Разработка системы защиты атмосферы при производстве поливинилхлорида 
Хлористый водород в присутствии
воды вызывает коррозию аппаратуры с образованием ионов железа, которые
инициируют окисление винилхлорида. Получаемые перекисные соединения в
присутствии влаги гидролизуются, образуя хлористый водород и карбонильные
соединения, которые также вызывают окисление мономера. Ионы железа резко
снижают стабилизирующее действие эмульгаторов.
Важнейшим параметром процесса,
определяющим молекулярную массу поливинилхлорида и степень разветвленности его
макромолекулы, является температура полимеризации. Для получения
поливинилхлорида с узким молекулярно-массовым распределением отклонение от
режимной температуры не должно превышать 0,5 0С.
Способ и порядок загрузки
компонентов должен обеспечивать наилучшее распределение их в реакционной смеси.
При нарушении порядка, то есть при предварительном смешении мономера с водной
фазой, капли мономера обволакиваются защитной пленкой коллоида, которая
препятствует растворению в мономере инициатора и других компонентов. Соотношение
используемых количеств воды и мономера оказывает существенное влияние на отвод
тепла в ходе реакции полимеризации и однородность поливинилхлорида. Недостаточное
количество воды в реакционной смеси может привести к перегревам внутри частиц,
к усиленному дегидрохлорированию полимера и получению продукта с повышенной
разветвленностью цепей и низкой термостабильностью.
Технологический процесс
получения суспензионного поливинилхлорида состоит из трех стадий.
В состав стадии
входят следующие узлы:
полимеризация винилхлорида;
гидроочистка реакторов
полимеризации.
Полимеризация винилхлорида
Процесс полимеризации
винилхлорида осуществляется периодическим способом в реакторах Р-11/1-4
вместимостью 65 м3 каждый. Реактор снабжен рубашкой для подогрева
или охлаждения, импеллерной мешалкой. Привод мешалки - нижний от
электродвигателя через редуктор. Реактора Р-11/3,4 снабжены редукторами
с переменным числом оборотов, реактора Р-11/1,2 - редукторами с постоянным
числом оборотов. Уплотнение вала мешалки - двойное торцевое.
Прокачиваемая жидкость, в
качестве которой используется обессоленная вода, подается в торцевое уплотнение
с целью предотвращения попадания в него рабочей среды - суспензии ПВХ.
В качестве запирающей жидкости
используется масло.
При достижении на линии
нагнетания насосов давления более 2,0 МПа насосы останавливаются.
Реактора полимеризации кроме
перечисленных выше устройств снабжены также следующими устройствами и
сопутствующим оборудованием, обеспечивающими их нормальную работу и
безопасность проведения процесса полимеризации:
Устройством гидроочистки стенок
реактора водой высокого давления, смонтированным на штуцере в крышке реактора;
Узлом для нанесения покрытия на
стенки реактора, состоящим из мерника Е-15 для приема и нагрева раствора
нигрозина и форсунки для распыления раствора внутри реактора, установленной на
штуцере в крышке реактора;
Узлом для впрыска в реактор
раствора прерывателя реакции полимеризации, состоящим из мерника Е-14
для хранения раствора третбутилпирокатехина, сборника Е-13 для хранения
азота Р=1,4 МПа с целью обеспечения впрыска раствора в реактор и донного
клапана, вмонтированного в днище реактора, через который раствор поступает в
реактор;
Мерником раствора агидола в гексановой
фракции Е-11;
Сборником Е-12 (шлюз) для
обеспечения загрузки через него в реактор инициаторов и других добавок при
использовании их в виде порошка (твердые добавки);
Боковыми контрмешалками (волнорезами),
установленными в верхней части реактора для регулирования потоков жидкости при
перемешивании.
Перед загрузкой реактора на
полимеризацию необходимо выполнить следующие операции:
Заполнить мерник Е-15
раствором нигрозина и провести аэрозольное нанесение нигрозина на внутреннюю
поверхность реактора;
Заполнить сборник Е-14
раствором третбутилпирокатехина;
Загрузить в сборник Е-12
твердые добавки согласно рецептурному формату (инициаторы, агидол и другие);
Заполнить сборник Е-11
раствором агидола в гексановой фракции, если это оговорено в рецептурном формате.
Аэрозольное нанесение нигрозина,
заполнение сборников Е-14 и Е-12 проводятся только на
остановленном реакторе. Процесс нанесения покрытия осуществляется с помощью
системы управления или дистанционно оператором со своего рабочего места, при
этом выполняются следующие операции:
включается насос ЦН-11
для осуществления циркуляции воды в контуре реактора;
при достижении в мернике Е-15
давления 1,3 МПа, открывается отсечной клапан 6-3 на трубопроводе подачи
раствора нигрозина в реактор и включается мешалка реактора;
при выравнивании давления в
мернике Е-15 и реакторе закрывается отсечной клапан 6-3;
через 10 минут после закрытия
отсечного клапана 6-3 останавливается мешалка и подается сигнал в
систему управления о готовности реактора к загрузке.
Заполнение сборника Е-14
раствором третбутилпирокатехина осуществляется следующим образом: аппаратчик
открывает ручную арматуру и быстросъемную заглушку на воздушке сборника Е-14,
закрывает ручную арматуру на трубопроводе азота между сборником Е-13 и
сборником Е-14 и открывает клапан 7-3 на трубопроводе подачи
раствора третбутилпирокатехина в сборнике Е-14. При достижении в
сборнике максимального уровня 860 мм подается сигнал на рабочем месте
оператора, отсечной клапан 7-3 автоматически закрывается.
После заполнения сборника Е-14
аппаратчик закрывает ручную арматуру и устанавливает заглушку на воздушке
сборника Е-14 и открывает ручную арматуру на трубопроводе азота между Е-13
и Е-14 и опломбирует ее в открытом состоянии, затем сообщает оператору о
готовности ресивера Е-13 к заполнению азотом. Оператор дистанционно
открывает отсечной клапан 9-3 на трубопроводе азота в сборник Е-13.
При достижении в сборнике Е-13 давления более 1,45 МПа автоматически
закрывается отсечной клапан 9-3.
Заполнение мерника Е-11
раствором агидола в гексановой фракции осуществляется в следующей
последовательности: оператор открывает отсечной клапан 11-3 на
трубопроводе подачи в мерник раствора агидола. При достижении в мернике Е-11
максимального уровня 230 мм отсечной клапан 11-3 автоматически закрываются.
Загрузка компонентов в реактор и
ведение технологического режима полимеризации производится в соответствии с
рецептурным форматом.
Гидроочистка реактора ведется по
специальной программе.
Перед загрузкой реактора
необходимо ввести рецептурный формат.
В реактор одновременно
начинается дозировка обессоленной воды, растворов метоцела, клуцела, алькотекса
В-72, алькотекса 552-Р, гидрооксида натрия, шпана. В случае отсутствия в
рецептурном формате каких-либо компонентов их загрузка не производится. Температура
загружаемой в реактор обессоленной воды регулируется в соответствии с
рецептурным форматом.
После дозировки обессоленной
воды начинается дозировка эмульсий инициаторов и раствора агидола. Если
необходима подача воды через шлюз в случае загрузки твердых компонентов, то
происходит переключение управляющих клапанов и оставшееся количество воды
дозируется через шлюз.
После дозировки воды включается
мешалка.
После дозировки воды начинается
дозировка в реактор винилхлорида.
Разогрев реактора начинается после
дозировки винилхлорида. Разогрев реакционной массы в реакторе производится до
температуры, указанной в рецептурном формате. При достижении этой температуры
запускается датчик времени охлаждения из рецепта. При этом полностью
открывается клапан 1-4 на подаче захоложенной воды на всас насоса ЦН-11.
Охлаждающая вода подается в рубашку реактора для вытеснения из нее горячей воды.
По истечении времени охлаждения система управления начинает регулировку и
поддержание температуры в реакторе в соответствие с заданной в рецепте
температурой. При достижении в реакторе режимной температуры начинается отсчет
времени полимеризации. Эта точка отсчета используется для определения
фактической продолжительности полимеризации - промежутка времени от момента
достижения заданной температуры полимеризации в реакторе до начала падения
давления.
По истечении времени, указанного
в рецепте, система управления делает четыре измерения величин давления в
реакторе, определяет среднее значение и принимает его заданным (Рраб).
В течение всего процесса
полимеризации поддерживается режимная температура, заданная в рецептурном
формате. Отклонения от режимной температуры более, чем на 0,5 0С
сигнализируются на рабочем месте оператора.
В течение всего процесса
полимеризации система управления контролирует давление в реакторе и сравнивает
его с заданным значением, определяя каждые 10 секунд скорость роста давления в
реакторе. При отклонении давления от заданного значения на величину 0,05 МПа подается
сигнал на рабочее место оператора и включается в работу аварийная программа
защиты реактора от превышения давления, состоящая из пяти ступеней,
срабатывающих последовательно в зависимости от скорости роста давления.
В процессе полимеризации
постоянно контролируется нагрузка на мешалку и при превышении заданного в
рецепте значения начинается аварийное дозирование обессоленной воды в ректор по
следующей программе:
определяется среднее значение
нагрузки четырех последовательных замеров;
если это значение больше или
равно заданного в рецепте значения, происходит дозировка 0,5 м3
обессоленной воды. Следующая дозировка происходит не ранее, чем через 1 мин.
Общее количество отдозированной
воды не должно превышать количества, указанного в рецепте.
По прошествии времени для
контроля за спадом давления система управления начинает контролировать спад
давления по сделанным подряд четырем замерам давления в реакторе, определяет
среднее значение и сравнивает это значение с рабочим давлением (Рраб).
При достижении разности между заданным давлением полимеризации и определяемым
средним давлением величины равной или больше указанного в рецепте полимеризацию
заканчивают. В этот момент начинается процесс дополимеризации о отсчет
продолжительности дополимеризации. При дополимеризации отключается программа
защиты по росту давления в реакторе.
Если давление в реакторе не
падает по прошествии максимальной продолжительности полимеризации, указанной в
рецепте, то реактор также переводится на дополимеризацию. Процесс
дополимеризации может вестись как с разогревом реактора, так и при температуре
полимеризации (без разогрева). По окончании процесса полимеризации делается
запрос о необходимости разогрева реактора в соответствии с рецептом. Если
реактор необходимо подогреть, закрывается клапан 1-4 на подаче
захоложенной воды. В этом случае температура в реакторе повышается за счет
тепла, выделяющегося в процессе полимеризации. Кроме того, в соответствии с
рецептом предусмотрен дополнительный подогрев паром. В этом случае в
теплообменник Т-11 подается пар. Вода в рубашке нагревается до температуры
80 0С. Процесс дополимеризации прекращается при достижении
температуры в реакторе, указанной в рецептурном формате, или по прошествии
времени дополимеризации в соответствии с рецептом.
Дополимеризация без разогрева (при
температуре полимеризации) прекращается при снижении давления в реакторе до
уровня, указанного в рецепте, или по прошествии времени дополимеризации.
По окончании процесса
дополимеризации закрывается клапан 8-3 (если он был открыт) и
останавливается насос ЦН-11. Затем проверяется давление в реакторе и при
давлении более 0,6 МПа винилхлорид через дегазатор Р-21 сбрасывается на
газгольдер. При достижении давления в реакторе 0,6 МПаРР сброс прекращается.
По окончании процесса
полимеризации суспензия из реакторов Р-11/1-4 насосами ЦН-12/1-4
через фильтры Ф-11/1-4 выгружается в дегазаторы
Р-21/1-4.
На каждую пару реакторов Р-11/1-4
установлено по 2 фильтра Ф-11 и 2 насоса ЦН-12.
Операция выгрузки суспензии из
реакторов осуществляет оператор с рабочего места в следующей последовательности:
По окончании процесса
полимеризации проверяет давление в реакторе Р-11: при давлении более 0,6
МПа сбрасывает давление на газгольдер.
Сообщает аппаратчику о
необходимости открыть арматуру на всасе рабочего насоса ЦН-12/1,2,
подать в него затворную жидкость, открыть арматуру на входе и выходе рабочего
фильтра Ф-11/1,2, заполнить фильтр маточником.
После получения сообщения о
выполнении этих операций проверяет давление затворной жидкости у насоса ЦН-12/1-4,
оно должно быть не мене 0,7 МПа, температуру подшипников (она должна быть не
более 70 0С).
Проверяет возможность приема
суспензии ПВХ в дегазатор Р-21/2 или Р-21/4 по уровню в нем.
Открывает электрозадвижку №1 на
линии выгрузки суспензии из реактора, включает насос ЦН-12. Работа
насоса сигнализируется на рабочем месте оператора.
Контролирует окончание выгрузки.
По окончании выгрузки закрывает
клапан 8-3, при этом насос ЦН-12 остается в работе. Оператор дает
команду на промывку и в реактор дозируется промывная вода. После дозировки
открывается донный клапан и промывная вода откачивается в дегазатор Р-21.
После откачки промывной воды и промывки трубопроводов суспензии останавливается
насос ЦН-12, закрывается клапан 8-3 и донные клапана.
Все эти операции могут
выполняться во время проведения в реакторе процесса полимеризации.
В случае загрузки инициатора в
реактор в виде порошка, до начала процесса полимеризации производится загрузка
его в сборник Е-12.
Гидроочистка реактора
полимеризации
Гидроочистка реактора
полимеризации ведется по специальной программе, которая не рассматривается
подробно в данной дипломной работе.
По окончании гидроочистки и
откачки воды оператор направляет реактор на вскрытие или на подготовку к
загрузке. При подготовке к загрузке цикл повторяется. Вначале проводится
покрытие реактора нигрозином и загрузка твердых компонентов в сборник Е-12.
Емкостной дегазатор Р-21/1-4
представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат вместимостью 125 м3
с мешалкой импеллерного типа и двойным торцевым уплотнением. Вал мешалки имеет
нижнюю опору, которая постоянно промывается обессоленной водой с целью
предотвращения натирания корок. Для обеспечения герметичности уплотнения в него
подается запирающая жидкость - обессоленная вода. Система подачи запирающей
жидкости - естественная циркуляция с помощью пневмогидроаккумулятора. Для
поддержания требуемого перепада давления между давлением в аппарате и давлением
запирающей жидкости в контуре предусматривается подача в пневмогидроаккумулятор
азота давлением 0,7 МПа. Обессоленная вода, циркулирует в системе "пневмогидроаккумулятор
- торцевое уплотнение" и охлаждается оборотной водой в холодильнике,
вмонтированном в пневмогидроаккумулятор.
Далее описание приводится для
одной технологической линии дегазации, вторая линия работает аналогично.
Сдувка винилхлорида из
дегазатора Р-21/2 в газгольдер начинается одновременно с началом
выгрузки суспензии из реакторов и осуществляется через абшайдер С-21/2 с
целью отделения унесенных газом частиц поливинилхлорида.
Абшайдер С-21/2
представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат вместимостью 8 м3,
оборудованный кольцевым коллектором для орошения стенок аппарата водой с целью
смыва с них частиц ПВХ. Вода из абшайдера отводится периодически в дегазатор.
Для обеспечения нормальной
работы газгольдера давление винилхлорида на выходе из абшайдера поддерживается
постоянным (0,015 МПа). Для предотвращения уноса большого количества частиц
поливинилхлорида в трубопровод на газгольдер на нем установлена ограничительная
шайба, стабилизирующая количественный поток газов.
Сдувка винилхлорида считается
законченной при достижении в дегазаторе Р-21/2 давления 0,02 МПа, при
этом подается сигнал на рабочее место оператора и начинается выгрузка суспензии
из дегазатора Р-21/2 в дегазатор Р-21/1. Перед выгрузкой
суспензии оператор по уровню в Р-21/1 определяет возможность приема в
него суспензии, уровень к началу выгрузки должен быть не более 5000 мм. При
выполнении этого условия суспензия через фильтр Ф-21/1,2 выгружается из Р-21/2
в Р-21/1.
С целью максимального извлечения
винилхлорида из суспензии при производстве жестких марок ПВХ схемой
предусмотрена возможность циркуляции суспензии в системе дегазатор Р-21/1-насос
ЦН-21/1,2.
Суспензия ПВХ из дегазаторов Р-21
непрерывно насосом ЦН-21/1,2 через фильтр Ф-21/3,4 подается на
стадию выделения и сушки ПВХ.
Количество суспензии, подаваемой
на колонну поддерживается постоянным в пределах 15-35 м3/ч в
зависимости от количества находящихся в работе реакторов.
Технологической схемой
предусмотрена возможность осуществления сдувок с реакторов при возникновении
аварийной ситуации также и через дегазатор Р-21/1 и абшайдер С-21/1.
Это необходимо в том случае, если в дегазаторе Р-21/2 давление превышает
0,2 МПа.
Сушка влажного поливинилхлорида
осуществляется в сушилках “кипящего слоя” (СКС) Х-32/1,2, производства
фирмы “Зульцер Хемтех Гмбх” Германия, производительностью 8 т/ч (по сухому
продукту). Характерной особенностью сушилок “кипящего слоя” со встроенными
теплообменниками является то, что тепло на сушилку подводится не только с
воздухом, но и через поверхность теплообменников, которые находятся в
непосредственном контакте с высушиваемым продуктом. Движение и, соответственно,
перенос продукта внутри сушилки “кипящего слоя” происходит за счет
квазигидравлических свойств самого кипящего слоя. Повышенная турбулентность,
образующаяся при глубоком кипении слоя, улучшает смешение продукта и
увеличивает эффективность теплопередачи от встроенных теплообменников. Процесс
сушки непрерывный, осуществляется на двух технологических линиях.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|
