Дипломная работа: Исследование условий возникновения колебательного режима в процессе окислительного карбонилирования фенилацетилена
7.3. Характеристика токсичных веществ и меры безопасности
При выполнении дипломной работы использовались вещества, обладающие токсичными свойствами. Сведения о них были найдены в справочной литературе и представлены в таблице № 7.3.1.
Токсилогическая характеристика веществ [31].
Наиме нование вещест ва и его хими ческая брутто формула |
Агрегатное состоя ние |
Характер воздействия на организм | Мера и средства первой помощи |
ПДК, мг/м3 |
Класс опасности по 12.005-88 |
Оксид углеро да СО |
Газ | При отравлении вызывает головокружение, слабость, рвоту, шум в ушах, судорога и потерю сознания. |
Немедленно выйти свежий воздух. При потери сознания необхо димо пострадавшему сделать искусственное дыхание. Необходим постоянный контроль за концентрацией СО в воздухе лаборато рии. |
20 | 4 |
Серная кислота H2SO4 |
Жид кость |
Раздражает и сжигает слизистые верхних дых. путей, поражает легкие. Вызывает ожоги при попадании на кожу. | При раздражении дыхательных путей выйти на свежий воздух, ингаляция содой. Внутрь теплое молоко с содой. При попадании на кожу обильное промывание водой. | 1 | 2 |
1 Бромид пала дия PdBr2 |
2 Красно – коричн вые кристаллы |
3 Общее действие слабо и в производст венных условиях острого отравления вызывать не может. |
4 При попадании на кожу промывать водой. |
5 Нет данных |
6 Нет данных |
Муравьиная кислота НСООН |
Жид кость |
Ядовита. Вызывает ожоги кожи и слизистых оболочек; раздража ющее воздействие паров на верхние дыхательные пути. |
При ожогах кожи и слизистых оболочек необхо димо обильное обмывание пораженного места водой, фильтрующий противогаз марки А или В. |
1 | 2 |
Диметиловый эфир |
Жид кость |
Яд наркотичес кого действия, избиратель но влияет на печень, почки, вызывая в них необратимые морфологи ческие изменения, часто приводящие к смерти при явлениях уремии. |
Защитные средства, фильтрующий противогаз марки А.. Использование герметического оборудования и вентиляции. |
10 | 3 |
Ацетон СН3СОСН3 |
Жид кость |
Действует как наркотик, последовательно поражая все отделы центральной нервной системы. |
Фильтрующий противогаз марки А, свежий воздух, кофеин с пирамидоном. | 200 | 4 |
Метанол |
Жид кость |
ЯД. Раздражает дыхательные пути, оказывает наркотичес кое действие, влияет на центральную нервную систему. |
Изолирующий шланговый противогаз марки ШС – 5, ТИ – 1. |
300 | 4 |
7.4. Вопросы электробезопасности в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПЭУ)
В соответствии с правилами устройства электроустановок [31] наша лаборатория по классу опасности поражения электрическим током относится к помещениям без повышенной опасности.
Условия в лаборатории:
· относительная влажность воздуха - 75 %,
· температура воздуха – 19 - 23 °С,
· отсутствие токопроводящей пыли.
В лаборатории разрешено использование установок с напряжением 220В.
В целях обеспечения безопасности используется зануление – присоединение металлических токоведущих частей оборудования (термостата, хроматографов), формально не находящихся под напряжением, но которые вследствие повреждения изоляции могут оказаться под ним, к многократно заземленному нулевому проводу. Все токовыводящие провода приборов снабжены изоляцией.
Таблица № 7.4.1.Классификация помещений по взрывопожароопасности и выбор взрывозащищенного электрооборудования [30].
Наиме-нование помеще-ний и участ ков |
Класс помеще-ний по взрыво-опаснос-ти | Класс помеще-ний по пожаро-опаснос-ти |
Характе-ристика по степени поражения электричес ким током |
Тем пера тур ный класс |
Уро вень и вид взрыво защиты |
Условные обозначения выбранного электричес кого обору-дования |
Зона вытяж ного шкафа |
В - 1б | П 1 |
Без спе циальной взрыво защиты |
Т 1 | 1 | В1бE*ld |
7.5. Анализ потенциальных опасностей и вредных факторов при выполнении экспериментальных исследований
Таблица № 7.5.1.
Анализ технологических опасностей [30].
Наимено-вание технологической операции |
Оборудова ние, на котором осуществ лялась технологическая операция |
Реактивы, используе мые в опытах при проведении операции |
Выявлен-ные опасности и вредности |
Причины появления данной опасности или вредности |
Меры, обеспечи-вающие безопасное проведение технолог. операции |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Получение монооксида углерода |
Стеклянная круглодон ная колба, капельная воронка, газометр, электроплита |
Серная и муравьиная кислота. |
Попадание на кожу, в случае раз-герметиза ции воз-можно отравление СО. |
Небреж-ность в работе, плохо собирали установку. | Использование перчаток, проводение работ в вытяжном шкафу. |
Набор газа | Газометр, баллоны | Монооксид углерода, кислород | Утечка газа | Небрежность в работе, неисправность редуктора, негерметичность баллона | Проведение работ в вытяжном шкафу, проверка герметичности баллона |
Анализ продуктов реакции | Баллон с инертным газом, хро-матографы. |
Сжатый аргон,р=110 атм,гелий шприц. |
Возможность взрыва баллона,отравление газом | Небрежность в работе. | Проверка работы прибора перед использованием |
Загрузка реактора | Стеклянная посуда и реактор, весы. |
LiBr,LiCl,LiI,KI,KBr,KCl, PdBr2,PdCl2, PdI2,CH3OH, (CH3)2O, C6H5(CH) |
попадание растворителя на кожу, вдыхание его паров, утечка газа из газометра. | Небрежность в работе. | Использо попадание вание перчаток, работа в вытяжном шкафу |
Проведение эксперимента |
Стеклянный реактор, газометр, термостат, магнитная мешалка |
Каталитический раствор, смесь газов: СО+О2 |
Отравление СО. | Небрежность в работе. | Использование вакуумной смазки. |
Мытье лаборатор - ной посуды |
Стеклянная посуда. |
Дистиллированная вода, сода, эфир, хромпик, ацетон, царская водка. |
Травма при разрушении стекла, при попадании остатков содержимо- го посуды на кожу. |
Небрежность в работе; свойства, использу- емых веществ. |
Использование резиновых перчаток, халата. |
Из данных, приведённых в таблице можно сделать вывод, что наиболее опасными или вредными этапами выполнения экспериментальной части работы являются:
· получение монооксида углерода
· процесс проведения эксперимента
· мыть лабораторной посуды
7.6. Меры предосторожности при проведении потенциально опасных операций
Перед началом каждого опыта проверяется исправность работы термостата, электромагнитной мешалки и состояние всех соединительных шлангов. Так как использовались токсичные вещества, то работа проводилась в вытяжном шкафу. Герметичность установки достигалась при помощи вакуумной смазки и притертых пробок в шлифах.
Исследование проводилось с использованием монооксида углерода, который получали разложением муравьиной кислоты в серной кислоте. Установка для процесса разложения была герметична и находилась под тягой. Для предупреждения ожогов кислота загружалась в установку с использованием резиновых перчаток. Так как реакция разложения муравьиной кислоты экзотермична и возможен перегрев системы, то для проведения реакции использовалась колба, изготовленная из термостойкого стекла. Скорость образования оксида углерода контролировалась скоростью подачи муравьиной кислоты. Муравьиную кислоту приливали по каплям к серной кислоте. Отходящий воздух с примесью диоксида углерода отбрасывали под тягу.
Во время проведения эксперимента проводились отборы проб газовой смеси и контактного раствора непосредственно из реактора. Для обеспечения герметичности при отборе проб использовалась вакуумная смазка и прокладки.
В ходе опыта проводился анализ газов с использованием хроматографов. Скорость отбираемого газового потока из таких баллона регулируют с помощью газового редуктора. Для отбора газа из баллона сначала открывают вентиль баллона, затем газовый редуктор, устанавливая необходимую скорость газового потока.
В случае аварии в лаборатории имеются противогазы марки А для защиты органов дыхания от вредных паров органических веществ, а для защиты глаз от брызг – химические очки.
При приготовлении каталитических растворов пользовались резиновыми перчатками во избежание попадания раствора на кожу. По окончании каждого эксперимента проводилось мыть посуды. Оно производилось под тягой в резиновых перчатках для предупреждения попадания химических веществ на кожу.
7.7.Санитарно-гигиенические условия в рабочем помещении
В лаборатории нормальные микроклиматические условия поддерживали отоплением и вентиляцией.
Естественное освещение в лаборатории осуществлялось через окно, а также искусственными люминесцентными лампами.
При проведении эксперимента различались предметы размером 0,3-0,5 мм, что соответствует работам III разряда высокой точности согласно ГОСТу 12.1.005 - 88 .
Таблица 7.7.1.
Условия освещенности в рабочем помещении [30].
Наимен.помещ. | Харак-тер работы | Размер объекта различе-ния, мм | Нормы,КЕО,% при верх. комбин. освеще-нии | Нормы,КЕО,% при боковом освеще-нии | Искусст. освещен комбин. освеще-ние | Искусст. освещен общее освеще-ние | Тип светиль-ника |
Лабора-тория | легкий | 0,3-0,5 | 5 | 2 | 400 | 200 | ЛБ-40 |
Таблица 7.7.2.
Оптимальные и допустимые нормы микроклимата в рабочей зоне производственных помещений [30].
Сезон года | Кате-гория рабо- ты |
Опти маль-ная темпе ратура,°С |
Допустимая темпе ратура,°С |
Оптималь-ная отно-сит. влажность,% |
До-пусти мая отно-сит. Влаж ность,% |
Оптимальная ско рость движе ния воздуха |
Допусти мая ско-рость дви-же ния воздуха. |
Холод ный -пе реход ный. |
легкая | 20 - 23 | 19-25 | 60-40 | 75 | 0,2 | 0,2 |
Теплый | легкая | 22-25 | 25-28 | 5 | 55 | 0,2 | 0,2 |
В нашей лаборатории температура воздуха 16 – 190С, относительная влажность 75%, скорость движения воздуха 0,1 – 0,2 м/с.
Расчет искусственного освещения по методу светового потока [30].
Уравнение для расчета люминесцентного освещения:
n = (E*S*K*Z) / (F*m*h), где
n - число светильников
Е - нормированная освещенность, лк
S - площадь помещения, м2
К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности при эксплуатации, в зависимости от типа светильника; К=1,5-1,7
F - световой поток одной лампы, лк
η - коэффициент использования светового потока (зависит от размеров и конфигурации помещений, типа и высоты подвеса светильника, отраженности от стен и потолка) находится в пределах 0,55-0,6 принимаем h= 0,55
m -число ламп в светильнике, m = 2
Z - поправочный коэффициент светильника Z = 1,15-1,2 принимаем Z = 1,2
n = (200 * 60 * 1,7 * 1,2) / (920 * 0,55* 2) = 24
В лаборатории в наличие имеется 24 лампы со световым потоком 920 лк. Тип ламп ЛБ-40. Следовательно, нормы по освещенности выполнены.
7.8. Пожарная безопасность и средства пожаротушения
При выполнении данной дипломной работы использовались пожароопасные вещества, к хранению которых предъявлялся ряд требований. Для обеспечения безопасности хранения все горючие вещества в лаборатории хранились в толстостенных стеклянных бутылях с пробками, обеспечивающими герметичность и снабженными соответствующими этикетками в металлическом шкафу, стены и дно которого выложены асбестом. Запасы горючих веществ в лаборатории были в пределах суточной потребности. Для предотвращения случайных повреждений стеклянной посуды, транспортировку горючих жидкостей проводили в корзине, изготовленной из проволочной сетки.
При хранении химических веществ соблюдались правила их совмещения. Совместное хранение кислот с другими органическими реактивами было исключено. Кислоты хранились на специальных полках, в вытяжном шкафу.
Вытяжные шкафы в соответствии с ПУЭ по взрывоопасности [31] относятся к классу В - 1б, так как в них возможно образование только локальных взрывных концентраций. В вытяжном шкафу применяли светильники только закрытого типа.
Для предупреждения возможных возгораний в лаборатории имеются первичные средства пожаротушения:
· песок
· асбестовая ткань
· углекислотный огнетушитель ОУ - 2.
В лаборатории предусматривается пожарная сигнализация с установкой комбинированных датчиков, которые реагируют на тепло и дым и тем самым оповещают о пожаре.
7.9. Выводы
Разработка вопросов охраны труда позволила:
1. выявить пожароопасные и токсические вещества, используемые в работе;
2. решить вопросы электробезопасности;
3. проанализировать потенциальные опасности и вредности;
4. обеспечить благоприятные и безопасные условия труда в процессе проведения экспериментальных исследований.
В последнее время в химической промышленности возникла и развивается нестационарная технология, то есть технология, предусматривающая программированное изменение выходных параметров процесса – селективности, выхода продуктов и степени превращения реагентов. Развитие такой технологии невозможно без ясного понимания нестационарного поведения реакции. Нелинейные реакции, такие как колебательные, требуют особого изучения, поскольку для безопасного применения в промышленном производстве таких процессов необходим чёткий регламент, составленный по результатам детального лабораторного исследования. В результате проведенных исследований условий возникновения колебательного режима в процессе окислительного карбонилирования фенилацетилена было показано нестационарное поведение некоторых каталитических систем.
Органические вещества, используемые в работе, сливаются в соответствующие емкости, находящиеся под тягой, затем сливы отправляются на переработку. Отходами являлись контактные растворы, содержащие реагенты.
Специальные нормы регламентируют содержание вредных веществ в воздухе и воде. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, среднесуточные в воздухе населенных мест, максимально разовые приведены в ГОСТе 12.1.005 - 88.
7.10.1. Предлагаемые методы очистки отходов:
1. Методом кристаллизации выделить растворенные твердые вещества и реализовать потребителю.
2. Методом ректификации получить фракции веществ с близкими температурами кипения. Далее, если имеет смысл, разделить их на чистые компоненты и реализовать потребителю.
3. Горючие компоненты можно сжигать, а продукты горения выбрасывать в атмосферу, предварительно использовав тепло. Выбросы должны соответствовать нормам, установленным для этих целей.
4. Использованная вода поступает в канализацию и отправляется на городские очистные сооружения для удаления вредных химических веществ. Далее используется в качестве оборотной воды на предприятиях города.
8.Список используемой литературы
1. Корзухин М.Д. // Колебательные процессы в биол. и химич. системах / Ред. Г.М.Франк. М., 1967. C. 231.
2. Назаренко В. Г., Сельков Е. Е. Автоколебания в открытой биохимической реакции с субстратным угнетением. Биофизика, 1981, т. 26, с. 428 – 434.
3. Полак М.С., Михайлов А.С. Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах. - М.: Наука, 1986
4. Справочник химика. М.:изд. «Химия», 1965, т.3, 1005 с.
5. Гарел Д., Гарел О. Колебательные химические реакции. – М., Мир, 1986, -148.
6. Б.В. Вольтер. Легенда и быль о химических колебаниях. Журн. «Знание и сила». №4, 1988
7. Lotka A.J. // J. Phys. Chem. 1910. V. 14. P. 271
8. Bray W.C. // J. Am. Chem. Soc. 1921. V. 43. P. 1262.
9. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М., 1960.
10. Кольцов Н. К. Организация клетки. М,; Л.: Биомедгиз, 1936. 652 с.
11. Франк-Каменецкий Д.А. // ДАН СССР. 1939. Т. 25. С. 672.
12. Жаботинский А.М. Концентрационные колебания. М: Наука, 1974, 178с.
13. Фарроу С.В. кн. Колебания и бегущие волны в химических системах. Под редакцией Р. Филда, М. Бургера. Мир, 1988.
14. Богдашкин Н.Н., Дубровский С.А. Режимы протекания модельной колебательной химической реакции. //Вестник ЛГТУ-ЛЭГИ. – 1999. - № 1. – С. 139-144.
15. Боресков В.В., Слинько М.Г., Филиппова А.Г. Каталитическая активность никеля, палладия, платины в отношении реакции окисления водорода. М: Наука, 1975, 123с.
16. Барелко В.В., Мержанов А.Г. Новые явления в нестационарном катализе. В сб. Проблемы кинетики и катализа., т.17, Нестационарные и неравновесные процессы в гетерогенном катализе. М.Наука, 1973, с.182-186
17. Матрос Ю.Ш. Нестационарные процессы в каталитических реакторах. -Новосибирск: Наука, 1982.
18. Брук Л.Г. Исследование кинетики и механизма синтеза эфиров насыщенных и α,β- насыщенных моно- и дикислот карбонилированием ацетилена в растворах комплексов палладия. Дисс. на соискание уч.степ. к.х.н. М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1980, 208с.
19. Алиев Р. , Шноль С. Э. Колебательные химические реакции. Кинетика и катализ. 1998. № 3. С. 130-133
20. Масао Тсукада. Органические субстраты, производящие двойную частоту колебаний реакции Белоусова Жаботинского. Химическая лит-ра с.1537-1540, 1987.
21. Вавилин В.А., Гулак П.В., Жаботинский А.М., Заикин А.Н. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1969. Т. 11. С. 2618.
22. Яцимирский К.Б. Колебательные химические реакции и их значение для аналитической химии. Журнал аналитической химии, 1987,т.XLII, вып.10, с. 1743-1752.
23. Шуляковский Г.М., Тёмкин О.Н., Быканова Н.В., Ныркова А.Н. Гомогенная каталитическая реакция карбалкоксилирования ацетилена в спиртово-диметилсульфоксидных растворах комплексов палладия. В сб. Химическая кинетика в катализе. Кинетические модели жидкофазных реакций. Черноголовка, 1985, с. 112-119
24. Malashkevich А.V.,Bruk L.G., Tiomkin O.N. J.Phys.Chem., A.1997, V.101 51, p.9825
25. С.Н. Городский., А.Н. Захаров, А.В. Кулик, Л.Г. Брук, О.Н. Тёмкин. Окислительное карбонилирование алкинов в режиме автоколебаний. // Кинетика и катализ. 2001. Т.42. С. 280-293.
26. С.Н. Городский, Е.С. Калёнова, Л.Г. Брук, О.Н. Тёмкин. Окислительное карбонилирование алкинов в режиме автоколебаний. Влияние природы субстратов на динамическое поведение реакционной системы. Журн. Изв.Академия наук. Серия химическая. 2003, №7
27. Л.А. Фёдоров. Экономика и организация производства. – М.; МИСиС, 1988. – 70 С.
28. «Alfa-Aesar» Johnson Matthey. Research Chemicals Metals and Materials. 2002-03 catalogue
29. Н.В. Делекторский. Технико-экономическое обоснование научно-исследовательских работ, - М.; МИТХТ, 1977. – 72С
30. А.С. Бобков, А.А. Блинов, И.А. Роздин, Е.И. Хабарова. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности .-М. : Химия, 1998.
31. Н. В. Лазарева, Э.И. Левина. Вредные вещества в промышленности. -Л.: Химия, Т.1. – 590 С; T.3. – 608 C.