Синтез хладона-22

Хладоны благодаря своим уникальным свойствам получили широкое распространение как хладагенты в холодильных и кондиционирующих устройствах, они также применяются при производстве фторопластов.

В данной курсовой работе рассматривается синтез хладона-22, являющегося ценным продуктом в наше время. Проводится экологическая оценка производства, оцениваются географические точки строительства, выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, выбор и обоснование способа производства, обоснование оптимальных параметров технологического процесса, синтез и анализ ХТС, выбор и обоснование конструкции основного аппарата, расчет материального и энергетического баланса.

1 Выбор и обоснование географической точки строительства

ОАО «Галоген» размещен в районе города Перми. Климат в данном районе характеризуется сравнительно жарким летом и продолжительной суровой зимой. Преобладающими ветрами являются ветры юго-западного направления. Условия данного района благоприятны для строительства. Основание заданий и сооружений служат мелко и тонкодисперсные пески, достаточно уплотненные.

Промышленная площадка расположена в 1,5 километрах от жилых кварталов к северо-востоку, что удовлетворят направлению господствующих ветров. Производственный комплекс цехов, вырабатывающих особо токсичные продукты, расположен с подветренной стороны по отношению к вспомогательному комплексу. «Галоген» - действующее предприятие, поэтому здесь имеется хорошая внешняя и внутренняя связь, обусловленная развитой сетью железных и шоссейных дорог, а также хорошо налаженных производственных связей.

...

2 Обоснование источников сырья и энергоресурсов

Основным сырьем для получения хладона-22 является хлороформ CHCl3 и фтороводород HF. На заводе имеется собственное производство фтороводорода в цехе №1. Хлороформ закупается в республике Чувашия в городе Новочебоксарск. Выбор источников сырья основан на методе получения хладона-22.

В производстве хладона-22 используются следующие энергоресурсы: пар (для обогрева потоков газовой и жидкой смеси), рассол -15, 400С (для охлаждения потока газовой жидкой смеси), оборотная вода, электрический ток.

...

3 Выбор и обоснование способа производства

В основе промышленного способа получения хладона-22 (дифторхлорметана) лежит реакция жидкофазного фторирования хлороформа фтористым водородом в присутствии катализатора – пятихлористой сурьмы.

Процесс синтеза хладона-22 осуществляется в реакторе объемом 6,0 м3. Реактор снабжен рубашкой для подачи теплоносителя. Перед пуском в работу в реактор загружается 3,0-5,0 т катализатора, закачивается хлороформ до уровня 60-80% и подается фтористый водород с объемным расходом 50-300 л/час. Синтез хладона-22 ведется при температуре 65-90С в реакторе, минус 10С в обратном холодильнике и избыточном давлении 5,5-8,5 кгс/см2, при этом протекают следующие реакции:

...

4 Обоснование оптимальных технологических параметров

Реакция протекает с поглощением тепла, поэтому для смещения равновесия вправо и увеличения выхода продукта необходимо подводить теплоту. Но при очень высоких температурах хладон-22 может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов: тетрафторэтилена (4-й класс опасности), хлористого водорода (2-й класс опасности), фтористого водорода (1-й класс опасности). Также при повышенной температуре уменьшается износостойкость оборудования.

...

5 Синтез и анализ ХТС (химическая, структурная, операторная и технологическая схемы)

Описание технологической схемы

1) Синтез хладона-22

Узел синтеза хладона-22 включает в себя реактор синтеза Р-37, расположенный над ним тарельчатый фазоразделитель Х-38А и кожухотрубный теплообменник Т-38, а также схему непрерывного хлорирования реакторов (СНХ) с фильтром Ф-44 и системой регулирования расхода хлора.

Реактор Р-37 представляет собой аппарат емкостного типа с «рубашкой» для обогрева паром, сифоном для подачи хлороформа и выдавливания катализатора, сифоном для подачи фтористого водорода, а также уровнемером, термометром сопротивления и манометром, показания которых выведены на центральный щит управления с записью на вторичных приборах.

...

9 Экологическая оценка производства: отходы, их утилизация, ПДК

Хладон 22 является негорючим, невзрывоопасным сжиженным под давлением газом, по степени воздействия на организм относится к веществам 4-го класса опасности.

В процессе производства хладона-22 основными отходами являются смесь соляной и фтороводородной кислот, инертные газы (CO2¬, хладон-32), хладон-23, газы сдувок, отработанный раствор едкого натра.

Хлороводородная кислота 22-27% (3,4 т на 1т продукта) и смесь хлороводородной и фтороводородной кислот (1 т на 1т продукта) выпускаются в соответствии с техническими условиями и находят применение в народном хозяйстве.

...