Разработка системы защиты атмосферы при производстве поливинилхлорида

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.

2.2.2 Стадия 2. Дегазация суспензии в емкостных дегазаторах

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.

2.2.3 Стадия 3. Сушка и рассев поливинилхлорида

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.

Влажный ПВХ с массовой долей влаги в пределах 20-25% после центрифуги Х-31/1,2 поступает в зону питания сушилки Х-32/1,2, расположенную в первой сушильной секции между встроенными теплообменниками, представляющими собой горизонтальный пучок труб. Продукт образует “кипящий слой” за счет подачи снизу через распределительную решетку горячего воздуха. Необходимое для сушилки тепло подводится как с горячим воздухом, так и через поверхность встроенных теплообменников, обогреваемых горячей водой.

Между встроенными в сушилку трубчатыми теплообменниками установлены перегородки для увеличения времени пребывания продукта в сушилке.

Воздух для процесса забирается из атмосферы по воздуховоду, подогревается в зимнее и холодное время года в воздухоподогревателе Т-31/1,2 паром от температуры окружающей среды до 16-20 0С. Затем воздух подается в воздухоподогреватель Т-32/1,2 центробежным вентилятором В-31/1,2.

В воздухоподогревателе Т-32/1,2 воздух нагревается паром, до температуры 90 0С.

Нагретый до 90 0С воздух через воздухораспределительную решетку поступает в нижнюю часть сушилки Х-32/1,2. Подача воздуха в сушилку (в разные ее зоны) устанавливается вручную с помощью дроссельных заслонок.

Для поддержания в сушилке постоянного “кипящего слоя” с достаточной турбулентностью требуется, чтобы подача воздуха сушки не выходила за установленные пределы. Расход воздуха поддерживается постоянным (36800 кг/ч) с помощью многосекционной заслонки с пневмоприводом.

Тепло для встроенных теплообменников сушилки обеспечивается подачей в них горячей воды центробежным насосом ЦН-32/1-4 из сборника горячей воды Е-31/1,2. Первоначально система циркуляции горячей воды, включающая в себя сборник горячей воды Е-31, насос Н-32/1-4, встроенные в сушилку 4 теплообменника, рубашку на наружней поверхности крышки сушилки Х-32/1,2 и объединяющие трубопроводы, заполняется обессоленной водой через присоединение гибкого шланга на нагнетательной линии насоса ЦН-32/1-4. При включенных насосах ЦН-32/1-4 на циркуляции при установлении расхода воды более 140 м3/ч, открывается клапан 19-3 на подаче острого пара через инжекторы, встроенные в сборник горячей воды Е-31. Вода в сборнике нагревается до температуры 90 0С и поддерживается постоянной.

Возвращаемая из встроенных теплообменников в сборник Е-31/1,2 горячая вода имеет температуру не более 83 0С.

Продукт в сушилке Х-32/1,2 высушивается до конечной влажности не более 0,3%.

Отходящий из сушилки отработанный воздух, содержащий не более 36 мг/м3 пыли ПВХ, отбирается в двух местах, объединяется и направляется на высокоэффективный двойной циклон Х-33/1,2, из которого уловленные частицы ПВХ возвращаются обратно в сушилку.

Сухой ПВХ по двум лоткам выгружается из сушилки Х-32/1,2.

Двойной циклон представляет собой аппарат, состоящий из двух циклонов, объединенных общей камерой ввода воздуха и общим патрубком для выхода очищенного воздуха. Улавливание частиц ПВХ происходит за счет действия центробежных сил. Содержание ПВХ в очищенном воздухе после двойного циклона в пределах 200-350 мг/м3.

Готовый ПВХ поступает в трубопровод пневмотранспорта, посредством которого поступает на склад готовой продукции.

3. Расчет материального баланса процесса производства поливинилхлорида

Материальный баланс процесса определяется равенством масс входящих материальных потоков в установку и выходящих с установки продуктов процесса с учетом потерь в результате неплотности и негерметичности оборудования, пропуска через соединительные элементы аппаратов и трубопроводов, а также отвода загрязненных материальных потоков на очистку и других потерь, обуславливаемых спецификой производства.

Расчет материального баланса процесса производства поливинилхлорида осуществляется с учетом производительности установки по готовому продукту, времени работы и периодичности протекания процесса.

Для расчета материального баланса принято следующее:

Конверсия винилхлорида - 85%.

Исходный водный модуль (весовой) при загрузке в реактор (вода: винилхлорид) - 1,3:1.

Соотношения компонентов, загружаемых в реактор на марку ПВХ С-70:Винилхлорид - 29 т.

Вода обессоленная - 36,3 т (без учета воды с водными растворами).

Метоцел - 0,4143 т - 0,05% от винилхлорида (в виде 3,5% -го раствора, с учетом метоцела в дисперсии лиладокса).

Гидрооксид натрия (100%) 0,0829 т - 0,01% от винилхлорида (в виде 3,5% -го раствора).

Лиладокс (85%) - 0,1895 т - 0,1% от винилхлорида (в виде 15% -ой водной дисперсии).

Агидол (100%) - 800 г на операцию (в виде 15% -го раствора в гексановом растворителе).

Нигрозин (100%) - 16 г на операцию (в виде 0,02% -го раствора в смеси этиловый спирт-винилхлорид). В материальном балансе не учитывается ввиду малых количеств.

Пеногаситель (100%) - 0,006 т на операцию (в виде 15% -ой эмульсии в водном растворе метоцела).

В соответствии с нормами расхода сырья были определены количества данных веществ, которые необходимо взять для осуществления процесса производства поливинилхлорида заданной производительности 100 тыс. т/год (по готовому продукту). [13]

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8