Universitatea Tehnică Tehnică “Gh. Asachi” din Iaşi Ia şi
Facultatea de Inginerie Chimică şi Protecţia mediului Secţia Ingineria Mediului
Fenomene de transfer şi utilaje în industria chimică Proiect de an
Coordonator: 1| Page
Student: Student:
Prof.Ing. Lisă Cătălin
Ursache Maria- Magdalena Anul: III Grupa: 2308 2011-2012
Tema proiectului: Proiectarea instalaţiei de separare prin absorbţia în apă a amoniacului dintr-un amestec gazos aer-amoniac.
2| Page
Prof.Ing. Lisă Cătălin
Ursache Maria- Magdalena Anul: III Grupa: 2308 2011-2012
Tema proiectului: Proiectarea instalaţiei de separare prin absorbţia în apă a amoniacului dintr-un amestec gazos aer-amoniac.
2| Page
Cuprins:
Cap. I Tema de proiectare 1.1. Prezentarea temei 1.2. Schema instalaţiei 1.3. Funcţionarea instalaţiei Cap. II Procese tehnologice de fabricaţie Cap. III Dimensionarea utilajelor 3.1. Alegerea tipului de coloană 3.1.1. Materiale de construcţie si umpluturi pentru coloane 3.1.2. Dispozitive interioare pentru coloane cu umplutură 3.2. Bilanţ de materiale 3.3. Bilanţ termic la absorbţie si desorbţie 3.4. Calculul diametrului coloanei de absorbţie 3.5. Calculul înălţimii coloanei de absorbţie 3.6. Calcularea înălţimii coloanei de absorbţie 3.7. Dimensionarea izolaţiei coloanei de absorbţie 3.7. Dimensionarea racordurilor 3.7.1. Dimensionarea racordurilor la absorbţie 3.7.2. Dimensionarea racordurilor la desorbţie 3.9. Dimensionarea pompei centrifuge 3.10. Dimensionarea ventilatorului 3.11. Dimensionarea rezervoarelor Cap. IV Consumul de materii prime, auxiliare si utilităţi Cap. V Norme de protecţia muncii, măsuri P.S.I. si protecţia mediului
Bibliografie
3| Page
Cap. I Tema de proiectare 1.1. Prezentarea temei Să se proiecteze o instalaţie pentru separarea amoniacului în apă prin absorbţie dintr-un amestec gazos aer - amoniac. Procedeul va presupune realizarea desorbţiei amoniacului. Se dau următoarele date necesare pentru proiectare: 3 debitul de amestec gazos: M v = 2600 m /h; compoziţia amestecului gazos iniţial: yi = 5.1%; gradul de separare impus minim: α = 96%; coeficientul de exces al absorbantului: β = 1.5%; presiunea de lucru în coloana de absorbţie: p = 1 atm; presiunea aburului disponibil pentru desorbţie: pabur = 1 ata; o temperatura de intrare a soluţiei la desorbţie: t s = 60 C. Utilităţile necesare (apă potabila, canalizare, abur, curent electric, aer instrumental, etc.) se vor asigura de pe platforma combinatului pe care va fi amplasată instalaţia.
1.2. Schema instalaţiei Instalaţia de absorbţie este prezentată in figura următoare: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
ventilator; coloană de absorbţie; rezervor de soluţie amoniacală; pompă pentru soluţie amoniacală; recuperator de căldură; coloană de desorbţie; rezervor pentru absorbant; pompă centrifugă pentru absorbant.
4| Page
5| Page
6| Page
1.3. Funcţionarea instalaţiei Amestecul aer-amoniac este introdus la partea inferioară a coloanei de absorbţie (1). Absorbantul (apa) intră în coloana de absorbţie pe la partea superioară. După contactarea fazelor soluţiei amoniacale rezultată la partea inferioară a coloanei, este depozitată în rezervorul de soluţie amoniacală (3). Din acesta, folosindu-se pompa (4), soluţia amoniacală este trimisă în preîncălzitor (5). Pentru antrenarea amoniacului (pentru desorbţie) se foloseşte abur, ce se introduce pe la partea inferioară în coloana de desorbţie (2). Lichidul fără amoniac, ce rezultă la partea inferioară a coloanei de desorbţie (2), este depozitat în rezervorul de absorbant (6), de unde, folosindu-de pompa centrifugală (7), este trimis la partea superioară a coloanei de absorbant (1).
7| Page
Cap. II Procese tehnologice de fabricaţie Separarea amoniacului din amestecul gazos iniţial, constituit din aer şi amoniac, se realizează prin absorbţie în apă intr-o coloana. ABSORBŢIA este operaţia prin care unul sau mai mulţi componenţi se separă întrun lichid selectiv în care componenţii nu se dizolvă. Operaţia inversă, prin care un gaz dizolvat într-un lichid trece in fază gazoasă se numeşte desorbţie. Clasificare: 1. a) b) 2. a) b) 3. a) b) 4. a) b)
După natura interacţiunilor care intervin între moleculele absorbantului şi moleculele substanţei absorbite: absorbţie fizică chemosorbţie. După natura şi numărul straturilor moleculare care acoperă suprafaţa: monostrat multistrat. După gradul de localizare al moleculelor absorbite: absorbţie localizată absorbţie nelocalizată. După mobilitatea moleculelor absorbite: absorbţie mobilă absorbţie statică. Scopul absorbţiei:
îndepartarea unui component nedorit dintr-un amestec gazos; recuperarea unui component valoros dintr-un amestec gazos; realizarea unei reacţii în sistem gaz-lichid. Absorbţia se aplică pentru:
-
separarea CO2 din amestecuri cu alte gaze prin absorbţie în apă sub presiune sau prin absorbţie în soluţie de etanil-amina; îndepartarea CO din amestec cu N2 si H2 pentru sinteza NH3; absorbţia se face în soluţie de cupru amoniacală; chemosorbţia axozilor de azot în apă la fabricarea HNO 3; separarea C6H6 din gaze de cocserie prin absorbţie în ulei, urmată de absorbţie; absorbţia SO3 cu formare de H2SO4 monohidrat.
Procedeele de absorbţie decurg până la stabilirea echilibrului de fază când concentraţia componentului solubil sau a soluţiilor în faza gazoasă sau lichidă corespunde valorii de echilibru.
DIFUZIA 8| Page
Definiţie: micşorarea moleculelor unei substanţe printr-un mediu datorită energiei termice. Factorul care reduce numărul de ciocniri între două coliziuni vor influenţa pozitiv difuziunea. RECTIFICAREA
În rectificare, cele două procese: fierberea lichidului şi condensarea vaporilor, se repetă printr-o succesiune de contractări a celor doua faze. Contractarea poate fi diferenţiata sau în trepte şi se realizează în aparate tip coloană, numite coloane cu contact diferenţial sau continue şi coloane de contact în trepte sau discontinue. După fiecare contractare are loc o îmbunătăţire a vaporilor în compuşi uşor vola-tili şi o sărăcire a lichidului în acelaşi component. Temperatura în coloana de rectificare variază de la temperatura rezidului, apropiată de temperatura de fierbere a componentului greu volatil care părăseste coloana. Coloana de rectificare este îmbunătăţita în două faze de talerul pe care se face alimentarea. Zona de deasupra acestui taler se numeşte zona de concentrare, iar zona de sub taler se numeşte zona de epuizare. ATMOLIZA
Atmoliza este operaţia de separare a unor amestecuri gazoase prin introducerea unor diferenţe de compoziţie a gazelor în diferite zone şi separarea fazelor de concentraţie diferită cu ecrane perforate ce micşoreaza efectul de amestecare a gazelor. Gradientul de concentraţie apare ca urmare a difuziei în amestecul de gaze. Dificultatea de a anihila efectul contrat convenţiei reduce aplicabilitatea industrială a analizei.
9| Page
Cap. III Dimensionarea tehnologică a utilajelor
3.1. Alegerea tipului de coloană Alegerea tipului de coloană cu talere sau cu umplutură depinde de mai mulţi factori care au fost grupaţi în: a) Caracteristici constructive; b) Factori hidrodinamici; c) Caracteristicile fazelor participante. a)
Caracteristici constructive: Dimensiunile principale:
La coloana cu umplutură, spaţial este delimitată pe înălţime (o coloană cu umplutură necesită o înălţime mai mică decât o coloană cu talere). La coloana cu talere, spaţial este limitată pe orizontală (coloanele cu talere necesită un diametru mai mic decât coloanele cu umplutură). Conexiuni laterale:
Coloanele laterale cu umplutură nu necesită introducerea sau scoaterea intermediară a unui lichid sau gaz. La coloanele cu talere, scoaterea sau introducerea intermediară a unui lichid este necesară. Curaţirea coloanei:
La coloanele cu umplutură, curăţirea se face numai în perioada reviziilor anuale si constă în scoaterea umpluturii, sortării şi apoi spălării acesteia. La coloanele cu talere, curăţirea trebuie efectuată periodic. Costul coloanei:
Coloanele cu umplutură sunt folosite la diametre până la 0,75m, iar coloanele cu talere sunt folosite la diametre mai mari de 1,35m. b)
Factori hidrodinamici: Debitele celor două fluide:
La coloanele cu umplutură, debitele de lichid şi gaz sunt prea mari iar la coloanele cu talere, debitele sunt variabile. Căderea de presiune:
În operaţiile efectuate sub vid se impune o cădere de presiune mică, folosindu-se coloana cu umplutură. La coloanele cu talere, căderile de presiune sunt mai mari.
10 | P a g e
Viteza de curgere a fluidelor:
În coloanele cu umplutură, faza gazoasă se gaseşte în mişcare turbulentă, rezultând un transfer de masă mai bun. La coloanele cu talere, faza lichidă se gaseşte în mişcare turbulentă, favorizând sistemul în care viteza transferului de masă este determinată de rezistenţa fazei lichide. Eficacitatea:
La coloanele cu umplutură, dar şi la cele cu talere, valorile eficacităţii sunt in limite largi. Funcţionarea discontinuă:
Coloanele cu umplutură cu diametre mari au masa foarte mare şi prezintă proble-me deosebite la realizarea unei distribuţii uniforme a celor doua faze. La diametre mai mici de 400 mm coloanele cu talere sunt mai ieftine decât cele echivalente cu umplutură. c)
Caracteristicile fazelor participante: Sisteme corozive:
Este mai uşor şi mai ieftin să se construiasca o coloana cu umplutură din material rezistent la coroziune, decât o coloana cu talere care presupune un cost foarte ridicat. Sisteme care conţin solid sau şlamuri:
Coloanele cu umplutură sunt sisteme care conţin solide sau şlamuri, iar coloanele cu talere sunt sisteme care conţin solide sau şlamuri în concentraţie mare. Sisteme care spumează:
La coloanele cu umplutură pentru sistemele care spumează datorită barbotării în lichid se formează pe talere o emulsie fină G-L formată din picături de lichid şi spumă, care va determina o uniformizare a concentraţiei în coloana şi prin urmare o scădere a eficienţei. Sisteme termostabile:
Coloanele cu umplutură sunt sisteme stabile din punct de vedere termic, iar coloanele cu talere sunt sisteme care nu prezintă stabilitate din punct de vedere termic. Sisteme vascoase:
Coloanele cu umplutură sunt sisteme cu vâscozitate mare, iar coloanele cu talere sunt sisteme cu vâscozitate mică. Sisteme cu degajări de căldură:
Dacă efectul termic al procesului este mare la coloanele cu umplutură se montează dispozitive pentru colectare şi redistribuire. În cazul coloanelor cu talere se montează serpentine de răcire pe talere care favorizează absorbţia. Există sisteme cu degajări mari de caldură la absorbţie, iar coloanele cu umplutură sunt sisteme cu degajări neînsemnate de căldură la absorbţie.
11 | P a g e
3.1.1 Materiale de construcţie şi umpluturi pentru coloane
Materiale de construcţie:
Corpul cilindric al coloanelor cu talere sau cu umplutură se construieşte din oţel, carbon, fontă, oţeluri special aliate cu crom, nichel. Elementele interioare ale coloanelor cu umplutură şi cu talere sunt confecţionate din materiale specificate anterior. În cazul coloanelor cu umplutură, dacă substanţele cu care se lucrează sunt puternic corozive, corpul acestor utilaje se căptuşeşte în interior cu cărămidă antiacidă. Alegerea materialelor necesare pentru corpul şi elementele interioare ale absorbantului se face în funcţie de natura substanţelor vehiculate prin coloană şi acţiunea lor corozivă. Materialul cel mai des utilizat în industria chimică, tabla de oţel, poate fi: oţel carbon, oţel slab aliat sau oţel aliat. Tablele din oţel aliat se utilizează în cazul mediilor corozive şi la temperaturi ridicate. Fonta se utilizează pentru construcţiile recipienţilor care lucrează la presiuni interioare de calcul de 0,3 + 0,6 MPa şi presiuni exterioare de calcul de 0,6 + 0,12 MPa şi diametre mai mici de 3000-1000 mm. Fonta cu adaosuri de Cr, Ni, Mo, Si poate fi utilizată în medii corozive. Materialele metalice sulfuroase utilizate în construcţia recipienţilor atât ca material de bază cât şi ca material de construcţie sunt: aluminiu, cupru, nichel, zinc. Cuprul si aliajele sale sunt folosite ca material de construcţie pentru utilaje în cazul mediilor corozive şi temperaturi mai mici de 200oC, pentru medii puternic corozive. Materialele nemetalice pot fi anorganice şi organice. Dintre cele anorganice pot fi: sticla, gresia, porţelanul, acestea fiind recomandate la temperaturi foarte ridicate. Pentru alegerea corectă a unui oţel inoxidabil sau orice alt material metalic, se va ţine seama de: - proprietăţile fizice şi chimice ale oţelului; - condiţiile de lucru (presiune, temperatură); - economia realizării produsului pentru a avea fiabilitate ridicată. Umpluturi pentru coloane:
-
Umpluturile utilizate pentru coloane se pot împărţi în 3 categorii: corpuri de umplere de formă neregulată; corpuri de umplere de formă definită; agatare;
-
Pentru a fi eficiente, umpluturile trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: să prezinte o suprafaţă cât mai uniformă raportată la unitate de volum; să prezinte o rezistenţă mică la curgerea fluidelor; să realizeze o amestecare bună a celor două faze; să fie ieftină; să prezinte o rezistenţă mecanică şi chimică corespunzătoare.
Corpurile de umplere de formă regulată sunt în general foarte rar utilizate. 12 | P a g e
Corpurile de umplere pot fi aşezate în mod regulat în coloană sau pot fi turnate. La umpluturile aşezate în vrac, distribuţia lichidului depinde de forma şi mărimea corpurilor de umplere, diametrul coloanelor, înălţimea straturilor şi distribuţia iniţială. Umpluturile mici duc la formarea unor purje de lichid datorită efectelor capilare ce apar la punctele de contact între corpuri, ceea ce determină micşorarea suprafeţei udate a umpluturii şi prin urmare scăderea eficacităţii coloanei. În scopul realizării unei bune distribuţii a lichidului în coloană, în secţiunea transversală a straturilor de umplutură, se recomandă ca diametrul nominal al corpurilor de umplere sa fie de cel puţin 8 ori mai mic decât diametrul coloanei. Evitarea formării canalelor se face prin turnarea uniformă a umpluturii în strat, distribuţia uniformă a fazei lichide, împărţirea umpluturii în mai multe straturi în care se interpun dispozitive interioare pentru redistribuirea lichidului. Grătarele se construiesc din lemn, material ceramic, metalic, plastic în formă simplă de bare paralele sau forme complexe, care permit dirijarea celor două fluide. În timp ce grătarele simple se demontează uşor, se relizează o scădere de presiune şi nu se înfundă când lichidul conţine particule solide în suspensie. Grătarele complexe asigură umezirea aproape completă a umpluturii, preîntâmpină apariţia unor curgeri parţiale şi a pungilor cu lichid. 3.1.2. Dispozitive interioare pentru coloane cu umplutură
• • •
Dispozitivele interioare care se utilizează în cazul coloanelor cu umplutură sunt: grătarele cu susţinere a umpluturii; distribuitoarele pentru faza lichidă; redistribuitoarele pentru faza lichidă. Grătarele de susţinere:
Dintre cele mai vechi şi mai simple grătare de susţinere sunt plăcile perforate care işi găsesc şi astăzi o largă utilizare, în special când se lucrează cu debite mici de lichid si gaz. Secţiunea liberă pentru trecerea celor două faze este mai mică decât în stratul de umplutură, fapt ce determină în cazul unor debite mari de lichid şi gaz, o scădere mare de presiune şi o reducere a eficienţei coloanei. Distribuitoarele pentru faza lichidă:
Distribuitoarele pentru faza lichidă au rolul de a asigura o repartizare uniformă a absorbantului pe întreaga suprafaţă transversală a coloanei. Realizarea unei distribuţii uniforme a lichidului determină eficacitatea ridicată a coloanei de absorbţie cu umplutură. Distribuitoarele tip duş se confecţionează dintr-o centrală de alimentare prevazută cu ramificaţii, din mai multe inele concentrice, din ţeavă sau dintr-o ţeavă cu duzină la un capăt. Aceste distribuitoare sunt recomandabile atunci când presiunea lichidului este mai mare şi când absorbantul este lipsit de impurităţi mecanice. Distribuitoarele de tip taler sunt formate dintr-o placă cu diametrul de 250mm, prevăzută cu orificii circulare în care se fixează ţevi de distribuţie având diametre cuprinse între 25-50 mm.
13 | P a g e
Distribuitoarele cu jgheaburi sunt formate dintr-un anumit număr de jgheaburi prevăzute cu creneluri în formă de V pe pereţii laterali. Sunt recomandate pentru coloane cu diametre mari şi pot realiza distribuţia uniformă a unor debite specifice de 5-120 m 3/h. Redistribuitoarele pentru faza lichidă:
Necesitatea mai multor straturi de umplutură într-o coloană cere folosirea unor dispozitive pentru redistribuirea lichidului. Pentru redistribuirea absorbantului pot fi utilizate dispozitive de distribuţie sau dispozitive speciale, cunoscute sub denumirea de redistribuitoare. Aceste redistribuitoare constau în 2 plăci suprapuse ce îndeplinesc rolul de supportredistribuitor de alimentare şi evacuare a fazelor. Placa superioară este identică grătarului de susţinere, iar placa inferioară este prevăzută cu orificii cu diametrul de 3 -5 cm în care se fixează ţevi.
3.2 . Bilanţul de materiale Operaţia de absorbţie presupune materia a două faze: gazoasă şi lichidă, care sunt construite din unul sau mai multi componenţi. Pentru simplificarea bilanţului de materiale se consideră faza gazoasă formată din componenţii A si B. În figura de mai jos este reprezentată o coloană de absorbţie în care sunt specificate fluxurile de material care intră în procesul de absorbţie şi care ies.
14 | P a g e
L – debitul de absorbant (apa) kmoli/ora; G – debitul de gaz inert ce trece prin coloana (aer) kmoli/h; Xi – raportul molar între NH3 şi H2O la intrarea în coloană, kmoli NH3/kmoli H2O Y – raporturi molare între solut şi gaz inert, kmoli NH3/kmoli aer; NA = G(Yi – Yf ) = L(Xf – Xi), L(Xf – Xi) = 0; NA – cantitatea de amoniac care se transferă cu unitatea de măsură kmol/h; G x Yi – cantitatea de NH3 din amestecul gazos la intrarea în coloană; G x Yf – cantitatea de NH3 din amestecul gazos la ieşirea din coloana; L x Xf – cantitatea de NH3 care iese cu absorbantul pe la partea inferioară a coloanei; L x Xi – cantitatea de NH3 care intră pe la partea superioară a coloanei; Bilanţul de absorbţie:
Mv = 2600 m3/h yi = 5.1% α = 96% β=1.5% NA = G(Yi – Yf ) kmol NH3/kmol aer G = Mv22.4(1 - yi100) = 260022.4 · (1 – 5.1100) = 110.15 kmol/h Yi = yi100- yi = 5.1100-5.1 = 0.053 kmol NH3/kmol aer Yf = Yi(1-α) = 0.053· (1- 96100) = 0.0021 kmol NH3/kmol aer NA = 110.15 · (0.053 – 0.0021) = 5.68 kmol NH 3/h
15 | P a g e
x
Y
0.0212 0.0159 0.0264 0.02 0.0318 0.0244 0.0422 0.0338 0.0548 0.0435 0.0795 0.0703
Din grafic avem: Xf * = 0.070 NA = Lmin(Xf * - 0) => Lmin = NA/ Xf * = 5.68/0.070 => Lmin = 81.14 kmoli NH3/h L = β · Lmin => L = 1.5 · 81.14 => L = 121.71 kmoli H 2O/h Xi = 0 NA = L · (Xf – Xi) => Xf = NA/L => => Xf = 5.58/121.71 => Xf = 0.046 kmol NH3/kmol apă Debitul de gaz la intrare: Debitul de amoniac: G · Yi = 110.15*0.053=5.837 G · Yi · 17 = 5.837 · 17 = 99.245 G · Yi · 22.4 = 5.837 · 22.4 = 130.77 Debitul de aer: G · 28.9 = 110.15 · 28.9 = 3183.33 G · 22.4 = 110.15 · 22.4 = 2467.36 Concentraţia gazului la intrare: Concentraţia amoniacului: Yi · 1728.9 = 0.053 · 0.588 = 0.0311 Concentraţia aerului: 1 - Yi = 1-0.051=0.949 1 - Yi/ Yi = 1 – 0.051/0.051 = 18.607 1 - Yi/ Yi · 28.9/17 = 18.607*1.7=31.63 Debitul gazului la ieşire: Debitul de amoniac: G · Yf = 110.15 · 0.0021 = 0.23 G · Yf · 17 = 0.23*17=3.93 G · Yf · 22.4 = 0.23*22.4=5.15 Debitul de aer: G · 28.9 = 110.15*28.9=3183.33 G · 22.4 = 110.15*22.4=2467.36 Concentraţia gazului la ieşire:
16 | P a g e
Concentraţia amoniacului: Yf · 17/28.9 = 0.0021 · 17 /28.9 = 0.012 yf = Yf /1+Yf = 0.0021/1+0.0021 = 0.00209 Concentraţia aerului: 1 – yf = 1 – 0.00209 = 0.997 yf /1 – yf = 0.00209/1 – 0.00209= 477.46 yf /1 – yf · 28.9/17 = 477.46 · 28.9/17 = 811.68 Debitul lichidului la intrare: Debitul apei: L · 18 = 121.71*18=2190.78 L · 18/1000 = 2.19 Debitul amoniacului: L*Xf=121.71*0.046=5.59 L*Xf*17=5.58*17=95.17 L*Xf/100=0.00559 Concentraţia lichidului la ieşire: Concentraţia amoniacului: Xf · 17/18 = 0.0466 · 17/18 = 0.0440 xf = Xf /1+Xf = 0.0466/1+0.0466 = 0.0445 Concentraţia apei: 1 – xf = 1-0.0445=0.955 xf /1 – xf = 0.0445/1 - 0.0445 = 21.471 xf /1 – xf · 18/17 = 21.471 · 18 /17 = 22.734
3.3 Bilanţul termic la absorbţie şi desorbţie Bilanţul termic la absorbţie Din punct de vedere al regimului termic, absorbţia poate decurge izoterm sau neizoterm. Este de preferat să se realizeze izoterm, dar acest lucru complcă foarte mult construcţia utilajului. În cazul unor efecte reduse se conduce procesul de absorbţie adiabat şi prin ecuaţii de bilanţ termic, se verifică temperature maximă ce se poate atinge în timpul procesului: Ecuaţia general de bilanţ termic este următoarea: QGi + QLi = QGf + QLf + QAb + Q p QGi – fluxul termic introdus cu faza gazoasă iniţială [kJ/h]; QLi - fluxul termic introdus cu faza lichidă iniţială [kJ/h]; QGf – fluxul termic ieşit cu faza gazoasă finală [kJ/h]; QLf – fluxul termic ieşit cu faza lichidă finală [kJ/h]; QAb – fluxul termic al procesului de absorbţie [kJ/h]; Q p – fluxul termic pierdut în mediul înconjurător [kJ/h]. 17 | P a g e
QGi = G · (1+ Yi ) · Cpgi · tgi QGi = G · 1 · 10 Gi = G · 28,9 QGi = 3183.33 · 1 · 10 = 31833,33 kJ/h QLi = L · Cpl · tli Li = L · 18 QLi = 2190,78 · 4.19 · 10 = 91793,6 kJ/h QAb = NA · (-ΔHAb) NA = L · Xf · 1718 = 95,96 QAb = 95,96 · 2048 = 196526,08 kJ/h QLf = L · (1+ Yf ) · Cpl · tf QLf = L · 4.19 · tf QLf = 2190,78(1+0.044) · 4.19 · t f QLf = 9583,26 · t f QGf = G · (1+ Yf ) · Cpg·tf QGf = G · Cpg · tf QGf = 3183,33 · 1 · t f 18 | P a g e
QGf = 3183,33 · tf Q p = (3 ÷ 5 %) · QAb Q p = 0.04 · QAb Q p = 0.04 · 196526,08 = 7861,04 kJ/h Din ecuaţia: QLi + QGi + QAb = QLf + QGf + Q p , tf = ? 91793,6+ 31833,33 + 196526,08 =3188,3tf+9583,26tf+7861,04 tf=24,462°C
Bilanţul termic la desorbţie Desorbţia se realizează prin antrenarea NH3 cu un agent antrenant ( abur cu presiunea de 1 atm), bilanţul termic furnizând informaţii cu privire la cantitatea de abur de antrenare necesar. Ecuaţia generală de bilanţ termic este următoarea: OLi + OAbur = OLf + OGf + OAb +O p OLi – căldura cu care intră faza lichidă în absorbţie [kJ/h]; OAbur – căldura procesului de desorbţie [kJ/h]; OLf – căldura cu care iese faza lichidă [kJ/h]; OGf – căldura cu care iese faza gazoasă [kJ/h]; OAb – căldura procesului de desorbţie [kJ/h]; O p - căldura pierdută în mediul înconjurător [kJ/h].
OLi = L · (1+ Xf ) · Cpl · tli OLi = L · 4.19 · 60 OLi = 2190,78 · 4.19 · 60 OLi = 550762,05 kJ/h 19 | P a g e
OAbur = OAA + OAC OAbur = (MAA + MAC ) · iab 1 vol .............................1.5 vol NH3 MAAρabur........................................
NAρNH3
MAA = NAρNH3·1.5 ρ NH3 = MVmol = 1722.4 ρ NH3 = 0.7589 MAA= 95.96 · 0.5790.7589 · 1.5 = 48.822 kg/h abur OLf = (L + MAC) · Cpl · tlf OLf = (L + MAC) · 4.19 · 100 OLf = (2190.78 + MAC ) · 4.19 ·100 OGf = NA · Cp NH3 · tgf + MAA · i Abur OGf = NA · 1 · 100 + MAA · i Abur OGf = 95.96 + 48.822 · 2677; OGf = 140292.4 [kJ/h]; OAB = QAB OAB = 196526.08 [kj/h]; OP = Q p O p = 7861.04 [kJ/h]; Din ecuaţia de bilanţ rezultă: 550762.05 + 130696.43 + 2677 · MAC = 917936.62 + 419 · MAC + 140292.4 + 7861.04+196526.08 => MAC · 2258 = 581157.66[kg/h] MAC = 257.37 [kg/h] MAbur = MAA + MAC MAbur = 48.822 + 257.37 = 306.19 [kg/h]
3.4. Calculul diametrului coloanei de absorbţie Diametrul coloanei de absorbţie cu umplutură se determină cu ecuaţia debitului: Mv = π ·D24 · vf ·3600 D = Mv·4π ·vf·3600 Mv – debitul de amestecare gazos prelucrat; vf – viteză fictivă. Viteza fictivă vf , poate atinge valori atât de mari încât datorită forţelor de frecare prin peliculă, lichidul se acumulează în goluri şi gazul barbotează sub formă de bule până când greutatea coloanei de lichid este atât de mare încât învinge rezistenţa, după care procesul de acumulare a lichidului se reia. În practică se preferă să se lucreze la viteza apropiată de înec: vf = (0,7 ÷ 0,8) · vi 20 | P a g e
Viteza de înec se calculează cu ecuaţia lui Kaffarov: lgvi·2a·ρg·ɳl0.16g·ε3ρl = 0.022 – 1.75 · LG0.25 · ρgρl0.125 a – suprafaţa specifică a umpluturii m2/m3; ε – porozitatea stratului de umplutură m3/m3; ρg – densitatea gazului (aerului) kg/m3; ρl – densitatea lichidului (apa) kg/m3; ηl - vâscozitatea dinamică a lichidului Cp; a = 204 m2/m3; g = 9,81 N/m2; ε = 0,74 m3/m3; tf = 24.98°C ρg = Maer22.4 · T0T0+ tf ,[kg/m3] ρg = 28.922.4 · 273273+ tf = 1.183 kg/m3 lgvi·2a·ρg·ɳl0.16g·ε3ρl = 0.022 – 1.75 · LG0.25 · ρgρl0.125 lgvi ·21.1839.81 · 0.743 ·1000 = 0.022 – 1.75 ·
2190.783183.33 0.25 · 1.18310000.125 vi2
· 0.06 = 10-0.659
vi = 0.2070.06 vi= 1. 85 m/s Vf = 0.75 · 1,85 Vf = 1.381m/s D = Mv·4π ·vf·3600 D = 2600 · 4π · 1.381 D = 0.816 m DSTAS = 0.8 m
· 3600
3.5. Calculul înălţimii coloanei de absorbţie
Înălţimea coloanei de absorbţie se calculează în 3 metode: A. B. C.
Calculul din suprafaţă de transfer de masă Calculul din înălţimi de transfer (IUT) şi numărul unităţilor de transfer (NUT) Calculul din înălţimea echivalentă a unei trepte teoretice (IETT) şi numărul de
trepte (n) A. Calculul din suprafaţa de transfer de masă:
NA = K y · A · ΔYmed = K x · A · ΔXmed NA – flux de NH3 care este transferat; K y – coeficientul global de transfer de masă; A – suprafaţa de transfer de masă; ΔYmed - forţa motoare a transferului de masă.
21 | P a g e
K y= 11ky+kHkx ky – coefiecientul individual raportat la faza gazoasă; kx – coeficient individual raportat la faza lichidă; kH – constanta lui Henry. Shg = (0.1 ÷ 0.2) · Reg0.8 · Scg0.33 Reg = 4 · qga · ɳg qg - debitul masic specific de gaz; ηg – densitatea aerului; qg= 4 · Gπ · DSTAS2 G’= G3600 ⇒G’ = 0.884 kg/s
qg=4 · 0.884π · 0.82
qg= 1.765
Reg = 4 · 1.765204 · 0.018 ·10-3 ⇒ Reg = 1961.11 ηg = 0.018 · 10-3 Pa·s
Scg = ηgρg · Dg Dg = 2.28 · 10-5 m3/s Dg - coeficientul de difuzie al amoniacului în faza de gaz
Scg = 0.018 ·10-31.183 · 2.28 · 10-5 ⇒ Scg = 0.692 Shg = 0.15 · 1961.110,8 · 0.6920,33 = 0.15 · 430.52 · 0.88 Shg = 57.189 Shg = kg · dDg ⇒ kg = Shg · Dgd d = 4· εa d = 4 ·0.74204 d = 0.014 m kg = 57.189 · 2.28 · 10-50.0145 ⇒ kg = 0.093 ky = kg · PRT P – presiunea atmosferică Pa; R – constanta generală a gazelor; T – temperatura de absorbţie, L. P = 1.01325 · 105 Pa R = 8310 T = 273 + t f = 297.46 K ky = 0.093 · 1.01325 · 1058310 · 297.46 ky = 0.0038 Shl = 0,013 · Rel0,5· Scl0,5 Rel = 4 · qla · ɳl ηl – vâscozitatea apei. ql= 4 · Lπ · DSTAS2 L' = L3600 ⇒L' = 0.730 kg/s
ql=4 · 0.730π · 0.82 22 | P a g e
ql= 1.21
Rel = 4 · 1.21204 · 10-3
⇒
Rel = 23.725
Scl = ηgρl · Dl Dl = 1.76 · 10-9 m3/s
Scl = 10-31000 · 1,76 · 10-9 ⇒ Scl = 568.18 Shl = 0.013· 23.1560,5· 568.180.5 ⇒Shl = 1.491 Shl = kl · lDl ⇒ kl = Shl · Dll l = 4 · εa l = 4 · 0.74204 d = 0.014 m kl = 1.76 · 1.50 · 10-90.014 ⇒ kl = 1.885· 10-7 kx = kl · ρM kx = 1.885 · 10-7 · 100018 kx = 1.047 · 10-5 kH = YiXf* kH = 0.0530,070 ⇒ kH = 0.75 K y= 113.8 ·10-3+0.751.047 · 10-5 K y = 1263.15+75000 ⇒ K y = 1.32· 10-5 Determinarea forţei motrice medii
ΔYmed = Yi- YfYfYidYY-Y* y y*
0.0021 0.00269 0.0122 0
0.0022 0.00259
0.0178
0.0238
0.0291
0.0349
0.0407
0.0468
0.053
0.00298
0.0136
0.0178
0.0214
0.0254
0.0298
0.0340
0.01
0.0113
0.0135
0.0153
0.017
0.019
100
88.49
74.07
65.35
58.82
52.63
y–y* 0.0021 0.00049 0.00961 0.01462 1/y-y* 476.19 2040.8
104.05
68.39
YfYidYY-Y*
A1=(204.08+476.19)·0.0062=7.55 A2=104.05+204.08)·0.0062=6.43 A3=(68.39+104.05)·0.0062=0.51 A4=(100+68.39)·0.0062=0.5 A5=(88.49+100)·0.0062=0.56 A6=(74.07+88.49)·0.0062=0.48 A7=(65.35+74.07)·0.0062=0.41 A8=(58.82+65.35)·0.0062=0.37 23 | P a g e
A9=(52.63+58.82)·0.0062=0.33 At=17.144 m² ΔYmed = Y-Y*YfYidYY-Y* = 0.053 - 0.002117.144 = 2.96·10¯³ NA = 5.68 kmol/h NA = K y · A · ΔYmed A = NAKy·ΔYmed A = 0.00150.000011 = 136.36 m² A = π · DSTAS24 · HuA ·a ·φ φ = coeficientul de umezire a suprafeţei umpluturii; φ = 0,96 HuA = înălţimea umpluturii prin varianta A HuA = 4 · Aπ ·DSTAS2· a· φ HuA = 4
· 136.36 3.14 · 0.64 · 204 · 0.96 = 1.47 m
B. Calculul din înălţimea unităţii de transfer (IUT) şi numărul unităţilor de transfer (NUT)
HuB - înălţimea umpluturii prin varianta B. HuB - (NUT)G · (IUT)G
(NUT)G = Y-Y*YfYidYY-Y* = 17.14 (IUT)G = 4 · G'Kg · π · DSTAS2 · a · φ = 4 · 0.0300.0038·
3.14 · 0.64 · 204 · 0.9 = 0.1221.4 = 0.087 Kg ·a= 0.076 · q g0.57 · ql0.41 Kg = 15.65a =>Kg=0.076 kmol·m²/h qg = 4 · Gπ · DSTAS2 = 4 · 110.153.14 · 0.64 = 220.3kmol·m²/h ql = 4 · Lπ · DSTAS2 = 4 ·121.713.14 · 0.64 = 243.42kmol·m²/h Kg·a=0.076·220.30.57 ·243.42 0.41
24 | P a g e
Kg·a=0.076·21.65·9.51=>Kg·a=15.65
HuB = (NUT)y·(IUT)y=1.49 m
C. Calculul din înălţimea echivalentă a unei trepte teoretice (IETT) şi numărul de trepte (n)
HuC - înălţimea umpluturii prin varianta C. HuC - n · (IETT)G
n – numărul de unităţi de transfer determinat prin metoda grafică; n = 9-1 aA=8+ 204136.36 =>n=9.49 =>n ~9 trepte ne – numărul de puncte de pe curba de echilibru; (IETT)G – înălţimea la echilibru a unui taler teoretic; (IETT)G = 200 · (ε/a)1.2 · 1vf0.4 (IETT)G = 200 · 0.00117 · 0.879 => (IETT)G = 0.20 m HuC = 9.49 · 0.20 => HuC = 1.89 m Hu = max(HuA, HuB, HuC) Hu = 1.89 m
3.6. Calcularea înălţimii coloanei de absorbţie H = h1 + h2 + Hu h1 – înălţimea părţii inferioare, dacă: Hu > 1m => h1 = 1 ÷ 2 m Hu < 1m => h1 = 0.5 ÷ 1 m h2 – înălţimea părţii superioare, dacă: Hu > 1m => h2 = 0.5 ÷ 1.5 m Hu < 1m => h2 = 0.5 ÷ 1 m Hu = 1.89 m h1 = 1.5 m h2 = 1 m H = Hu + h1 + h2 = 1.89 + 1 + 1.5 => H = 4.39m~4m;Hstas=4m
25 | P a g e
3.7. Dimensionarea izolaţiei coloanei de absorbţie Qiz < Op = Qp Qiz = kiz · Aiz · ΔTmediz Aiz = π · Diz · H + 2 · π ·Diz24 Diz = DSTAS + 2 · δiz δiz - grosimea stratului de izolaţie; Diz = 0.8 + 2 · 0.05 = 0.9 Aiz = 3.14 · 0.9 · 4 + 2 · 3.14 · 0.924 = 12.57 K iz = 11α1 + δotelδotel + δiz λiz + 1 α2 = 1δizλiz + 1α2 α1 – coeficientul individual de transfer de căldură în interiorul coloanei; α2 – coeficientul individual de transfer de căldură în exteriorul coloanei; α2 = 9.74 + 0.07·(t p-tmed) Δt – diferenţa temperaturii peretelui şi temperatura mediului; λ2 – conductivitatea termică a materialului izolator; Δt = tp – tmed q = λizδiz · (tint – t p) = [9.74 + 0.04 · (t p - tmed)] · (t p – tmed)
0.040.03 · (100 –t p) = [9.74 + 0.04 · (t p -10)] · (t p – 10) 1.33(100- t p)= (9.74 + 0.04 t p -0.4) (t p – 10) 133-1.33 t p =9.74 t p +0.04 t p ²-0.4 t p - 97.4-0.4 t p +4 133.3+97.4-1.33 t p +9.74 t p +0.04 t p ²-0.4 t p 226.4=10.67 t p +0.04 t p ² 0.04 t p ² +10.27 t p -226.4=0 Δ = b2- 4ac Δ = 150.38 X1=-10.67-12.250.08 =-277.5 26 | P a g e
X2=-10.67+12.250.08 =19.75 t p =19.75 Δt=19.75-10=9.75ͦ C α2= 9.74+0.07·9.75 => α2= 10.42 K iz =10.050.04+110.42 =11.34=> K iz =0.75 Qiz = 0.75 · 12.50· 9.75 Qiz = 91.91
3.8. Dimensionarea racordurilor Racorduri – toate elementele de legătura existente în instalaţie. Ecuaţia de dimensionare a racordurilor se numeşte ecuaţia debitului: Mm = π ·di24 · ρ · v · 3600 , kg/h Mm – debitul masic ce trece prin acea conductă; Ρ – densitatea fluidului/gazului ce trece prin acea conductă; v – viteza medie a fluidului prin conductă; ρgaz= 1.29 kg/m3 di = 4 · Mmπ · ρ · v · 3600 3.8.1. Dimensionarea racordurilor la absorbţie:
a) Intrare faza lichidă
ρ = 1000 kg/m3 v - viteza apei; v = 0,5 ÷ 2 m/s di = 4 · 2190.783.14 · 1000 · 1.5 · 3600 di = 0.022 m 22 mm dSTAS = 22x4 mm b) Ieşire fază lichidă
ρ = 1000 kg/m3 v - viteza apei; v = 0.5 ÷ 2 m/s
di = 4 · 2190.783.14 · 1000 · 0.8 · 3600 di = 0.03 m 30 mm dSTAS = 30x4 mm c) Intrare fază gazoasă
ρ = 1.29 kg/m3 v - viteza apei; 27 | P a g e
v = 5 ÷ 25 m/s di = 4 · 1982.73.14 · 1.29 · 15 · 3600 di = 0.19 m 190 mm dSTAS = 250 x 12 mm
d) Ieşire fază gazoasă
ρ = 1,29 kg/m3 v - viteza apei; v = 5 ÷ 25 m/s di = 4 · 1982.73.14 · 1.29 · 10 · 3600 di = 0.23 m 230 mm dSTAS = 320 x 12 mm 3.8.2. Dimensionarea racordurilor la desorbţie:
a) Intrare fază lichidă
di = 4 · 2190.783.14 · 1000 · 1.5 · 3600 di = 0.022 m 22 mm dSTAS = 22x4 mm b) Ieşire fază lichidă
di = 4 · 2190.78 · (1+0.046)3.14 · 1000 · 0.8 · 3600 di = 0.031 m 31 mm dSTAS = 32x4mm c) Intrare fază gazoasă
di = 4 · MAC3.14 · 0.597 · 40 · 3600 di = 0.062 m 62 mm dSTAS = 250 x 12 mm d) Ieşire fază gazoasă
di = 4 · NA∙MAA3.14 · 0.597 · 3 · 3600 di = 0.231m 231 mm dSTAS =270 x12mm
3.9. Dimensionarea pompei centrifuge Pompele sunt utilaje care transformă energia mecanică preluată de la sursa de antrenare în energie hidraulică. După criteriul constructiv avem: Pompe cu piston; Pompe rotative; • •
28 | P a g e
Pompe centrifuge; Pompe fără element mobil. Se alege o pompă centrifugă utilizată pentru transportul soluţiei amoniacale de la rezervor până la coloana de absorbţie. Pompele centrifuge au un debit constant şi reglabil cu ajutorul unui robinet plasat pe conducta de refulare, ocupă spaţii mici, sunt ieftine şi pot fi cuplate direct la motorul de acţiune. • •
Se calculează puterea pompei centrifuge folosită la transportul absorbantului: P = MVΔPT103ɳ T ,kW ηT = 0.5 MV = L3600 · ρl ρl = 1000 L = 2190.78 kg/h MV = 2190.781000 ∙ 3600 = 0.00060 m3/s ΔPT = ΔPst + ΔPd + ΔPg + ΔPf + ΔPrl ΔPst = P2-P1 ΔPst = 0 Pa ΔPd = ρ · vl22 = 1000 · 1.5822 = 1246.2 Pa vl = 4 · Mvπ · dcond2 = 0.000600.00151 = 1.58 ΔPg = ρl · g ·Hg = 1000 · 9,81 · 3.728 ΔPg = 36571.68 Pa Hg = înălţimea geometrică între nivelul minim din rezervor şi intrarea lichidului în coloana de absorbţie. Hg = 2 · Hcol Hg = 2·1.89=3.78 m ΔPf = λ · Ldcond ΔPd ΔPf =0,03 ·7.560,022 · 1246.2= 12847.18 Pa λ =0,03 L = 4 · Hcol = 7.56 m Prl= ξ ·(ΔPd) = 25,5 · 1246.2 ΔPrl = 31776.1 Pa ξ = ξi+ξen ·ξcot+m ·ξrob ξ =1 + 0,5 + 4· 2 + 2 · 8 = 25,5 ΔPT = 0 + 1246.2 + 36571.68 +12847.18 + 31776.1 ΔPT = 48441.16 Pa P = 6 ∙10-4 ∙ 82440.961000 ∙ 0.5 P = 0.098 kW Pl = β · P Pl = 1.5 · 0.098 Pl = 0.148 Pa Hm = ΔPTρi·g Hm = 82440.961000 ∙ 9.81 29 | P a g e
Hm = 8.23 m
3.10. Dimensionarea ventilatorului Ventilatoarele sunt maşini care transportă gazele prin ridicarea presiunilor cu ajutorul unui robot cu palete. În acest caz se foloseşte un ventilator de joasă presiune. Puterea ventilatorului: Pv = Mvv·ΔPT103·ɳ T Pv = 0.681 · 1203.749103 · 0.6 Pv = 1.366 kW Mvv = G3600 · ρg ,m3/s Mvv = 1982.73600 · 1.29 Mvv = 0.427 m3/s Mvv – debitul ventilatorului; ΔPT = ΔPst + ΔPd + ΔPcol + ΔPf + ΔPrl ΔPT= 0 + 42.66+ 753.87 + 14.82 + 1087.63 ΔPT = 1898.38 Pa ΔPst = P2 - P1 = Patm – Patm ΔPst = 0Pa ΔPd = ρg · vg22 ΔPd = 1.29 · 8.1322 ΔPd = 42.66 Pa vg = 4 · Mvvπ · dcondg2 vg = 4 · 0.4273.14 · 0.0672 vg = 8.13 m ΔPf = λ · Ldcondg · ΔPd ΔPf = 0.03 · 30.259 · 42.66 ΔPf = 14.82 Pa λ = 0.03 L = 2 ÷ 4m = 3m ΔPrl = ξ · (ΔPd) = 25.5 · 42.66 ΔPrl = 1087.63 Pa ξ =25.5 ΔPcol = K · ΔPuscat ΔPcol = 1.072 · 703.24 ΔPcol = 753.87 Pa ΔPuscat = λ · Hu·a4·ε3 ·ρg · vf22 vf = m/s 30 | P a g e
a= 204 ε = 0.74 ρg = 1.29 λ = 133Reg + 2.34 λ = 2.45 Reg = 1218.04 qg = 4 · G π · Dc2 · 3600 qg = 1.09 ΔPuscat = 2.45 · 1.86 ∙ 2044 ∙ 0.743 · 1.29 · 1.38122 ΔPuscat = 703.24 Pa K = 1-1,65∙10-10∙aε -A-3 K = 1-1.65∙10-10∙aε -0.023-3 K = 1.072 A = 3qlρl2∙ aε ∙ bl2∙g bl = 1.748Rel0.3 bl = 1.74825.630.3 bl = 0.66 Rel= 4 · qla· ɳ l Rel = 25.63 ql = 4·L π·DSTAS2·3600 ql = 1.21 A = 31.2110002∙ 2040,74 ∙ 0.662 ∙ 9.81 A = 0,023 m3 Pl = β · Pv Pv =0.427·1898.3810³·0.4 => Pv =2.205 kW Pl = 1.5 · 2.25 =3.03 Pa
3.11. Dimensionarea rezervoarelor Se alege ca tip de rezervor un cilindru cu capac cilindric dispus orizontal pe suport de beton. Vrez = Vlφ Vl – volumul de lichid; φ - coeficientul de umplere al rezervorului; φ= 0,7 ÷ 0,85 Vrez = 15.330.78 m³ Vrez = 19.65 Vl = L l ts= 2190.781000⋅ 7 31 | P a g e
Vl = 15.33m3 ts= timpul de staţionare al lichidului în rezervor. ts = 4 ÷ 8 h Vrez = π · DR24⋅LR LRDR
= 2 LR = 2 · DR
2∙Vrezπ = DR3 Vrez = π ∙ DR32 DR = 32 ∙ Vrezπ DR = 32 ∙ 19.653.14 DR = 2.32 ≈ 2.3 m DR = 2300 mm DR,STAS = 2.3 m LR = 2 · 2.3 = 4.6 m LR = 4600 mm
CAP.IV
Consumul de materii prime, auxiliare şi utilităţi
Materia primă reprezintă un ansamblu de material destinat prelucrării într-o instalaţie industrială în vederea obţinerii unui produs. Industria chimică utilizează materii prime de diferite provenienţe,aceastea putând fi : Materii prime naturale; Materii prime fabricate industrial; Produse secundare ale industriei chimice. • • •
Utilităţi :
Apa, aburul, gazele inerte şi energia electrică folosite în industria chimică sunt uzual înglobate în denumirea de utilităţi. Apa :
În funcţie de utilitatea pe care o are , apa se împarte în mai multe categorii: apă tehnologică, apă de răcire, apă potabilă, apă de incendiu, • • • •
32 | P a g e
•
apă de încălzire
Apa de răcire poate proveni din fântâni de adâncime , temperatura ei mentinându-se între 10-150C în tot timpul anului sau apa de la turnurile de răcire când se reciclează având temperatura în timpul verii de 25-300C. Pentru evitarea formării crustei , temperatura apei de ieşire din aparate nu trebuie să depăşească 500C. Răcirile de apă industrială se pot realiza până la 35-40 0C. Apa ca agent de răcire poate fi: apă caldă cu T ≤ 900C apă fierbinte, sub presiune până la temperatura de 130-150 0C Apa este un agent termic cu capacitatea calorică mare, uşor de procurat. Pentru încălzire se preferă apa dedurizată în scopul evitării depunerilor de piatră. • •
Aburul
Este cel mai utilizat agent termic şi poate fi: abur umed abur suprasaturat abur supraîncălzit Aburul umed conţine picături de apă şi rezultă din turnurile de contrapresiune. Este cunoscut sub denumirea de abur mort. Aburul suprasaturat este frecvent folosit ca agent de încălzire având căldura latentă de condensare mare şi coeficienţi individuali de transfer de masă. Temperatura aburului suprasaturat poate fi reglată uşor cu modificarea presiunii. Aburul supraîncălzit cedează în prima fază, căldura sensibilă de răcire până la atingerea temperaturii de saturaţie când coeficientul individual de transfer de căldura este mic. • • •
Energia electrică Reprezintă una din formele de energie cele mai folosite în industria chimică datorită transportului cu uşurinţă de distilare mare şi randamentului mare cu care poate fi transferat în energie mecanică, termică sau luminoasă.
CAP.V
Norme de protecţia muncii, măsuri P.S.I. şi protecţia mediului
În industria chimică problema securităţii muncii este deosebit de importantă deoarece pe lângă factorii de periculozitate comuni cu ale ramuri industriale (elemente 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 substante toxice Prezenţa frecventă a unor substanţe inflamabile Posibilitatea exploziilor cauzate de amestecări explozibile Operaţii cu lichide agresive care pot provoca arsuri chimice Protecţia muncii are următoarele aspecte: • • • •
33 | P a g e
a) protecţia judiciară a muncii reprezentată de legislaţia referitoare la protecţia muncii b) protecţia sanitară a muncii cuprinde măsuri pentru crearea unor condiţii fiziologice normale de muncă şi suprimare a muncii c) protecţia tehnică a muncii care constă în mărimi şi măsuri tehnice şi organizatorice pentru uşurarea muncii şi prevenirea accidentelor de muncă. Măsurile tehnice a securităţii muncii se pot clasifica în măsuri generale care se referă la alegerea aplasamentului intreprinderii la planul general al acesteia şi la protecţia muncii, în clădirile principale, care se referă la folosirea echipamentului şi a materialelor de protecţie industriale. Norme de igienă a muncii
Se referă la principalii factori profesionali din mediul de producţie. Aceste norme stabilesc valorile limită ale acestor factori, valori care trebuie respectate deoarece previn îmbolnăvirile şi asigură condiţiile normale de muncă. În aceste norme sunt tratate probleme referitoare la efortul fizic , microclimatul încăperilor de lucru în mg/m3 la circa 400 de substanţe, de asemea norme referitoare la iluminat, nivel de zgomot şi vibraţii. Măsuri P.S.I
Incendiile şi exploziile se produc numai atunci cand sunt prezente în cantităţi suficiente, trei elemente: substanţă combustibilă, oxigen şi căldură. Cauzele accidentelor se datorează pe de altă parte aprinderii şi autoaprinderii şi pe de altă parte, nerespectării parametrilor procesului tehnologic şi a lipsei de atenţie. Exploziile produse de gaze, combustibilii, vapori sau paraf ină în amestec cu aerul sau O2 , au loc numai la anumite concentraţii, care variază la temperatura şi presiunea amestecului. În ziua de 1 septembrie 2010 o conductă care transporta NH 3 s-a fisurat provocând scurgeri de NH3 în atmosferă. Muncitorii care încercau să remedieze aceasta defecţiune au suferit intoxicaţii grave cu amoniac. Li s-a acordat primul ajutor medical şi au fost transportaţi de urgenţă la spital unde au primit îngrijiri medicale. Pentru a preîntâmpina aceste accidente se vor lua măsurile : la intervale stabilite de timp se vor face revizii generale asupra instalaţiilor şi a coloanelor de absorbţie şi desorbţie se vor verifica conductele care transportă NH3, iar cele care prezintă semne de coroziune vor fi înlocuite se vor controla permanent parametrii de lucru ai procedeului tehnlogic pentru a evita aprinderea şi autoaprinderea se vor evita sau reduce substanţele combustibile a surselor de căldura , a oxigenului Materialele folosite pentru stingerea incendiilor: apa, aburul, soluţiile apoase de săruri, tetraclorura de carbon, spume şi prafuri stingătoare. •
•
•
•
Protecţia mediului în cazul scăpărilor de amoniac:
Diminuarea emisiei de amoniac se realizează prin stropirea cu apă, prin crearea unei perdele de apă pulverizată în zona de răspândire a amoniacului. 34 | P a g e
