Материал: Разработка технологии получения фосфорной кислоты экстракционным методом

3.2 Расчет расходных коэффициентов

Экономическая эффективность и практическая целесообразность химического производства определяются технико-экономическими показателями , важнейшими из которых являются расходный коэффициент сырья и выход продуктов, производительность аппарата, интенсивность процесса ( аппарата) и экономическая эффективность химического производства. Расход каждого вида сырья, отнесенный к единице целевого продукта, называют расходным коэффициентом (А) и выражают в тоннах (т), килограммах (кг), метрах кубических ().

Теоретические расходные коэффициенты () рассчитываются на основании стехиометрических соотношений, по которым происходит превращение сырья в целевой продукт.

 кг/кг

Выход продукта  - это отношение массы полученного целевого продукта к его массе, которая должна быть получена по стехиометрическому уравнению, выраженное в процентах:

Произведен расчет материального баланса производства ЭФК полугидратным способом. Также рассчитаны теоретические расходные коэффициенты , выход продукта, который составил 97 %.

4. Анализ мероприятий по безопасности труда и охране окружающей среды

В данном разделе курсового проекта проанализируем опасные и вредные факторы на производстве ЭФК и влияние производства ЭФК на окружающую среду.

4.1 Безопасность труда на производстве ЭФК

Охрана труда - это система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально - экономические, организационные, технические, психофизиологические, санитарно - гигиенические, лечебно - профилактические, реабилитационные и иные мероприятия и средства.

Охрана труда достигает основной своей цели - создание благоприятных, здоровых и безопасных условий труда - двумя путями: постоянным совершенствованием и развитием производственных сил и постоянным развитием человека как субъекта производства

Для реализации задач в области охраны труда и промышленной безопасности на производстве существует Положение о системе управления охраной труда (СУОТ).

СУОТ предусматривает непрерывное управление всеми видами деятельности, которые прямо или косвенно направлены на обеспечение охраны труда промышленной безопасности на производстве.

Оценка состояния охраны труда и промышленной безопасности в производственных подразделениях осуществляется посредством расчета показателя безопасности, основанного на комплексе фактически достигнутых показателей, характерных для подразделений. Для своевременности принятия корректирующих решений расчет показателей безопасности в производственных подразделениях проводится ежемесячно.

Метод производства - сернокислотная экстракция  из апатитового концентрата с последующим отделением образующейся кислоты от фосфогипса путем фильтрации и упариванием ее с массовой доли не менее 27%  до массовой доли не менее 50%  включает стадии:

- приём, выгрузка, складирование фосфатного сырья и передача их цехам-потребителям;

приём, хранение и дозирование серной кислоты;

прием и дозирование пеногасителя;

разложение в экстрактор фоссырья смесью оборотной фосфорной и серной кислоты (экстракция);

прием и дозирование флокулянта;

фильтрование экстракционной пульпы;

удаление, транспортировка и складирование фосфогипса в отвал;

-упаривание экстракционной кислоты в вакуум-выпарных аппаратах до массовой доли не менее 50%  ;

абсорбция фтористых газов с получением товарной кремнефтористоводородной кислоты;

складирование и передача фосфорной кислоты потребителям.

Реконструкция цеха фосфорной кислоты заключается в замене карусельного вакуум-фильтра на ленточный вакуум- фильтр, что позволит увеличить производительность по кислоте, снизить энергозатраты и как итог - уменьшить себестоимость фосфорной кислоты.

К опасным и вредным производственным факторам, действующим на работников в цехе фосфорной кислоты являются:

Физические опасные и вредные производственные факторы:

·        запорная арматура и оборудование с нарушенной герметичностью;

·        лестницы и площадки для обслуживания оборудования при отсутствии ограждений;

·        токоведущие провода с нарушенной изоляцией;

·        незаземлённое оборудование;

·        фланцевые соединения трубопроводов при отсутствии на них защитных кожухов;

·        вращающиеся части машин и механизмов;

·        неизолированные трубопроводы пара.

Таблица 7 - Химические опасные и вредные производственные факторы:

Фосфогипс (4 класс опасности)     Пыль фосфогипса, содержащая остаточную кислотность, при попадании в глаза вызывает раздражение слизистой оболочки. При попадании на кожу обильно промыть водой, при попадании в глаза промыть большим количеством воды и при необходимости, обратиться к врачу.        Суконная спецодежда, защитные очки, резиновые перчатки, респиратор типа "Лепесток"        ПДК гипса в воздухе рабочей зоны - 2 мг/ (в фосфогипсе более 90% гипса).

Неправильная организация труда, несоблюдение технологических инструкции, правил и норм эксплуатации оборудования, нерациональное или плохое освещение рабочего места, загрязненность воздушной среды, наличие вредных паров, газов или пыли, повышенный уровень шума и вибрации могут стать причинами производственных травм и профессиональных заболеваний. Их устранение является основной задачей для создания безопасных и комфортных условий труда, а это является важнейшим условием для повышения производительности труда, снижения производственного травматизма и уровня заболеваемости .

Под вредным производственным фактором понимают фактор, воздействие которого на работающего человека приводит к заболеванию. Характеристика вредных производственных факторов приведена в таблице 8.

Таблица 8 - Анализ вредных производственных факторов

Вредные факторы, то есть факторы, значения которых выше уровня допустимого значения, являются температура и шум, вибрация. Средства коллективной защиты от шума могут быть оградительные, звукоизолирующие и звукопоглощающие устройства, глушители шума. Для снижения шума, возникающего от отдельных источников, их необходимо выполнить из шумопоглощающего материала, необходимо установить глушители аэродинамического шума от воздуходувок. Для защиты органов слуха от шума необходимо использовать противошумные наушники или "беруши". В результате механизации многих видов работ в цехе, использование пневматических инструментов приводит к возникновению вибрации.

4.2 Охрана окружающей среды

Предприятия по производству фосфорной кислоты являются источниками выбросов в атмосферу, образования токсичных стоков, и большого количества твердых отходов и пыли.

Основная причина - в процессе производства фосфорной кислоты помимо основного продукта образуются побочные, в основном это фосфогипс (влажный и в виде пыли), фтор и его соединения в газообразном и растворенном виде и продукты неполного разложения фосфата, содержащего примеси, являющиеся дополнительным источником отходов.

Технологические выбросы при производствефосфорной кислоты.

На установках по производству удобрений чаще всего используется влажная технология, при которой фосфоритовые руды выщелачиваются кислотой(например, серной, азотной или соляной). Трифосфат кальция, содержащийся в фосфоритовой руде, реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием фосфорной кислоты и сульфата кальция (нерастворимая соль).

В число технологических выбросов входят газообразныефториды в форме фтористоводородной кислоты (HF) и четырехфтористый кремний (SiF4), которые выделяются при выщелачивании фосфоритовых руд, обычно содержащих 2-4% фтора.

Выбросы пыли, содержащие нерастворимые в воде фториды, могут происходить в процессе разгрузки, хранения, перемещения и измельчения фосфоритовых руд, которые транспортируются на участки хранения и измельчения ленточными транспортерами или грузовиками.

К рекомендованным мерам по предотвращению и контролю выбросов относятся следующие:

·        правильный выбор фосфоритовых руд (по содержанию  , содержанию F, отношению  и физическим свойствам) с целью сведения к минимуму количества кислоты, необходимой для реализации влажной технологии, уменьшения выбросов в окружающую среду и расширения возможностейповторного использования фосфогипса;

·        выбор оптимального размера сит и дробилок (например, валковых или цепных дробилок);

·        использование закрытых ленточных транспортеров и хранение в помещениях;

·        обеспечение надлежащего обслуживания (например, регулярная уборка/чистка поверхностей установки и территории);

·        улавливание пыли, образующейся при дроблении фосфоритовых руд, с использованием правильно эксплуатируемых и обслуживаемых тканевых и керамических фильтров и/или циклонов;

·        обработка газообразных выбросов фторидов с помощью систем очистки газа (например, скрубберов с разбрызгивающим устройством, фильтрующих слоев, установок с перекрестными потоками и циклонных башенных скрубберов). Фтор извлекается в виде кремнефтористоводородной кислоты, из которой фильтрацией удаляется кремнезем. Разбавленный раствор кремнефтористоводородной кислоты () можно использовать в качестве смачивающей жидкости в скруббере. Извлечение  открывает дополнительные возможности для уменьшения выбросов фторидов.

Выводы

В курсовом проекте рассмотрены основные физические и химические свойства, значение и области применения фосфорной кислоты, а также представлены характеристики сырьевых источников для его получения. Проанализированы основные способы получения фосфорной кислоты, такие как термический и экстракционный. Выявлены достоинства и недостатки различных технологических схем производства фосфорной кислоты. Выяснено, что наиболее распространенным является способ получения фосфорной кислоты экстракционным полугидратным способом.

Разработана принципиальная технологическая схема процесса получения экстракционной фосфорной кислоты полугидратным методом. Данная схема включает: экстракцию апатита серной кислотой в аппарате с мешалкой; отделение фосфорной кислоты от пульпы в вакуум-фильтре; подогрев образовавшейся фосфорной кислоты в колонне выпарки, упарка до заданной концентрации; очистка газов в скруббере.

Подобраны средства автоматизации. Установлены контрольно - измерительные приборы, позволяющие контролировать, регистрировать, регулировать и сигнализировать технологические параметры процесса. Выбрана соответствующая запорно - регулирующая арматура.

Произведен расчет материального баланса получения ЭФК. Также рассчитаны расходные коэффициенты и выход продуктов.

Рассмотрены основные опасные и вредные производственные факторы при получении ЭФК . Проанализированы мероприятия по безопасности труда и охраны окружающей среды в процессе получения фосфорной кислоты.

Список литературы

1) М.Е. Позин, Р.Ю. Зинюк "Физико-химические основы неорганической технологии". - Л.: Химия, 1985 г.;

) А.М. Кутепов, Т.И.Бондарева "Общая химическая технология"-Л.:Химия,1990 г.;

) "Общая химическая технология и основы промышленной экологии". Под ред. Ксензенко. - М.: "КолосС", 2003г.;

) Соколов Р. С. Химическая технология: учеб. пособие для вузов / Р.С. Соколов т. 1. -М.: Владос-пресс. -2000. -516 с.;

)Б.А. Копылев "Технология экстракционной фосфорной кислоты"-Л.:Химия,1981 г;

) Абалонин Б. Е. Основы химических производств: учеб. / Б. Е. Абалонин, И. М. Кузнецова, X. Э. Харламниди. - М.: Химия. - 2001. - 472 с.;

) А.А.Соколовский - Технология минеральных удобрений и кислот.-М.:Химия,1971.-456с.;

) И. П. Мухленов "Основы химической технологии". - М.: "Высшая школа", 1991 г.;

) Кнунянц И. Л. Химическая энциклопедия / И. Л. Кнунянц т. 5. - М.: Советская энциклопедия. - 1988. - 671с.;

10) Воскресенский, С.К. Производство фосфорной кислоты концентрацией 32%  разложением апатита серной кислотой с кристаллизацией гипса / под ред. С. К Воскресенского. - М.: НИУИФ, 1962. - 163 с.10);

) В.С. Бесков, В.С. Сафронова "Общая химическая технология и основы промышленной экологии"-М.: Химия,1999 г;

) Расчеты по технологии неорганических веществ /Под ред. П.В. Дыбиной. -М.:Высшая школа,1967.-524с.;

) Б.А. Копылев "Технология экстракционной фосфорной кислоты"-Л.:Химия,1981 г;

) БЖД. Безопасность технологических процессов: Учеб. пособие для вузов/П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Е.А. Подгорных и др. - М.: Высш. шк., 1999. - 318с.;

) Безопасность труда в химической промышленности: учебное пособие для вузов / Л.К. Маринина, А.Я. Васин, Н.И. Торопов и др.; Под ред. Л.К. Марининой. - Москва: ИЦ "Академия", 2006.-526с.;

) Справочник по охране труда и технике безопасности в химической промышленности. Общие положения, устройство и содержание промышленных предприятий. М., "Химия", 1971. 511 с.;

) Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности: Учебник для вузов/А.С. Бобков, А, А. Блинов, И.А. Роздин, Е.И. Хабарова - М.: Химия, 1997. - 400с