Вентиляция. 3

Содержание

Введение                                                                                                                  3

1 Технологические  усовершенствования процесса изготовления 

изделий из пластмасс                                                                                             4    

   1.1 Выбор нетоксичного пластификатора  для добавления в 

         исходное сырье                                                                                             5   

   1.2 Расчет количества загрязняющих веществ от организованных                       

         источников и перерасчет с учетом добавления пластификатора             7

          1.2.1 Расчет выбросов паров стирола в процессе производства               8

          1.2.2 Расчет выбросов оксида углерода в процессе производства        9

          1.2.3 Расчет выбросов пыли полистирола в процессе производства     10

   1.3 Расчёт рассеивания вредных выбросов от организованных

         источников без добавления пластификатора в исходное сырье               11

   1.4 Расчёт рассеивания вредных выбросов от организованных

         источников с добавлением пластификатора в исходное сырье                23

   1.5 Учет фоновых концентраций при расчетах загрязнения атмосферы       33

2 Организация  системы вентиляции на предприятии                                         

  2.1 Гигиенические основы вентиляции                                                             35

   2.2 Система механической вентиляции на предприятии                                 36

   2.3 Очистка потоков производства                                                                    37

   2.4 Аэродинамический расчет системы механической вентиляции              39

   2.5 Расчёт рассеивания пыли полистирола с учетом добавления

пластификатора в сырье и внедрением очистного аппарата                              45

3 Переработка  отходов на предприятии                                                               50

Заключение                                                                                                              52

Список  использованных источников                                                                    53

     Приложение  1 – Технологическое усовершенствование

                                       производства изделия из пластмасс

          Приложение 2 – Система вентиляции на производстве

                                       изделий из пластмасс

          Приложение 3 – Параметры выбросов загрязняющих веществ

                                       в атмосферу для расчета ПДВ на 2007 год 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

        Среди многих волнующих современное  общество жизненно важных проблем,  на одно из первых мест по  своему значению выдвигается  проблема сохранения природной среды с её сложным механизмом самосохранения и саморегулирования, отработанным на протяжении  всей истории существования Земли [1].

     Как никогда ранее в наши дни встает задача обеспечить подлинно-научный  подход к решению этой проблемы с  позиции комплексности и целостности природы и воспроизводства природных ресурсов.

     Чтобы сохранить биосферу как среду  обитания и как питательную среду, человек должен выполнить экологические  требования, предъявляемые в первую очередь к его производственной деятельности.

           Перспективы производства и применения  пластических масс в различных  областях народного хозяйства  и быта постоянно расширяются.  В связи с этим в контакт  с полимерными материалами вовлечено  подавляющее большинство населения,  большая часть которого непосредственно даже не связана с их производством.

         Как известно, пластмассы являются  потенциальным источником выделения  химических веществ в окружающую  среду. С каждым годом проблема  охраны окружающей среды становится  более актуальной.

         Переработка пластических масс сопровождается газообразными выбросами, образованием твёрдых отходов и сточных вод, которые загрязняют окружающую среду. Очистка газообразных выбросов и сточных вод от вредных веществ, утилизация образующихся отходов – важная народнохозяйственная задача [2].

      Большое количество отходов и газообразных выбросов свидетельствует о несовершенстве технологического процесса. Поэтому основная проблема состоит в разработке и внедрении безотходной технологии переработки пластмасс. Приблизиться к безотходной технологии можно различными мероприятиями, например: инженерно-технические мероприятия (в основе лежит внедрение ресурсосберегающих технологий, взаимозаменяемость природных ресурсов, модернизация оборудования и сырья и др.); мероприятия организационно-управленческого характера (в основе лежит внедрение системы экологического менеджмента на предприятии).

     В данном курсовом проекте рассмотрен Красноярский Пластмассовый Завод, который специализируется на производстве винтового колпачка для бутылей. Его функционирование неизбежно наносит негативное воздействие  на окружающую природную среду.

     Целью курсового проекта является переход на более «чистое» производство. Далее будут рассмотрены мероприятия усовершенствования технологии производства, произведена перепланировка вентиляционной системы, а также включён вопрос об отходах предприятия.

     1 Технологическое усовершенствование процесса изготовления изделий из пластмасс 

      В настоящее время изготовление пластмассовой посуды — достаточно прибыльный бизнес. Производителей такой посуды много, и все они ориентируются на полистирол как наиболее легко, с точки зрения технологии, формируемый полимер. Но у полистирола есть существенный недостаток: вредное влияние на организм человека как при переработке, так и при использовании. Полистирол - аморфный полимер с температурой размягчения 90°С, поэтому при нагревании выше 75 - 80°С  отмечается миграция стирола в модельные растворы. При производстве пластмассовых винтовых  колпачков для бутылей происходит выделение вредных веществ -  стирола, пыли полистирола и оксида углерода. Технологический процесс этого производства  представляет собой систему следующих взаимосвязанных операций: процесс доставки сырья; подготовительные операции; основной процесс литья; процессы последующей обработки и упаковки изделий; переработка отходов [10].   

На рисунке 1.1 приведена схематическая цепочка технологии производства винтового колпачка для бутылей.

Рисунок 1.1 - Схематическая цепочка технологии производства винтового колпачка для бутылей

1- вагон; 2- машина  с автокраном; 3- электропогрузчик; 4- склад сырья; 5- смеситель (червячный  гранулятор); 6- разгрузочный бункер  с калорифером; 7-литьевая машина (термопластавтомат); 8- станок механической обработки; 9- ванна термической обработки; 10- стол упаковки; 11- дробильный аппарат; 12 –охлаждающая ванна. 

               На каждом этапе переработки  полистирола выделяются соответствующие  вредные вещества. Пары стирола  и оксид углерода выделяются на стадиях смешения (5) – источником является грануляционная установка «Ляйстриц»;   основного литья (7) – источником является термопластавтомат модели ДП3336Ф1. Полистирольная пыль образуется при механической обработке (8) – источником является универсальный зачистной станок и на дробильном аппарате ИПР100 – 1А при переработке отходов (11).

     Современная организация технологического процесса переработки полистирола должна обеспечивать безопасные условия труда, предусматривая минимизацию выделений вредных веществ, их локализацию, очистку и нейтрализацию, а также вывод работающих из зоны воздействия вредных веществ.

     Для уменьшения вредных выделений при  переработке пластмасс необходимо повышать качество полимерного сырья путем сокращения содержания в нем свободного мономера), заменять материалы на менее токсичные, герметизировать технологическое оборудование.

     Для повышения качества сырья на производстве проводится  добавление в исходный полимер нетоксичного пластификатора. Они снижают вязкость расплавов полимеров и температуру перехода в вязкотекучее состояние, за счет чего происходит снижение температуры переработки полистирола на 20 – 30 °С. Таким образом,   это мероприятие снизит содержание вредных газообразных выделений и соответственно уменьшатся их выбросы в атмосферу.  

   1.1 Пластификация полимеров полистирола     

    Для выполнения вышеуказанного технологического мероприятия необходимо произвести выбор нетоксичного пластификатора [4].

    Большое значение для дальнейшего  прогресса в области производства полимерных предметов бытового потребления имеет разработка эффективных методов модификации, среди которых важная роль принадлежит пластификации полимеров, особенно малыми дозами пластификаторов (легирующими добавками). Действительно, полимеры сравнительно редко применяются в индивидуальном (чистом) виде вследствие их хрупкости, трудности переработки в изделия, склонности к растрескиванию при хранении и эксплуатации. При пластификации удаётся не только устранить отмеченные выше недостатки, но и придать модифицируемому полимеру новый комплекс ценных технических свойств. При пластификации создаются условия для получения полимерных материалов упруго-эластичных, виброударопрочных и легко перерабатываемых в изделия [5].

    При пластификации, как показали исследования, удается также получать ценные сведения о молекулярной и надмолекулярной структуре самих полимеров, о характере межмолекулярного взаимодействия. Пластификация полимеров стала важным неотъемлемым элементом химической технологии пластических масс.

    Пластификаторы – органические соединения, применяемые для модификации свойств полимеров – придания им эластичности, морозостойкости, снижения температуры переработки. Пластификаторы могут вводиться в полимер на стадии его приготовления либо могут вводиться на стадии изготовления изделия из полимера. Основной задачей пластификаторов является уменьшение взаимодействия между соседними макромолекулами. Продукты, используемые в качестве пластификаторов, должны обладать следующими общими свойствами:

1. Способностью совмещаться с полимером, образовывать устойчивые 
   композиции полимер—пластификатор при различных соотношениях фаз.

2. Малой летучестью, отсутствием запаха и бесцветностью.

3. Способностью проявлять пластифицирующее действие не только при 
   нормальной, но и при пониженных температурах.

4. Химической стойкостью.

5. Пластификатор  не должен экстрагировать из  изделий маслами, водой, моющими  средствами, растворителями, а также  ухудшать диэлектрические свойства  полимера.

 Кроме того, в зависимости от областей применения к пластификаторам

предъявляются дополнительные требования: они должны быть бесцветными, лишенными запаха, стойкими к экстракции водой, маслами, жирами и моющими средствами, а  также к действию радиации, света, огня, плени. И, наконец, пластификаторы должны иметь низкую стоимость.

     Перечисленные условия не всегда выполняются в полной мере, что сказывается на физических и технологических свойствах полимерного материала. Наибольший эффект пластификации достигается при использовании хорошо совместимых пластификаторов. Избыток пластификатора может самопроизвольно удаляться из системы, или как принято обозначать это явление — выпотевать. Уменьшая межмолекулярное взаимодействие, пластификатор изменяет и ряд физических свойств полимеров. Прежде всего возрастает деформируемость при определенном снижении прочности и твердости. Полимер становится мягче, эластичнее. Кроме того, снижаются температуры размягчения и плавления.

В качестве пластификаторов могут применяться  органические соединения самых различных классов. Наибольшее промышленное применение в качестве пластификаторов полимеров нашли сложные эфиры – производные органических кислот (диэфирные пластификаторы) и ортофосфорной кислоты (фосфорсодержащие пластификаторы), а также сложные полиэфиры (полиэфирные пластификаторы). К числу важнейших пластификаторов, а их около сотни, относятся эфиры ароматических и алифатических карбоновых кислот, эфиры гликолей, эфиры фосфорной кислоты, полиэфиры, эпоксидированные соединения. Основная группа промышленных пластификаторов это эфиры фталевой кислоты и алифатических спиртов (фталаты). Также достаточно распространенными на мировом рынке являются эпоксидированные пластификаторы. Эпоксидированные соединения - растительные масла (соевое, касторовое), эфиры жирных кислот, таллового масла используются одновременно как пластификаторы и стабилизаторы, так как они связывают выделяющуюся при деструкции HCI.  Этот вид пластификаторов является наиболее оптимальным для производства  предметов бытового пользования. Таким образом, в качестве пластификатора примем касторовое масло. Касторовое масло представляет собой смесь кислот состава: 3-6% насыщенных кислот С₁₆ и С₁₈, 3-9% олеиновой, 3-5% линолевой, 2-3% стеариновой, не менее 80% рицинолевой кислоты; содержит 0,3-0,4% неомыляемых веществ.  Выделяют из семян клещевины прессованием или экстракцией органическими  растворителями.

Таким образом, в исходное сырье (в качестве которого являются гранулы полистирола  пищевого размером от 2х2х2 до 5х5х5) добавляется  касторовое масло в количестве 5% от общей массы.

   При этом добавлении произойдут некоторые режимные изменения в ходе

плавления материала. Температурный режим станет иметь менее контрастные отклонения, то есть максимальная температура плавления понизится на 20 С . Это произойдет вследствие снижения вязкости расплавов полимеров и температуры перехода в вязкотекучее состояние.

    После попадания материала в термопластавтомат происходит процесс пластикации (основной нагрев сырья), в зоне дозирования материала в форму наблюдается достижение максимальных температур. Таким образом изначальная максимальная температура - 200С , в присутствии пластификатора – 180 С . Далее следует зона формования изделия, здесь происходит охлаждение расплава в форме. Процесс охлаждения влияет на структуру полимера в изделии, на  его качество. Сначала температура материала будет снижаться, затем наступит момент, когда она будет практически постоянной потому что начинает развиваться процесс кристаллизации и происходит выделение тепла. После окончания кристаллизации температура снижается до комнатной и материал полностью охлаждается [4].

    Температура формы значительно ниже, чем температура расплава, т. е. охлаждение расплава и его отверждение происходит быстро, это обеспечивает высокую производительность процесса. Этот перепад температур составляет 100°С. 

1.2 Расчет количества загрязняющих веществ от организованных                источников и перерасчёт с учётом добавления пластификатора

Расчеты выбросов производятся на основании  специальных  нормативно-методических и нормативно-технических  документов, нормативов расхода сырья  и материалов. Также  при расчете  используются удельные показатели выбросов загрязняющих веществ.

         Количество вредных веществ выделяющихся  при переработке полистирола,  рассчитывается по следующим  формулам:  
Максимально разовый выброс i-того загрязняющего вещества определяется по формуле (1.1)  

 
где q - показатели удельных выбросов i-того ЗВ на единицу перерабатываемой пластмассы, г/кг;  
M - количество перерабатываемого материала, т/год;  
Т - время работы оборудования в год, ч/г.  
 
Валовый выброс i-того загрязняющего вещества определяется по формуле (1.2)  

M = , т/год              (1.2)  
 
На данном заводе при производстве колпачков для бутылей расходуется 148,5 тонны полистирола в год, при 1500 часов работы основного оборудования в год.

     Объем  выбросов распределяется в следующем  соотношении. 

 Выбросы  паров стирола и оксида углерода - 60% от термопластавтомата ( ), 40% от грануляционной установки ( ):

выбросы пыли полистирольной – 60% от дробилки ( ), 40% от зачистного станка ( ):

Для перерасчета  выделения вредных выбросов после  добавления в исходное сырье нетоксичного пластификатора  следует воспользоваться  формулой (1.5). Количество выделяющихся загрязняющих веществ снизится на 20%. 

1.2.1 Расчет выбросов паров стирола в процессе производства

   Основным вредным веществом при  переработке полистирола является  стирол, так как он особенно  токсичен. Поэтому степень токсического действия полистирола определяется именно концентрацией стирола, мигрирующего в окружающую среду .   
         Физические и химические свойства: чрезвычайно легко полимеризуется, особенно на свету и при нагревании. При хранении, даже в темноте превращается в метастирол - стекловидную твердую массу. За счет винильного радикала, легко присоединяет галогены, галогеноводородные кислоты и т.п.; легко окисляется; конечный продукт окисления - бензойная кислота. Пределы взрываемости смеси паров стирола с воздухом 1,1-6,1%. Растворимость в воде 0,026%. Коэффициент растворимости паров (расчетных) 8,3. Предельно-допустимая концентрация - 0,04 мг/м .

       Выделения паров стирола происходит  при основных процессах литья пластических масс, таких, как смешение, окрашивание, гранулирование, и сам процесс литья на терпопластавтомате модели ДП3336Ф1.

      Для расчета выбросов паров  стирола используются формулы  (1.1) и (1.2).

Удельный показатель выброса стирола на единицу перерабатываемой пластмассы выбирается из справочника: q = 0,5 г/кг. 
Для расчета максимально-разовового выброса подставляем все имеющиеся данные в формулу (1.1):

г/с

  
Для расчета валового выброса стирола пользуемся формулой (1.2): 

т/год   

    Источниками выбросов паров стирола являются термопластавтомат и грануляционная установка. Определим распределение объем выбросов по формуле (1.3).  Таким образом,

= 0,6 = г/с

=0,4 = г/с 

  Для перерасчета выделения количества паров стирола после добавления в исходное сырье пластификатора воспользуемся формулой 1.5. 

 г/с

Определим распределение  объем выбросов по формуле (1.3).  Таким  образом,

= 0,6 = г/с

=0,4 = г/с 

1.2.2 Расчет выбросов оксида углерода в процессе производства

         ПДК оксида углерода составляет 5 мг/м³. Оксид углерода (угарный газ, окись углерода) образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, нефти, газа) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре.  Также образуется также при протекании некоторых биологических и промышленных процессов. Tемпература кипения - 191,5°C.

Выделение оксида углерода происходит при основных процессах литья пластических масс, таких, как смешение, окрашивание, гранулирование, и сам процесс литья на терпопластавтомате модели ДП3336Ф1. Расчет выбросов оксида углерода производится по формулам (1.1) и (1.2).

Удельный показатель выброса оксида углерода на единицу  перерабатываемой пластмассы выбирается из справочника: q = 0,5 г/кг.

Для максимально-разового выброса используем формулу (1.1): 

г/с 

Для расчета  валового выброса оксида углерода пользуемся формулой (1.2):

т/год 

    Источниками  выбросов оксида углерода являются  термопластавтомат и грануляционная  установка. Определим распределение  объем выбросов по формуле  (1.3).  Таким образом, 

= 0,6 = г/с

=0,4 = г/с 

Для перерасчета  выделения количества углерода оксида после добавления

 в исходное  сырье пластификатора воспользуемся  формулой 1.5. 

 г/с

Определим распределение  объем выбросов по формуле (1.3).  Таким  образом,

= 0,6 = г/с

=0,4 = г/с 

1.2.3 Расчет выбросов пыли полистирола в процессе производства

     Полистирольная  пыль выделяется при определённых  этапах потока производства. Такими  этапами являются механическая  обработка и процесс дробления  при переработки отходов. Пыль полистирола от механической обработки выделяется при обработки детали от литников и неровностей на универсальном зачистном станке. В процессе переработки отходов происходит выделение полистирольной пыли на стадии дробления. Используется дробилка ножевого типа ИПР-100-1А. ОБУВ пыли полистирола составляет 0,35 мг/м³ .   

     Расчет  выбросов  пыли полистирола производится  по формулам (1.1) и (1.2).

Удельный показатель выброса  полистирольной пыли на единицу  перерабатываемой пластмассы выбирается из справочника: q = 0,6 г/кг.

Для максимально-разового выброса используем формулу (1.1): 

г/с 

Для расчета  валового выброса полистирольной пыли пользуемся формулой (1.2): 

т/год

     Источниками  выбросов пыли полистирольной являются дробилка и зачистной станок. Определим распределение объем выбросов по формуле (1.4).  Таким образом,  

=0,6 = г/с

= 0,4 = г/с 

Для перерасчета  выделения количества углерода оксида после добавления

 в исходное  сырье пластификатора воспользуемся  формулой 1.5. 

 г/с 

Определим распределение  объем выбросов по формуле (1.4).  Таким образом,  

=0,6 = г/с

= 0,4 = г/с 

1.3 Расчет рассеивания вредных выбросов от организованных источников без добавления пластификатора в исходное сырье                                                                                                                     

       Расчет рассеивания вредных веществ  в атмосферном воздухе, cодержащихся в выбросах  рассматриваемого предприятия, производится по  специальной методике – ОНД-86 [11].Общероссийский нормативный документ базируется на численных и аналитических решениях основного уравнения турбулентной диффузии примеси.

  ОНД-86 устанавливает  требования в части расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при размещении и проектировании предприятий, нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий, а также при проектировании воздухозаборных сооружений.

  Эта методика является нормативной. С её помощью можно сделать расчет рассеяния примесей от любых стационарных источников выбросов промышленного объекта.

  Методика  расчета концентраций действует  при проектировании предприятий, а  также при нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий. Также следует отметить, что  данная методика предназначена  для расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций.