4591 (585165), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Пластикат кабельный гранулированный П-30 (ТУ 6-05-5084-76). Термопластичный материал на основе ПВХ, пластификаторов и других добавок. Применяется для изоляции кабелей.

Пластикат Нева. Термопласт на основе ПВХ-смолы, пластификаторов и добавок. Применяется для изготовления неразъемных вилок, соединительных шнуров машин и приборов.

Винипласт гранулированный вистан-2 (ТУ 6-01-997-75). Композиция на основе ПВХ, стабилизатора, модификатора и др. добавок. Характеризуется повышенной химической стойкостью и прозрачностью. Применяется для изготовления тары, используемой для упаковки бензина, машинного масла, скипидара, растворителей, товаров бытовой химии.

Массы ПВХ мягкие (ТУ 6-05-1241-75). Композиции на основе ПВХ, пластификаторов и др. добавок. Применяется для изготовления форм для отливки лепных деталей, а также формы для отливки скульптур, восковых моделей и т.д. - формоплат А; для заполнения полостей металлорежущих станков - формопласт Б; для заполнения полостей различных зажимов, способных перемещаться под давлением по узком каналам - гидропласт.

Комплекс. Самозатухающий ударопрочный материал на основе ПВХ, полиметилметакрилата и различных добавок (антипрены, стабилизаторы, красители). Характеризуется высокой химической атмосферостойкостью, самозатухающими свойствами. Применяется для изготовления различных изделий литьем под давлением, экструзией, пневмо - и вакуумформированием [7].

Полуфабрикаты и заготовки

Поливинилхлорид является одним из лучших материалов, используемых для изготовления труб, листов и пленок.

Трубы и листы

Трубы из непластифицированного ПВХ (ТУ 6-19-99-78). Изготавливают экструзией из композиционного материала на основе непластифицированного ПВХ. Применяют для трубопроводов, транспортирующих воду, а также жидкостей, к которым ПВХ химически стоек.

Пластикат листовой (ТУ 6-05-1114-75). Термопласт на основе ПВХ. Применяется в качестве прокладочного материала и для других целей.

Винипласт светотехнический (ТУ 6-01-282-76). Жесткий термопласт на основе ПВХ, выпускается в виде листов. Применяется для изготовления осветительной арматуры.

Винипласт листовой (ТУ 6-051808-77). Композиция на основе модифицированного ПВХ, пластификаторов и других добавок. Применяется для изготовления деталей логарифмических линеек [10].

Пленка ПВХ

Пленка ПВХ (ТУ 6-01-1009-75). Слабопластифицированный термопластичный материал на основе ПВХ. Применяется для изготовления тары под растительное масло, пищевые продукты, упаковки лекарственных средств.

Пленка ПВХ (ТУ 6-05-1067-75). Термопласт на основе ПВХ, пластификаторов и др. добавок. Применяется для изготовления различных изделий, для защиты металлической оболочки кабеля, для изготовления металлопласта.

Пленка радиационная жесткая. Слабопластифицированный термопласт на основе ПВХ. Применяется для упаковки кетгута в консервирующем растворе с последующей радиационной стерилизацией 30 кДж/кг [10].

1.2 Обоснование и выбор технологической схемы производства поливинилхлорида

Анализ литературных данных [4-9] показывает, что суспензионный способ производства поливинилхлорида является наиболее перспективным. Выбор технологической схемы был обусловлен наличием на территории республики Башкортостан крупного производства поливинилхлорида (ЗАО “Каустик” г. Стерлитамак). Спрос на поливинилхлорид на рынке очень велик, поэтому необходимо постоянно наращивать мощность его производства. К примеру, в Японии летом 2003 года была усовершенствована технологическая схема производства суспензионного ПВХ таким образом, что теперь проектная мощность цеха полимеризации винилхлорида составляет 1 млн. тонн ПВХ в год [12]. Следует отметить, что в настоящее время преобладающим является метод производства поливинилхлорида путем суспензионной полимеризации, но он имеет ряд существенных недостатков, среди которых:

практически все синтетические полимеры получают из нефтепродуктов. Рост дефицита на нефтяное сырье создает положительную конъюнктуру для развития производства поливинилхлорида, который уже сейчас является самым дешевым термопластом.

необходимо избегать дегидрохлорирования полимера, так как образование двойных связей приводит к появлению окраски и снижению его термостабильности;

невозможность полимеризации непрерывным способом;

жесткий температурный режим процесса полимеризации винилхлорида;

коркообразование на внутренних поверхностях реактора полимеризатора.

Исходя из химизма процесса, фазового состояния исходных компонентов, данных литературного обзора, разрабатываемая технологическая схема производства поливинилхлорида должна содержать следующие стадии:

1) полимеризация винилхлорида;

2) дегазация суспензии;

3) сушка и рассев поливинилхлорида.

2. Разработка принципиальной технологической схемы процесса получения поливинилхлорида

Технологическая схема процесса полимеризации винилхлорида приведена на рис.2.1

Спецификация основного технологического оборудования приведена в табл.2.1

2.1 Описание технологического процесса производства поливинилхлорида

Процесс суспензионной полимеризации осуществляется в каплях эмульсии, полученных диспергированием винилхлорида в обессоленной воде в присутствии высокомолекулярных стабилизаторов эмульсии и растворимого в мономере инициатора.

В качестве стабилизатора эмульсии используется метоцел (метилоксипропилцеллюлоза). Однако, использование только одного метоцела позволяет получать ограниченный марочный ассортимент поливинилхлорида.

Эмульгирующие системы, состоящие из нескольких эмульгаторов (метоцела, клуцела, шпана или различных поливиниловых спиртов) позволяют стабильно проводить процесс полимеризации до высоких конверсий (до 90%) с получением полимера достаточно высокой пористости и морфологической однородности, получать полимеры широкого марочного ассортимента без изменения условий перемешивания в реакторе.

В качестве инициаторов используются дицетилпероксидикарбонат (лиладокс) и перекись лауроила. Инициирующие системы на основе этих двух инициаторов позволяют получать поливинилхлорид всех планируемых к выпуску марок при продолжительности полимеризации 5-7 часов в зависимости от марки полимера и условий теплосъема.

Инициирование процесса полимеризации винилхлорида осуществляется свободными радикалами, которые образуются при термическом распаде перекиси лауроила и лиладокса при нагревании реакционной массы:

R -R 2R*

где R-R - молекула инициатора;

R* - свободный радикал.

Свободные радикалы инициируют полимеризацию путем присоединения к молекуле мономера и образования с мономером активных центров. Таким образом происходит зарождение цепи:

R* + CH₂=CHCl R-CH₂-CH*Cl

Под действием активных центров происходит рост цепи с образованием макромолекулы полимера:

R-CH₂-CH*Cl + CH₂=CHCl R-CH₂-CHCl-CH₂-CH*Cl

Процесс образования макромолекулы идет с выделением тепла и с большой скоростью и продолжается до тех пор, пока макромолекула-радикал не вступит во взаимодействие с каким-либо реагентом или другим свободным радикалом. В результате происходит обрыв цепи и образование неактивной макромолекулы.

Реакцию полимеризации винилхлорида в общем виде можно представить следующим образом:

CH₂=CHCl + J (CH₂-CHCl-) _n + Q Ккал,

где n - степень полимеризации, которая колеблется для промышленных

марок поливинилхлорида в пределах от 640 до 2800;

J - инициатор полимеризации;

Q - теплота реакции полимеризации, которая составляет 360-400

Ккал на 1 кг винилхлорида, вступившего в реакцию.

Регулирование скорости реакции полимеризации осуществляется введением в реакционную смесь агидола-1 (2,6-дитретбутилпаракрезола), повышающего также термостабильность поливинилхлорида.

Для снижения коркообразования внутренняя поверхность реактора покрывается нигрозином и процесс полимеризации проводится в целочной среде, создаваемой за счет добавления в реакционную массу едкого натра.

Важную роль при полимеризации винилхлорида играют качество загружаемых компонентов, температура полимеризации, точность дозировки, способ и порядок загрузки компонентов и наличие примесей в исходном сырье.

Наличие кислорода ведет к снижению водородного показателя (рН) реакции, что, в свою очередь, обуславливает нестабильное протекание процесса и получение нестандартного полимера. Кислород обуславливает индукционный период процесса, изменение скорости реакции, уменьшает среднюю молекулярную массу поливинилхлорида. Кислород воздуха легко окисляет винилхлорид, образующиеся при этом перекисные соединения легко гидролизуются с образованием альдегидов, которые являются хорошими передатчиками цепи, а также хлористого водорода, замедляющего процесс полимеризации.

Наличие примесей изопрена, винилиденхлорида в техническом винилхлориде значительно влияет на степень полимеризации поливинилхлорида, а также на его термостабильность. Бутадиен и винилацетилен оказывают ингибирующее действие и вызывают повышенное коркообразование.

Ацетилен и ацетальдегид являются сильными ингибиторами процесса полимеризации, в их присутствии уменьшается длина цепей поливинилхлорида, они вызывают автоокисление винилхлорида. Дихлорэтан является передатчиком цепи, а также уменьшает молекулярный вес полимера.

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.

2.2 Описание технологической схемы производства поливинилхлорида

Технологический процесс получения суспензионного поливинилхлорида состоит из трех стадий.

2.2.1 Стадия 1. Полимеризация винилхлорида

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.

Характеристики

Список файлов ВКР