Свойства, промышленное значение и классификационные характеристики аммиака. Анализ аварий, характерных для аммиака

Расстояние от поверхности  грунта до уровня залегания грунтовых  вод составляет 1,5 м.

 

2.3 Сведения о природно-климатических условиях в районе расположения объекта

 

Климат района резко-континентальный. В сейсмическом отношении район  устойчив согласно СНиП II-7–81 «Строительство в сейсмических районах».

 

 

Таблица 2.2 – Температура воздуха в данном районе

Время года	Температура воздуха (Тв), 0С
Самый холодный месяц (январь), среднемесячная Тв	-14,6
Самый жаркий месяц (июль), среднемесячная Тв	19,0
Наиболее холодный период, средняя Тв	-19,0
Наиболее жаркий месяц (июль), среднемаксимальная Тв	24,7
абсолютный минимум  Тв	-44,0
абсолютный максимум Тв	39,0
Наиболее холодная пятидневка, средняя Тв	-35,0

 

Продолжительность отопительного  периода на объекте – 214 дней. Глубина промерзания грунта – 1,8 м. Снеговая нагрузка – 150 кг/м², что соответствует IV географическому району по весу снегового покрова (СНиП 2.01.07 – 85).

 

Таблица 2.3 – Средняя влажность воздуха и количество осадков в данном районе в течение года

Средняя месячная относительная  влажность воздуха в 13:00, %	Наиболее холодного  месяца (январь)	82
	Наиболее теплого месяца (июль)	53
Среднее количество осадков, мм	за год	533
	суточный максимум	53

 

Ветровой режим.

Повторяемость различных направлений и скоростей ветра определяется сезонным режимом барических образований и рельефом местности.

Зимой под влиянием западного  острога сибирского антициклона  наблюдается увеличение частоты  южных ветров. Летом повторяемость  направлений ветра имеет сложное распределение, преобладают ветра северного и северо-западного направлений.

Существенное влияние  на перенос и рассеивание вредных  примесей в приземном слое атмосферы  оказывают слабые ветры, скорость которых  меньше 2 м/с. Ветровая нагрузка – 30 кг/м², что соответствует II географическому району по давлению ветра (СНиП 2.01.07 – 85).

Туманы.

Атмосферные давления, в  частности, туманы, на рассматриваемой  территории обуславливаются особенностями  циркуляции атмосферы в отдельные  сезоны и влиянием рельефа. Средняя продолжительность туманов 54,8 ч (в год), среднее число дней с туманами – 37 (в год).

Анализ годового хода показывает, что максимальное число  дней с туманами и максимальная продолжительность  туманов отмечается с октября  по январь.

Преобладающим в данном районе являются радиационные туманы, которые образуются в результате радиационного охлаждения почвы, от которой затем охлаждается прилегающий к ней воздух [1].

 

2.4 Данные о персонале промышленного объекта и населении, проживающем на прилегающей к нему территории

 

2.4.1 Персонал  промышленного объекта

Общая численность рабочих  и служащих на ОАО «Уфамолзавод» состаляет 646 человек.

Фирменные магазины №1,2,3,4 и столовая №2 располагаются за территорией завода, и общая численность работников и персонала в них составляет 73 человека. Распределение персонала по территории объекта представлено в таблице 2.4.

 

2.4.2 Население, проживающее  на территории, прилегающей к  объекту

Советский р-н г. Уфы, расположенный в его центре, является одним из крупнейших промышленных и социально-культурных центров столицы. Район занимает площадь 16,2 км². Численность населения, проживающего на территории Советского района, составляет 166,1 тыс. чел. Средняя плотность населения в данном районе составляет 10,253 тыс. чел. / км².

К территории объекта примыкают жилые дома, предприятия, в том числе, ЦТиР «Мир», хлебзавод №3, которые являются местами массового скопления людей. Удаление источников заражения от жилых кварталов 0,15 км, от промышленных предприятий – 0,3 км.

Также на расстоянии 0,4…1,0 и более км от объекта расположено множество магазинов, аптеки, баня, школы и детские сады. Остановки транспорта «ЦТиР «Мир», «Округ Галле» на Пр. Октября, школы и детские сады также являются местами массового скопления людей.

 

Таблица 2.4 – Численность и распределение по территории объекта персонала ОАО «Уфамолзавод» в дневное и ночное время

Наименование цехов, подразделений, участков	Численность, чел.
	Дневное время (смена)	Ночное время и выходные дни
Лаборатория	15	3
Цех мороженого	30	20
Вафельный участок	10	10
Маслоучасток	6	5
Участок по производству кефира	8	-
Приемно-аппаратный цех	33	4
Участок «СГОЛ»	5	-
Транспортный цех	49	2
Электроцех	10	2
Участок КиП и А	9	2
Паросиловое хозяйство (ПСХ)	15	3
Эксплуатационно-ремонтный  цех (ЭРЦ)	16	-
Компрессорный цех	19	2
Ремонтно-строительный цех (РСЦ)	22	-
Тарный цех	3	1
Отдел материально-технического снабжения (ОМТС)	9	-
Санцех	10	2
Отдел охраны	4	3
Общежитие	3	1
Столовая №1	6	-
Коммерческий отдел (готовой  продукции, отдел сбыта)	20	4
Заводоуправление	43	-
Итого	345	61

 

Таким образом, максимальное количество работающих: в дневное  время – 345 человек, в ночное время  – 61 человек.

 

 

 

3. Характеристика веществ, применяемых и обращаемых на ОАО «Уфамолзавод»

 

Предметом рассмотрения данной дипломной работы является АХУ на ОАО «Уфамолзавод», в качестве хладагента на которой используется аммиак. В данном разделе приведены структурная формула аммиака, получение и использование его в промышленности, основные физико-химические и токсические свойства.

 

3.1 Получение  аммиака

 

Аммиак (NH₃) – простейшее соединение азота с водородом, бесцветный газ с удушливым резким запахом. Относится к азотсодержащим неорганическим соединениям. Молекула аммиака представлена на рисунке 3.1.

Молекула NH₃ имеет форму трехгранной пирамиды с атомом азота в вершине. В молекуле аммиака атомы Н могут иметь два равновесных положения в параллельных плоскостях (по обе стороны от атома N). Соответствующий переход – это, так называемая, инверсия молекулы NH₃ [11].

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – Молекула аммиака

 

Между молекулами аммиака существуют водородные связи. В твердом аммиаке  каждый атом азота связан с шестью атомами водорода тремя ковалентными и тремя водородными связями. При плавлении аммиака рвутся только 26% всех водородных связей, еще 7% разрываются при нагреве жидкости до температуры кипения. И лишь выше этой температуры исчезают почти все оставшиеся между молекулами связи.

В природе аммиак образуется при разложении азотсодержащих органических соединений. Впервые аммиак был получен в чистом виде в 1774 году английским химиком Джозефом Пристли. Он нагревал нашатырь (хлорид аммония) с гашеной известью (гидроксид кальция).

Эту реакцию до сих  пор используют в лабораториях, если требуется получить небольшие количества этого газа. Другой удобный способ получения аммиака – гидролиз нитрида магния:

В начале XIX века аммиак получали с помощью синтеза, например из цианамида кальция: или из цианида натрия:

В наше время в промышленности аммиак получают синтезом из азота  и водорода:

Процесс протекает при  повышенных значениях температуры  и давления, в присутствии катализатора [11].

 

3.2 Физико-химические  свойства аммиака

 

Аммиак при нормальной температуре и атмосферном давлении находится в газообразном состоянии. С понижением температуры до –33,3 °С или при комнатной температуре при повышении давления примерно до 10 атм аммиак сжижается. А при охлаждении до –77,7° С – замерзает [5].

Аммиак отличается хорошей  растворимостью в воде: при нормальных условиях 1 мл воды способен поглотить  больше литра газообразного аммиака (точнее, 1170 мл) с образованием 42,8%-ного водного раствора. Водные растворы аммиака обладают уникальным среди всех щелочей свойством: их плотность снижается с увеличением концентрации раствора (от 0,99 г./см³ для 1%-ного раствора до 0,73 г./см³ для 70%-ного).

Аммиак вступает в  реакции присоединения, замещения  и окисления. Не разрушает углеродистые стали, но взаимодействует с медью, алюминием, цинком и их сплавами.

 

Таблица 3.1 – Физико-химические свойства аммиака [4]

Наименование  показателя	Значение
Молекулярная масса	17,03
Температура кипения, 0С (при атмосферном давлении)	-33,3
Плотность, кг/м3 (при t=200С)	0,727
Теплота испарения, кДж/моль	23,4
Критическая температура, 0С	132
Удельная теплота испарения, кДж/кг	1190,7
Давление насыщенных паров при температуре 20 °С, Па	85,46
Растворимость в воде	∞
В других растворителях	спирт, эфир

 

3.3 Свойства, определяющие  пожаровзрывоопасность аммиака

 

Жидкий аммиак не горюч  и не взрывоопасен. Газообразный аммиак относится к горючим газам. В  соответствии с ГОСТ 12.1.011 – 78 (1991) «ССБТ. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытаний» аммиачно-воздушная смесь относится к категории взрывоопасности IIА и группе Т1 [25]. В чистом кислороде аммиак сгорает бледно-желтым пламенем, превращаясь, в основном, в азот и воду.

Аммиак горит при наличии постоянного источника огня. Наличие масел и другого горючего увеличивает пожаровзрывоопасность этого вещества [5]. Емкости с аммиаком при нагревании могут взрываться.

Водный раствор аммиака  обладает свойствами слабого основания. Контакт с ртутью, хлором, йодом, бромом, кальцием и окисью серебра может привести к образованию взрывчатых соединений.

 

Таблица 3.2 – Параметры, характеризующие пожаровзрывоопасность аммиака

Горючесть			Горючий бесцветный газ
Предел воспламенения ГПВС* при н.у., % объемный	Смесь с воздухом	нижний	14,5
		верхний	26,8
	Смесь с кислородом	нижний	13,5
		верхний	82
Температура воспламенения, 0С			650
Температура вспышки, 0С (смеси, содержащие 9…57 об.% NH3)			1000
Минимальная энергия  зажигания, МДж			680
Максимальное давление взрыва, МПа			0,6
Нормальная скорость пламени воздушной смеси, м/с			0,07

 

3.4 Токсические  свойства аммиака

 

Аммиак является токсичным  веществом и согласно ГОСТ 12.1.007 – 76 «ССБТ. Вредные вещества» относится  к 4-му классу опасности (Таблица П. 4.1). Запах этого вещества ощущается при содержании его в воздухе в количестве 0,5 мг/м³. Токсические свойства аммиака приведены в таблице 3.3, а также в таблицах П. 4.1…П. 4.3.

Газообразный аммиак вызывает острое раздражение слизистых  оболочек, слезоточение, удушье, рвоту. Жидкий аммиак или струя газа, попадая на кожу, вызывают сильные ожоги [2].

В первую очередь аммиак поражает нервную систему, снижая способность  нервных клеток усваивать кислород. Также у пораженных резко снижается слуховой порог: даже не слишком громкие звуки становятся невыносимы и могут вызвать судороги. Действие аммиака на дыхательные пути может спровоцировать рефлекторный ларингоспазм. Снижается частота сердечных сокращений вплоть до остановки сердца.

Отравление аммиаком вызывает также сильное возбуждение, вплоть до буйного бреда, а последствия могут быть весьма тяжелыми – до снижения интеллекта и изменения личности.

 

Таблица 3.3 – Токсические свойства аммиака [4,24]

ПДК, мг/м3		20
Поражающее действие	Поражающая токсодоза Cпор, мг/м3	200
	Время поражающего воздействия tпор, ч	6
Раздражение дыхательных  путей при концентрации, мг/м3		300
Раздражение слизистых  оболочек, глаз при концентрации, мг/м3		500
Токсический отек лекгих при концентрации, мг/м3		1500
Смертельное отравление	Смертельная токсодоза, Ссмерт, мг/м3	3500
	Время поражающего воздействия tпор, ч	0,5