Введение 3
Глава 1. Теоретический анализ технологического процесса получения карбамидоформальдегидного концентрата 6
1.1 Процессы хемосорбции формальдегида водой 6
1.2 Преимущества и недостатки крупнотоннажных установок
производства формалина на примере известных зарубежных фирм 10
1.3 Промышленные способы получения карбамидоформальдегидного
концентрата 26
Выводы по 1 главе 39
Глава 2. Разработка способа усовершенствования схемы производства
КФК-85 40
2.1 Исследование влияния факторов на свойства
карбамидоформальдегидного концентрата 40
2.2 Экспериментальная апробация разработанной схемы 47
2.3 Охлаждения промышленных объектов, современные методы и
системы 54
2.4 Патентный поиск использования абсорбционной бромисто-
литиевой холодильной машины в промышленной индустрии 54
2.6 Подбор абсорбционной холодильной машины 65
2.7 Предложенные изменения технологической схемы работы
установки производства карбамидоформальдегидного концентрата 69
Выводы по 2 главе 70
Заключение
Список используемых источников 74
ПАО «Тольяттиазот», впервые в России реализовал собственный инновационный промышленный способ получения КФК-85 описанный в монографии Махлая В.Н. и Афанасьева С.В. «Химия и технология карбамидоформальдегидного концентрата», к его выпуску приступили и другие крупные заводы, прежде всего ОАО «Метафракс», ОАО «Акрон», ОАО «Щекиназот». С привлечением ведущих фирм решается задача создания крупных установок по выпуску безметанольного концентрированного формалина. Сегодня практически все деревообрабатывающие предприятия России, располагающие участками и цехами по выпуску смол, перешли на использование карбамидоформальдегидного концентрата и решают задачи по снижению токсичности вырабатываемой плитной продукции.
Актуальность проблемы исследования
Следует отметить, что внедрение нового продукта позволило улучшить как экономическую, так и экологическую ситуацию на десятках заводов, производящих древесноволокнистые и древесностружечные плиты, свести к минимуму количество высокотоксичных формальдегидсодержащих стоков, формирующихся в процессе синтеза различных аминосмол.
Несомненным успехом отечественной отраслевой и заводской науки за указанный отрезок времени явилось создание широкого ассортимента смол различного назначения, ингибиторов формальдегидной и солевой коррозии, полимерных наполнителей для вододисперсионных лакокрасочных материалов, антипиренов пропитывающего и вспучивающего типов.
Все это указывает на то, что возможности карбамидоформальдегидного концентрата отнюдь не исчерпываются синтезом карбамидоформальдегидных смол, а гораздо шире. Иными словами, ныне вырабатываемый формальдегидсодержащий продукт следует рассматривать как базовый, ибо на его основе возможно получение обширной группы материалов.
Дальнейшее развитие лесотехнического комплекса России немыслимо без широкого внедрения новых прогрессивных разработок и, в первую очередь, технологий получения смол нового поколения, что позволит повысить качество плитной продукции и сделать ее более конкурентоспособной на внешнем рынке.
На установке КФК-85 в летний период образуется огромное количество сточных вод, так как в их составе присутствует формальдегид - это приводит к выходу из строя очистных сооружений. Другими проблемами являются большие потери тепловой энергии, отсутствие захоложенной воды для стабилизации производственных процессов и хранения товарного продукта.
Проблема исследования: необходимость снижения количества стоков из санитарной зоны абсорбционной колонны в канализацию и отсутствие мероприятий для их реализации.
Цель работы: снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду за счет уменьшения количества загрязняющих стоков от производства карбамидоформальдегидного концентрата.
Объект исследования: установка КФК-85 мощностью 25 тыс. тон на ПАО «Тольяттиазот».
Предмет исследования: захоложенная вода на узле абсорбции формальдегид-содержащего газа на установке КФК-85.
Задачи для достижения поставленной цели:
1. Проанализировать процесс работы установки КФК-85, установить проблемы при производстве КФ-концентрата и современные методы решения этих проблемы.
2. Оптимизировать узел абсорбции формальдегид-содержащего газа путем совершенствования существующей схемы производства КФК-85.
Научная новизна исследования состоит в использовании абсорбционной бромисто-литиевой холодильной машины (АБХМ) в разработанной схеме внедрения. Переработка пара в захоложенную воду, сокращение выброса стоков с санитарной зоны абсорбционной колонны.
Теоретическая значимость исследования состоит в изменении технологической схемы, включении в неё узла захолаживания воды, возврата сточных вод на узел приготовления раствора карбамида. Как результат - замедление скорости протекания реакции Конницаро-Тищщенко и стабилизация pH при хранении КФК-85.
Практическая значимость исследования: повышение качества производимой продукции, снижение количества выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Научные статьи и материалы научных конференций
Был сделан доклад на конференции, организованной на XII международной специализированной выставке «Нефтедобыча.
Нефтепереработка. Химия». На тему «Оптимизация установки получения карбамидоформальдегидного концентрата на площадке ПАО «Тольяттиазот» мощностью 25 тысяч тон/год с целью сокращения количества метанолсодержащих сточных вод» на научно-практической конференции «Инновационные разработки для предприятий нефтехимии» (25 октября 2018г.).
Защищаемые положения:
Повышение качества производимой продукции, снижение количества выбросов вредных веществ в окружающую среду.
Структура магистерской диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка используемых источников, включающего 83 наименования. Объем работы составляет 82 страницы машинописного текста, содержит 23 рисунка и 13 таблиц.
Предложен вариант оптимизации узла абсорбции формальдегида на установке КФК-85 ПАО «Тольяттиазот» с целью сокращения количества метанолсодержащих стоков. Реализация становится возможной за счет внедрения в технологическую схему производства абсорбционной бромисто- литиевой холодильной машины и использования части стоков из санитарной зоны на растворение карбамида. Благодаря этому удастся решить следующие задачи:
- снизить негативное воздействие производства на окружающую среду, путём уменьшения количества сбрасываемых стоков из санитарной зоны абсорбционной колонны в канализацию;
- сократить расход обессоленной воды на узле растворения карбамида;
- повысить качество карбамидоформальдегидного концентрата и его стабильность при хранении.
Полученные результаты имеют высокую практическую значимость. В технологическую схему предложено внести серьёзные изменения, которые изменят температурный баланс санитарной зоны абсорбера и позволят снизить количество стоков вплоть до их полного исключения.
В процессе работы над магистерской диссертацией была составлена и подана заявка на патент.
Весь комплекс внесенных изменений в существующую схему производства корбамидоформальдегидного концентрата заметно снизит её антропогенное влияние на окружающую среду а так же увеличит её экономичность.
В ходе исследования получены следующие результаты:
1. Снижение концентрации вредных веществ в санитарном растворе и отработанных газах на 10%
2. Возврат стоков 580 кг/ч в технологический процесс, за счет перенаправления их на узел растворения карбамида.
3. При достижении снижения температуры санитарного раствора, конденсация избыточной влаги из рабочего газа в абсорбционной колонне проходит более эффективно, что благоприятно сказывается на сроке службы дорогостоящего катализатора.
Положительным фактором применения в качестве источника захоложенной воды абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину является то, что для её работы в качестве энергоресурса будет использоваться бросовый пар, полученный в процессе отведения избыточной теплоты от реактора окисления метанола в ходе работы установки карбамидоформальдегидного концентрата.
При внедрении технологии, это решение позволит серьёзно сократить тепловые потери существующей установки производства КФК-85 в летнее время.
С учетом того, что производство КФ-концентрата является круглосуточным и непрерывным, то результаты проделанной исследовательской работы являются особенно заметными для экологической составляющей производства в целом.
Помимо экологического эффекта, при внедрении изменений удастся добиться и экономического эффекта, за счет:
1. Уменьшается перерасход метанола на 5-10 кг на тонну производимого карбамидоформальдегидного концентрата, за счет возврата его в цикл производства.
2. Уменьшается расход обессоленной воды на нужды производства, так как для приготовления раствора карбамида будут использоваться до этого момента сбрасываемые в канализацию сточные воды санитарного раствора.
3. Готовый продукт будет иметь более высокую концентрацию, примерно на 2%, что может существенно сказаться на его стоимости и конкурентоспособности в целом. Это является результатом комплекса мер по оптимизации узла абсорбции формальдегид-содержащего газа.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
