaţiile cu funcţionare discontinuă.

Procesele tehnologice continue sunt cele care se pretează, în special, automatizării complexe care asigură urmărirea funcţionării instalaţiei de la tabloul central.

Efectele principale ale automatizării proceselor din industria chimică sunt:

reducerea consumurilor specifice de materii prime, auxiliare şi energie; creşterea capacităţii de producţie a instalaţiilor; micşorarea suprafeţelor de producţie; montarea instalaţiilor în exteriorul clădirilor; siguranţă în funcţionare; îmbunătăţirea condiţiilor de muncă şi creşterea securităţii muncii.

Pentru alegerea tipului de regulator potrivit unui proces, trebuie cunoscută dinamica procesului reglat şi valoarea criteriilor de calitate pentru evoluţia parametrului reglat. Un criteriu important care stă la baza alegerii regulatoarelor este legea de reglare.

Dacă nu se impun condiţii în ceea ce priveşte precizia, reglarea se face cu abatere staţionară şi se poate folosi un regulator P (reglare de presiune, de nivel).

Des utilizat este regulatorul PI rapid datorită acţiunii P şi precis datorită componentei I (reglarea debitului).

Pentru procesele lente se recomandă regulatoare PID care are viteză mai mare de reglare, datorită componentei D, dar păstrează robusteţea buclei (reglarea temperaturii).

88

Reglarea automată a temperaturii

Reglarea temperaturii este o problemă importantă deoarece, cu ajutorul acestui parametru, se stabilesc valori ale constantelor de viteză sau ale echilibrului termodinamic. În conducerea unui proces interesează atât aspectul calitativ cât şi cel economic şi, ca urmare, trebuie realizată o reglare precisă a temperaturii.

Pentru reglarea temperaturii se acţionează, de cele mai multe ori, debitul de agent termic sau de combustibil.

Reglarea temperaturii se poate realiza printr- o buclă simplă (fig. 6.1.), dar reglarea este aproximativă în jurul valorii prescrise a temperaturii. Bucla simplă nu satisface exigenţele unei reglări pretenţioase mai ales în cazul proceselor tehnologice lente care răspund cu întârziere mare. În acest caz, se recomandă folosirea sistmelor de reglare evoluate - reglare în cascadă – (fig. VI.1.b).

89

Figura 11. Reglarea temperaturii în reactoare cu manta: a. reglare cu buclă simplă; b. reglare în cascadă.

TC

Apă

Apă

alimentare

a

TC

Apă

Apă

alimentare

TC

b

Pentru reglarea temperaturii în schimbătoare de căldură montate în poziţie orizontală ventilul de reglare se montează pe conducta de alimentare cu agent termic, iar pentru cele verticale pe conducta de evacuare a acestuia (fig. 6.2).

În primul caz, scăderea temperaturii fluidului încălzit sub valoarea de referinţă are ca efect creşterea debitului de abur.

În cel de-al doilea caz, creşterea temperaturii fluidului, peste valoarea de referinţă, determină închiderea parţială a ventilului de pe conducta de evacuare a condensului.

Reglarea automată a debitului

Pentru reglarea debitului de alimentare se poate folosi un ventil plasat pe conductă. Măsurarea debitului se poate face înainte sau după ventil, valoarea măsurată se compară cu valoarea de referinţă fixată de regulator. În concordanţă cu eroarea obţinută, regulatorul de debit, FC, acţionează ventilul de pe conductă (fig. 6.5).

90

Figura 12. Reglarea temperaturii în schimbătoarele de căldură .

abur

condensLichid rece

TCLichid caldTC

abur

condens

Lichid rece Lichid

cald

Reglarea automată a debitului se realizează, de obicei, prin reglarea surselor de presiune – a pompelor.

Sistemul de reglare a pompelor depinde de caracteristica „presiune – debit” a pompei (caracteristică elastică în cazul pompelor centrifuge şi rigidă pentru pompele cu piston, cu roţi dinţate) şi de tipul de motor care antrenează utilajul de transport (motor electric sau turbină antrenată cu abur).

Pentru reglarea debitului unui lichid transportat cu o pompă centrifugă antrenată de un motor electric se foloseşte, de obicei, un ventil pe conducta de refulare (fig. 6.6).

Când este nevoie ca debitele a două fluide să fie menţinute constante într- un anumit raport, se foloseşte reglarea de raport

91

Figura 13. Reglarea debitului.

FC

Capitolul VI – Utilități

92

6.1. Caracteristicile utilităților și necesarul

Aburul, apa aerul comprimat, gazele inerte, solele de răcire şi energia electrică folosite în industrie sunt uzual numite utilităţi.

Pentru obţinerea bromurei de izoamil prin tehnologia adoptată se folosesc următoarele tipuri de utilităţi: abur, apă, aer comprimat şi energie electrică.

Aburul

Aburul este folosit ca agent de încălzire datorită avantajelor pe care le are: căldură latentă de condensare mare, coeficienţi individuali de transfer de căldură mari, temperatură uşor reglabilă prin modificarea presiunii, stabilitate termică bună, nu este toxic, inflamabil.

Funcţie de presiunea la ieşirea din generator, aburul poate fi: abur de joasă presiune (până la 1,2 ata), abur de presiune medie (până la 40 ata) şi abur de presiune înaltă (peste 40ata). Aburul presiune medie se utilizează, de obicei, pentru încălzire, iar cel de înaltă presiune în motoare cu piston şi turbine.

Funcţie de parametrii termici, vaporii de apă: abur saturat, abur uzat, abur supraîncălzit.

În mod obişnuit se foloseşte abur saturat ca agent termic.Vaporii au temperatura egală cu temperatura de saturaţie corespunzătoare presiunii de lucru şi cedează căldură latentă.

Vaporii supraîncălziţi au temperatură superioară celei de saturaţie corespunzătoare presiunii şi cedează căldură sensibilă (prin răcire până la atingerea temperaturii de saturaţie) şi căldură latentă prin condensare.

Încălzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafeţe ce separă cele două fluide.

Aburul ca agent de încălzire este relativ scump

Apa

Funcţie de utilizarea care se dă apei se deosebesc mai multe categorii: apă ca agent termic(de încălzire, de răcire), apă tehnologică, apă potabilă, apă de incendiu, apă de spălare.

Apa de răcire poate proveni din surse de adâncime (cu temperatură sub 200C), din surse de suprafaţă (cu temperatură variabilă după anotimp) sau de la turnurile de răcire.

Avantajele folosirii apei ca agent termic: căldură specifică mare, conductivitate termică bună, coeficienţi mari de transfer de căldură, nu este toxică, inflamabilă, poluantă.

93

Dezavantajul utilizării apei constă în formarea depunerilor pe suprafaţa de transfer de căldură. Pentru evitarea formării crustei, temperatura apei la ieşire din aparate nu trebuie să depăşească 500C.

Aerul comprimat

Aerul comprimat se utilizează în următoarele scopuri:

ca purtător de energie; pentru amestecarea pneumatică; ca materie primă tehnologică; ca fluid inert pentru manipulări de produse, suflări, etc.

Pentru utilizarea la aparate de măsură, control şi reglare se foloseşte aer uscat şi fără urme de ulei.

Energia electrică

Aceasta reprezintă una din formele de energie cea mai folosită în industria chimică datorită uşurinţei de transport la distanţe mari şi la punctele de consum şi randamentelor mari cu care poate fi transformată în energie mecanică, termică sau luminoasă.

Energia electrică este folosită şi la încălzire, prin transformarea în căldură, folosind mai multe tehnici:

trecerea curentului prin rezistenţe electrice; transformarea energiei electrice în radiaţii infraroşii; folosirea curenţilor de înaltă frecvenţă, medie şi mică; folosirea pierderilor dielectrice; încălzirea prin arc electric.

Avantajul încălzirii electrice constă în reglarea uşoară a temperaturii, posibilitatea generării căldurii într-un spaţiu bine delimitat, introducerea unei cantităţi mari de căldură în volum mic, realizarea unei încălziri directe, fără impurificarea mediului şi la orice presiune.

Dezavantajul utilizării energiei electrice îl constituie costul ridicat şi impunerea unor măsuri speciale de protecţie a muncii .

94

NECESARUL DE UTILITĂŢI

Obţinerea bromurei de izoamil se realizează într-o instalaţie care funcţionează continuu timp de 10 zile pe an.

Operaţiile sau procesele chimice pot decurge continuu sau discontinuu (şarje).Consumul specific reprezintă cantitatea de materie primă, utilitaţi raportată la tona de

produs finit.Consumul specific de materii prime se stabileste pe baza bilantului de materiale iar consumurile specifice de utilitati din bilantul termic şi puterea necesară în instalaţie.Datele se centralizează in urmatoarele tabele :

Consumul de materii prime

Substanţa Consum pe sarjă Consum total Consum specific

Alcool izoamilic 211,921 kg/ş 8476,84 kg 1,0596 kg alcool / kg produs

Acid sulfuric 70,239 kg/ş 2809,56 kg 0,3512 kg acid / kg

produs Bromură de sodiu 177,174 kg/ş 7086,96 kg 0,8859 kg

bromură / kg produs

Consumul de utilităţi

Substanţa Caracteristici Consum pe sarjă

Consum total Consum specific

abur p = 3 atau = 4 %

34,3069 kg 1372,27 kg 6,8613

apa de racire Ti = 20°C 3387,6 kg 135504 kg 677,52

95

Capitolul VII – Produse secundare

96

7.1. Posibilitați de valorificare

În cadrul procesului de obţinere a bromurii de izoamil, rezultă ape reziduale care sunt neutralizate şi trimise la canal. Alcoolul izoamilic nereacţionat este recuperat şi reintrodus în reactor la urmatoarea şarjă, astfel având avantaje economice.

97

Capitolul VIII – Norme de protecția muncii și PSI

98

Protecţia muncii cuprinde totalitatea măsurilor luate pentru a se asigura tuturor oamenilormuncii condiţii bune de muncă pentru a-i feri de accidente şi boli profesionale.

Protecţia muncii face parte integrantă din procesul de muncă.

În industria chimică problema protecţei muncii este deosebit de importantă, deoarece pe lingă factorii de periculozitate comuni cu alte ramuri industriale – elemente mobile (periculoase), ale utilajelor, acţiunea curentului electric, degajări importante de căldură, zgomote şi trepidaţii - intervin şi numeroşi factori specifici industriei chimice, cum ar fi:

- degajări de substanţe toxice;

- prezenţa frecventă a unor substanţe inflamabile;

- posibilitatea exploziilor cauzate de amestecuri explozive;

- operaţii cu lichide agresive care pot provoca arsuri chimice;

- temperaturi ridicate;

Protecţia muncii are următoarele trei aspecte:

- protecţia juridică a muncii reprezentată de legislaţia referitoare la protecţia muncii, legislaţie constituită în principal din:

- Codul muncii

- Legea nr. 5 / 1965 cu privire la protecţia muncii

- HCM Nr.2896 / 1966 cu privire la accidentele de muncă

- Legea nr.1 / 1970 privind organizarea şi disciplina muncii

- Decretul 400 / 1981

- protecţia sanitară a muncii cuprinde măsurile pentru crearea unor condiţii filologice normale de muncă şi de suprimare a riscului îmbolnăvirilor profesionale.

- protecţia tehnică a muncii constă în măsuri tehnice şi organizatorice pentru uşurarea muncii şi prevenirea accidentelor de muncă.

Conducerile întreprinderilor şi instituţiilor elaborează la rândul lor „Instrucţiuni de protecţie a muncii” pentru condiţiile de lucru particulare şi specifice unor secţii, ateliere şi de muncă.

Instruirea oamenilor muncii este obligatorie. Nici un angajat nu poate fi primit la un loc de muncă şi pus să lucreze decât după ce a fost instruit şi s-a făcut verificarea însuşirii ţintelor.

99

La proiectarea întreprinderilor chimice este necesar să se determine în prealabil categoria de pericol pe care îl prezintă procesul tehnologic proiectat, după care se trece la amplasarea clădirilor şi a construcţiilor pe planul general de ansamblu.

La amplasarea clădirilor din industria chimică trebuie să se evite terenurile prea apropiate de regiuni sau cartiere unde există pericole de incendii sau explozii. Distanţa care trebuie prevăzută este funcţie de categoria de pericol de incendiu a fabricaţiei şi gradul de rezistenţă la foc al clădirilor. Una din măsurile de bază ale tehnicii securităţii la amplasarea clădirilor industriale este izolarea corectă a clădirilor, a construcţiilor şi depozitelor.

Normele departamentale de protecţie a muncii elaborate de Ministerul Industriei Chimice cuprind atât normele de tehnica securităţii muncii cât şi normele de igienă a muncii. Măsurile de tehnica securităţii muncii se pot clasifica în măsuri generale, care se referă în principal la alegerea amplasamentului întreprinderii, la planul general al acesteia şi la protecţia muncii în clădirile industriale, măsuri speciale, care se referă la particularităţile tehnice ale proceselor şi măsuri de protecţie individuală a muncitorului care se refera la folosirea echipamentului şi a materialelor de protecţie individuală prevăzute de norme.

În industria chimică se aplică atât normele specifice acestei industrii cât şi norme de tehnica securităţii muncii pentru activităţi nespecifice industriei chimice, dar care există în diverse unităţi chimice.

Normele de tehnica securităţii muncii sunt grupate în 6 capitole:

a) Tehnica securităţii muncii la instalaţii, aparate şi maşini

b) Tehnica securităţii muncii la întreţinere, reparaţii şi intervenţii

c) Tehnica securităţii muncii pentru procese fizice şi chimice

d) Tehnica securităţii muncii la depozitare

e) Tehnica securităţii muncii la manipulare, ambalare şi transport

f) Tehnica securităţii muncii în laborator

a) Acest capitol tratează probleme de securitatea muncii la organele de maşini în mişcare, la echivalentul de transmitere şi dispozitivele de acţionare a utilajelor, la conducte şi armături, aparate de măsură şi control, vase de reacţie, utilaje sub presiune, aparate pentru operaţii unitare (centrifuge, extractoare, uscătoare, filtre, malaxoare, etc.), precum şi la principalele utilaje din industria celulozei şi hârtiei.

Proiectantul este obligat să acorde tot atâta importanţă condiţiilor de securitate cât acordă şi parametrilor tehnici şi economici ai instalaţiei proiectate. El este obligat ca dintre două instalaţii similare să aleagă cu precădere pe aceea care prezintă cele mai bune condiţii de securitate şi cele mai uşoare condiţii de muncă.

b) Acest capitol cuprinde norme cu caracter organizatoric şi tehnic. Pentru orice

100

intervenţie sau reparaţie se întocmeşte un plan de acţiune cu sarcini defalcate pe angajaţi, plan care cuprinde toate măsurile de protecţie a muncii. Pentru locurile de muncă unde există pericol de incendiu şi explozie se întocmeşte de către şeful de secţie permisul de lucru cu foc.

Este strict interzisă începerea oricărei lucrări de reparaţie sau intervenţie fără a se face în prealabil tuturor celor ce execută operaţia respectivă instructajul de protecţie a muncii.

c) După un capitol introductiv în care se precizează că absorbţia noxelor de orice gen se face la locul unde se produc ele, fiind contraindicată absorbţia lor prin ventilaţie generală şi că alimentarea utilajelor cu substanţe toxice, corozive, iritante, inflamabile şi cele care degajă praf se va face mecanizat şi etanş, se tratează:

- tehnica securităţii muncii la efectuarea unor procese chimice unitare (halogenări, sulfonări, esterificări, polimerizări, etc.)

- tehnica securităţii muncii la efectuarea unor operaţii fizice unitare (extracţie, decantare, centrifugare, filtrare, absorbţie, distilare şi rectificare, uscare, etc.)

- tehnica securităţii muncii la operaţii cu substanţe toxice, inflamabile, explozive, corozive, caustice.

d) Se dau norme referitoare la amplasarea şi depozitarea substanţelor toxice, inflamabile şi explozive. Este interzisă depozitarea în aceeaşi încăpere a substanţelor toxice, inflamabile şi explozive cu diverse materiale.

e) Normele prevăd ca aceste operaţii să se execute numai sub supravegherea unui conducător al procesului de muncă instruit special în acest scop. Lucrul tinerilor sub 16 ani la operaţiile manuale de încărcare, descărcare şi transport este interzis.

f) Din ansamblul normelor referitoare la aceasta problemă, norme care se referă la ventilaţie, manipularea sticlăriei, a dispozitivelor de încălzire, a utilajelor sub presiune, a substanţelor toxice, inflamabile, etc., trebuie reţinută obligaţia generală pentru munca de cercetare, de a se aplica şi respecta în toate fazele de lucru adecvată privind protecţia muncii.

Norme de igienă a muncii

Normele de igienă a muncii se referă la principalii factori profesionali nocivi din mediul de producţie. Ele stabilesc valorile limită sau optime ale acestor factori, valori care respectare previn îmbolnăvirile profesionale şi asigură condiţii normale de lucru.

În aceste norme sunt tratate probleme referitoare la efortul fizic, microclimatul încăperilor de lucru( temperatură, umiditate, viteza curenţilor de aer, radiaţii termice etc.), precum şi prevenirea îmbolnăvirilor profesionale şi accidentelor de muncă provocate de gaze, vapori şi pulberi.

Măsuri P.S.I

.Incendiile şi exploziile se produc numai atunci când sunt prezente în cantităţi suficiente trei elemente: substanţa combustibilă, oxigenul şi căldură.

101

Cauzele principale ale incendiilor şi exploziilor se datorează, pe de o parte aprinderii şi autoaprinderei, iar pe de altă parte nerespectării parametrilor procesului tehnologic, lipsei de instructaj, de atenţie, de curăţenie, etc. Exploziile pot fi provocate de depăşirea instantanee a limitei de rezistenţă a pereţilor vaselor (cazane, butelii de gaze, reactoare, rezervoare, etc.) produsă de presiunea gazelor sau vaporilor. Exploziile produse de gaze combustibile, vapori sau praf în amestec cu aerul sau oxigenul au loc numai la anumite concentraţii, care variază cu presiunea şi temperatura amestecului.

Incendiul izbucneşte ca urmare a depozitării în secţii a unor substanţe uşor inflamabile sau explozive, care depăşesc cantităţile admise, precum şi a depozitării lor necorespunzătoare în ambalaje deteriorate, lângă surse de căldură şi lipsa de supraveghere a lor. Cea mai frecventă cauză de aprindere este flacăra directă produsă de diferite surse.

Căldura degajată în cursul unor reacţii chimice exoterme, poate constitui de asemenea, o sursă de aprindere provocând incendiul. Deosebit de periculos este contactul acizilor

concentraţi cu substanţele combustibile. În timpul desfăşurării proceselor

tehnologice sunt cazuri când incendiile sau exploziile se produc datorită aprinderii substanţelor combustibile, fie de la o scânteie electrică, fie prin încălzirea exagerată a conductorilor electrici şi aprinderea materialului izolant.

Incendiile mai pot fi provocate, de asemenea, din cauza electricităţii statice şi a descărcărilor atmosferice. Pentru a cunoaşte măsurile necesare care trebuie luate în vederea prevenirii incendiilor şi exploziilor se impune studierea amănunţită a tuturor locurilor de muncă, din punctul de vedere al posibilităţilor de izbucnire a incendiilor şi exploziilor spre a putea lua măsurile necesare pentru evitarea lor. Izbucnirea incendiilor sau exploziilor se datorează prezenţei a trei elemente: substanţa combustibilă, sursa de căldură şi aerul sau oxigenul. Lipsa sau reducerea unuia dintre cele trei elemente face ca incendiul sau explozia să nu mai aibă loc sau să se termine repede, fără urmări grave.

Măsurile generale prevenirii incendiilor sau exploziilor sunt următoarele:

- evitarea sau reducerea substanţelor combustibile;

- evitarea sau reducerea sursei de căldură;

- evitarea sau reducerea oxigenului, aerului sau a substanţelor cu un conţinut mare de oxigen;

- evitarea contactului substanţei combustibile cu surse de căldură;

- controlul permanent al surselor de căldură şi cunoaşterea caracteristicilor periculoase ale substanţelor combustibile;

- măsuri de siguranţă pentru ecranarea sursei de căldură şi oprirea accesului substanţelor combustibile în eventuala zonă de ardere;

102

- controlul automat al concentraţiilor de oxigen în zona de pericol;

Materiale folosite pentru stingerea incendiilor

Materialele stingătoare sunt acele materiale care, folosite într-un anumit mod în zona de ardere, acţionează defavorabil asupra condiţiilor necesare arderii, oprind arderea. Materialele stingătoare se folosesc fie în stare gazoasă, lichidă sau solidă, fie sub forma unor amestecuri de lichide cu gaze sau lichide substanţe solide, însă procesul şi rapiditatea aplicării sunt factorii hotărâtori al stingerii incendiilor.

Cele mai utilizate substanţe pentru stingerea incendiilor sunt: apa, aburul, soluţiile apoase de săruri, tetraclorura de carbon, dioxidul de carbon, spuma chimică şi mecanică, prafurile stingătoare.

Apa - Folosirea apei la stingerea incendiilor se bazează pe proprietăţile ei de răcire şi izolare termică. Proprietăţile de răcire a apei se datorează capacităţii de absorbţie a căldurii şi a căldurii latente de vaporizare, care au o valoare importantă. Răcirea suprafeţelor aprinse va fi cu atât mai mare, cu cât cantitatea de apă transformată în vapori va fi mai mare.

Deşi apa posedă astfel de calităţi pentru stingerea incendiilor, totuşi domeniul ei de utilizare în acest scop este limitat. Produsele petroliere şi dizolvanţii organici nemiscibili cu apa,având o densitate mai mică, plutesc la suprafaţa apei şi ard în continuare. Apa folosită la stingerea incendiilor conţine săruri, deci ea este bună conducătoare de electricitate, din acest motiv folosirea ei la stingerea incendiilor produse în instalaţiile de mare tensiune trebuie să se facă utilizându-se dispozitive speciale.

Unele substanţe reacţionează violent cu apa, producând o degajare mare de căldură şi de gaze, care pot da naştere incendiilor şi exploziilor. Astfel, carbura de calciu (carbidul) reacţionează cu apa degajând acetilenă şi căldură. La stingerea incendiilor se folosesc jeturi de apă compacte sau pulverizate.

Aburul - Stingerea incendiilor cu ajutorul aburului se bazează pe reducerea concentraţiei de oxigen din zonele de ardere. Folosirea aburului pentru stingerea substanţelor gazoase, lichide şi solide se face în locurile unde există instalaţii de cazane şi sisteme fixe de stingere. În afara de reducerea concentraţiei de oxigen din zona de ardere, la stingerea incendiilor contribuie şi efectul mecanic al jetului.

Tetraclorura de carbon - Are proprietatea de a stinge focul, însă folosită în încăperi închise poate da naştere fosgenului, gaz foarte toxic. În scopul reducerii formării fosgenului se adaugă în tetraclorura de carbon, diferite substanţe ca: anilină, amoniac, benzen, etc. Tetraclorura de carbon se utilizează la stingerea incendiului la instalaţiile electrice de înaltă tensiune, la motoarele cu ardere internă, la substanţele lichide şi solide pe o suprafaţă mică, etc.

Prafuri stingătoare - În compoziţia acestor prafuri intră diferite săruri (carbonat de 103

sodiu, bicarbonat de sodiu, alaun, etc.), substanţe care preîntâmpină aglomerarea sărurilor (talc, kiselgur, praf de azbest) şi substanţe care contribuie la topirea lor (clorură de sodiu, clorură de calciu). Prafurile stingătoare împiedică dezvoltarea arderii prin acoperirea suprafeţelor solide aprinse cu un strat izolator care prin topirea sării contribuie mai activ la stingerea incendiului.

Stingătoarele de incendiu cu praf sunt acţionate prin presiunea unui gaz incombustibil (CO2), jetul de praf acţionând mecanic asupra zonei de ardere.

104

licenenta finala word 2003

Documents