Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






Реферат на тему:

Автоматизация технологического процесса полимеризации винилхлорида

 

1. Анализ технологического процесса полимеризации винилхлорида как объекта автоматизации

1.1 Анализ мирового опыта ведения процесса полимеризации винилхлорида

Наиболее распространенными промышленными процессами полимеризации винилхлорида является полимеризация винилхлорида в массе, суспензии латекса (эмульсионная) полимеризация.

При полимеризации в массе жидкого мономера, в котором предварительно растворяется небольшое количество инициатора вследствие нерастворимости полимера в мономере, твердая фаза начинает образовываться в самом начале процесса.

С этим и связаны большие трудности при отводе тепла реакции, так как с увеличением степени превращения винилхлориду постепенно исчезает жидкая фаза.

Долгое время эмульсионная полимеризация была единственным методом получения поливинилхлорида. Однако после внедрения суспензионного способа, темпы роста производства эмульсионного поливинилхлорида снизились.

Недостатком эмульсионной полимеризации является высокое содержание примесей в готовом продукте по сравнению с суспензионной полимеризацией. Однако большим преимуществом полимеризации в эмульсии является возможность осуществлять ее непрерывным способом и легко отводить тепло реакции.

1.2 Назначение, сущность и химизм процесса полимеризации

Процесс полимеризации винилхлорида предназначен для получения термопластичного металла - поливинилхлорида, который используется для изготовления изделий металлов прессования, литья под давлением.

Суть процесса заключается в смешивании двух веществ: эмульсионных воды и жидкого винилхлорида в реакторе-полимеризаторов, вследствие чего происходит экзотермическая реакция и образуется латекс поливинилхлорида, который подлежит дегазации и сушке до образования готового продукта.

Реакция полимеризации проходит в реакторе в два этапа. В верхней части реактора смешиваются непрерывно эмульсионная вода, жидкий винилхлорид и реакционная масса. Здесь проходит начало реакции - зарождение цепей и рост радикалов.

R-CH2-CHCl + CH2 = CHCl> R-CH2-CHCl-CH2-CHCl

R-CH2-CHCl-CH2-CHCl + nCH2 = CHCl>

> R-(CH2-CHCl) n +1- CH2-CHCl, (1.1)

где n - степень полимеризации.

KSO4 + CH2 = CHCl-KSO4-CH3-CHCl + CH2 = CHCl-, (1.2)

KSO4 + CH2 = CHCl-CH2-CHCl + CH2 = CHCl-и т.д.

Продолжение реакции - обрыв цепи. -

диспропорционирования

R-(CH2-CHCl) n-CH3-CHCl + CHCl-CH2-(CHCl-CH2) nR>

> R-(CH2-CHCl) n-CH = CHCl + ClH2C-CH2-(CHCl-CH2) mR, (1.3) -

рекомбинация

R-(CH2-CHCl) n-CH2-CHCl + CHCl-CH2-(CHCl-CH2-) mR>

> R (CH2-CHCl) n-1-(CHCl-CH2-) m-1-R. (1.4)

В нижней части проходит полимеризация в более глубоких степеней превращения от 84% до 96% в зависимости от марки поливинхлориду выпускаемой продукции. Количество латекса, выводимого из реактора должна примерно соответствовать суммарному количеству винилхлорида и водной эмульсии, которые поступают в реактор.

1.3 Характеристика сырья и получаемых продуктов

Исходными продуктами для производства поливинилхлорида является жидкий винилхлорид и вода.

Винилхлорид (CH2 = CHCl) - белые пластинки, легкорастворимые в воде.

Эмульсионная вода - это смесь Эмульсаторы (пероксид водорода). По физическим воздействием аналогично действию слабого мыльного раствора.

В результате полимеризации мы получаем латекс поливинилхлорида - смесь белого цвета. После дегазации, стабилизации и сушки получается готовый продукт - поливинилхлорид (-CH2-CHCL-) n.

Эмульсионный поливинилхлорид - белый порошок без видимых примесей, нерастворимый в воде, без вкуса и запаха. Он устойчив к действию кислот, щелочей, спиртов, минеральных масел; набухает и растворяется в эфире хлорированных и ароматических углеводородах.

Сводная техническая характеристика сырья, промежуточного и готового продуктов приведена в таблице А.1.1 (приложение А.1).

В зависимости от назначения поливинилхлорида установлены следующие марки: ПВХ_Е74П, ПВХ_Е70П, ПВХ_Е66, ПВХ_Е66П, ПВХ_Е62, ПВХ_Е58, ПВХ_Е54, "Вологовинил Е_П", "Вологовинил Е_П".

1.4 Анализ технологической схемы процесса и техническая характеристика оборудования

Процесс латексной полимеризации винилхлорида включает в себя следующие стадии: -

полимеризация винилхлорида, -

дегазация латекса поливинилхлорида; -

стабилизация.

Рассмотрим подробнее эти стадии.

Жидкий винилхлорид с температурой 15 ... 25 ° С поступает на полимеризацию, предварительно подогреваясь в теплообменнике Т_гарячою паром до температуры 40 ° С. Полимеризация проводится в реакторе-полимеризаторов Р_, в который непрерывно подаются эмульсионная вода (88.8 • 10-6 ... 105.5 • 10-6 м3 /с) и жидкий винилхлорид (80.5 • 10-6 ... 105.5 • 10-6 ; м3 /с), в зависимости от марки поливинилхлорида.

Полимеризация происходит при перемешивании лопастной мешалкой. Число оборотов мешалки 28 ... 174 об /мин.

Отвод тепла реакции полимеризации осуществляется циркуляционной водой с температурой 6 ° С, которая подается в кожух охлаждения реактора. Остатки воды из системы охлаждения реактора возвращаются через перелив в промежуточную емкость П /Е_и насосом Н_перекачуються на холодильную установку.

Латекс поливинилхлорида после реактора подлежит дегазации для выделения незаполимеризованого винилхлорида в вертикальных цилиндрических аппаратах - дегазатор. Верхняя часть колонны (дегазатор Д_) имеет пластмассовые пластины для увеличения площади соприкосновения. Благодаря вакууму 53.2 ... 66.5 кПа, который создает парожектор Е_, с латекса выделяется незаполимеризований винилхлорид и через нижнюю часть дегазатора подается на рекуперацию.

дегазированной латекс с дегазатора стекает в горизонтальную емкость П /Е_для стабилизации, оборудованную крестовая мешалкой. Стабилизация проводится непрерывно пятипроцентным раствором калцинованои соды. При заполнении емкости стабилизированный латекс с центробежным насосом Н_подаеться на сушку с последующей сепарацией готового продукта.

Технологическая схема установки полимеризации винилхлорида приведена на рисунке А.2.1 (приложение А.2), а техническая характеристика технологического оборудования - в таблице А.3.1 (приложение А.3).

1.5 Выбор параметров контроля и регулирования

Оптимальный процесс полимеризации в реакторе протекает при соблюдении определенных параметров в пределах нормы. Основными параметрами регулирования, обеспечивающих выход поливинилхлорида заданного качества является температура в реакторе (от 40 ° С до 60 ° С), количество эмульсионной воды и винилхлорида, которые поступают в реактор.

Понижение температуры способствует протеканию энергетически более выгодной линейной полимеризации винилхлорида, что объясняется меньшей энергией активации реакции роста цепи по сравнению с реакцией передачи цепи (согласно [9]). При этом степень разветвленности уменьшается. Оптимальная температура в реакторе регулируется количеством холодной воды, которая поступает в кожух охлаждения реактора.

Для ускорения начала реакции в реактор подается винилхлорид с температурой 40 ° С, предварительно подогретый в теплообменнике Т_, где температура регулируется количеством горячего пара.

В зависимости от расхода эмульсионной воды и жидкого винилхлорида изменяется концентрация реакционной массы, а следовательно снижается или повышаются показатели качества готовой продукции. Поэтому соотношение между этими компонентами поддерживается изменением количества эмульсионной воды.

Для ускорения скорости реакции, согласно [13], увеличивают давление в реакторе до 0.9 МПа. Регулировка происходит изменением степени открытия клапана на выходе газового компонента реакции.

Поскольку в реакторе реакция проходит в два этапа, причем в нижней части полимеризация происходит в более высоких уровней, то уровень реакционной массы должен быть в пределах от 6.35 м до 6.55 м. Эту величину


Страницы: 1 2 3