Описание технологической стадии В сухой чистый реактор Р-1, предварительно продутый азотом, сливают самотеком из мерника М-2 бутилацетат и из мерника М-3, также самотеком, подают тионилхлорид. При работающей мешалке в реактор загружают через люк фенилмалоновую кислоту и для ускорения химической реакции добавляют диметилформамид. Реакционную массу нагревают до температуры Т=325 ± 2 К в течение 30 минут. При этом происходит образование хлорангидрида фенилмалоновой кислоты, которое протекает по уравнению химической реакции:

    Тепловой эффект химической реакции ∆Н = + 4490 кДж/кг.

    Процесс проводят в среде газообразного азота при включенном обратном холодильнике. Для поглощения выделяющихся газов хлористого водорода и сернистого ангидрида служит оросительная колонна. В токе азота реакционную массу выдерживают в течение полутора часов для завершения химической реакции. Затем массу последовательно охлаждают до температуры Т=291 ± 2 К подачей холодной воды в рубашку реактора и до Т=270-266 ± 2 К пуском рассола в рубашку реактора.

    Тионилхлорид и кислые газы отдувают азотом из охлажденной реакционной массы в барботажную колонну через прямой холодильник.

Последовательность выполнения задания

Ι Найти в справочной литературе физико-химические, пожароопасные и токсичные свойства веществ компонентов технологической среды в реакторе Р-1: бутилацетата, диметилформамида, тионилхлорида и фенилмалоновой кислоты.

ΙΙ Определить категории взрывоопасности стадии

Аварийная ситуация в технологическом блоке Р-1. Разгерметизация реактора Р-1 в начале нагрева реакционной массы может произойти из-за наличия влаги в сырье - фенилмалоновой кислоте. Происходит разложение тионилхлорида, которое протекает по уравнению химической реакции:

              Тепловой эффект химической реакции ∆Н = - 7880 кДж/кг.

    В результате аварийной ситуации происходит выброс из разрушенного аппарата паров сернистого ангидрида и хлористого водорода (вещества остронаправленного действия), паров бутилацетата. Развитие аварийной ситуации может привести к разрушению реактора и вытеканию реакционной массы на пол помещения.

Реактор Р-1 стальной эмалированный объемом V _ап = 0,4 м³, температура среды 327 К (54°С), площадь рубашки реактора F=2,6 м ², температура воды в рубашке 348 К (75°С). Время отключения теплоносителя τ=300 с. Толщина стенки: сталь- δ _ст =10 мм, эмаль- δ _сэ =0,2 мм.

Состав среды в Р-1: D_ба =153 кг бутилацетата, D_тх =82 кг тионилхлорида, D_фк =82 кг фенилмалоновой кислоты, D_дмф =0, 2 кг диметилформамида. Содержание воды в фенилмалоновой кислоте D_в =0,2%.

Дополнительные справочные данные:

Бутилацетат: ∆Н _исп (Т_кип)=305 кДж/кг, Т_кр=579,1 К,

 lgP= 6,25205 – 1430,418/(210,745 + t) (кПа), ρ_п=5,19 кг/м³,

Коэффициенты к процессу теплообмена: a₁=2150 Вт/(м²·К), a₂=708 Вт/(м²·К),

γ_ст=17,5 Вт/(м·К), γ_эм=1 Вт/(м·К).

    Технологическая стадия размещена в производственном помещении с геометрическими размерами: F · H = (42 · 6) м³. Температура воздуха в помещении То=303 К (30 С), атмосферное давление Р₀=101 кПа.

Последовательность определения категории взрывоопасности стадии

1.Оценить, в результате каких процессов, протекающих при аварийной разгерметизации реактора, может происходить образование взрывоопасных сред. Качественно определить массы паров бутилацетата, которые могут выделиться при аварии реактора и представить в виде расчетной формулы                

E =(∑G_i)·∆Н_сг кДж

2. Рассчитать определить категорию взрывоопасности Р-1.

ΙΙΙ Определение класса статической искроопасности технологической