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.
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.
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]
В таблице 3.1 представлен материальный баланс процесса производства поливинилхлорида при производительности по готовому продукту 100 тыс. т/год. Количество рабочих дней - 331, процесс периодический. В сутки проводится 5 операций.
Таким образом, для производства 100 тыс. т/год готового продукта - поливинилхлорида требуется 47850 т/год винилхлорида и 59895 т/год обессоленной воды. Отходы производства вместе с незаполимеризовавшимся винилхлоридом составляют 9548,484 т/год (8,788% полученных в результате полимеризации винилхлорида продуктов), а потери - 1088,955 т/год (1% полученных в результате полимеризации винилхлорида продуктов).
Таблица 3.1 - Материальный баланс процесса производства поливинилхлорида
| Компоненты | Количество при заданной производительности | % мас. | ||
| кг/операц. | т/сутки | т/год | ||
| Взято | ||||
| 1. Винилхлорид | 29000 | 145 | 47850 | 43,94 |
| 2. Вода обессоленная | 36300 | 181,5 | 59895 | 55,0 |
| 3. Метоцел (в виде 3,5% -го водного раствора) | 414,3 | 2,0715 | 683,595 | 0,628 |
| 4. Гидрооксид натрия (в виде 3,5% -го водного раствора) | 82,9 | 0,4145 | 136,785 | 0,126 |
| 5. Лиладокс (в виде 15% -ой водной дисперсии) | 193,3 | 0,9665 | 318,945 | 0,293 |
| 6. Агидол (в виде 15% -го раствора в гексановой фракции) | 0,8 | 0,004 | 1,32 | 0,00121 |
| 7. Пеногаситель (в виде 15% -й эмульсии в водном растворе метоцела) | 6 | 0,03 | 9,9 | 0,0091 |
| Итого | 65997,3 | 329,9865 | 108895,5 | 100 |
| Получено | ||||
| 1. ПВХ (суспензия в воде) | 59550,4 | 297,752 | 98258,16 | 90,232 |
| 2. Винилхлорид | 4350 | 21,75 | 7177,5 | 6,59 |
| 3. Корки ПВХ | 166,74 | 0,8337 | 275,121 | 0,253 |
| 4. Другие отходы | 1270,22 | 6,3511 | 2095,863 | 1,945 |
| 5. Потери | 659,973 | 3,299865 | 1088,955 | 1 |
| Итого | 65997,3 | 329,9865 | 108895,5 | 100 |
Применение методов и средств автоматизации позволяет повысить производительность труда, уменьшить брак и потери.