Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена

(7.3)

Где Р_max - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной

или паровоздушной среды в замкнутом объеме, допускается принимать

равным 900 кПа;

Р₀ - начальное давление, допускается принимать равным 101 кПа;

М - масса горючих жидкостей, вышедших в результате расчетной аварии в помещении, вычисляем по формуле:

М = m_p + m_емк. + m_св.окр. (7.4)

Где m_p - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m_св.окр. - масса жидкости, испарившийся с поверхностей, на которые нанесён применяемый состав, кг; m_св.окр.=0;

________________________________

* - Нормы государственной противопожарной службы МЧС России «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. НБП 105-03».

m_емк. - масса жидкости, испарившийся с поверхностей открытых ёмкостей, кг; m_емк. = 0;

При этом каждое из слагаемых в формуле (4) определяется по формуле:

m =W*F_u*T (7.5)

Где W - интенсивность испарения, кг/с*м² ;

F_u - площадь испарения, м³; принимается из условия что 1л горючей жидкости разливается на 1 м²;

Т - время испарения, с; принимаем равным 3600 с.

Интенсивность испарения определяется по формуле:

W=10^-6* η *M^1/2*P_нас (7.6)

Где η - коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения при температуре 22°С и скорости движения воздуха 0,1 м/с, принимаем равным 2,28;

М - молекулярная масса, г/моль; для ацетона равна 58,08 г/моль;

Р_нас= давление насыщенного пара, кПа; для ацетона определяется по формуле: lgР=6,37551-1281,721/(237,088+t_p) (7.7)

Где t_p – расчётная температура, ^оС, в качестве которой следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учётом возможного повышения температуры в аварийной ситуации; t_p=61^оС

lgР=6,37551-1281,721/(237,088+61)=2,075

Р_нас=119,05 кПа

W=10^-6*2,28*(58,08)^1/2*119,05=2,07*10^-3

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, принимаем равным 0,3;

V_св. - свободный объем помещения,м³; составляющий 80% объёма геометрического;

V_св. = 3*6*5*0,8 = 72м³

Плотность газа определяется по формуле:

р_г = М / [V_t(1+ 0.00367) * t_p] (7.8)

V_t - мольный объем, равный 22,412 моль/л;

С_ст. -стехиометрическая концентрация ЛВЖ, вычисляется по формуле:

С_ст.= 100/(1+4,84 β), (7.9)

Где β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания и определяется по формуле:

β = n_c + (n_H-n_X)/4 – n_o/2, (7.10)

Где n_с, n_н, n_о, n_X - число атомов углерода, водорода, кислорода, галоидов в молекуле горючего;

К_н - коэффициент, учитывающий не герметичность помещения, равен 3 Получаем:

β = 3+6/4-1/2=4

С_ст= 100/(1+4,84*4) = 4,91

р_г = 58,08/[22,413(1+0,003677*61)]=2,12 кг/м³

m = 2,07*10^-3*1*3600 = 7,452 кг

ΔР = (900-101)*(7,452*0,3/72*2,12)*(100/4,91)*(1/3) =79,4 кПа

При ΔР>5 кПа и t_всп<28°С, следовательно помещение относится к категории А.

Лаборатория 2 (пресс)

Расчет категории помещения находим по стеариновой кислоте, сере, сульфенамиду Т.

G_ст.к-та=0,0015 кг; G_сера=0,012 кг; G_{сульф.Т}=0,0024 кг;

Q_{hi сера}=92 МДж/кг;

Q_{hi ст.к-та}=10,5 МДж/кг;

Q_{hi сульф.Т}=38 МДж/кг;

S=10 м²;

Q=0,0015*10,5+0,012*9,2+0,0024*38=0,016+0,011+0,1=0,13 МДж;

g=0,13/10=0,01 МДж²

т.к удельная пожарная нагрузка равна 0,01 МДж²,то помещение относится к категории В₄.

7.6.2. Предупреждение пожаров и взрывов

Опасными факторами пожара, воздействующими на людей, являются открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды, предметов, токсические продукты горения, пониженная концентрация кислорода.

Противопожарная защита обеспечивается системой предотвращения пожара и системой противопожарной защиты. Предотвращение пожара достигается предупреждением образования горючей среды.

Лаборатория обеспечена средствами пожаротушения, к которым относятся пенные огнетушители (ОХП-10, ОВП-10, ОУ-8, ОП-10), асбестовое волокно, сухой песок, а также вода. Для тушения ЛВЖ и ТЖ применяется углекислотный огнетушитель или химический пенный ОХП-10. Тушение электроустановок под напряжением производится с помощью ОУ-2 (не допускается тушить водой, ОХП-10).

В случае возникновения в лаборатории загорания и как следствие – пожара, необходимо выключить газ, вентиляцию, электроэнергию, вынести из помещения опасные вещества, сообщить о возникновении пожара и приступить к ликвидации загорания. Для сигнализации о пожаре установлены датчики ДТЛ. Необходимо провести эвакуацию людей из здания, которая условно подразделяется на три этапа:

1) движение людей от наиболее удалённого места их постоянного пребывания до эвакуационного выхода;

2) движение людей от эвакуационных выходов из помещения до выходов наружу (движение по коридорам или лестницам);

3) движение людей от выходов из загоревшегося здания и рассеивание их по территории предприятия.

Заключение

В ходе раздела рассмотрены:

-пожароопасные и токсические свойства материалов;

-категории взрыво- и пожароопасности помещения по ПУЭ и выбрано взрывозащищенное электрооборудования;

-потенциально опасные операции и указаны меры предосторожности при проведении этих операций;

-охарактеризованы санитарно-гигиенические условия лаборатории:

-микроклимат рабочей зоны;

-вентиляция и отопление;

-освещенние помещения; осуществлен расчет количества ламп для обеспечения норм безопасности;

-Шум и вибрация; Для соответствия санитарным нормам, в лабораториях используются звукоизоляционные кожухи, оборудование устанавливается на массивный фундамент на виброоснове.

-Описаны мероприятия и средства по пожарной защите и представлен расчёт пожарной категории помещения по НБП 105-03.

8. Промышленная экология

Введение

Важным требованием современности является экологизация науч­ных исследований, т.е. повышение эффективности использования объек­тов исследования наряду с улучшением качества природной среды. Це­лью раздела «Промышленная экология» является выявление влияния на природную среду выполнения дипломной работы.

Влияние человеческой деятельности на природу возрастало не только из-за увеличения численности населения, но и благодаря использованию все более мощной техники и различного производственного оборудования. Предупреждению нежелательных и необратимых нарушений характеристик окружающей среды может способствовать только комплексный подход в решении экологических проблем. Он направлен на создание экологически безопасных малоотходных производств и включает разработку таких научно-исследовательских и практических подходов по экологизации процессов.

Общие положения.

В данной работе проводилась химическая модификация СКИ-3 липидами и белками. Объектами исследовательской работы были резины, в состав которых входят синтетический цис-1,4-полиизопрен, сера, сульфенамид Т. В ходе данной работы загряз­нение окружающей среды могло производиться при использовании сыпучих ингредиентов и паров ацетона. Поскольку трудно оценить влияние на окружающую среду проведения дипломной работы из-за малого количества используемых веществ, можно сказать, что ущерб, нанесенный окружающей среде, незначительный.

Химическая промышленность является одним из наиболее мощных источников загрязнения окружающей среды, которые могут образовываться на каждой из стадий производства какого-либо продукта химической промышленности. Наи­более вредное воздействие на окружающую среду оказывает оказывает производство и утилизация шин и РТИ. Вследствие этого наиболее перспективным следует признать ис­следования, направленные на минимизацию образования устойчивых к разложению отходов, а также их использование в качестве вторичных сырьевых ресурсов (например, регенерат).

8.1. Защита атмосферы

При выполнении дипломной работы возможны выбросы в атмосферу вредных веществ: пыли при смешении, газов при вулканизации (СО₂ и др.), паров ацетона. Во время вулканизации возможны выбросы паров вулканизующих агентов. Для уменьшения выбросов в атмосферу возможно использование следующего комплекса мероприятий:

-применение эффективных очистных аппаратов (оборудо­вания) и сооружений;

-соблюдение работы очистных сооружений, постоянного контроля за их работой;

-сохранение чистоты воздушного бассейна при ремонте очистных сооружений, труб, шахт, аэрационных фо­нарей с указанием сезонов и очередности ремонта;

-снижение выбросов вредных химических веществ и пред­отвращением залповых выбросов при особо опасных метеороло­гических условиях, переходом на более качественное топливо (с меньшими выделениями вредных химических ве­ществ в атмосферу);

-сокращение наиболее вредных производств.

Одним из основных способов снижения воздействия производства на воздушную среду является по­вышение эффективности очистки и обезвреживания воздуш­ных выбросов. Существуют различные схемы классификации процессов очистки и обезвреживания выбросов в воздушную среду.

В данном случае можно предложить аппарат фильтрационной очистки.

К аппаратам фильтрационной очистки относятся тканевые, зернистые, волокнистые и другие типы фильтров Основным достоинством аппаратов этой группы является возможность достижения 99%-й степени очистки отходящих газов (воздуха). При этом запыленность воздуха (газов), прошедшего очистку, составляет не более 30 мг/м³.

Для очистки воздуха в лаборатории рекомендуется использовать местную вытяжную вентиляционную систему (зонты, рукава, кожухи, вытяжные шкафы и т.д.) с последующей очисткой запыленного воздуха (газов) в аппаратах-пылеуловителях (циклоны (рис.7.1)). Очищенный от пыли воздух (газы) выбрасывается в атмосферу, подвергается дальнейшей очистке от газовых составляющих.

Рис. 8.1. Циклон:

/- входной патрубок; 2- корпус; 3- выхлопная труба; 4 - винтовая крышка; 5- конус­ная часть; 6 - улитка для выхода газа; 7- бункер; 8 - пылевой затвор; 9 - переход

8.2. Очистка сточных вод

Химические предприятия потребляют большие количество свежей воды. Она используется в производственном цикле, на вспомогательных участках, для бытовых целей. Вода может быть охлаждающим агентом в теплообменной аппаратуре, ее используют для мытья полов, оборудования. И вода, в конечном счете превращается в сточную. Выделяют следующие группы сточных вод: производственные, бытовые и атмосферные.

Вода нам необходима для охлаждения валков вальцев, пресс-форм вулканизационнго пресса, после прохождения в которых она считается условно чистой, следовательно, ее можно вернуть в процесс (рис. 7.2.). Для этого предназначен специальный насос, с помощью которого осуществляется рецикл воды.

Рис 8.2. Принципиальная схема рециркуляции воды.

Для очистки производственных сточных вод от различных примесей и загрязнений используют механические методы очистки, например процеживание: сточные воды процеживают через решетки и сита с целью извлечения из них крупных примесей для предотвращения засорения труб и каналов. Решетки устанавливают на пути движения жидкости.

В качестве растворителя в работе использовался ацетон, утилизация которого проводилась путём сливания в специальную ёмкость для слива органических веществ, с дальнейшей передачей специализированным службам (занимающимся утилизацией химических отходов).

8.3. Утилизация отходов

При выполнении экспериментальных исследований возможно образование отходов на каждой стадии:

Приготовление резиновой смеси – получение брака посредством излишнего или неправильного добавления ингредиентов;

Вулканизация резиновых смесей – брак за счёт явления недовулканизации и перевулканизации смеси;

Вырубка образцов – получение нестандартных образцов (тупой нож), остатки листов резины, непригодных для вырезки образцов;

Физико-механические испытания - после однократного испытания образцы приходят в негодность и не возможно их дальнейшее испытание.

При выполнении работы брак был по минимуму, после испытаний образцы выбрасывались в мусорный контейнер бытовых отходов.

Способы утилизации отходов - для производства, налаженного в промышленных масштабах возможны следующие способы утилизации отходов: изготовление резиновой крошки, которую применяют при производстве резиновых ковриков, изготовление звукоизолирующей и виброгасящей плитки для трамвайных путей и железнодорожных переездов и т.п.

8.4. Контроль состояния окружающей среды

Для контроля состояния окружающей среды проводится мониторинг источников загрязнения, который включает в себя, присутствующий в данной работе, точечный стационарный источник загрязнения (вредные испарения использовавшегося растворителя). При организации систем мониторинга обычно исходят из установления приоритетов на основе имеющейся со­вокупности критериев. Для мониторинга загрязнений был рекомендован следующий перечень: 1) величина фактического или потенциально возможного влияния на здоровье и благополучие человека, на климат или экосистемы (сухопутные и водные); 2) склонность к деградации в окружающей природной среде и накоплению в организме человека и пищевых цепочках; 3) возможность химической трансформации в физических и биологических системах, в результате чего вторичные (дочер­ние) вещества могут оказаться более токсичными или вред­ными; 4) мобильность (подвижность); 5) фактические или возможные тренды (тенденции) кон­центраций в окружающей среде и в организме человека; 6) частота и/или величина воздействия; 7) возможность измерений на данном уровне в различных средах; 8) значение для оценки положения в окружающей природ­ной среде; 9) пригодность с точки зрения всеобщего распространения для равномерных измерений в глобальной и субрегиональной программах.

8.5. Эколого-экономическая оценка

В ходе данной работы загрязнение окружающей среды могло производиться при использовании сыпучих ингредиентов и паров ацетона. Поскольку трудно оценить влияние на окружающую среду проведения дипломной работы из-за малого количества используемых веществ, можно сказать, что ущерб, нанесенный окружающей среде незначительный.

Отсутствие на территории нашей страны климатических зон, пригодных для произрастания каучуконосных растений, делает наиболее перспективным поиск путей направленной модификации синтетических каучукоподобных полимеров с целью получения материала, способного заменить натуральный каучук (НК) по технически важным физико-химическим параметрам

НК обладает лучшими свойствами по сравнению с синтетическими аналогами, что связано с наличием в нём белковых включений. Поэтому, модификация СКИ белковыми фрагментами, представляется, одним из наиболее перспективных способов улучшения потребительских свойств СКИ. Модификация синтетического каучука должна обеспечивать улучшение свойств смесей и резин по целому ряду показателей: когезионных свойств смесей, упруго-гистерезисных, адгезионных и усталостных свойств резин.

Целью нашей исследовательской работы являлось изучение физико-механических свойств цис-1,4-полиизопрена, модифицированного биологически активными системами.

Проведенные исследования показали, что модифицированный синтетический цис-1,4-полиизопрен обладает лучшими вулканизационными характеристиками, относительно контрольного каучука, а именно сократилось время достижения оптимума вулканизации, увеличилась скорость вулканизации. Проведенный нами эксперимент не нанес значительного ущерба окружающей среде: не производились вредные выбросы в атмосферу. Исследовательская работа проводилась для улучшения физико-механических свойств и конкурентоспособности с НК.

Полученный материал найдет свое применение в изделиях, в которых необходим высокий модуль и малое время вулканизации.

В настоящее время способ утилизации, модифицированного СКИ-3 липидами и белками не изменился. Утилизация полученного материала является темой последующих работ.

Заключение

1. При проведении работы выбросы в атмосферу были сведены к минимуму и проводились все меры для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

2. Для очистки сточных вод в лаборатории использовались все необходимые методы очистки.

3. В данной работе не предусмотрены способы утилизации отходов.

4. Для контроля состояния окружающей среды предусмотрен мониторинг источников загрязнения.

5. Проведенный эксперимент не нанес значительного ущерба окружающей среде и был разработан конкурентоспособный материал.

9. Экономическая часть.

Введение

В связи со все возрастающим применением в промышленности белков, ведутся интенсивные работы по модификации и изучению их свойств.

Модификация проводится с целью повышения эффективности путем добавления специальных добавок (модификаторов), способствующих лучшему взаимодействию их с каучуком, что ведет к улучшению свойств резин.

В данной работе стоит задача исследования влияния белкового комплекса липидов на структуру и свойства полиизопренового каучука. Таким образом, представляется перспективным использование комплекса на основе липидов с белками для улучшения прочностных и вулканизационных характеристик полиизопрена.

Экономическая часть состоит из трёх частей:

• Расчета затрат на проведение работ;

• Расчёт сетевого графика;

• Расчета экономической эффективности.

Таблица 9.1

Суммарные затраты на проведение исследования.

Затраты на электроэнергию

Наименование оборудования	Мощность, кВт	Кол-во часов	Расход, кВтч	Тариф, 1 кВтч	Сумма, руб.
Вальцы	3,5	0,5	1,75	0,50	0,88
Вулканизационный пресс	7,8	0,5	3,90	0,50	1,95
Сушильный шкаф	1,3	30	4,00	0,50	27,00
Разрывная машина	0,52	12	6,24	0,50	3,12
Аналитические весы	0,5	24	12,00	0,50	6,00
Инстрон 1122	3,7	20	74,00	0,50	37,00
Ксерокс	4,2	5	21,00	0,50	10,50
итого					86,45

Таблица 9.2

Затраты на воду для технологических целей.

Наименование оборудования	Расход, м3/час	Кол-во часов	Кол-во воды	Тариф	Сумма, руб.
Вальцы	0,83	0,5	0,415	7,07	2,93
итого					2,93

Расчет амортизации приборов и оборудования.

Формула расчета: p=∑ S*N*t/365*10

Где S - стоимость единицы оборудования, руб.

N - норма амортизации оборудования, %

t - время использования, дни

Таблица 9.3

Отчисления на оборудование.

Наименование оборудования	Стоимость, руб.	Срок, дни	Норма аморт., %	Сумма отчисл., руб.
Вальцы	35261.5	0.02	10	0.19
Вулкан. пресс	75289.0	0.02	10	0.41
Инстрон 1122	45325.1	0.83	10	10.31
Ксерокс	21280.0	0.21	10	1.22
Итого				12.13

Накладные расходы составляют 100% от заработной платы

Таблица 9.4

Расчет материальных и сырьевых затрат.

Наименование ресурса	Единица измерения	Цена, руб.	Кол-во ресурса	Сумма затрат,руб.
СКИ-3	кг	15.00	0.100	1.50
Стеариновая к-та	кг	15.12	0.002	0.03
Оксид цинка	кг	7.00	0.005	0.04
Сульфенамид Ц	кг	54.00	0.001	0.05
Сера	кг	3.80	0.002	0.01
Итого	-	-	-	1.63
Транспортно-заготовительные затраты	-	-	-	0.21
всего	-	-	-	1.84

Транспортно-заготовительные расходы составляют 5-10% от стоимости материально-сырьевых затрат.

Таблица 9.5

Расчет сетевого графика табличным методом.

Параметры работ сетевого графика.

События	Вид работ	Ожидаемая продол­жительность работ
1-2	Выдача задания на дипломную работу	1
2-3	Сбор литературы для теоритической части	20
2-4	Задание по экономической части	1
2-5	Задание по охране труда и экологии	1
3-6	Оформление теоретической части	17
4-7	Построение сетевого графика	5
4-8	Сбор литературы по эконом, части	4
5-8	Сбор литературы по охране труда	10
5-10	Оформление строительного раздела	10
6-8	Сбор литературы по экспериментальной части	10
7-9	Расчет экономической части	5
8-9	Оформление расчетной эконом, части	2
8-10	Оформление охраны труда	2
8-11	Выполнение экспериментальной части	5
9-15	Оформление эконом, части в диплом	1
10-15	Оформление охраны труда и экологии в диплом	1
11-12	Обработка экспериментальных данных	7
12-13	Оформление математической обработки	4
13-14	Обсуждение результатов	5
14-15	Оформление экспериментальной части	15
15-18	Подготовка к защите	15
18-19	Защита	2

Таблица 9.6

Параметры сетевого графика.

Событие	Параметр сети
1-2	0	1	1	0	1	1
2-3	1	20	21	1	20	21
2-4	1	1	2	43	1	44
2-5	1	1	2	37	1	38
3-6	21	17	38	21	17	38
4-7	2	5	7	73	5	78
4-8	2	4	6	44	4	48
5-8	2	10	12	38	10	48
5-10	2	10	12	73	10	83
6-8	38	10	48	38	10	48
7-9	7	5	12	78	5	83
8-9	48	2	50	81	2	83
8-10	48	2	50	81	2	83
8-11	48	5	53	48	5	53
9-15	50	1	51	83	1	84
10-15	50	1	51	83	1	84
11-12	53	7	60	53	7	60
12-13	60	4	64	60	4	64
13-14	64	5	69	64	5	69
14-15	69	15	84	69	15	84
15-18	84	15	99	84	15	99
18-19	99	1	100	99	1	100

Транспортно-заготовительные расходы составляют 5-10% от стоимости материальных и сырьевых затрат.

Таблица 9.7

Расчет заработной платы и начисления на социальное страхование.

Специальность работников	Часовая ставка оклад, руб.	Отраб. время, час	Основная з/п, руб
Руководитель	15,8	32	158.00
Консультанты:
По экономике	15,8	4	63.20
По охр. Труда	15,8	5	79.00
Дополнительная з/п			36.45
Отчисления на соцстрах			56.10
Итого:			392.75

Взносы на социальное стррахование определяются в размере установленном в процентах от общей суммы основной и дополнительной заработной платы. Для работников в химической промышленности составляет 14%.

Таблица 9.8

Суммарные затраты на выполнение работы.

Наименование затрат	Сумма, руб.	Доля в общих затратах, %
Затраты на сырье и	86.45	9.89
транспортно-
заготовительные расходы
Заработная плата с	392.75	44.94
отчислениями
Энергетические затраты	82.42	9.43
Амортизационные	12.13	1.39
отчисления
Накладные расходы	300.2	34.35
Итого:	873.95	100

Экономическая оценка результатов работы.

Поскольку отсутствует необходимая информация по количественной оценке экономической эффективности результатов теоретической работы, поэтому производится качественная оценка научно-технической эффективности этих результатов. Она носит экспертно-вероятностный характер и производится посредством априорного ранжирования оценок экспертов. Для проведения экспертной оценки используются девять основных факторов, характеризующих научно-техническую и экономическую эффективность теоретических работ (табл. 9.9). Корректировочные коэффициенты характеризуют значимость рассматриваемых факторов с точки зрения комплексной оценки научно-технической и экономической эффективности работы (принимаются от 1,0-1,4).

Таблица 9.9

Экономическая оценка результатов работы.

Наименование факторов	Условное обозначение	Знак включения в результирующий показатель	Корректировоч-ный коэффициент
Важность и актуальность темы исследования	Э1	+	1,4
Значимость, комплексность, органи­зационный уровень работы	Э2	+	1,3
Степень научной новизны работы	Э3	+	1,3
Научно-техническая сложность ме­тода анализа и исследования, ис­пользуемых в работе	Э4	+	1,2
Уровень технической оснащенности рабочего места	Э5	-	1,0
Общая сметная стоимость проведения работы	Э6	-	1,0
Продолжительность проведения рабо­ты	Э7	-	1,2
Предполагаемый срок внедрения ре­зультатов работы в научно-произ­водственную практику	Э8	-	1,0
Предполагаемая сфера внедрения результатов работы в научно-произ­водственную практику (научно-информативная ценность работы)	Э9	+	1,2

В таблице 9.10 представлена расшифровка факторов с соответст­вующими внутрифакторными рангами. Использование при проведении коллективной экспертной оценки "двойных рангов" (т.е. внутрифакторных и межфакторных), а также различных знаков влияния и сравнительно большого коли­чества основных факторов позволяет добиться большей степени вероятности достоверной оценки результирующей научно-технической и экономической эффективности работ.

Таблица 9.10

Оценка результирующей научно-технической и экономической эффективности работ.

Факторы и их характеристики	Ранги факторных характеристик
Важность и актуальность темы исследования	1
Значимость, комплексность, органи­зационный уровень работы	2
Степень научной новизны работы	3
Научно-техническая сложность ме­тода анализа и исследования, ис­пользуемых в работе	1
Уровень технической оснащенности рабочего места	2
Общая сметная стоимость проведения работы	1
Продолжительность проведения рабо­ты	1
Предполагаемый срок внедрения ре­зультатов работы в научно-произ­водственную практику	4
Предполагаемая сфера внедрения результатов работы в научно-произ­водственную практику (научно-информативная ценность работы)	1

Величина результирующей комплексной балльной оценки научно-технической и экономической эффективности теоретических работ (Э_т) определяется по