Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Мая 2013 в 12:44, дипломная работа
В дипломном проекте предлагается разработка непрерывного производ-ства латекса марки СКМС-30АРК, путём совместной полимеризации бутадиена и -метилстирола с увеличением производственной мощности по данному виду продукции за счет замены инициатора. Для
1. Введение
2. Аналитический обзор
2.1. Критический анализ технологии базового производства
2.2. Литературный обзор
3. Описание технологического процесса и схемы
3.1. Описание технологического процесса
3.2. Описание технологической схемы
4. Характеристика сырья и производимой продукции.
5. Расчет материального баланса
6. Автоматический контроль и управление технологическим про-цессом
7. Безопасная эксплуатация производства
8. Экономическая оценка проектных решений
Температура углеводородной шихты, не более 20 0С. Холодильник N 44 охлаждается рассолом 0 0С. Температура водной фазы, поступающей на смешение, не более 20 0С. Температура шихты и водной фазы выдерживается в данных пределах для того, чтобы снизить температурную нагрузку на первый по ходу полимеризатор.
В трубопровод углеводородной эмульсии перед насосом N 48а/1,2 подается эмульсия инициатора.
Регулятор процесса полимеризации - третичный додецилмеркаптан подается в три точки:
в начало процесса подается 60 - 85% регулятора - первая точка;
при конверсии 20 - 35% подается 15 - 30% регулятора - вторая точка;
при конверсии 40 - 55% подается 15 - 30% регулятора - третья точка.
В первую точку подается концентрированный меркаптан, во вторую и третью точку регулятор подается в виде эмульсии. Концентрированный ТДМ из емкости N 37а насосом N 45/2 закачивается в мерник N 55/1, откуда дозировочным насосом N 56/1,2 поступает в трубопровод углеводородной шихты до смесителя.
Углеводородная эмульсия, содержащая все компоненты эмульсионной полимеризации, непрерывно, насосом N 48а/1,2 подается в первый по ходу процесса полимеризатор N49.
Процесс полимеризации бутадиена и альфаметилстирола проводится в полимеризационной батарее, состоящей из двенадцати полимеризаторов N49/1-12. Полимеризатор имеет рамную мешалку со скоростью вращения 48 об/мин. Для съема тепла реакции полимеризации в рубашку и змеевик аппарата подается рассол –7 0С.
Латекс поступает в нижнюю часть полимеризатора N 49/1-12 по опуску, и из верхней части направляется в следующий по ходу процесса полимеризатор. Все полимеризаторы полимеризационной батареи связаны между собой двумя линиями, основной и резервной:
основная линия служит для перетока латекса из одного полимеризатора в другой;
резервная линия используется для перетока латекса из одного полимеризатора в другой, в случае забивки основной линии, и для освобождения от латекса обведенного или выведенного в ремонт полимеризатора.
По ходу процесса полимеризации при конверсии 20 - 35% и 40 - 55% в полимеризаторы N 49/4,5,6 и N 49/7,8 насосом N 48б/1,2 подается эмульсия регулятора.
Процесс полимеризации при конверсии 70% стопперируется раствором смеси ДДК с ДЭГА, стоппер подается в трубопровод выхода латекса из полимеризационной батареи. Латекс, заправленный раствором стоппера, поступает через распределительную "гребенку", и фильтр N 61/1-3 на отгонку незаполимеризовавшихся мономеров.
Для предотвращения завышения давления более 0,6 МПа (6 кгс/см2) на каждом полимеризаторе N 49/1-12 установлено разрывное устройство с предохранительным клапаном, сброс с которого ведется в емкость аварийного стравливания N 123.
Из емкости N 123 латекс откачивается насосом N 124/1,2 на отгонку незаполимеризовавшихся мономеров.
Для регулирования степени конверсии мономеров на выходе из полимеризационной батареи схемой предусмотрена периодическая подача стоппера в обведенный полимеризатор N 49/9-12. Подача стоппера осуществляется насосом N 58/1,2 из мерника N 57.
Для промывки импульсных линий КИП подается умягченная вода из мерника N 59, насосом N 60/1,2. Подача воды в мерник N 59 осуществляется от насоса N 3/1,2, отделения растворов.
3.2.4. Отгонка незаполимеризовавшихся мономеров.
Отгонка незаполимеризовавшихся мономеров осуществляется в три стадии:
- на первой стадии
предварительной дегазации,
- во второй стадии,
протекающей под вакуумом и
при подогреве, из латекса
- в третьей стадии,
протекающей под глубоким
Расход пара по стадиям дегазации корректируется в зависимости от расхода латекса и содержания в нем остаточных мономеров, с учетом перепада давления на третьей стадии.
Недегазированный латекс после фильтров N 61/1-5, через распределительную гребенку поступает в верх колонны N 62/1-5 (I стадия). В верхнюю часть колонны подается сдроссселированный и увлажненный умягченной водой водяной пар. В трубопровод поступления латекса на колонну N 62/1-5 насосом N 163/1-3 подается эмульсия пеногасителя.
Температура увлажненного пара, не более 116 0С. Умягченная вода на увлажнение пара подается из отделения растворов насосом N 3. Давление в кубе колонны, не более 0,05 МПа (0,5 кгс/см2). Температура в кубе колонны - не более 50 0С, верха колонны - не более 115 0С.
Газообразный бутадиен из колонны N 62/1-5 поступает последовательно в каплеотбойник N 63/1-5, конденсатор N 64/1-5.
Из конденсатора N 64/1-5 бутадиен через теплообменник N 174, и каплеотбойник N 100 по двум трубопроводам поступает на компримирование. Конденсат из конденсатора N 64/1-5 сливается в емкость N 88/1,2. В каплеотбойник N 63/1-5, конденсатор N 64/1-5 подается вода с ПДА для предупреждения образования полимерной крошки.
Латекс из каплеотбойника N 63/1-5 поступает в трубопровод слива латекса из куба колонны N 62/1-5. Из куба колонны N 62/1-5 латекс насосом N 65/1-10 подается в верхнюю часть колонны N 661/1-5, или N 662/1-5 (II стадия), в верхнюю часть которых подается также пар, увлажненный умягченной водой. На сальники насосов N 65/1-10 подается умягченная вода от насосов N 3/1,2.
Вакуум куба колонны N 661,2/1-5 не менее 0,05 МПа ( 400 мм. рт. ст.). Температура куба колонны N 661,2/1-5 не более 85 0С.
Пары углеводородов и воды, выходящие из куба колонны N 661,2/1-5 поступают в два последовательно работающих каплеотбойника N 68/1-5, N 75а/1-5 и конденсаторы NN 75/1-5, 76/1-5, 77/1-5. Латекс из отбойников NN 68/1-5, 75а/1-5 поступает в общий коллектор приема латекса из колонн N 661,2/1-5. В конденсаторе N 75/1-5, первом по ходу происходит конденсация основной массы водяного пара. Во втором, по ходу газа, конденсаторе N 76/1-5 происходит конденсация остатков воды и основной массы альфаметилстирола. В третьем по ходу газа, конденсаторе N 77/1-5 происходит окончательная конденсация метилстирола и следов воды. Температура газа после конденсатора N 77/1-5 не более 25 0С.
Конденсаторы N 75/1-5, N 76/1-5 охлаждаются оборотной водой, конденсатор N 77/1-5 охлаждается рассолом 0 0С. Конденсат из конденсаторов NN 75/1-5, 76/1-5, 771-5 сливается в емкость N 88/1,2. Несконденсировавшиеся пары из конденсатора N 77/1-5 поступают к вакуумным насосам N 84/1-6.
Для повышения давления оборотной воды, поступающей на охлаждение конденсаторов, установлен насос N 210/1,2.
В каплеотбойник N 68/1-5, конденсаторы NN 75/1-5, 76/1-5, 771-5 подается водный раствор ПДА.
Латекс из колонн N 661,2/1-5 через распределительный коллектор насосом N 65а/1-10, через фильтр N 165/1-5, подается в верхнюю часть противоточной колонны N 166/1-5 (III стадия). В куб колонны подается сдросселированный и увлажненный умягченной водой водяной пар. Во всасывающий трубопровод насоса N 65а/1-10 подается эмульсия пеногасителя от насосов N 163/1-3. На сальники насосов N 65а/1-10 подается умягченная вода от насосов N 3/1,2.
Вакуум верха колонны N 166/1-5 не менее 0,087 МПа ( 670 мм. рт. ст.), температура верха не более 50 0С, температура куба не более 75 0С.
Давление пара, поступающего на противоточные колонны не более 0,2 МПа (2 кгс/см2).
Дегазированный латекс из куба колонн N 166/1-5 поступает в емкость N 70/1-6, откуда насосом N 71/1-3, через фильтр N 72/3 откачивается в цех выделения каучука Е-2.
Латекс в цех Е-2 подается по двум трубопроводам, основному и резервному. Во всасывающий трубопровод насосов NN 71/1-3 периодически дозируется антиоксидант из мерника N 59/1,2 – эмульсия ВТС-150 на рецепт СКМС-30 АРК.
Емкости N 70/1-3, насосы NN 71/1-3, фильтр N 72/3 используются для латекса СКМС-30 АРК. Фильтр N 72/2 резервный. На сальники насосов N 71/1-3 подается умягченная вода от насосов N 3/1,2.
Пары углеводородов и воды проходят верхнюю отбойную часть противоточной колонны N 166/1-5 и поступают на двухступенчатую систему конденсации. Первый по ходу паров конденсатор N 169а/1-5 охлаждается оборотной водой. Второй по ходу конденсатор N 169/1-5 охлаждается жидким аммиаком.
В конденсаторы N 169а/1-5 , N 169/1-5 подается водный раствор ПДА.
Жидкий аммиак поступает из холодильного цеха с температурой не более 35 0С, дросселируется перед сепаратором N 250/1-5 до давления 0,37 МПа (3,7 кгс/см2), температура снижается до + 2 0С.
Сепаратор N 251 оборудован змеевиком с паровым обогревом для испарения жидкого аммиака. Схемой предусматривается возможность освобождения сепараторов N 250/1-5 и 251 от жидкого аммиака путем дренирования в цех Е-8-102.
Несконденсировавшиеся газы из конденсатора N 169/1-5 поступают на пароэжекционную установку N 205/1-6. Температура несконденсировавшихся газов после конденсатора N 169/1-5 не более 35 0С.
Вакуум в противоточных колоннах создается с помощью пароэжекционной установки (ПЭУ) N 205/1-6. На ПЭУ подается водяной пар. Конденсат из конденсаторов ПЭУ N 205/1-6 стекает в барометрический ящик N 206/1-3. Один барометрический ящик устанавливается на две ПЭУ. Из барометрического ящика конденсат сливается в емкости N 88/1,2. Охлаждение конденсаторов N 205/1,2 ПЭУ производится оборотной водой или рассолом 0 0С.
Для охлаждения конденсаторов N 205а ПЭУ 1 - 6 используется оборотная вода, либо рассол 0 0С. Несконденсировавшиеся пары после ПЭУ 1 - 6 поступают в конденсатор N 77/1-5 или во всасывающий коллектор вакуум насосов N 84/1-6.
При подготовке агрегатов и противоточных колонн к пуску схемой предусматривается создание вакуума в системах вакуум-насосами N 98/1,2.
4. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И
4.1. Характеристика производимой продукции.
4.1.1. Техническое наименование
СКМС-30 – синтетический каучук метилсирольный, с 30% α-метилстирола;
АРК – низкотемпературный, регулируемый, на канифольном мыле.
4.1.2. Наименование государственного
или отраслевого стандарта,
Данный латекс является продуктом для производства каучуков соответствующей марки и изготавливается в соответствии с требованиями технологического регламента, действие стандартов и ТУ на них не распространяется.
Таблица 3.1
Наименование, полупродуктов. |
Государствен-ный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, регламент на подготовку сырья. |
Показатели по стандарту, обязательные для проверки. |
Регламенти-руемые показатели с допустимы-ми отклонения-ми. |
Латекс для производства каучука СКМС-30 АРК |
Регламет цеха Е-1-9-10 |
Массовая доля сухого вещества, в %, не менее |
19,0 |
Массовая доля свободного метилстирола, в %, не более |
0,1 | ||
Массовая доля свободного стирола, в %, не более |
0,1 | ||
Вязкость каучука в латексе по Муни МБ1+4 (100 0С) |
48 – 55 |
4.2. Характеристика сырья,
Таблица 3.2
№ |
Наименование сырья, материалов, полупродук-тов. |
Государ-ственный или отрасле-вой стандарт, СТП, ТУ, регламент на подготов-ку сырья. |
Показатели по стандарту, обязательные для проверки. |
Регламенти-руемые показатели с допустимы-ми отклонения-ми. | ||
1. |
Бутадиен-1,3, марки «Б» |
ТУ 38.103658-88 |
Внешний вид |
бесцветная или желтоватая жидкость. | ||
Массовая доля бутадиена-1,3, в %, не менее |
98,0 | |||||
Массовая доля легколетучих (углеводороды С2 С3), в %, не более |
0,4 | |||||
Массовая доля азотистых соединений (в пересчете на азот), в %, не более |
0,02 | |||||
Массовая доля монозамещенных ацетиленовых углеводородов, в %, не более |
0,02 | |||||
Массовая доля карбонильных соединений, в %, не более |
0,006 | |||||
Массовая доля тяжелого остатка, в %, не более |
0,3 | |||||
Массовая доля меди, в %, не более |
0,00005 | |||||
Массовая доля перикисных соединений (в пересчете на активный кислород), в %, не более |
0,001 | |||||
Массовая доля ингибитора, в %,: |
||||||
паратретьбутилпирокатехи-на (ТБК) |
0,005-0,01 | |||||
древесно-смоляного (ДСИ) |
0,01-0,03 | |||||
2. |
α-метилстирол. |
ТУ 38.103679-89 |
Внешний вид |
бесцветная или окрашенная в бледно-желтый цвет прозрачная жидкость | ||
Массовая доля α-метилстирола, в %, не менее |
99,7 | |||||
Массовая доля суммы н-пропилбензола и стирола, в %, не более |
0,03 | |||||
Массовая доля фенола, в %, не более |
0,0005 | |||||
Показатель преломления при 200С |
1,5382-1,5390 | |||||
Цветность по платиново-кобальтовой шкале (по Хазену) |
не нормирует-ся | |||||
Наличие полимера |
должен выдержи-вать испытание | |||||
3. |
Мыло канифольное |
ТУ 2453-018-481558319-2000 |
Массовая доля сухого остатка, в %, в пределах: |
|||
для К соли |
30-35 | |||||
для Nа соли |
20-25 | |||||
Массовая доля свободной щелочи, в %, не более |
0,18 | |||||
Массовая доля железа, в %, не более |
0,004 | |||||
Массовая доля абиетиновых кислот, в %, не более |
5,0 | |||||
4. |
Диспергатор НФ технический (лейканол) |
ГОСТ 6848-79, марка «А», жидкий |
Внешний вид |
жидкость коричнево-го цвета, допускается осадок | ||
Массовая доля активного вещества в пересчете на сухой продукт, в %, не менее |
52,0 | |||||
Массовая доля воды, в %, не более |
68,0 | |||||
5. |
Калия гидрат окиси технический (кали едкое, КОН) |
ГОСТ 9285-78, марка «жидкий» |
Внешний вид |
Жидкость голубого или зеленого цвета. Допускается осадок в виде кристаллов | ||
Массовая доля едких щелочей (КОН+NаОН) в пересчете на КОН, в %, не менее |
52,0 - 54,0 | |||||
6. |
Диметилдитиокарбомат натрия (ДДК) |
ТУ 6-14-540-83 |
Внешний вид |
Водный раствор от зеленовато-го до оранжевого цвета | ||
Массовая концентрация диметилдитиокарбомата натрия в г/дм3 |
460-500 | |||||
Плотность раствора, г/см3 |
1,17-1,19 | |||||
Наличие свободного сероуглерода |
отсутствие | |||||
7. |
Диэтилгидроксиламин (ДЭГА) |
ТУ 38.1035528-82 |
Внешний вид |
жидкость от бесцветного до светло-коричнево-го цвета, не содержащая механичес-ких примесей. При стоянии возможно расслаива-ние. Перед применени-ем перемешать | ||
марка |
А |
Б | ||||
Массовая доля аминов в пересчете на триэтиламин, в %, не более |
2,0 |
1,5 | ||||
Массовая доля диэтилгидроксиламина, в %, не менее |
70 |
20 -35 | ||||
8. |
Додецилмер-каптан третичный (ТДМ) |
ТУ 38.10252-79 |
Внешний вид |
Прозрачная жидкость от бесцветного до бледно-желтого цвета. Допускается незначительное количество механичес-ких примесей, отделяемых деконтаци-ей. | ||
сорт |
высш |
1 | ||||
Массовая доля третичного додецилмеркаптана, в %, не менее |
96,5 |
92,0 | ||||
Плотность при 20 0С, г/см3,не менее |
0,850 |
0,84 | ||||
Показатель преломления |
1,4580-1,4700 | |||||
Массовая доля меркаптановой серы в % весовых, не менее |
15,28 |
14,6 | ||||
9. |
Этиленди-аминтетра-уксусная кислота |
ТУ 113-04-146-84 |
Внешний вид |
влажная паста от белого до серого или кремоватого цвета. | ||
сорт |
высш |
1 | ||||
Массовая доля основного вещества в высушенном до постоянной массы продукте, в %, не менее |
98,0 |
95,0 | ||||
Массовая доля воды, в %, не более |
28,5 |
28,5 | ||||
Массовая доля остатка после прокаливания в высушенном до постоянной массы продукте, в %, не более |
0,3 |
0,5 | ||||
10. |
Ронгалит |
ТУ 6-14-61-79 |
Внешний вид |
сыпучая масса в виде порошка и гранул | ||
сорт |
высш |
1 | ||||
Массовая доля формальдегидсульфоксилата натрия (NaHSO2CH2O), в %, не менее |
73,0 |
68,0 | ||||
Массовая доля железа (в пересчете на Fe), в %, не более |
0,01 |
0,02 | ||||
Массовая доля остатка после прокаливания нерастворимых в воде веществ, в %, не более |
0,1 |
0,1 | ||||
11. |
Моно гидроперекись диизопропил-бензола (ГПД) |
По сертифи-кату поставщика |
Массовая доля основного вещества, в %, не менее |
50-60 | ||
Показатель преломления |
1,48-1,52 | |||||
Активный кислород, в % |
4,12-4,95 | |||||
12. |
Серная кислота техническая (H2SO4) |
ГОСТ 2184-77 |
Внешний вид |
не нормирует-ся | ||
сорт |
1 |
2 | ||||
Массовая доля моногидрата (H2SO4), в %, не менее |
92,5 (с 15/4 по 1/11 90,0) | |||||
Массовая доля железа (Fe), в %, не более |
0,02 |
0,1 | ||||
Массовая доля остатка после прокаливания, в %, не более |
0,05 |
не норми-руется | ||||
13. |
Тринатрий-фосфат (Na3PO4 *12H2O) |
ГОСТ 201-76 |
Внешний вид |
чешуйки или кристаллы, способные слеживаться | ||
Массовая доля общего Р2О5, в %, не менее |
18,5 | |||||
рН 1% водного раствора |
11,5-12,5 | |||||
Массовая доля нерастворимого в воде остатка, в %, не более |
0,03 | |||||
14. |
Кислоты жирные синтетические фракции С10 -С16 (СЖК) |
ГОСТ 23239-89 |
Внешний вид |
Мазеобраз-ный продукт от белого до кремового или светло-желтого цвета | ||
сорт |
высш |
1 | ||||
Кислотное число мг КОН/г |
240-265 | |||||
Эфирное число мг КОН/г, не более |
4,0 |
4,5 | ||||
Карбонильное число мг КОН/г, не более |
10 |
12 | ||||
Массовая доля неомыляемых веществ, в %, не более |
1,3 |
1,9 | ||||
Массовая доля воды в %, не более |
1,0 |
1,0 | ||||
Массовая доля кислот С10-С16, не менее |
72 |
58 | ||||
15. |
Железо сернокислое семиводное (FeSO4*7H2O) |
ГОСТ 4148-78 |
Массовая доля семиводного сернокислого железа (ll), в % |
98-100 | ||
Массовая доля нерастворимых в воде веществ, в %, неболее |
0,02 | |||||
16. |
Триэтанол-амин (ТЭА) марка «А» |
ТУ 6-02-916-79 сорт 1 |
Внешний вид |
цвет от желтого до коричнево-го | ||
Плотность при 200С, г/см3 |
1,095-1,124 | |||||
17. |
Стабилизатор ВТС-150 |
ТУ 38.103613-86 |
Внешний вид |
Вязкая жидкость | ||
Массовая доля свободного стирола, в %, не более |
0,5 | |||||
Массовая доля свободного дифениламина, в %, не более |
3,5 | |||||
Вязкость кинематическая при 50 0С мм2/с, не более |
800 | |||||
рН не менее |
6 | |||||
Энергоресурсы | ||||||
18. |
Вода умягченная |
регламент цеха Е-3-7-48 |
Жесткость общаяя мгЭкв/л, не более |
0,05 | ||
Щелочность гидратная |
отсутствие | |||||
Содержание растворенного кислорода, мг/л, не более |
0,3 | |||||
Содержание железа, мг/л, не более |
0,6 | |||||
Содержание углекислого газа, мг/л, не более |
3,0 | |||||
19. |
Аммиак жидкий NH3 |
регламент цеха Е-8-102 |
Внешний вид |
бесцветный газ с резким запахом | ||
Плотность жидкости, г/см3 |
0,634 | |||||
Температура кипения, 0С |
- 33,34 | |||||
Содержание влаги, в %, не более |
0,1 | |||||
Температура кристаллизации, 0С |
- 77,9 | |||||
Опасная для жизни концентрация, мг/м3 |
350-700 | |||||
Растворимость в воде |
не ограничен-ная | |||||
20. |
Кальций хлористый технический CaCl2 |
регламент цеха Е-8-102 |
Содержание CaCl2, в %, не менее |
35 - 38 | ||
Плотность, г/см3 |
||||||
зимой |
1,25 - 1,28 | |||||
летом |
1,22 - 1,23 | |||||
Температура плавления, 0С |
740 | |||||
Температура кипения, 0С |
более 1600 | |||||
21. |
Азот |
ГОСТ 92-937 |
Внешний вид |
бесцветный негорючий газ, без запаха и вкуса | ||
Массовая доля азота, в %, не менее |
99,99 | |||||
Содержание масел |
отсутствие | |||||
Точка росы 0С, не более |
43 | |||||
Содержание О2, в %, не более |
0,1 | |||||
22. |
Пар |
Давление, кгс/см2 |
8,5 - 9,5 | |||
Температура, 0С |
247 - 273 | |||||