Акрилонитрил. Жалпы сипаттамасы
Забылханова Д.
Акрилонитрил өндірісі
Дипломдық жоба
Мамандық: 5В072100 – «Органикалық заттардың химиялық технологиясы»
Семей
Жыл
Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі
Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті
«Қорғауға жіберілсін»
Химия және химиялық технологиялар
Кафедра меңгерушісі
________ Б.Х. Мұсабаева
ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА
Тақырыбы: Акрилонитрил өндірісі
Мамандық: 5В072100–«Органикалық заттардың химиялық технологиясы»
| Орындаған | Забылханова Д. | |
| Ғылыми жетекшісі PhD | Сабитова А.Н | |
| Норма бақылаушы б.ғ.к., доцент | Касымова Ж.С. |
Семей
Жыл
МАЗ МҰНЫ
| КІРІСПЕ | ||
| 1 | ӘДЕБИ ШОЛУ | |
| 1.1 | Акрилонитрил. Жалпы сипаттамасы | |
| 1.1.1 | Акрилонитрилдің химиялық қасиеттері | |
| 1.1.2 | Акрилонитрлидің физикалық және физиологиялық қасиеттері | |
| 1.2 | Акрилонитрилдің қолданылуы | |
| 1.3 | Акрилонитрилдің полимеризациясы және оның сополимерлері | |
| 1.4 | Полиакрилонитрилдің термиялық қасиеттері | |
| 1.5 | Акрилонитрил өндіру әдістері | |
| 1.5.1 | Акрилонитрил өндіру процесін сипаттау | |
| 1.5.2 | Әлемдегі өндірістік қуаты | |
| 1.6 | Акрилонитрил алудың өнеркәсіптік әдістері | |
| 1.7 | Акрилонитрил алуға арналған шикізаттың негізгі түрлері | |
| 1.8 | Акрилонитрилді қолдану салалары | |
| 1.9 | Полиакрилонитрилдің қолданысы | |
| 2 | ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ | |
| 2.1 | Жобаланған өндірістің жалпы және негізгі кезеңі | |
| 2.2 | Негізгі аппарат – ацетолятордың жылулық есебі | |
| 2.3 | Негізгі және басқа көмекші жабдықты таңдау. Жабдықтың әр түрінің қызметі, құрылғының қысқаша сипаттамасы, қондырғының өнімділігі мен сандық есебі | |
| 3 | ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ | |
| 3.1 | Өндіріс шығынының өнім шығару көлемінен тауелділігін зерттеу | |
| 3.1.2 | Жұмысқа шығу графигі, жұмыс уақытының балансы | |
| 3.1.3 | Техникалық-экономикалық көрсеткіштерді анықтау | |
| 4 | ЭКОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ | |
| 4.1 | Экологиялық қауіпсіздік | |
| ҚОРЫТЫНДЫ | ||
| ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТІЗІМІ |
|
|
|
|
|
|
КІРІСПЕ
Негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтез өнеркәсібінің өнімдері құрылымы, қасиеттері және қолданылу салаларын көптүрлігімен ерекшеленеді.Синтетикалық талшықтар өндірісі модернизацияны талап етеді, бұл ретте ол шет елдердің қәсіпорындарымен бәсекеге қабілетті. Химия өнеркәсібі бірқатар арнайы салаларды біріктіреді және мемлекеттік, бюджеттік емес тыс қорларға миллиардтаған теңге аудара алады.
Қазіргі уақытта өндіріс процессі тұрақсыз және ауыспалы тепе-теңдік жаңдайында. Біздің еліміздің экономикасының қазіргі жағдайын ескере отырып, индустрияның инновациялық компоненті отандық ғылыми-техникалық әлеуметті дамытуға ықпал етуі тиіс. Ғылыми – зерттеу нәтижелерін өнеркәсіпке енгізу үшін ғылым мен өндірістің өзара әрекеттесуінің коммерциялық нысандарын құру және дамыту болып табылады. Экология проблемалары сала үшін өте өткір болып табылады. Химиялық кәсіпорындардың ластанған ағынды суларының ағыны еліміздегі барлық стационарлық көздердің ластаушы шығарындыларының шамамен 20% құрайды.
|
|
|
Акрилонитрил - CH2=CH-C≡N акрил қышқылының нитрилі. Кейбір синтектикалық каучуктерді алуда кеңінен қолданылады. Акрилонитрилді полиакрилонитрилге полимерлеу арқылы кейін ары қарай өру арқылы синтетикалық талшықтар алады, мысалы, нитрон немесе модакрил талшығы. Түссіз сұйықтық, иісі миндаль немесе шие сүйектерінің иісіне ұқсас, суда ериді. Булары ауадан ауыр. Қатты улы заттар категориясына жатады.Акрилонитрил алғаш рет 1893 жылы этиленциангидриннің фосфор оксидімен дегидратациясы арқылы алынған:
Бірінші өндірістік әдісі: этилен тотығын циан қышқылымен әрекеттестіру арқылы алған:
Оның өндірістік қолданылуы 1930 жылы химиялық әсерлерге тұрақты каучук алынғаннан кейін басталды.Акрилонитрил кез келген қатынаста органикалық еріткіштердің көпшілігімен араласады, ішінара суда ериді. Сумен азеотропты қоспалар (87,5 % акрилонитрил; қайнау температурасы 70,5 °С), бензол (47 %; 73,3 °С), метанол (38,7 %; 61,4 °С), төрт хлорлы көміртекті (21 %; 66 °С) және т.б. акрилонитрил булары ауадан ауыр, ұшқын мен жалыннан оңай тұтанады және кең ауқымда ауамен жарылыс қауіпті қоспаны құрайды. Өртті жою спиртке төзімді көбікпен, суды шашыратумен, көміртегінің қос тотығымен жүзеге асырылады. Акрилонитрил тітіркендіргіш әсерге ие, зақымданбаған тері арқылы оңай сіңеді. Улы әсері цианид сияқты (ағзада цианидтің пайда болуымен байланысты). Жану кезінде улы газдар пайда болады. Акрилонитрил адамда көздің тітіркенуі, терінің қызаруы мен жансыздануы, бас ауруы, жүректің айнуы, әлсіздік, ентігу, тершеңдік, жүрек соғуы, дене қызуының төмендеуі, тамыр соғуының әлсіреуі, құрысулар, сананың жоғалуы сияқты кері әсеплерді тудырады. Ауыр улану асфиксия мен өлімге әкелуі мүмкін. Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, акрилонитрилді оттан қорғалған, қараңғыда, күшті тотықтырғыштардан, негіздерден, тамақ өнімдері мен жемдерден бөлек, тек тұрақтандырылған күйде сақтау керек.
|
|
|
Дипломдық жұмыстың өзектілігі. Акрилонитрилдің жалпы өндірісімен және жалпы технологиялық процесімен танысу.
Дипломдық жұмыстың мақсаты. Акрилонитрил алудың негізгі технологиялық процесімен танысу және негізгі технологиялық көрсеткіштерді есептеу болып табылады.
Дипломдық ж ұмыстың міндеттері:
-Дипломдық жоба негізінде патенттік және ғылыми техникалық сараптама жүргізу
-Процестің материалдық балансын есептеу
-Акрилонитрилдің технологиялық үрдісін бейнелеу
-Дипломдық жобада акрилонитрил өндірісінің автоматтандыру жүйесін қарастыру.
Дипломдық жұмыстың нысаны:Акрилонитрил өндірісі.
Дипломдық жұмыстың зерттеу пәні:Акрилонитрил өндірісімен және технологиялық процесімен танысу.
Дипломдық жобаның жаңалығы: Жобада технологиялық жүйе таңдалынып, материалдық баланс және жылулық баланс есептеулері жасалды.
Сонымен қатар жобада еңбекті қорғау және қоршаған ортаны қорғау аспектілері де қарастырылған.
Жобаның графикалық бөлімі зауыттың бас жоспары, жабдық, акрилонитрил өндіру цехы және технологиялық сызбаларынан тұрады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
Акрилонитрил. Жалпы сипаттамасы
Акрилонитрилті алғаш рет француз химигі Чарьлз Муре (1863 - 1929) 1893 жылы синтездеп алған.
Физикалық қасиеттері. Акрилонитрил түссіз өткір иісті сұйықтық. Этанол, ацетон, бензол, эфирде жақсы ериді. Жану жылуы 25 °Cда (сұйықтық) 1761,5 кДж / моль. Булары ауадан ауыр болып келеді. Жанған кезде токсикалық азот оксидін түзеді. Сақталуы мен өңделуі жабық жүйелерде өткізіледі.
Акрилонитрил (1-сурет)(акрил қышқылының нитрилі, 2-пропеннитрил, винилцианид (цианидті винил)) қалыпты жағдайда – қыша (горчица) иісті түссіз немесе сары сұйықтық. Химиялық формуласымен құрылысы төменде көрсетілген формулаға сәйкес келеді.
1-сурет. Акрилонитрилқұрылысы
Акрилонитрил соңғы жылдары синтетикалық жоғары полимерлі заттарды өндіру үшін жартылай өнім ретінде үлкен мәнге ие болды. Акрилонитрилдің бутадиенмен сополимерленуі көптеген бағалы қасиеттерге ие, әсіресе майға төзімді бутадиен-нитрильді каучуктер алады. Акрилонитрил полимерлерінен синтетикалық талшықтарды (нитрон) шығарады, ал хлорлы винилмен акрилонитрил сополимерлерінен виньон мен дайнел атауымен белгілі талшықтарды алады. Полиакрилонитрильді талшықтар өндіру көлемі бойынша қазір полиамидті талшықтардан кейін екінші орында.
Акрилонитрил мақта талшығын өңдеу үшін қолданылады. Ол пластикалық массаларды, пластификаторларды, желімдерді өндіру үшін қолданылады. Стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуімен соққыға төзімді полистирол алады.
1.1.1 Акрилонитрилдің химиялық қасиеттері
Химиялық қосылыс ретінде акрилонитрил үшін С=С байланысы бойынша келесі реакциялар тән, оның ішінде полиакрилонитрил түзілетін полимерлеу және бутадиенмен, стиролмен, винилхлоридпен сополимерлену. Концентрацияланған күкірт қышқылының әсерінен акрилонитрил акриламидке (CH2=CHC(O)NH3) және акрил қышқылына (СН2=СНСООН) айналады. Сақтау кезінде акрилонитрилдің өздігінен полимерленуінің алдын алу үшін NH3, гидрохининмен немесе т.б. заттармен ингибитациялайды. С–С байланыста жылжымалы Н атомы болса акрилонитрил оңай қосылады(цианэтилдеу). Реней никелінің Н2 қатысында пропионитрилге дейін, ал артық Н2 қатысында пропиламинге тотықсызданады, электрохимиялық гидродимеризация қатысында адипонитрилге ауысады.
1-кесте. Акрилонитрилдің химиялық қасиеттері
| 1 | 2 | |
| Балқу температурасы | 81±1°С | |
| Қайнау температурасы | 77,6—77,7°С | |
| Тығыздығы
| Р1 | 0,8060 кг/м3 |
| Р2 | 0,8004 кг/м3 | |
| Молекулалық рефракция | 15,6 | |
| 1 | 2 | |
| Диполь моменті | 3,88  10-18
| |
| Булану жылуы | 0,1361Kкал/г | |
| Жану жылуы | 420,5Ккал/моль | |
| Полимеризация жылуы | 17,3±0,5Ккал/моль | |
| Меншікті жылусыйымдылығы | 0,50±0,03кал/(г - °С) | |
1,2-дихлор- және 1,1,2-үшхлорпропионитрилакрилонитриге дейін хлорланады. Диен синтезінің қатысында қанықпаған циклді нитрилді түзеді. H2SO4 қатысында акриламид және акрил қышқылына айналады.
Акрилонитрил өндірісінің негізгі өнеркәсіптік әдісі – Bi молибдаты немесе фосформолибдты, Te, Ce молибдаты немесе вольфраматы, Sb, U, Sn және Fe оксидтері.
Процесс 400-485°С-де, жанасу уақыты 2-4 с (стационарлы кат.) және 10-20 с (псевдосұйылтылған кат.) жүреді. Бастапқы қоспада 5-8% С3Н6, 5-9% NH3, 0-30% сулы бу (қалғаны-су). Негіздермен қатар, қатты экзотермиялық реакцияда ( 
Н = = -515 кДж/моль ) HCN мен ацетонитрил, СО және СО2 түзіледі. NH3 байлынтыру үшін реакциялық газдарды H2SO4 -тегі (NH4)2SO4 ыстық ерітіндісімен шаяды. Сулы ерітіндіден ректификациямен акрилонитрилді және қауіпті жанама тауар өнімдері – HCN және CH3CN. Пропилен бойынша акрилонитрилдің шығымы 75-80%.
Акрилонитрил сондай-ақ ацетиленмен тікелей HCN қосылу арқылы алады. С2Н2 және HCN қоспасы [мольдік арақатынас (5-10):1] құрамында CuCl, HC1, КС1 және NaCl бар сулы ерітінді арқылы, рН 1-3, 70-90°С кезінде және атмосфералық қысымға жақын қысымда барботирлейді. Акрилонитрил ректификациямен тазартылады; HCN бойынша шығымы 80-90%.
Акрилонитрил полиакрилонитрил талшықтарын өндіруде қолданылады.АБС-пластиктер, каучуктың бутадиен-нитрил, винилхлоридпен сополимерлері, стиролмен (САН пластик) және т.б., цианэтилцеллюлоза, акриламид, метилакрилат, глутамин қышқылы және адиподинитрилакрилонитрил. Акрилонитрилдің әлемдік өндірісі жылына 2,5 млн.т (1980) астам.
Акрилонитрилдің әлемдік өндірісі жылына 2,5 млн.т (1980) астам.
1. Акрилонитрил – сутегінің жылжымалы атомы бар барлық
қосылыстарға қосылатын жоғары реакциялық қабілеті бар қосылыс. Әйтпесе, цианогруппаның еселік көміртекті-көміртекті байланысты белсендету қабілеті акрилонитрил нуклеофильді шабуылдарға қатысты белсенді қосылыспен жасайды. Осы арқылы акрилонитрил сілтілі ортада әртүрлі нуклеофилдерді – спирттерді, тиолдарды, аминоқосылыстарды және т.б. оңай қосады. Бұл реакциялар цианоэтилдену деп аталады.
2. Акрилонитрил диенофил ретінде Дильс Альдер реакциясына оңай түседі:
3.Акрилонитрилдің тотықсыздануы. Қорғасын катодында тотықсыздырғыш ретінде LiAlH4 қолданылсы аллиламин түзіледі:
4. Акрилонитрилдің гидролизі:
1.1.2 Акрилонитрлидің физикалық және физиологиялық қасиеттері
Акрилонитрил немесе винилцианид 78,5 °С температурада атмосфералық қысымда қайнайтын және -82 °С температурада қататын түссіз жылжымалы сұйықтық. Ол өте сұйылтылған пиридиннің иісі сияқты әлсіз иісі бар. Сұйық акрилонитрил темір мен болаттың шағын коррозиясын тудырады.
Органикалық еріткіштермен ол кез келген қатынаста араластырылады: 20 °С температурада суда акрилонитрилдің ерігіштігі 7,3 % құрайды; сол температурада акрилонитрилдегі судың ерігіштігі 3,1 % құрайды. Сумен және кейбір органикалық сұйықтықтармен акрилонитрил екілік азеотропты қоспаларды құрайды. Оның булары оңай тұтанады және кең концентрациядағы ауамен жарылу қаупі бар қоспаны құрайды. Алайда, төрт хлорлы көміртегінің тең мөлшері бар будағы акрилонитрил қоспасы жанбайтын болып табылады. Физиологиялық әрекет бойынша акрилонитрил цианисті сутекті еске салады және көздің шырышты қабығын тітіркендіреді, жас ағуды тудырады. Ол цианитті сутегіден 10 есе аз улы және стиролдан шамамен 20 есе улы.
Акрилонитрил буларының ең жоғары рұқсат етілген ауадағы концентрациясы 0,043 мг/л, ал жаңа деректер бойынша 0,0005 мг құрайды. Жоғары концентрациясы бар ортада болу қауіпті. Жануарларға тәжірибе ретінде концентрация 7,5·10-4 % - дан аса бірнеше сағаттан кейін өлімге әкеліп соқтыратыны анықталды. Акрилонитрил резорбтивті әсерге ие, сондықтан өте ауыр зардаптармен улануды болдырмау үшін оның тері қабатымен ұзақ жанасудан аулақ болу керек. Акрилонитрилмен уланудың белгілері цианитті сутегімен уланумен қатар жүретін сияқты, алайда акрилонитрилдің ерте бақылауына қарамастан, синильді қышқылдың пайда болуымен ағзада таратылмайды деген нұсқаулар бар. Сондай-ақ натрий нитриті ерітіндісін алдын ала инъекция ретінде қолдануы сақтандыратын әсер туғызады. Жәндіктерге жоғары уытты әсердің арқасында акрилонитрил әдетте кейбір хлорланған нитрилдермен, мысалы, трихлорацетонитрилмен бірге тұрмыста жәндіктермен күрес құралы ретінде қолданылады.
2-кестеде акрилонитрилдің негізгі физико-химиялық қасиеттері көрсетілген.
2-кесте. Акрилонитрилдің негізгі физико-химиялық қасиеттері
| Физико-химиялық қасиеттері | Белгіленуі | Өлшем бірлігі | Шамасы |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Молекулярлық массасы | М | - | 53,06 |
| Қату температурасы | Тқату | °С | -83,55 |
| Қайнау темепературасы | Тқайнау | °С | 77,3 |
| Тұтану температурасы | Ттұтану | °С | 2 |
| Өзіндік балқу температурасы | Тө.б. | °С | 370 |
| Ауамен жарылу концентрациясының шегі | АЖШ | % | 3–17 |
| Ауадағы шекті болу концентрациясы | АБК | % | 0,5 |
| 20°С-дағы тығыздығы | d204 | г/см3 | 0.8064 |
| 20°С-дағытұтқырлығы | З | мПа-с | 0,40 |
| 60°С-дағы тұтқырлығы | З | мПа-с | 0,25 |
| 20°С-дағы бу қысымы | Рб | кПа | 11,3 |
| 40°С-дағы бу қысымы | Рб | кПа | 26,67 |
| 80°С-дағы бу қысымы | Рб | кПа | 108,70 |
| Диполь моменті (бу) | М | Кл м
| 1,29-10-29 |
| Ионизация потенциалы | – | эВ | 10,75 |
| Сыни (критикалық) қысым | Рсыни | МПа | 3,54 |
| Сыни температура | Тсыни | °С | 246 |
| Жылусыйымдылық | С0р | кДж/(кг•К) | 2,09±0,12 |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Түзілу энтальпиясы (газ) |  Н0түз.
| кДж/моль | -190 |
| Түзілу энтальпиясы (сұйықтық) | Н0түз.
| кДж/моль | -152 |
| Булану энтальпиясы | Н0булану
| кДж/моль | 32,6 |
| Жану энтальпиясы | Н0 жану
| кДж/моль | 1,76 |
| Энтропия | S0
| Дж/(моль•К) | 274,1 |
| 20 °C судағы ерігіштігі | Р(Н2О) | % | 7,3 |
1.2 Акрилонитрилдің қолданылуы
Акрилонитрил карбтізбекті синтетикалық талшықтарды өндіру кезінде қолданылады, бұл ретте негізгі талшықты түзетін полимер полиакрилонитрил емес, екінші мономердің немесе басқа екі мономерлердің аз мөлшері (5-10%) бар оның сополимерлері болып табылады.Өнеркәсіпте таза полиакрилонитрилден жасалған талшық оның төмен икемділігіне, нашар боялуына және үйкеліске тұрақсыздығына байланысты өндірілмейді. Сонымен қатар, акрилонитрил акрилонитрилбутадиенстирол (АВС-пластиктер), акрилонитрил стирол (САН - пластика), бутадиен-нитрильді каучук, цианэтилцеллюлоза, акриламид, метилакрилат, глутамин қышқылы және адиподинитрил өндірісінде қолданылады. Акрилонитрилдің тамақ өнімдерін өндіру кезінде пайдалануға тыйым салынғанына қарамастан, оны дәнді, жеміс-жидек, темекі өсіру кезінде улы химикат ретінде; ұндағы жәндіктерді жою үшін диірмендерде және наубайханаларда “нүктелі инсектицид” ретінде қолданысы жалғасуда. Акрилонитрил химия өнеркәсібінде пайдаланылатын маңызды мономерлердің бірі болғандықтан, ол үлкен көлемде өндіріледі.
1.3 Акрилонитрилдің полимеризациясы және оның сополимерлері
Полиакрилонитрилді – акрилонитрилдің ауадағы азоттың пероксидті немесе азотинициаторларының қатысында радикалды полимеризациясы бойынша алады. Полимеризацияны сулы эмульсияда және кейбір жағдайда масса бойынша жүргізеді. Молекулалық массасы 35-100 мыңға тең.Полиакрилонитрил (ПАН) – балқымайтын қатты тізбекті полимер. Т=220-230 °С-да ПАН жоғары мөлшерде газ тәрізді (аммиак) өнімдерді бөле отырып ыдырайды, ал Т=270 °С-да HCN бөлінеді. Негізінен ерітіндіден талшықтарды жасау үшін қолданылады.
Акрилонитрилдің сополимерлері. Акрилонитрил бутадиенмен және каучуктің бутадиенстиролмен сополимеризациясы эластомерлерді алу үшін жиі қолданылады.
Бутадиен-нитрилд каучуктері – акрилонитрилдің бутадиенмен статистикалық сополимерлері. Бутадиен негізінен 1,4-транс жағдайында қосылады, құрамы 1,2-құрылымы 10% аспайды.
Эмульсиялық полимеризация қатысында алады. Нитрильді синтетикалық каучуктың (НСК) маркалық ассортименті әр түрлі сұрыптарда 17-20, 27-30, 36-40, кейде 50 % дейін құрайтын акрилонитрилдердің, ал НСК-18, НСК-26 каучуктың тиісті маркаларының болуымен анықталады. НСК-40, НСК-50. ММ=200-300 мың. арнайы мақсаттағы каучуктар ретінде қолданылады.
1.4 Полиакрилонитрилдің термиялық қасиеттері
Полиакрилонитрил азот атмосферасында қыздыру кезінде 200 °С дейін ешқандай өзгерістерге ұшырамайды, бірақ жоғары температурада оның жұмсаруы және газ тәрізді өнімдердің пайда болуы, негізінен NH3 аммиак және Н2 сутегінің пайда болуы орын алады. 270 °С кезінде HCN цианитті сутегінің бөлінуі де байқалады. Полимер ыдыраған кезде түзілген сұйық өнімдерінен –NH2 және – С = N топтары бар заттарды бөліп алуға болады.Сондай-ақ, винилацетонитрил және акрилдің димерлері, тримерлері және тетрамерлері болып табылатын заттар бар. Полимер боялып, ерімейтін жағдайға ауысады.
Термиялық деструкцияның активтендіру энергиясы 130 кДж/моль (31 ккал / моль) Диметилформамидтегі полиакрилонитрил ерітінділерін ауа, оттегі тогында немесе инертті атмосферада 30-40 сағат бойы қыздырғанда полиакрилонитрил де сары және одан әрі қара қоңыр түске боялады; бұл ретте түзілетін жанаспалы жүйелер диметилформамидте еритін болады [6, 44 б.].
700 °С жоғары температурада химиялық түрленуге ұшырап полиакрилонитрил қосарланған байланыстары бар циклдік құрылымның полимеріне айналады. Пиролиз жағдайларына байланысты (вакуум немесе ауа, сутегі, азот және қысымдағы аммиак) әртүрлі қасиеттері бар өнімдер түзіледі. Кейбір жағдайларда жартылай өткізгіштердің қасиеттеріне ие графитті құрылымның өнімі (10-10 – 10-13 МОм/см меншікті электр өткізгіштігі) алынуы мүмкін.
Полиакрилонитрильді талшықтарды немесе маталарды азотта және ауада ұзақ термиялық өңдеу кезінде жанарғы жалынының қысқа мерзімді әсеріне төзімді және жеткілікті беріктікті сақтайтын термотұрақты материал алынды.
Полиакрилонитрилдің ерігіштігін төмендету үшін формальдегид су ерітіндісімен өңделеді.
3-кесте. Полиакрилонитрилдің қасиеттері
| Қасиеттері | Шамасы | |
| 1 | 2 | |
| Тығыздығы, г/см3 | 1,14–1,15 | |
| Сыну көрсеткіші, n | 1,49–1,52 | |
| Жұмсарту температурасы (бір мезгілде деструкциямен),°С | 220–230 | |
| Меншікті жылу сыйымдылық, кДж/(кг*К) [кал/(г*°С)] | 1,51 | |
| Созылу беріктігі (талшықтар үшін),Мн/м2 (кгс/мм2) | 600 (60) | |
| Салыстырмалы ұзарту,% | 10–35 | |
| Сығымдалған үлгінің ылғал сіңірілуі,%
| 1–2 | |
| 1 | 2 | |
| Диполь моменті, к*м (D) | 1,13–10-4 | |
| Диэлектрическая өтімділік | 50 Гц | 6,5 |
| 1 МГц | 4,2 | |
| Меншікті көлемді электр кедергісі, Том*м (Ом*см) | 1 (1014) | |
Полиакрилонитрил үшін екі шынылану температурасы тән. Олардың біріншісі 86-дан 96,5 °C аралығында жатыр.Оның молекулалық массаға тәуелділігі Флори теңдеуімен жақсы сипатталады:а=(2,8±0,1)*105;
Т =(96,5±1,0) °С, М 
. Шынылаудың екінші температурасы шамамен 140 °С құрайды және нитрильді топтардың дипольдік өзара әрекеттесуінің тепе-теңдігін жылжытумен анықталады.
1.5 Акрилонитрил өндіру әдістері
1.5.1 Акрилонитрил өндіру процесін сипаттау
SOHIO тәсілі – катализатордың қатысуымен химиялық таза пропилен, аммиак және оттегінің псевдосұйылтылған қабатындағы реакция.Катализатор ауыр металл оксидтерінің қоспасы болып табылады (висмут пен молибденді қоса алғанда).Акрилонитрил бастапқы өнім ретінде, ал ацетонитрил (метилцианид) және циан сутегінің (HCN) – екінші өнім ретінде қалыптасады.Бастапқы өнімнің (акрилонитрил) шығуы ішінара катализатор түріне және процесс түріне байланысты.
Аммоксидтеу процесінде, сондай-ақ бастапқы пропиленнің тікелей тотығуы нәтижесінде CO2, СО және су, сондай-ақ аммоксидиялау процесінің жанама реакциялары нәтижесінде басқа да көмірсутектер пайда болады.Ацетонитрил және циан сутегін акрилонитрилден абсорбциямен бөледі; бұл ретте цианосутегіні кәсіпорынның өзінде басқа өнімдерді өндіруде пайдалануға немесе тауар ретінде сатуға болады.Пайдаланылған немесе сатылған цианосутегін энергия алу мақсатында жағыға немесе факелде жағуға болады.Құрамында CO2, СО, азот, су, пропилен және басқа да көмірсутектер бар негізгі абсорберден шығатын газ жылу немесе каталитикалық тотығу қондырғысында энергияны алу немесе алмай жағылуы немесе қайта өңделуі мүмкін. Ацетонитрил – цианосутегін – акрилонитрилдің бөліну процесінен болатын ауыр қалдық сұйықтықтар абсорбциялаумен де қатар энергия бөліп алумен жағылуы немесе циклге қайтарылуы мүмкін.
1.5.2 Әлемдегі өндірістік қуаты
Әлемдік өндіріс және акрилонитрилді тұтыну 2016 жылы тиісінше 6,8% - ға және 8,3% - ға өсті. Бұл 2005-2015 жылдардағы 10 жылдық кезең ішінде 4,9% және 3,9% өсудің тиісті қарқынынан әлдеқайда жоғары болды. 2016 жылы өсім негізінен Азияда болды, онда өндіріс 18% - ға, ал тұтыну 20% - ға өсті. Алайда, бұл үрдіс Солтүстік Америка мен Батыс Еуропада теріс болды. АҚШ-та өндіріс көлемі 6% - ға төмендеді, ал сұраныс 17% - ға төмендеді. Осылайша, Батыс Еуропадағы өндіріс 4% - ға қысқарды, ал тұтыну 9% - ға төмендеді.
Акрилонитрилді алу. Акрилонитрил алғаш рет 1893-да фосфор оксиді этиленциангидриннің Моро дегидратациясымен алынды:
Этиленцианогидрин синтезі негізінен тарихи қызығушылық тудырады. Осы әдіске сәйкес, алдымен этиленоксидтен катализатордың қатысуымен 10 сағат ішінде 50-60 °C сулы сілтілі ерітіндіде синиль қышқылымен өзара әрекеттесумен, мысалы, диэтиламин этиленцианогидринді алады, ол 200 °C дейін қыздыру кезінде магний карбонатының немесе фосфор оксидінің қатысуымен акрилонитрил мен суға ыдырайды. Акрилонитрил алудың өнеркәсіптік әдістері 1930-шы жылдары оны синтетикалық каучуктар өндірісінде пайдаланғаннан кейін пайда болды.Акрилонитрил алудың бірінші өнеркәсіптік әдісі этилен тотығының HCN-мен өзара әрекеттесуі болды:
Акрилонитрил алудың заманауи өнеркәсіптік әдістері мыналарды қамтиды : пропилен синтезі, ацетилен синтезі, ацетальдегид синтезі. Ацетилен процессі 1940-шы жылдары Германияда жасалған.Ацетилен сулы ортада синиль қышқылымен мыс хлоридінің (II) каталитикалық мөлшерінің қатысуымен өзара әрекеттеседі.Реакция 80-90°C кезінде 1-2 атм қысыммен жүргізіледі:
Акрилонитрил алынған 1-3 % - дық ерітіндіні айдау арқылы бөлінеді.Бұл әдістің негізгі кемшілігі жүретін жанама реакциялардың көп саны болып табылады(негізінен-гидратация реакциялары, соның ішінде катализатордың гидролизі де, бұл оның белсенділігін төмендетеді).Екі сатылы ацетальдегид процесі 1958 жылы пайда болды. Алдымен ацетальдегид сүт қышқылының нитрилін түзе отырып, синил қышқылмен әрекет етеді, содан кейін фосфор қышқылының каталитикалық мөлшерінің қатысуымен 600-700 °C дейін қызады.Содан кейін қоспа фосфорлы қышқылдың 30 % ерітіндісінде 50 °С-қа дейін тез мұздатылады.Қазіргі таңда ең танымал акрилонитрилдің өнеркәсіптік синтезінің үш негізгі вариациясы пропиленнің тотығу аммонизациясына жатады.Тиісті үдерісті әзірлеуші фирмалардың атаулары бойынша Distillers, Sohio және DuPont процестері ажыратылады.Осы процестердің біріншісі екі сатылы. Алдымен пропилен ауада акролеинге дейін тотығады, содан кейін бұл 9 аралық өнім Молибден тотығының қатысуымен ауада аммиакпен реакцияға енгізіледі, бұл ретте тазаланбаған акрилонитрил пайда болады,одан таза өнім азеотропты аралықтар сериясымен алынады.
Жоғарыда аталған әдіске балама Sohio – процесс деп аталады. Sohio процесі бір сатылы – катализатор – висмут фосформолибдаты немесе молибден мен кобальт басқа да оксидтерінің қатысуымен 2-3 атм және 425-510 °C қысымда тотықтырғыш аммонирлеу 50 %-дан аса шығымы тек 15 сек бөлінеді.
DuPont процесі бір сатылы - пропилен күміс немесе кремнийлі катализатордың үстінде 500 °C кезінде азот тотығымен (II) тотықтанады.
Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін Германиядаакрилонитрил алудың бірінші өнеркәсіптік әдісікатализатордың қатысуымен сұйық ортада ацетилен мен синил қышқылының өзара әрекеттесуіне негізделген (ацетилен әдісі):
Екінші әдіс негізінде этиленнің оттегінің қатысуымен көк қышқылмен өзара әрекеттесуі жатыр:
Бірінші өнеркәсіптік қондырғы Bayer Leverkusen фирмасымен іске қосылды. Бұл әдіс акрилонитрил өндірісін айтарлықтай арзандатқан, ол содан бері өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Акрилонитрилдің шығымы 78-80 % құрады.
Процестің бастапқы температурасы 1000 °С жетті. Содан кейін процесс температурасын төмендету үшін катализаторларды қолдану ұсынылды: алюмосиликаттар, фторлы бормен өңделген алюминий оксиді.
Этилен оксиді мен синил қышқылынан алынатын акрилонитрилдің процессі Германияда жасалынды:
(
Процесс бу және сұйық фазада жүзеге асырылады. Сұйық фазадағы процесс 170-250 °С температурада MgCО3-пен мерзімдік реакторда жүргізіледі. Этиленциангидриннің дегидратация реакциясы үзіліссіз реакторда буларды шығарумен іске асырылады.
Ацетальдегид пен синил қышқылынан акрилонитрил синтезі де белгілі:
Азот оксиді мен пропилен:
4CH2=CH-CH3+6NO 
4CH2=CH-CN+N2+6H2O,
сонымен қатар, пропиленнің тотыққан аммонолизі:
CH2=CH-CH3+NH3+1.5O2 CH2=CH-CN+3H2O
Пропиленнің тотыққан аммонолизі бойынша акрилонитрилді синтездеп алу Синклердің зерттеулерінің бірінші жұмысы болып табылады. Процесстің температурасы 250-600 °С, жанасу уақыты 0,1-10 с. Молибден негізіндегі катализаторлар ең перспективалы болды.
Акрилонитрилді пропиленнің тотыққан аммонолизімен алу ең көп таралған және үнемді әдіс болып табылады. Бұл әдістің негізгі артықшылықтары-процестің бір сатылы болуы, шикізаттың арзандауы және қол жетімділігі, жоғары техникалық-экономикалық көрсеткіштер. Кеңестік Одақта тотыққан аммонолиз процестерін академиктер М. А. Далин және С. Д. Мехтиев, профессор Б. Р. Серебряков және т.б. әзірледі.
"Саратоворгсинтез" ЖШҚ - Ресейдегі жалғыз акрилонитрил қышқылын (АНҚ) өндіруші, оны 1978 жылдың қазанынан бастап пропилен тотықтырғыш аммонолиз әдісімен американдық Sohio фирмасының әлемге әйгілі технологиясы бойынша шығарады.Өндірістің жобалық қуаты - жылына 150 мың т. акрилонитрил қышқылы. Акрилонитрил қышқылын алуға арналған негізгі шикізат – темір жол цистерналарында жеткізушілерден сұйытылған газдар қоймасына келіп түсетін сұйытылған аммиак пен пропилен. Кейін осы жерден акрил қышқылының бутил қоймасына жіберіледі.
Акрилонитрил синтезі әртүрлі катализаторлардың қатысуымен 45СМ85 °С-да (реактордың шыға берісіндегі қысым 0,2-0,3 МПа артық емес) жүргізіледі. Пропиленнің тотыққан аммонолизінің реакциясы үшін көптеген катализаторлар патенттелген. Барлық өнеркәсіптік катализаторларды екі негізгі топқа бөлуге болады: висмут молибдаты негізінде және сурьма оксиді негізінде.
Bi:Mo атомдық қатынасы бар катализаторлар максималды белсендігі 1-ге жақын (мысалы, Bi203-2Mo03). Фосфорды енгізу (поликқышқыл тұздары түрінде) висмут молибденді катализаторлардың ұзақ уақыт пайдаланылуында белсенділігін тұрақтандыруға әкеледі.Процесс катализатордың жылжымалы (жалған сұйылтылған) қабатындағы 10-20 с тұрақты (қозғалмайтын) 2-4 с өтуі мүмкін.
Пропилен аммонолизімен акрилонитрил синтезінің принциптік технологиялық сұлбасы 2-суретте көрсетілген.
2-сурет.Принциптік технологиялық сұлбасы
Пропилен аммонолизімен акрилонитрил синтезінің принциптік схемасыI-пропиленге арналған сыйымдылық; 2,7-сепараторлар; 3 - пропилен буландырғышы; 4 - араластырғыш; 5 - реакциялық қоспаны қыздырғыш; 6 - аммиакқа арналған сыйымдылық; 8 - аммиакты буландырғыш; 9-іске қосу жылытқыш; 10-компрессор;
ІІ - Ауа сүзгісі; 12-ауа жылытқышы; 13 - реактор; 14-қазан - утилизатор; 15 - салқындатқыш агентке арналған сыйымдылық; 16-салқындатқыш агенттің циркуляциясына арналған батырмалы сорғылар.
Аммиак өндіру технологиясы табиғи газды өңдеуді қамтиды. Бұл ретте өнім А, Б және Ак маркаларын алуды көздейтін МЕМСТ 622190 сәйкес шығарылады. Олардың біріншісі медицинада және химия өнеркәсібінде (азот қышқылын, құрамында азот бар тұздарды, синиль қышқылын шығаруға арналған шикізат ретінде), сондай-ақ хладагент және құрамында азот бар қосылыстардың едәуір класты еріткіші ретінде пайдаланылады. Б маркалы Аммиак азот тыңайтқыштарын шығару кезінде, сондай-ақ дербес тыңайтқыш ретінде қолданылады.
3-сурет. Аммиак азот тыңайытқыштарын шығару технологиясы
Қоймадан сұйық пропилен 1 сыйымдылыққа қабылданады, одан 2 сепараторына өздігінен ағады, одан пропиленнің сұйық фазасы 3 түтікті буландырғышқа жіберіледі.3 буландырғыштың булары 2 сепаратор арқылы 4 араластырғышқа реакторға берілетін газ қоспасын жасауға түседі. Қоймадан сұйық аммиак 6 сыйымдылыққа қабылданады, ол жерден 7 сепаратор арқылы 8 құбырлы буландырғышқа өздігінен ағады.Одан буланған аммиак 4 араластырғышқа жіберіледі. 10 компрессормен берілетін ауа 11 сүзгіштегі май мен ылғалдан тазартылады, 12 қыздырғышта бумен араластырылады және де 9 қыздырғыш арқылы 4 араластырғышқа түседі.4 араластырғыштың газ қоспасы 5 қыздырғыш арқылы 13 реакторға жіберіледі, онда акрилонитрил синтезі өтеді. Реактордан шығатын газдар 14 қазандық-утилизаторға түседі, онда 250 °С дейін салқындатылады.
Бұдан әрі реакциялық газдар бейтараптандырылады және салқындатылады. Стационар қабатты катализаторлардың процессі құбыр тәрізді реактордың ішінде жүргізіледі, ал құбыраралық кеңістік жоғары температуралы жылу тасымалдағыш – нитрит-нитратты қоспамен толтырылған.
Катализатордың стационарлық қабаты өте берік және ыстыққа төзімді, түтіктердегі газ ағыны кедергісінің өсуіне жол бермеу үшін бірнеше мың сағат шаңданбай жұмыс істеуге қабілетті болуы тиіс.
Акрилонитрил синтезінде көп жылу бөлінеді. Сондықтан, қатты қызып кетуді болдырмау үшін реактор түтігінің диаметрі 32 мм-ден аспауы тиіс.Осыған байланысты жеке аппараттың жоғары қуаттылығына жету қиындық туғызады. Катализатордың псевносұйылтылған қабаты бар реакторларда бұл кемшілік жойылады.Синтез процесінде бөлінетін жылу реакция аймағында орналасқан жыланшаларда судың булануы есебінен бөлінеді. Бұл типті реакторлардың негізгі кемшілігі катализатордың үйкелуі және оның ұсақ бөлшектерінің газ ағынымен кетуі болып табылады, бұл қымбат тұратын молибденді және висмут тұздарының жоғалуына және процестің экономикалық көрсеткіштерінің нашарлауына әкеп соғады.Процестің изотермиялығын және жылудың неғұрлым ұтымды бұрылуын қамтамасыз етуге болатын катализатордың қайнайтын қабаты бар реакторлар кеңінен қолданылады.
Негізгі қатты экзотермиялық реакциямен ( Н = -515 кДж/моль) қатар HCN, ацетонитрил (CH3CN), СО және СО2 пайда болады.Акрилонитрилді тазалауды қиындататын акролеин, ацетальдегид және ацетон сияқты жанама өнімдердің түзілуін азайту үшін аммиак әдетте аз мөлшерде беріледі.
Реакциялық қоспаны араластыру және жанама реакциялардың алдын алу үшін су буы беріледі: 1 моль пропиленге су буының 2-3 мольі. Реакциялық газдарды NH3 байланыстыру үшін H2SO4-тегі (NH4)2S04 ыстық ерітіндісімен шаяды, содан кейін сумен жуылады. Ректификациямен су ерітіндісінен акрилонитрил және жанама тауар өнімдері - HCN және CH3CN бөлінеді.
1.6 Акрилонитрил алудың өнеркәсіптік әдістері
Ацетальдегидциангидриннің бастапқы эфирін әдетте винилацетатты қайта этерификациялау арқылы алады. Эфир өндіру үшін катализатор — хош иісті сульфоқышқылындағы ацетальдегидциангидриннің тікелей азеотропты этерификациясын қолданады, әрі түзілетін су бинарлы қоспа түрінде, мысалы бензолмен айдалады немесе кетонмен этерификацияланады.
Сондай-ақ, хлорды сутекті винилацетатқа қосу өнімімен цианисті калий реакциясы арқылы акрилонитрил өндірісін сипаттайтын патент бар.
Керісінше, этилидендиацетат пен цианитті калий арасындағы қос алмасу реакциясын осы мақсат үшін қолдануға болмайды. Сандық шығым қол жеткізілмейді және циангидрин ацетатын реакциялық қоспадан айдау арқылы бөліп алу мүмкін емес, өйткені оның қайнау температурасы бастапқы қосылыстың қайнау температурасынан айырмашылығы жоқ.
Ең кең таралған өнеркәсіптік тәсілде этиленциангидринді дегидратациялауды сұйық және газ фазасында да жүргізеді.Бірінші жағдайда араластырғышпен және дефлегматоры бар бағанамен жабдықталған шойын қазандықта этиленциангидринді магний(10 мас. %) карбонатымен 170-235°С температураға дейін қыздырады немесе инертті жоғары қайнайтын органикалық еріткіштің ортасында дегидратациялайды.Екі әдіс мерзімді режимде жүзеге асырылады. Үздіксіз режим жағдайында дегидратацияны газ фазасында алюминий тотығында 250-300 °С температурада және 350-400°С температурада силикагельде жүргізеді.
Барлық жағдайларда акрилонитрилді сумен бинарлы қоспада алады; су қабатын бөледі, ал нитрилді ингибитор қоспасы бар айдау арқылы тазартады (төменде қараңыз).
Этиленциангидрин этилен тотығынан және цианды сутегіден диэтиламин мен күйдіргіш натрдың қатысуымен су ерітіндісінде 55 °С-та алынады; процесс оң жылу әсерімен өтеді.
Қондырғы салқындату үшін жейделермен, жылытқыштармен, араластырғыштармен және кері тоңазытқыштармен, -10 °С - қа дейін салқындатылатын тұздықтармен жабдықталған бірқатар реакторлардан тұрады. Реакциялық қоспаны бейтараптандырудан кейін вакуумда айдайды және теориялық мүмкіндік бойынша шығымы 90% мақсатты өнім алады. Жанама өнім (шамамен 5 %) – этиленгликоль болып табылада. Этилен тотығын этиленхлоргидрин арқылы этиленнен немесе қазіргі заманғы тәсілмен —ауадағы оттегімен каталитикалық тотықтыру арқылы алады.
CH2=CH2+HOCl HO-CH2 - CH2-Cl
Сипатталған тәсілдің түрленуі этилен тотығы мен цианисті сутегінің қоспасын жоғары температурада алюминий тотығынан немесе силикагельден және акрилонитрилден бір сатыға алады. Осы сатыда жанама өнім – янтарь қышқылының динитрилі.
Акрилонитрил өндірісінің екінші, қазіргі заманғы тәсілі монохлорлы Мыстың каталитикалық әсерінде сұйық фазадағы ацетилен мен цианисті сутегінің реакциясына негізделген. Процесс қышқылға төзімді футеровкамен төселген гуммирленген реакторда жүргізіледі. Жоғарыдан реакторға су, тұз қышқылы және құрамына катализатор ерітіндісі беріледі.
Сілтілі металдардың хлоридтерінің орнына хлорлы аммоний жиі қолданылады. Катализатордың ерітіндісі үздіксіз циркуляцияланады. Цианисті сутекті және 1:1 қатынасында азотпен сұйылтылған ацетилен реакторға барботер арқылы төменнен енгізеді, ол оның ішіндегісін үздіксіз және біркелкі араластыруға қол жеткізіледі.Цианисті сутегі сұйықтықты қанықтыру үшін жеткілікті мөлшерде беріледі; ацетиленді артық мөлшерде алу қажет. Олардың ара қатынасы 1: 10 болуы керек. Мономер реакциялық қоспадан тез айдалыну үшін, температураныакрилонитрил қайнау температурасынан жоғары кем дегенде 80 °С ұстап тұрады.Оңтайлы температура 90 °С, төмен температурада акрилонитрил шығады. Реактордан шығатын газ қоспасы салқындатылғаннан кейін сумен абсорбциялауға түседі.Нәтижесінде алынған, құрамында 1,5-2 % акрилонитрил бар ерітіндіні жеке аппаратурада айдайды. Абсорберден шығатын бу-газ қоспасы алдымен 0 °С - ге дейін салқындатылады; бұл ретте судың негізгі мөлшері жойылады.Бұдан әрі қоспаны -40 °С дейін салқындатады және соңында -70 °С дейін сұйық аммиакпен винилацетиленді және басқа да конденсацияланатын қоспаларды бөліп алу үшін. Конденсацияланбаған газ қоспасын реакторға қайтарады.Ацетилен мен цианисті сутегіден акрилонитрил өндіру тамаша жабдықты, мұқият бақылауды және жоғары сақтық шараларын талап етеді, өйткені цианисті сутегі ең тез әрекет ететін улы заттарға жатады.
Цианисті натрийдің күкірт қышқылымен ыдырауынан алынған цианисті сутегі қоймада әдетте сақталмайды, ал реакторлар болған жағдайда кезінде арнайы ыдыстарға шығарыладыБұл сыйымдылықтар, таратқыш құбырлар сияқты тұздықпен -5 °С дейін салқындатылады. Улану кезінде дереу алғашқы көмек көрсету үшін тұзды қышқыл лобелин ерітіндісін қолға егеді.Өнеркәсіпте бірнеше жолмен өндіріледі:
– синиль қышқылы бар этиленнен
2CH2=CH2 + 2HCN + O2 
CH2=CHCN + 2H2O,
– синиль қышқылы бар этилен тотығынан
H2C-CH2 + HCN- HOCH2CH2 CH-CH2=CHCN + H2O,
– синиль қышқылы бар ацетальдегидтен
H3CHCO + HCN- CH3CH(OH)CN- CH2=CH-CN + H2O,
– азот оксиді бар пропиленнен
4CH2=CH-CH3 + 6NO 4CH2=CH-CN + N2 + 6H2O,
– пропиленнің тотығу аммонолизімен
CH2=CH-CH3 + NH3+1.5O2 CH2=CH-CN + 3H2O.
Акрилонитрил алудың алғашқы төрт әдісі айтарлықтай дәрежеде өзінің бұрынғы мәнін жоғалтты. Акрилонитрилдің тотығу аммонолизімен пропилен алу әдісі ең танымал және үнемді.Бұл әдістің негізгі артықшылықтары: процестің бір сатылы болуы, шикізаттың арзандауы және қол жетімділігі, жоғары техникалық-экономикалық көрсеткіштер.
Акрилонитрил инициаторлар қатысуымен 73,3 кДж / моль жылу бөлінуімен бірге полимерлеу реакциясына оңай енеді:
Инициатор ретінде пероксидтер, азо және диазоқосылыстар, сондай-ақ элементорганикалық қосылыстар қолданылады.
Оттегі акрилонитрилдің полимерленуін тежейді, сондықтан процесс азот ортасында жүргізіледі. Реакция жылдамдығы мыс немесе темір иондарының іздерінде айтарлықтай артады.
Акрилонитрилдің полимеризациясы кезінде тотығу-тотықсыздану жүйелері де қолданылады. Көбінесе тиосульфаты немесе натрий гидросульфиті бар аммоний персульфатын қолданады, бұл неғұрлым төмен температурада реакция жүргізуге және неғұрлым жоғары молекулалық массасы бар полимер алуға мүмкіндік береді.
Акрилонитрил суда ериді (20 °С кезінде 7 % акрилонитрил ериді).Өнеркәсіпте акрилонитрилді полимерлеуді суда, минералды тұздардың су ерітінділерінде, органикалық еріткіштерде және блоктарда жүргізеді. Сулы ортада және минералды тұздардың су ерітінділерінде акрилонитрилді полимерлеу әдістері кеңінен таралған.
Циангидринді дегидратациялаудан алынған акрилонитрилді тазалау қиындық тудырмайды,өйткені шикі өнімде Судан басқа ешқандай қоспалар жоқ. Акрилонитрил Рашиг сақиналарымен толтырылған дефлегматоры бар бағанада айдалады. Айдау алдында шикі мономер п-фенилендиамин және метилен көк (0,025% - дан) қоспасымен тұрақтандырады.Айдалған мономерге метилен көк үздіксіз енгізіледі және осылайша оны қоймада сақтау алдында тұрақтандырады. Цианисті сутегін ацетиленге қосу жолымен алынған акрилонитрилдің бөлінуі және тазартылуы әлдеқайда қиын, өйткені мономерде бар винилацетилен одан үлкен қиындықпен бөлінеді.Бірінші кезекте акрилонитрилді винилацетиленнен бөледі; осы мақсатта реактордан шығатын газ қоспасын винилацетилен аз еритін сумен абсорбцияға береді.Бұл ретте су буымен айдалатын су ерітіндісінің ректификациялық қондырғыда 80 % акрилонитрил, 4 % ацетальдегид, 3 % винилацетилен және цианды сутегі, ацетилен және басқа да жанама өнімдерінен тұратын шикі нитрил алады.Шикі мономерді одан әрі үш бағанадан тұратын дистилляциялық қондырғыларда айдайды. Бірінші колоннада газ тәрізді және жеңіл ұшатын компоненттерді айдайды (бу температурасы 30-35 °С, флегмалық сан =10).Тағы да дивинилацетилен, ацетальдегидциангидрин, цианбутадиен және полимер бар қалған акрилонитрил 140 сын. бағ. қысым және максимум температурасы 50 °Сда айдау үшін екінші колонноға береді. Алынған акрилонитрилдің тазалығы 99,5 % құрайды (теориялық шығым 80 %). Екінші бағананың кубтық қалдықтарында қалған акрилонитрил үшінші бағанада айдалып кетеді. Айдау вакуумда және 28 °С температурада жүргізіледі.Қалдық, атап айтқанда сүт қышқылының, цианбутадиен мен полимердің қоспасы өртеуге шығарылады. Винилацетиленді бөлу үшін, сондай-ақ шикі өнімді, мысалы, винилацетилен таңдамалы еритін күкіртпен қаныққан толуол немесе минералды маймен экстракциялауды ұсынады. Дивинилацетиленді шикі акрилонитрилден полимер түрінде алып тастауға болады, соңғысы парафинмен 70 °Стемператураға дейін қыздырады.
Қоймаға жіберер алдында таза акрилонитрил тұрақтандырады. Тұрақтандырғыш ретінде асқын тотықты бұзатын заттар қолданылады. Мұндай заттарға, мысалы, гидрохинон, пирогаллол, бензохинон, β-нафтиламин, N-фенил-β-нафтиламин, п-фенилендиамин жатады. Осы мақсатта аммиак пен органикалық негіздерді қолдану ұсынылады, мысалы пиридин, метиланилин, аллиламин, диаминоэтан, хош иісті нитроқосылыстар, мысалы, динитробензол, пикрин қышқылы, пикрамид және т.б. және, ақырында, сынап, мырыш және кадмий сияқты кейбір хлоридтер.Мономерді сақтау кезінде оны ауа оттегісінен қорғау қажет. Осы мақсатта сақтауға арналған ыдыстар барынша толтырылған болуы тиіс және бұдан басқа оларды толтыру алдында инертті газбен үрлеуді ұсынады.Акрилонитрил өте оңай тұтанады және оның булары ауамен жарылу қаупі бар қоспаны құрайтындықтан, жоғарыда көрсетілген шаралардың арқасында жарылыс мүмкіндігі төмендейді. Мономерді сақтауға арналған цистерналар жұмсақ болаттан немесе қалайы темірден жасалады. Мыс, қорғасын, магний және алюминий, сондай-ақ олардың қорытпаларын қолдануға болмайды, өйткені олар акрилонитрилдің ыдырауын және басқа да жағымсыз реакцияларды катализациялайды.
Полимерлеу алдында тұрақтандырғышты алып тастайды; оның сипатына байланысты осы мақсат үшін сұйылтылған қышқыл немесе сілті ерітіндісін пайдаланады. Кептіруден кейін мономер айдалады. Егер акрилонитрил темір ыдыстарда сақталса, онда ол полимеризацияны бұзатын темір қосылыстарымен (тот, тұз және т. б.) механикалық ластанған болуы мүмкін. Бұл қоспалардан сүзу арқылы құтылады.
Өнеркәсіпте полиакрилонитрил гетерогенді немесе гомогенді жағдайларда акрилонитрилді радикалды полимеризациялаудан алады. Полиакрилонитрил өндірісі мерзімді және үздіксіз әдістермен жүзеге асырылуы мүмкін.
Өнеркәсіпте полиакрилонитрил гетерогенді немесе гомогенді жағдайларда акрилонитрилді радикалды полимеризациялаудан алады. Полиакрилонитрил өндірісі мерзімді және үздіксіз әдістермен жүзеге асырылуы мүмкін.
4-кесте.Компоненттерді жүктеу нормалары
| 1-аппарат | |
| Калий персульфаты, кг | 3,0 |
| Тұссыздандырылған су, м3 | 0,44 |
| 2-аппарат | |
| Натрий метагидросульфиті, кг | 0,1 |
| Тұссыздандырылған су, м3 | 0,050 |
| 3-аппарат | |
| Акрил қышқылының нитрил, м3/ч | 0,0224 |
| Калий персульфат ерітіндісі, м3/ч | 0,073 |
| Натрий метагидросульфит ерітіндісі, м3/ч | 0,0246 |
Полимерлеу әр түрлі температураларда жүргізіледі: 1-аймақ 30-32 °С, 2-аймақ 35-37 °С, 3-аймақ 25-30 °С.
Акрилонитрилді полимерлеуді калий персульфаты мен натрий метагидросульфитінен тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш бастамашы жүйесінің қатысуымен су ортасында үздіксіз әрекет ететін реакторда жүргізеді. Мономердің полимерге айналу дәрежесі 80-85 % - ға тең.
Акрил қышқылының нитрилі 2 қысымды сыйымдылықтан 3 араластыру аппаратына беріледі. Калий персульфаты мен натрий метагидросульфитінің су ерітінділерін 4, 5 ерітуге арналған аппараттарда дайындайды, олардың ішінен 6, 7 сыйымдылықтарға өздігінен ағады, содан кейін 3 аппаратқа мөлшерленеді.Алынған дисперсия аралық сыйымдылыққа 8, ал содан кейін 9 колоннаға газдалмаған акрилонитрилді (демонеризация) айдау жолымен бөлу үшін түседі. Демономеризация 50-60 °С кезінде және 6,6–20,0 кПа қалдық қысымда жүргізіледі.
4-сурет. Полиакрилонитрил өндіру процесінің cұлбасы
1 – полимеризатор; 2, 6, 7 – арынды сыйымдылықтар; 3 – араластырғыш; 4, 5 – бастамашыны ерітуге арналған аппараттар; 8 – аралық сыйымдылық; 9 – демонеризация бағанасы – 10 – құбыр қаптамасы; 11 – тұндырғыш; 12 – полимердің дисперсиясының жинағы; 13, 15 – барабанды сүзгіштер; 14 – репульпатор; 16-қайнаған қабаты бар кептіргіш.
Акрилонитрил мен судың буы тоңазытқышта конденсацияланады 10. Конденсат тұндырғышқа түседі, онда ол екі қабатқа бөлінеді: жоғарғы қабаты-акрилонитрил, төменгі қабаты-7 % - дық акрилонитрил судағы ерітіндісі.
9 аппараттан акрилонитрил бөлінген полимердің дисперсиясы 12 жинаққа келіп түседі, содан соң сорғымен анодты ерітіндіден полимерді бөлу үшін вакуум-барабан сүзгішіне пероидты беріледі. Полимер барабаннан пышақпен кесіледі және көлік науасына түседі. Мұнда бір мезгілде полимерді шаю үшін 14 репульпаторына су беріледі. Аппаратта 14 полимер мономер мен инициатор қалдықтарынан жуылады. Пульп репульпаторынан 15 вакуум-барабан сүзгісіне беріледі. Ылғалдылығы 80 % полимерді сүзгеннен кейін 16 қайнаған қабаты бар кептіргіште ылғал мөлшері 0,7–1,5 % дейін кептіреді[1, 134 б.].
Акрилонитрилдің гетерофазды полимеризациясы өздігінен ыдыраумен (шамамен 60 °С кезінде 20 % айналу дәрежесіне дейін) сипатталады, ол полимермен шөгіндіге түсетін макрорадикалдарды басып алумен байланысты. Басып алынған макрорадикалдардың тиімді өсу жылдамдығы белсенді орталықты акрилонитрилдің диффузиясына және қатты фазаға басқа да реагенттердің кедергі келтіретін бұрылған тізбектермен экрандау дәрежесі мен температурасына байланысты.
Гетерофазды полимерлеудің ерекшелігі-айналу дәрежесі өсуімен полиакрилонитрилдің молекулалық массасының ұлғаюы. Бұл факт макрорадикалдардың қатты фазасымен байланысты, ол 60 °С төмен температурада өспейдіАкрилонитрилдің гетерофазды полимеризациясы араластыруға, центрифугалауға сезімтал, өйткені бұл жағдайларда глобулалардың соқтығысуының саны артады және, демек, тізбектің үзілу жылдамдығы өседі. Оттегі аз мөлшерде бастамашы болып табылатын акрилонитрил асқын тотықтары мен гидроперекисінің қосымша пайда болуы салдарынан полимерлеудің жылдамдығының артуына ықпал етеді. Оттегінің көп мөлшерінің қатысуымен процесс тежеледі және шектерде үзілуі мүмкін. Сондықтан араластырумен полимерлеуді изотермиялық жағдайларда реакторды салқындату кезінде инертті газ атмосферасында жүргізеді.
Сұйық акрилонитрилге K2O, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2 қоспалары -78 °C кезінде немесе -196 °С кезінде қатты акрилонитрилге сенсибилизациялайды және процесс жылдамдығын арттырады. Акрилонитрил қатты ұсақталған катализатордың (молекулалық буда әдісі) қатысуымен қатты фазада (айналу дәрежесі ~100 %) тез полимерленеді; процесс әсіресе -160 °С және -130 °С (фазалық өту нүктелері) кезінде қарқынды; бұл ретте жару полимерленуі орын алуы мүмкін [6, б. 47].
Акрилонитрилді үздіксіз әдіспен полимерлеу процесі акрилонитрилді, аммоний персульфатының су ерітінділерін, қалпына келтіргіш-активаторды, мысалы бисульфитті немесе натрий тиосульфатын үздіксіз енгізетін араластырғышы бар реакторда жүзеге асырылады және одан полимердің суспензиясын үздіксіз шығарады.
Гамма-сәулелердің (60Со) және рентген сәулелерінің әсерінен акрилонитрилдің радиациялық полимерленуі, сондай-ақ тез электрондардың реакциялық ортаның температурасына (сұйық немесе қатты фаза) байланысты радикалды және аниондық механизм бойынша өтуі мүмкін.
Сұйық фазада акрилонитрил түзілетін полиакрилонитрилдің радиолизіне және тиісінше, радикалдардың жоғары шығуына байланысты өздігінен ыдыраумен полимерленеді. Рекомбинация шынжыры үзілген кезде мұндай процестің жылдамдығы:
v=k*I 0,8, (1)
мұндағы к – өсу жылдамдығының константасы; I – дозаның қуаты (17,2–430 мка/кг немесе 4-100 р/мин). -83 (балқу темпр.) -116°С (қатты фаза), -83-тен 0°С (сұйық фаза) және 20-50 °С-қа дейін тиісінше 0; 12,6 және 62,8 кДж/моль (0; 3 және 15 ккал / моль). Гамма-сәулелердің әсерінен пост-эффект байқалады.
Полиакрилонитрил өндірісі минералды тұздардың су ерітінділерінде-гомогенді полимерлеу жүзеге асырылуы мүмкін. Акрилонитрилдің гомогенді полимеризациясын NaCl, Ca (CNS)2,ZnCl2+CaCl2 немесе MgCl2, Mg(ClО4)2 тұздарының сулы ерітінділерінде жүргізуге болады. Органикалық еріткіштерде (диметилформамид, диметилацетамид) акрилонитрилдің гомогенді полимерленуі азодиизомай қышқылы динитрилінің қатысуымен ерітіндідегі мономердің жоғары концентрациясы кезінде ғана мүмкін [5, Б. 46].
Процесс үзіліссіз тәсілмен араластырғышпен, жылыту және салқындату жүйесімен жабдықталған аппаратта, 79-80, 5 °С және атмосфералық қысымда жүргізіледі. Құрамында 50,5 % натрий роданидінің сулы ерітіндісі бар реакторға 92 % акрилонитрил, 6 % метилакрилат, 1 % итакон қышқылы, 0,1 % инициатор-азобисизомай қышқылы динитрил және тізбектің өсуін реттеуге ықпал ететін басқа да қоспалар енгізеді. Реакциялық қоспа аппаратқа төменнен үздіксіз беріледі, ал полимер ерітіндісі жоғарыдан шығарылады. Мономердің конверсиясы шамамен 78 % құрайды [1, 135 б.].
Полимеризацияның органикалық еріткішінің ортасында полиакрилонитрил алған кезде (лакты әдіс) мономер және түзілетін полимер ерітіндіде болатын жағдайларда өтеді. Еріткіштер ретінде диметилформамид (көп жағдайда), диметилацетамид-пирролидон және этиленкарбонат қолданылады. Инициатор әдетте тотығу-тотықсыздану жүйесі болып табылады, ол кумол және триэтаноламин гидропероксидінен тұрады. Полимерде қос байланыстың электрондық тығыздығын төмендететін –CN тобының болуы анион механизмі бойынша акрилонитрилдің каталитикалық полимерленуіне ықпал етеді.
Технологиялық режим және процестің аппаратуралық ресімделуі акрилонитрилдің тұздың сулы ерітіндісіндегі полимеризациясынан аса ерекшеленбейді.
Полиакрилонитрил талшықты алу үшін иіру ерітіндісі ретінде қолданылатын лак түрінде алынады. Қажет болған жағдайда полиакрилонитрилден қатты ұнтақ тәрізді полимерді бөліп алуға болады.
Акрилонитрилдің массада немесе блокта полимерленуі өнеркәсіпте шектеулі түрде және негізінен басқа мономерлермен акрилонитрил сополимерлерін алу үшін қолданылады. Блокты полимерлеу нәтижесінде полиакрилонитрил қатты ұнтақ түрінде алынады.
1.7 Акрилонитрил алуға арналған шикізаттың негізгі түрлері
Өнеркәсіпте акрилонитрил алу үшін пропилен тотықтырғыш аммонолиз әдісі қолданатындықтан, шикізаттың негізгі түрлері тиісінше пропилен және аммиак болып табылады.
Пропилен (пропен) CH2=CH–CH3 - әлсіз иісі бар түссіз газ.
Пропиленнің негізгі көзі пиролиз болып табылады (жоғары температураның әсерінен көмірсутек шикізатының терең ыдырау процесі). Дайын өнім МЕСТ 25043-87 сәйкес болуы тиіс, оған сәйкес пропиленнің көлемдік үлесі жоғары сұрыпты өнімде 99,8 % - дан және бірінші сұрыпты 99,0 % - дан кем болмауы тиіс. Сонымен қатар, МЕСТ өнімде бос судың болмауын қарастырады.
Пропилен құбыр арқылы және сұйытылған газдарға арналған темір жол және автомобиль цистерналарында тасымалданады. Пропилені бар баллондарды жабық көлік құралдарында темір жол және автомобиль көлігімен тасымалдайды. Тасымалдау көліктің осы түрінде қолданылатын қауіпті жүктерді тасымалдау ережелеріне сәйкес жүргізіледі.
Пропилен тотықтырғыш аммонолиз әдісімен акрилонитрил синтезі үшін катализатор, сондай-ақ метан және қанықпаған көмірсутектер (метан синиль қышқылының пайда болуына ықпал ететіндіктен, олефиндер басқа нитрилдерді құрайды) құрамында күкіртті қосылыстар болмауы тиіс 90-92 % - дық пропилен қолданылады.
Акрилонитрил өндіру үшін тұтынылған пропилен мөлшері және өнім түрінде алынған акрилонитрил, ацетонитрил және циан сутегінің мөлшері, егер олар белгілі болса, есепке енгізілуі тиіс. Егер шығындардардың қалыпты жағдайдағы коэффициенттері пайдаланылса, онда бұл есептік құжаттарда көрсетілуі тиіс. Егер процесс қалыпты жағдайда қолданылмаса, акрилонитрил өндіру процесінің типін сипаттау қажет.
Аммиак химиялық құрамы бойынша NH3 формуласына бойынша өрнектеледі. Қалыпты жағдайларда өткір иісі бар түссіз газ болып табылады.
Аммиакты тасымалдау пропилен тасымалдауға ұқсас жүргізіледі.
Акрилонитрил алу үшін бастапқы қоспаның құрамында 5-8 % C3H6, 5-9 % NH3, 0-30 % су буы (қалғаны - ауа) бар.
Осы өнертабыс алынған акрилонитрил немесе метакрилонитрилді регенерациялау және тазалау кезінде процесті неғұрлым тиімді жүргізуге мүмкіндік береді. Өнертабысты практикалық пайдаланудың тағы бір артықшылығы-декантаторды жоғарыда келтірілген температуралық диапазондар жиынтығында пайдалану дайын өнімді тұтынушылар үшін зиянды асқын тотық сияқты суда еритін қоспалардың санын азайтуға әкеледі.
Әлемдік акрилонитрилдің (винилцианид) 90 % - дан астамы аммиак (NH3) және катализатордың қатысуымен оттегімен тікелей аммиак (NH3) тотықтыру әдісімен жүргізіледі. Бұл процесс SOHIO әдісі деп аталады.
Пропиленнің тікелей аммоксидтеу әдісі бойынша СО2-нің желдеткіш арқылы шығарындарын акрилонитрил өндіру туралы деректер және кестеден шығарындар коэффициенттері негізінде есептеуге болады
5-кесте.Акрилонитрил өндірісіндегі СО2-нің шығарындары
| Акрилонитрил өндірісіндегі СО2-нің шығарындары | |
| Процесс типі Пропиленнің тікелей аммоксидтелінуі | СО2 тоннасы/ акрилонитрил өндірісінің тоннасына |
| Факелдегі энергияны алу үшін қолданылатын өртенген екіншілік өнімдер (қалыпты жағдайда) | 1,00 |
| Факелдегі энергияны алу үшін өртенген ацетонитрил | 0,83 |
| Өнім ретінде алынған ацетонитрил және циан сутегі | 0,79 |
5-кестедегі шығарындылар коэффициенттері бастапқы пропиленді (акрилонитрил өнімінің тоннасына бастапқы пропиленнің 1,09 тоннасы) тұтынудың орташаланған коэффициентіне (әдепкі коэффициентке) негізделген, бұл бастапқы өнімнің 70 % - ға жуық шығуына сәйкес келеді. CO2 шығарындылар коэффициенті бастапқы пропиленнің ацетонитрил (акрил өнімінің тоннасына 18,5 кг) екіншілік өнімінің конверсиясына, пропиленнің циан сутегінің екіншілік өнімінің конверсиясына (акрилонитрил өнімінің тоннасына 105 кг), сондай-ақ акрилонитрилдің нақты процесте шығуы туралы деректерге және IPPC LVOC BAT (МГЭИК Еуропалық бюросы, 2003) құжатында жарияланған нақты процесте шикізатты тұтыну туралы деректерге негізделген.
Акрилонитрил өндіру процесін екіншілік өнімдердің үлкен немесе аз шығу жағына өзгертуге болады. CO2 шығарындылар коэффициенті қалыпты жағдай бойынша акрилонитрил өндірісінің екінші өнімдері (ацетонитрил және циан сутегі) және негізгі абсорбердің желдеткіш газы құрамындағы көмірсутекті жанама өнімдер энергияны алу мақсатында жағады немесе CO2 дейін факелде жағады, бірақ өнім ретінде шығармайды және жандырмай атмосфераға тастамайды. CO2 шығарындыларының коэффициенттері қосымша отынды (мысалы, табиғи газды) жағудан, энергияны алу мақсатында пайдаланылған газдарды жағудан немесе факелде жағудан бөлінген CO2 шығарындыларын қамтымайды. Егер екіншілік өнімдер сату үшін алынғаны туралы деректер болмаса, онда екіншілік өнімдер энергия алу мақсатында өртелгені немесе CO2 – ге дейін факелде өртелгені, ал бастапқы өнімнің шығымы қалыпты жағдай бойынша 70 % - ды құрайтындығы туралы мәліметтерге щектеулер қойылмайды. CO2 шығарындыларының коэффициенттері жағудан бөлінген CO2 шығарындыларын қамтымайды. Егер екіншілік өнімдер (ацетонитрил және циан сутегі) сату үшін алынса, бірақ СО2-ге дейін факелде өртемейді және энергия алу мақсатында өртемейді, онда бастапқы және екіншілік өнімдердің жалпы шығымы 85 % - ға тең. Егер бастапқы пропиленді тұтыну туралы деректер болмаса, онда оны қалыпты жағдай (акрилонитрил өнімінің тоннасына 1,09 тонна жұмсалған пропилен) бойынша шикізатты тұтыні коэффициентін қолдана отырып, акрилонитрил өндірісі туралы деректер негізінде есептеуге болады.
"Life-Cycle Analysis Report" есебінде метанның шығарындылары акрилонитрил өндірісі үшін CH4 шығарындылар коэффициенті 0,18 кг CH4/тонна акрилонитрил өнімі. Акрилонитрил өндірісі үшін CH4 шығарындылар коэффициенті 1990 және 1996 жыл арасында жиналған Германия, Италия және біріккен Корольдігіндегі акрилонитрил еуропалық зауыттарының қызмет ету мерзімі туралы деректерді талдауға негізделген. Акрилонитрил өндірісінен CH4 шығарындыларын есептеу үшін акрилонитрил өндірісі туралы деректерге қалыпты жағдай бойынша шығарындылар коэффициентін қолдану керек.
Акрилонитрил үшін белгісіздік көздері акрилонитрил өндірісі үшін қолданылатын процесс түрін анықтаудың қиындығын, өндіріс процесінде бастапқы этиленді тұтыну туралы және процесс кезінде акрилонитрил мен ацетонитрилдің шығуы туралы деректерді анықтаудың қиындығын туғызады. Егер тек акрилонитрил өндірісі үшін қызмет ету туралы деректер болса, онда шығарындыларды есептеуді қалыпты процесс түрін (ацетонитрил шығарылмайтыны туралы рұқсат етілген жағдайда) және осы процесс үшін қалыпты шығарындылар коэффициентін қолдану арқылы жүргізуге болады. Алайда, ацетонитрилдің процестен шығарылмайтындығы, шығарындылар мен шикізат есептеуіне елеулі белгісіздік енгізетіні және акрилонитрил алу процесінен шикізат ағынын бағалауды төмендетуге алып келуі мүмкін. Акрилонитрил өндірісі процесінде алынатын акрилонитрил мен ацетонитрил өнімі туралы Ұлттық деректер нақты процесс үшін ацетонитрил шығаратын акрилонитрилдің ұлттық өндірісінің пайызына шығарындылардың коэффициентін қолдануға мүмкіндік береді. Алайда, пропиленді тұтыну туралы және акрилонитрил, ацетонитрил және циан сутегін өндіру туралы деректер акрилонитрил өндіру процесінде жоғары деңгейдегі әдісті пайдалануға мүмкіндік береді, бұл белгісіздікті төмендетеді.
1.8Акрилонитрилді қолдану салалары
Акрилонитрил карбтізбекті синтетикалық талшықтарды өндіру кезінде қолданылады, бұл ретте негізгі талшықты түзетін полимер полиакрилонитрил емес, екінші мономердің немесе басқа екі мономерлердің аз мөлшері (5-10 %) бар оның сополимерлері болып табылады. Өнеркәсіпте таза полиакрилонитрилден жасалған талшық оның төмен икемділігіне, нашар боялуына және үйкелуге жеткіліксіз тұрақтылығына байланысты дерлік өндірілмейді.
Акрилонитрил полиакрилонитрил, АБС-пластик, синтетикалық каучук (бутадиен), синтетикалық талшықтар мен полимерлі пластмассалар, цианэтилцеллюлозалар, акриламид, метакрилат өндіру үшін қолданылады, бояғыштар, дәрілік препараттар, глутамин қышқылы синтезінде қолданылады. Өнертабысты пайдалану саласы акрилонитрил және метакрилонитрил өндіру процесін жақсартуға бағытталған. Атап айтқанда, осы өнертабыс акрилонитрил немесе метакрилонитрил өндіру процесінде пайдаланылатын регенерация рәсімін жақсартуға бағытталған. Бұдан басқа, осы өнертабыс бойынша жетілдірілген процесс пероксидтің қоспаларын азайту есебінен соңғы өнімнің сапасын жақсартады.
Акрилонитрилдің бутадиенмен сополимерленуі көптеген бағалы қасиеттерге ие, әсіресе майға төзімді бутадиен-нитрильді каучуктер алады. Акрилонитрил полимерлерінен синтетикалық талшықтарды (нитрон) шығарады, ал хлорлы винилмен акрилонитрил сополимерлерінен виньон мен дайнел атауымен белгілі талшықтарды алады. Полиакрилонитрильді талшықтар өндіру көлемі бойынша қазір полиамидті талшықтардан кейін екінші орында.
Сонымен қатар, акрилонитрил акрилонитрилбутадиенстирол (АВС-пластиктер), акрилонитрил стирол (САН-пластика), бутадиен-нитрильді каучук, цианэтилцеллюлоза, акриламид, метилакрилат, глутамин қышқылы және адиподинитрил өндірісінде қолданылады.
Акрилонитрилдің тамақ өнімдерін өндіру кезінде пайдалануға тыйым салынғанына қарамастан, оны дәнді, жеміс-жидек, темекі өсіру кезінде улы химикат ретінде; ұндағы жәндіктерді жою үшін диірмендерде және наубайханаларда "нүктелі инсектицид" ретінде қолдануды жалғастырады.
Акрилонитрил мақта талшығын өңдеу үшін қолданылады. Ол пластикалық массаларды, пластификаторларды, желімдерді өндіру үшін қолданылады. Стирол мен акрилонитрилдің сополимерленуімен соққыға төзімді полистирол алады.
Акрилонитрилді күкірт қышқылының су ерітіндісімен жуғанда акриламид тұзы пайда болады.
Акрилонитрил химия өнеркәсібінде пайдаланылатын маңызды мономерлердің бірі болғандықтан, ол үлкен көлемде өндіріледі.
1.9 Полиакрилонитрилдің қолданысы
Полиакрилонитрил түрлі мақсаттағы талшықтарды жасау үшін кеңінен қолданылады. Осы мақсатта полиакрилонитрил ерітінділері дайындалады. Талшықтарды қалыптастыру дымқыл немесе құрғақ тәсілмен жүзеге асырылады.
5-cурет. ПАН талшығынан алынған көміртекті талшықтың бұршақты кесіндісінің электрондық-микроскопиялық бейнесi.
Иірудің сулы тәсілі кезінде диметилформамидтегі 15-20 % полимердің ерітіндісі жарамды. 20 °С кезінде олар жоғары тұтқырлыққа ие, сондықтан оларды фильерге берілу қысыммен жүргізіледі. Фильерден иіру ерітіндісі ванналарға түседі, онда тұндырғыш ерітінді қосымша қоспалармен бірге 60-90 °С дейін қызады.Шөгінділер ретінде диметилформамид қосылған су, диметилформамидпен гексантриол қоспасы (75:25) және т. б. пайдаланылады. Қалыптасқан жіп 100-130 °С кезінде 8-12 рет созылады, содан кейін сығу біліктері, ыстық иіру дискілері өтеді және термофиксацияланады.
Талшықты қалыптаудың құрғақ тәсілі кезінде полиакрилонитрил ерітіндісі фильерлер арқылы шахтаға ыстық ауа тогына қарсы қысылып шығады. Иіру шахтасынан шыққан соң талшық құрамында 12-40% диметилформамид бар; оның физикалық-механикалық қасиеттері жоғары емес. Талшықтың қасиеттерін жақсарту үшін соруға ұшырайды, бірақ еріткіштің артығын ыстық сумен (90-100 °С) алдын ала жуады.
Полиакрилонитрильді талшық өзінің қасиеттері бойынша жүнге ұқсайды және түрлі бояулармен боялуы мүмкін. Ол үшін құрамында винилпиридин, N-бензилакриламид және басқа да азотты емес қосылыстар бар акрилонитрил сополимерлері дайындалады. Оларды аммиакпен немесе аминдермен (ең жақсы гексаметилендиамин) өңдеу негізгі топтардың аз құрамы бар материалдарды алуға мүмкіндік береді. Полиакрилонитрильді талшықтың келесі қасиеттері бар.
6-кесте.Полиакрилонитрильді талшықтың қасиеттері
| Қасиеттері | Шамасы |
| 1 | 2 |
| Тығыздық, г/см3 | 1,17 |
| Созылу кезіндегі беріктік шегі, г/денье | 3–4 |
| Салыстырмалы созылу, % | 8–35 |
| Ылғал күйдегі салымтырмалы беріктілік, % | 90–98 |
| Гигроскопиялық (20 °С, салыстырмалы ылғалдылық 60%), % | 1,0 |
| Су сіңіру, % | 1–2 |
| Балқу температурасы, °С | 250 |
| Тұрақтылық: | |
| -қышқылдарға | Өте жақсы |
| -сілтілерге | Орташа |
| -органикалық ерітніштерге | Өте жақсы |
Әдетте көміртекті талшықты өндіру үшін пайдаланылатын арнайы ПАН талшықтары көлденең кесудің дөңгелек нысаны, диаметрі 15 мкм дейін, көлденең қиманың ауданы 180 мкм2 дейін және төменгі сызықтық тығыздығы – 0,17 текс дейін болады. Коммерциялық ПАН тоқыма талшық көлденең қимасы бұршақ пішінді, қима ауданы 530мк2, сызықтық тығыздығы 0,56 текс, созылу кезіндегі беріктігі 226 МПа және ажырау кезіндегі салыстырмалы ұзаруы 43,9 % болды.
Полиакрилонитрильді талшық кең тұтынылатын бұйымдарды, техникалық маталарды (сүзгілер, киіз, арнайы шұға), брезенттерді, көлік таспаларын, балық аулау желілерін қабатты пластиктерді толтырғыш ретінде дайындау үшін пайдаланылады.
Псевдокүйдірілген қабаты бар реактор – бұл әртүрлі көпфазалы химиялық реакцияларды жүргізу үшін пайдаланылатын реакторлық құрылғының түрі. Бұл реактордың сұйықтықты (газ немесе сұйықтық) қатты түйіршіктелген материал арқылы (әдетте, кішкене сфераның нысаны бар катализатор) қатты денені суспензиялау және оны сұйықтық болған жағдайда өзін-өзі ұстау үшін жеткілікті жоғары жылдамдықпен өткізеді. Бұл процесс FBR-ның көптеген маңызды артықшылықтарын береді. Нәтижесінде жалған күйдірілген қабаты бар реактор енді көптеген өнеркәсіптік процестерде қолданылады.
Газ шайғыштар. Қуыс газ бөгеуіштерде газ-шаң ағыны шашырайтын сұйықтықтың шымылдығы арқылы өткізіледі. Бұл ретте шаң бөлшектері жуу сұйықтығының тамшысымен ұсталады және жуғышта тұндырады, ал тазартылған газдар аппараттан шығарылады. Ол газдарды шаңның үлкен бөлшектерінен тазарту үшін де, газдарды салқындату үшін де кеңінен қолданылады.
Азеотропты коллона – бұл азеотропными жұмыс істейтін дистилляционды баған.
Тазарту колонна – бұл газ-сұйықтықтың бөлінуін қамтамасыз ететін құрылғы.
Зауыт құрылысының ең қолайлы орны Ақтау қаласындағы өнеркәсіптік аймақ болып табылады, себебі "Қаз азот" аммиак өндіру зауыты мен пропен АМӨЗ-тан алынуы мүмкін.
9 сағаттық жұмыс күнін ескере отырып, өндірістік қуаты жылына 30171,5 тоннаны құрайды.
Акрилонитрил өндірісі химия өнеркәсібінің маңызды салаларының бірі болып табылады. Өкінішке орай, Қазақстанда бұл затты өндіру үшін қондырғылар жоқ, бірақ өндіру үшін барлық мүмкіндіктер бар.
2 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ
| 2.1 | Жобаланған өндірістің жалпы және негізгі кезеңі |
Материалдық балансты есептеу
Бұл процесте келесі реакциялар орын алады:
- Негізгі
СН3-СН=СН2 + NH3 + 1,5О2 СН2=СН-CN + 3H2O, (1)
СН3-СН=СН2 + NH3 + 2,5О2 СН3CN + СО2 + 3H2О, (2)
СН3-СН=СН2 + NH3 + 2О2 НCN + СО2 + СН4 + 3H2O. (3)
Акрилонитрилдің сағаттық өнімділігі шығындарға байланысты:
= 9209,86 кг/сағ,
Пропилен шығыны.
(1) реакциямен
= 7298,38 кг/сағ,
(2) реакциямен
= 1317,76 кг/сағ,
(3) реакциямен =1520,50 кг/сағ,
Реакция бойынша жалпы пропиленді тұтыну
7298,38+1317,76+1520,50 = 10136,64 кг/сағ,
Конверсия дәрежесін ескере отырып, техникалық пропиленді тұтыну
= 18757,66 кг/сағ,
Соның ішінде пропилен (кг/сағ)
Барлық реакциялар үшін аммиак шығыны:
= 4229,28 кг/сағ,
соның ішінде: аммиак кг/сағ,
қоспалар = 21.15 кг / сағ;
Барлық реакциялар үшін оттегінің шығыны:
= 13167,98 кг/сағ,
Ауа шығыны
= 73893,29 м3/сағ,
м3 /сағ, 
4102,93 кг/сағ,
соның ішінде:
азот 43586,04 кг / сағ
оттегі 13 167,98 кг / сағ;
Нәтижесінде алынған өнімдердің массасын есептеңіз:
9383,63 кг / сағ , (1) реакциясы бойынша су;
1286,38 кг /сағ, (2) реакцияға сәйкес ацетонитрил; 
1380,51 кг / сағ, (2) реакцияға сәйкес көміртегі диоксиді;
1694,26 кг / сағ, (2) реакцияға сәйкес су;
977,46 кг / сағ, (3) реакцияға сәйкес гидро қышқылы;
1592,9 кг / сағ, (3) реакция бойынша көмірқышқыл газы; 
1303,29 кг / с, 
(3) реакцияға сәйкес су мөлшері;
579,24 кг/сағ, (3) реакцияға сәйкес метан мөлшері;
Пропилен тотықтырғыш аммонолизімен акрил қышқылы нитрил өндірісінің материалдық балансы 6-кестеде келтірілген.
7-кесте.Акрилонитрилін өндірудің материалдық балансы
| Беріледі | кг/сағ | Құрылады | кг/сағ |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Пропилен фракциясы: | 18757,66 656,52 18101,14 | Акрил қышқылы нитрилі | 9209,86 |
| Пропан | 1286,38 | - | - |
| Пропилен | 977,46 | ||
| Ацетонитрил | 4229,28 4208,13 21,15 | Су | 12381,18 |
| Синиль қышқылы | 7964,5 | Құрылады | - |
| Техникалық Аммиак: | 656,52 | - | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Ауа: | 56754,02 13167,98 43586,04 | Аммиак | 105,20 |
| оттегі | 21,15 | ||
| азот | 43586,04 | ||
| Аммиактағы қоспалар | 579,24 | ||
| Азот | 2973,41 | ||
| Метан | 79740,96 | Барлығы | 79740,96 |
| 2.2 | Негізгі аппарат – ацетолятордың жылулық есебі |
Жылу балансын есептеу
Жылу баланс теңдеуі:
Ф0+Ф1+Ф2+Ф3=Ф4+Ф5+Ф6+Ф7+Ф8+Фшығ+Фбөл, (2)
Ф0 -реакциялар жылуы,
Ф1 - пропан-пропилен фракциясы,
Ф2 - аммиак,
Ф3 - оттегі,
Ф4 - фракциялар қалдығы,
Ф5 – реакцияға түспеген аммиак,
Ф6 - акрилонитрил,
Ф7 - ацетонитрил,
Ф8 – синиль қышқылы,
Фшығ – жылу шығыны,
Фбөл – бөлінетін жылу.
Мұндағы, Ф0, Ф1, Ф2, Ф3 – шығатын жылу ағындары (Фағын); Ф4, Ф5,Ф6, Ф7, Ф8, Фшығ, Фбөл– жылу ағындары.
Процесс температурасы 723 к.
Жылу ағынының теңдеуі:
(3)
Ci-меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/(моль•К);
Xi-компонент мазмұны, масс.д.,%;
GMi-молярлық Шығыс, кмоль / с;
Жылу ағынының теңдеуі
(4)
мұндағы Р-шығын, кг / сағ;
М-молекулалық масса.
Меншікті жылусыйымдылық:
Спропилен = 63,89 Дж/(моль•К);
Спропан = 73,51 Дж/(моль•К);
Саммиак = 35,65 Дж/(моль•К);
Соттегі= 29,37 Дж/(моль•К);
Сакрилонитрил = 72,398 Дж/(моль•К);
Сацетонитрил = 52,208 Дж/(моль•К);
СHCN = 35,864 Дж/(моль•К);
Жылу кірісі:
- пропилен-пропан фракциясы бар жылудың келуі:
(5)
Ф1= 723•0,124 = 5757,71 кВт
- аммиакпен жылу келуі
Ф2 = 723•0,0688 = 1764,46 кВт
- оттегімен жылудың келуі
Ф3 = 723•0,1143 = 509,7 кВт
- химиялық реакциялармен бірге жылудың келуі
- жылудың жалпы кірісі
Фкіріс= Ф0+Ф1+Ф2+Ф3=20785,23+5620,93+1764,46+509,7=28680,32 кВт
Бөлінетін жылу
- қоршаған ортаға бөлінетін жылудың шығындары
Фқорш = 0,05Фбөл= 0,05•28680,32 = 1434,02 кВт
- фракцияның қалдығымен бөлінген жылу.
G'фр = 0,057 кмоль/с
Ф4 = 723•0,057 = 2646,57 кВт
- аммиак қалдықтарымен шығарылатын жылу
Ф5 = •723•0,0017 = 43,60 кВт
- мақсатты өніммен бөлінген жылу-акрилонитрил
G = = 0,048 кмоль/с
Ф5 = •723•0,048 = 2016,78 кВт
- жанама өніммен бөлінетін жылу-ацетонитрил
- жанама өніммен-көкшіл қышқылмен берілетін жылу
G = = 0,01 кмоль/с
8-кесте. Жылу балансы көрсетілген.
| Кіріс | кВт | % | Бөлу | кВт | % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ф0-реакциялар жылуы ; | 20785,23 | 72,13 | Ф4 – фракция қалдығы | 2646,57 | 9,18 |
| Ф1-пропан-пропилен фракциясы | 5757,71 | 19,98 | Ф5 – реакцияға түспеген аммиак | 43,60 | 0,15 |
| Ф2 - аммиак | 1764,46 | 6,12 | Ф6 - акрилонитрил | 2016,78 | 7,00 |
| Ф3- оттегі | 509,7 | 1,77 | Ф7 - ацетонитрил | 36,81 | 0,13 |
| Ф8 – синиль қышқылы | 22,09 | 0,08 | - | - | - |
| Фшығ – жылу шығыны | 1434,02 | 4,98 | - | - | - |
| Фбөл- бөлінетін жылу | 22587,12 | 78,48 | - | - | - |
| Барлығы | 28817,10 | 100 | Барлығы | 28817,10 | 100 |
2.3 Негізгі және басқа көмекші жабдықты таңдау. Жабдықтың әр түрінің қызметі, құрылғының қысқаша сипаттамасы, қондырғының өнімділігі мен сандық есебі.
Реакторды есептеу
Катализатордың үйінді тығыздығы сүйін = 2500 кг/м3, бөлшектердің тығыздығы с = 4700 кг/м3, бөлшектердің эквивалентті диаметрі dэ = 1 мм. ауа температурасы 450 0С. Жалған төмендету саны Кж = 1.6. Катализатордың өнімділігі 10500 т/сағ, оның реакторда болуының орташа уақыты ф0 =480 мин. Жұмыс жағдайларындағы ауа шығыны 73893,29м3/ сағ.Тордың жанды қимасы 0,015, тесіктің диаметрі 0,8 мм, тордың қалыңдығы 2 мм.
Ауа тұтқырлығының динамикалық коэффициенті 450 0С кезінде: м=0,034•10-3 Па•с.
Ауа тығыздығы:
(6)
Аппарат қимасының ауданы:
(7)
Реактордың диаметрі:
(8)
Реактордағы қабаттың биіктігін анықтаймыз. Реактордағы катализатордың салмағы:
М=L•ф0=10500•480/60=84000 кг; (9)
Катализатордың қозғалмайтын қабатының көлемі:
Vk = M/сқоз = 84000/2500 = 32,6 м2; (10)
Қозғалмайтын қабаттың биіктігі:
h0 = Vk/S = 32,6/25,403 = 1,323 м; (11)
Тұздың қолданылуы:
(12)
Реактордың жалпы биіктігі:
Н = 5h = 5•1.323=6,615 м;
Реактордың гидравликалық кедергісін есептейміз. Қабат кедергісі:
Дрсл = с(1-е0)gh0 = 4700(1-0,47)9,81•1,323 = 32400 Па; (13)
Тірі қимадағы тор тесіктеріндегі ауа жылдамдығы ц=0,015:
щ0 = щ/ц = 0,808/0,015 = 53,87 м/с; (14)
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
4.1 Өндіріс шығынының өнім шығару көлемінен тәуелділігін зерттеу
Нарықтық экономика жағдайларына өнеркәсіп, ішкі және сыртқы жағдайларға ыңғайлана отырып үнемі таңдау үстінде болады. Дипломдық жобаның бұл бөлімінде қысқа мерзімде өндіріс шығынының өнім шығару көлеміне тәуелділігіне зеттеу жүргізіледі және осыны негіздей отырып өнімге нарықта берілген нақтылы бағаға және өндіріс шығыстарының деңгейіне сүйене отырып өнім шығарудың оптималды көлеміне таңдау жасалынады. Зерттеу жобалық калькуляция базасында бір ай көлемінде жүргізіледі. 
Химиялық кәсіпорынның өндірістік қуаты деп номенклатурада және ассортиментте өнімнің барынша мүмкін болатын жылдық шығарылымы түсіндіреді:
М = Псағ*Тэф*Кжалпы, (15)
М = 7200 * 8000 * 1 = 57600000 кг/жыл
мұнда: Псағ – табиғи бірліктегі жабдықтың сағаттық өнімділігі;
Тэф – жабдықтың тиімді жұмыс уақыты;
Кжалпы – жабдықтың бірдей түрінің мөлшері.
Жабдықтың тиімді жұмыс уақыты:
Тэфф = Тжалпы – Теак – Ттт (16)
Тэфф= 365-31,6-0 = 333,4
мұнда, Тном – жабдық жұмысының номиналды қоры;
Теак – есеп айырысу кезеңіне жөндеу жұмыстарының тоқтауы;
Ттт – технологиялық тоқтау уақыты.
Тном= 365 – 0 – 0 =365
Мұнда, Тдем. – жылдағы демалыс күндерінің саны; Тмерек – жыл сайынғы мерекелер саны.
Жабдықты пайдалануды талдау үшін экстенсивті және қарқынды коэффициенттерді есептейміз.
Жабдықты экстенсивті пайдалану коэффициенті мына формула бойынша табамыз:
Кэкс = Тэф / Тн ( 17)
Кэкс = 8000/8760 = 0,913
Жабдықты экстенсивті пайдалану коэффициенті:
Кинт = Qпп/Qmax (18)
Кинт = 70956,1/81599,51 = 0,869
Мұнда, Qпп – уақыт бірлігіндегі жабдық бірлігінің өнімділігі; Qmax – уақыт бірлігіндегі максималды өнімділік. Қуатты пайдаланудың интегралды коэффициенті:
Ким = Кэкс * Кинт= 0,913*0,869 = 0,793
4.2 Жұмыс уақыты балансының есебі
Бір қызметкердің бес күндік график бойынша жұмыс істейтін уақытын есептеп шығамыз:
25 күн бойы – 5 күн демалыс
366 күннен астам –х демалыс
366-74 = 292 күн
Демалыс – 30 күн
Ауру – 6 күн
Мемлекеттік міндеттер – 2 күн:
292 - 30 - 6 – 2 = 254 күн
Пайдалы уақыт мөлшері:
12 – кесте. Ауысым кестесі
| Ауысым нөмірі | Жұмыс уақыты | Айдың күндері | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | ||
| 1 | 09:00-17:00 | А | А | А | Г | Г | Г | В | В | В | Б | Б | Б | А | А | А |
| 2 | 17:00-01:00 | Б | Б | Б | А | А | А | Г | Г | Г | В | В | В | Б | Б | Б |
| 3 | 01:00-09:00 | В | В | В | Б | Б | Б | А | А | А | Г | Г | Г | В | В | В |
| Демалыс | Г | Г | Г | В | В | В | Б | Б | Б | А | А | А | Г | Г | Г | |
Шикізат пен материалдарға жұмсалатын шығындарды анықтау өндірістің қабылданған көлеміне, шикізат шығысының үлестік нормаларына және жоспарлы-дайындау бағасына сүйене отырып жасалынады.
13–кесте Амортизациялық аударымдарды есептеу
| Құны, | Амортизацияның | Жылдық амортизациялық | |||
| Атауы | мың теңге | нормасы, % | аударымдар, мың теңге | ||
| 1.Ғимараттар |
| ||||
| 1.1.АБК | 20844,13 | 5 | 1042,21 | ||
| 1.2.Операторлық | 41688,26 | 5 | 2084,41 | ||
| Барлығы: | - | - | 3126,62 | ||
| 2. Жабдық |
| ||||
| 2.1. Құрама | 1071983,70 | 10 | 107198,37 | ||
| Қысқыш |
| ||||
| 2.2. Сүзгі - | 59554,65 | 10 | 5955,47 | ||
| Шашыратқыш |
| ||||
| 2.3. Жылу алмастырғыш | 53599,19 | 10 | 5359,92 | ||
| 2.4. Контактілі | 5359,92 | 10 | 535,99 | ||
| Аппарат |
| ||||
| 2.5. Жылытқышты | 5359,92 | 10 | 535,99 | ||
| іске қосу |
| ||||
| 2.6 Түтік сүзгі | 5359,92 | 10 | 535,99 | ||
| 2.7. Орталықтан | 5359,92 | 10 | 535,99 | ||
| Сорғыш |
| ||||
| 2.8. Құрама | 2084,41 | 10 | 208,44 | ||
| Желдеткіш |
| ||||
| 2.9. Электр | 2084,41 | 10 | 208,44 | ||
| аспа (таль) |
| ||||
| 2.10. Көпірлі кран | 17866,40 | 10 | 1786,64 | ||
| 2.11. Оттық | 893,32 | 10 | 89,33 | ||
| Барлығы: | 1229505,75 | - | 122950,57 | ||
| Барлығы: | 1260771,94 | - | 126077,19 | ||
Өнімді өндіруге және өткізуге өзіндік құнның калькуляциясы өндірістің берілген көлемі Q=144199 т
14–кесте.Жалақы жөндеу
| Шығындар | Бірлік өзг. | Дайын өнім | Барлық көлемге | ||
|
| |||||
|
| |||||
| 1. | Шикізат | Мың теңге | 105,37 | 15194082,99 | |
| 2. | Технологиялық | Мың теңге | 0,024 | 3435,05 | |
| қажеттіліктерге электр энергиясы | |||||
| Шартты-ауыспалы шығындардың жиынтығы | Мың теңге | 105,39 | 15194082,99 | ||
| 3. | Жалпы өндірістік | ||||
| үстеме шығыстар; | |||||
| 3.1. Жабдықтарды ұстауға және | |||||
| пайдалануға арналған шығыстар: | Мың теңге Мың теңге | 0,84 0,068 | 121289,54 9772,80 | ||
| | Жабдықтың амортизациясы Құрал-жабдықтарды жөндеу | ||||
| 3.2. Жалақы жөндеу | Мың теңге | 5,30 | 764473,26 | ||
| Қызметкерлерінің | |||||
| | Жөндеу қызметкерлеріне қажетті әлеуметтік | Мың теңге | 1,59 | 229352,22 | |
|
| шығарулар (30%) | ||||
| 3.3. ИТҚ жұмыс жалақысы | Мың теңге | 3,40 | 489585,91 | ||
| | ИТҚ әлеуметтік қажеттіліктері | 1,02 | 146892,91 | ||
|
| (27,1%) | ||||
| 3.4. Өндірістік қызметкерлердің | Мың теңге | 2,10 | 303455,66 | |
| жұмыс жалақысы | ||||
| Өндірістік қызметкерлердің әлеуметтік қажеттіліктері(30 %) | 0,63 | 91029,28 | ||
| 14 – кестенің жалғасы | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 3.4. Көмекші қызметкерлердің | Мың теңге | 10,39 | 1498797,77 | |
| жұмыс жалақысы | ||||
| Көмекші қызметкерлердің | 3,12 | 449635,88 | ||
| Әлеуметтік қажеттіліктері (30%) | ||||
| Шартты-ауыспалы | Мың теңге | 28,29 | 4079338,68 | |
| шығындардың жиынтығы | ||||
| Цехтың өзіндік құны | Мың теңге | 132,53 | 19111277,41 | |
| 4. Басқарушылық шығыстар | Мың теңге | 3,97 | 572800,97 | |
| (цехтың өзіндік құны 3% - ы) | ||||
| Зауыттың өзіндік құны | Мың теңге | 137,87 | 19881432,54 | |
| 5. Коммерциялық шығыстар | Мың теңге | 1,33 | 191506,14 | |
| (зауыттың өзіндік құны 1%) | ||||
| Толық өзіндік құн | Мың теңге | 140,45 | 20252422,38 | |
| Шартты-ауыспалы | Мың теңге | 105,39 | 15197499,28 | |
| Шығындардың жиынтығы | ||||
| Шартты-тұрақты шығындардың жиынтығы | Мың теңге | 35,06 | 5054923,06 |
4.3 Техникалық – экономикалық көрсеткіштерді анықтау
15 – кесте. Техникалық – экономикалық көрсеткіштер
| Көрсеткіштің атауы | Бірлік өзг. | Жылдық есеп | Жылдық жоспар | ||
| 1. | Өндіріс көлемі | Т | 144120 | 181840 | |
| 2. | Сату көлемі | Т | 144120 | 181840 | |
| 3. | 1 тонна бағасы | Мың теңге | 172,34 | 172,34 | |
| 4. | Сатудан түскен түсім (2*3) | Мың теңге | 24837532,17 | 31338168,53 | |
|
| |||||
| 1 |
| 2 | 3 | 4 | |
| 5. | Жиынтық шығындар | Мың теңге | 20252422,38 | 24219559,17 | |
| 5.1. Ауыспалы шығындар | Мың теңге | 15197499,28 | 19164636,11 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 5.2. Тұрақты шығындар | Мың теңге | 5054923,06 | 5054923,06 | ||
| 6. | Операциялық пайда (4-5) | Мың теңге | 4585109,83 | 7118609,36 | |
| 7. | Пайда салығы (6*20%) | Мың теңге | 917021,97 | 1423721,80 | |
| 8 | Таза пайда (6/7) | Мың теңге | 3668087,86 | 5694887,56 | |
| 9. 1 тонна өзіндік құны | Мың теңге | 140,45 | 133,19 | ||
| 10. | Негізгі құралдардың құны | Мың теңге | 1260771,94 | 1260771,94 | |
| 11. | Негізгі жұмысшылар саны | Адам | 33 | 33 | |
| 12. | Қормен жинақтандыру (10/11) | Мың теңге/адам | 38205,20 | 38205,20 | |
| 13. | Қор қайтарымы (4/10) | теңге/теңге | 147,99 | 162,82 | |
| 14. | Қор сыйымдылығы (10/4) | теңге/теңге | 0,24 | 0,22 | |
| 15. | Еңбек өнімділігі (4/11) | Мың теңге/адам | 752652,44 | 949641,47 | |
| 16. | Өндірістің табыстылығы | % | 18,11 | 23,51 | |
| (8*100%/5) | |||||
| 17. | Сатудың табыстылығы | % | 14,76 | 18,17 | |
| (8*100%/4) | |||||
| 18. | Сатудың сыни көлемі (Qкр) | Т | 59434,7 | 59434,7 | |
| 19.Сатудың сыни көлемі(Qкр) | Мың теңге | 5100581,82 | 643499,90 | ||
4 ЭКОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
4.1 Экологиялық қауіпсіздік
Көбінесе атмосфераға шығарылатын қышқылдар - акрил қышқылының (3 мың т / г), винилхлоридтің (10 мың т / г), стиролдың, акрилонитрилдің (3 мың т / г) туындыларының маңызды шығарындылары және т.б. Полиакрилонитрилді өндіру мүмкіндігінше автоматтандырылған, ол атмосфераға шығарылатын төтенше жағдайлардың санын барынша азайтады. Әдетте, полиакрилонитрилді өндіру кезінде акрилонитрил буларының ағуы қосылыстардың ағып кетуі арқылы пайда болуы мүмкін. Акрилонитрил буларының ағуы тікелей полимерлеу реакторынан, сондай-ақ мономерлер айдау колоннасынан пайда болуы мүмкін. Желдетудің ағуы мүмкін - көмірсутекті ластаушы өнеркәсіптік ауа, жалпы желдету арқылы жойылады. Шығарындылардың көлемін азайту процесті тиісті түрде басқару, сыйымдылықтағы жабдықтардың және құбырлардың тығыздығын, жабық электр сорғыларын пайдалану арқылы жүзеге асырылады; азотты тыныс алу жүйесін сыйымдылыққа арналған жабдыққа шамдарға шығарылған судың тығыздағышы арқылы бағыттау. Ең ластанған ағынды сулар - бұл ерітінді және полимерлі жуу суы. Ластанған ағынды суларды бұру үшін әртүрлі әдістер пайдаланылады, соның ішінде: сүзгілеу (мысалы, вакуумдық белдеу сүзгілер), аэротенктердегі әртүрлі конструкцияларды тазарту, белсенді көміртегі, электрофилактикалық және қысыммен флотация, электро және сілтілі коагуляцияда адсорбция, түрлі көбік әдістер .
Ағынды суларды ағызу үшін акрилонитрилді полимерлеуді орнату туралы химиялық желі. ластаушы ағынды сулар, ағын сулардың авариялық шығыны қарастырылмаған.
5.3 Жедел қауіпсіздік
Кәсіпорын аумағында мынадай авариялар (төтенше жағдайлар) орын алуы мүмкін: өнеркәсіптік мекемедегі апат, адамдардың қаза болуына, өрт, су тасқынынан, газ тәрізді өнімдерді шығару. Қазіргі заманғы жеке қоғамдағы ең таралған және типтік төтенше жағдайлар жиі кездеседі және, әдетте, ауыр әлеуметтік және экономикалық зардаптары - өрттер. Ең маңызды профилактикалық шаралар:
- қоршаған ортаны өрттің қауіптілігін ескере отырып, электр жабдықтары мен оны орнату әдістерін дұрыс таңдау, электр жабдықтары бойынша қорғаныс құрылғылары мен аппараттарының денсаулығына жүйелі түрде мониторинг жасау, электрлік қондырғылар мен электр желілерінің жұмысын үнемі қадағалау; - уақтылы және жоғары сапалы майлаудың, олардың температурасын бақылаудың арқасында тетіктер мен тетіктердің қызып кетуінің алдын-алу; - тиімді желдету жабдықтары, бөлмеде жарылғыш қоспаның пайда болу мүмкіндігін жоққа шығарады және бояу және кептіру камераларында және басқа құрылғыларда желдетілудің қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді; - жоғары температураға дейін қызған өнімдермен жұмыс кезінде өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ететін жағдайларды жасау; - Өндірістік жабдықтар мен құбырларды тұтанғыш заттармен сенімді түрде тығыздау және олардың қоршаған ортаға ағып кетуін анықтау кезінде ақаулардың дереу жойылуы - ашық шелектерде, банктерде, цистерналарда және т.б. жұмыс орындарында жанғыш сұйықтықтарды және ерітінділерді сақтауға, тасымалдауға және техникалық қызмет көрсетуге тыйым салу; - өздігінен өртейтін заттарды басқа материалдар мен заттардан оқшаулау, олардың қауіпсіз сақталуы және осы заттардың жай-күйіне жүйелі түрде мониторинг жүргізу ережелерін сақтау; - өрт қауіпсіздігі нормалары мен нормаларын сақтау бойынша қызметкерлер арасында түсіндіру жұмыстары; - өрт қаупі бар және жарылғыш жерлерде темекі шегу мен өрттенуге тыйым салу. Кәсіпорынның ғимаратында өрт болған жағдайда, барлық қызметкерлердің іс-әрекеттері оны өрт сөндіру бригадасына дереу хабарлауға, адамдардың қауіпсіздігін қамтамасыз етуге және олардың эвакуациясына, сондай-ақ туындаған өртті сөндіруге жіберіледі. Адамдарды өрт, дабыл немесе дыбыстық сигналдар туралы хабардар ету үшін пайдаланылады.
Өртті тапқан әрбір қызметкер: өртке қарсы бригаданы «01» телефоны арқылы дереу хабардар етуге; ерікті өрт сөндіру бригадасына сигнал беру, менеджерге (бас директорға, дүкен меңгерушісіне) немесе оның орынбасары туралы хабарлауға; адамдарға эвакуациялауды ұйымдастыру бойынша шаралар (өрт сөндірілген бөлмеден, сондай-ақ өрт пен түтін тарату қаупі бар бөлмелерден бастап, эвакуациялаумен бірге өртті сөндіріп, өрт сөндіру құралдары (өрт сөндіргіштер, су, құм) қажет болған жағдайда электр энергиясын өшіріп тастаңыз, тасымалдау құрылғылары мен қондырғыларының жұмысын тоқтатыңыз, ғимаратта өрт пен түтіннің пайда болуын болдырмауға көмектесетін басқа шараларды орындаңыз; өрт сөндіруге арналған жұмыс байланысты қызметтi қоспағанда, ғимараттың барлық туындысы; құрылымдардың, электр тогының соғуына, түтін ингаляция, күйіп қалу мүмкін ыдырағаннан бастап, өрт сөндіруге тартылған қызметкер қауіпсіздік талаптарына орындалуы.
ҚОРЫТЫНДЫ
Дипломдық жобада акрилонитрилдің жалпы өндірісімен және жалпы технологиялық процестері қарастырылды.
Дипломдық жоба негізінде патенттік және ғылыми техникалық сараптама жүргізілді. Процестің материалдық балансын есептелінді. Акрилонитрил синтезінде көп жылу бөлінеді. Сондықтан, қатты қызып кетуді болдырмау үшін реактор түтігінің диаметрі 32 мм-ден аспауы тиіс.Осыған байланысты жеке аппараттың жоғары қуаттылығына жету қиындық туғызады.
-Акрилонитрилдің технологиялық үрдісін бейнелеу
-Дипломдық жобада акрилонитрил өндірісінің автоматтандыру жүйесін қарастыру.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 766; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!