70687

Введение в технологию синтеза полимерных материалов. Термины и определения

Лекция

Производство и промышленные технологии

Возможны два варианта дозирования: на всасывание компрессора промежуточного давления при давлении 12 МПа или на всасывание компрессора реакционного давления при давлении 2530 МПа. Принципиальная схема дозирования кислорода на всасывание компрессора промежуточного давления...

Русский

2014-10-24

566.14 KB

3 чел.

Лекция 13. Введение в технологию синтеза полимерных материалов Термины и определения

технологии получения полимерных материалов рассматривается совокупность физических и химических явлений, из комплекса которых и складывается технологический процесс. Он включает в себя следующие стадии:

подвода реагирующих компонентов в зону реакции;

химические реакции – полимеризация или поликонденсация;

отвода полученных продуктов из реакционной зоны и др.

Общая скорость технологического процесса может лимитировать скорость одного из трех составляющих элементарных процессов (стадий), который протекает медленнее других. Так, если наиболее медленно протекают химические реакции и они лимитируют общую скорость, то процесс протекает в кинетической области. В этом случае технологи стремятся усилить именно те факторы (концентрации мономера и инициатора, температура, давление и т. д.), которые влияют особенно на скорость реакции. Если общую скорость процесса лимитирует подвод реагентов в зону реакции или отвод полимеров, то это значит, что процесс

происходит в диффузионной области. Скорость диффузии стремятся увеличить прежде всего перемешиванием (турбулизацией реагирующей системы), повышением температуры и концентрации мономера и перевода системы из многофазной в однофазную и т. п.

Если скорости всех элементов, составляющих технологический процесс,

соизмеримы, то необходимо воздействовать прежде всего такими факторами, которые ускоряют как диффузию, так и реакцию, т. е. повышать концентрации исходных веществ и температуру.

Для функционирования любого процесса весьма важным является поддержание его технологического режима на оптимальном уровне. Технологическим режимом называется совокупность основных факторов (параметров), влияющих на скорость процесса, выход и качество полимерного материала. Для полимеризационных процессов основными параметрами режима являются температура, давление, продолжительность реакции, концентрации мономера и инициатора.

Полимеризационный процесс базируется на технологии и оборудовании. По определению, технология – совокупность знаний и способов ведения процессов превращения мономеров в полимеры, а также сами процессы. В любом технологическом процессе важное значение имеют конструкции реакторов и машин, а также вся сумма эмпирических знаний, опыта и приемов, получивших в практике название know-how – «ноу-хау» процесса (т. е. умение вести процесс).

Способ ведения процесса излагается как последовательное описание операций, протекающих в соответствующих аппаратах и машинах. Такое описание называют технологической схемой. Таким образом, технологическую схему можно рассматривать как некоторую совокупность технологических узлов. При этом технологическим узлом называют аппарат или группу аппаратов с обвязочными

трубопроводами и арматурой. В общем случае в технологической схеме

встречаются следующие узлы:

транспортирования жидкостей с помощью насосов различных типов;

компремирования перерабатываемых газов с помощью компрессоров;

обвязки вакуум-насосов;

ректификации;

осушки и фильтрации;

обвязки реакторов и т. п.

Трубопроводная арматура – механизмы и устройства, предназначенные для полного или частичного отключения отдельных участков трубопровода, предотвращение обратного тока жидкости или газа. Это вентили, задвижки, краны, обратные клапаны и др.

Основные технологические узлы химических производств

Одним из наиболее распространенных элементов каждой технологической схемы любого производства является комбинация «емкость – насос». Жидкие продукты, перерабатываемые в несколько ступеней, на промежуточных стадиях

собирают в сборники. Объем сборников должен обеспечить поддержание запаса жидкости для компенсации кратковременных нарушений в работе последующих или предыдущих стадий, например прекращение питания одной или нескольких связанных последовательно ректификационных колонн.

Сборники и насосы являются основным оборудованием прицехового склада жидкого сырья. В зависимости от особенностей процесса сборники могут находиться при атмосферном давлении, под вакуумом или под избыточным давлением. Выпускаются вертикальные и горизонтальные сборники.

Наибольшее распространение получили в промышленности следующие типы насосов – центробежные, центробежно-вихревые, лопастные, поршневые, а также герметичные бессальниковые насосы с электрическим приводом. Последние применяются для перекачивания агрессивных и токсичных жидкостей. Сведения о насосах разных типов можно найти в каталогах отечественной и зарубежной промышленности.

На рис. 5.1 представлена схема обвязки технологического узла «емкость – центробежный насос».

Схема технологического узла сборник – насос:

1 – напорный бачок;

2 – насосы;

3 – обратные клапаны;

4 – гребенки регулирующих

клапанов;

5 – диафрагма расходомера;

6 – уровнемер;

7 – термопара;

8 – манометр;

9 – объект

 Напорный бачок 1 работает при атмосферном давлении; от него питаются три центробежных насоса 2, из которых два насоса должны работать постоянно, а третий – резервный. Всасывающий трубопровод является общим для всех насосов, количество нагнетательных коллекторов зависит от числа точек, в которые необходимо направить перекачиваемую жидкость. Каждый насос 2 имеет запорную арматуру на всасывающей и нагнетательной сторонах. При подобной обвязке

(когда насосы работают «на коллектор») на каждом нагнетательном трубопроводе следует предусмотреть обратный клапан 3, предотвращающий вращение рабочего колеса насоса в обратном направлении при неожиданной остановке (например вследствие выхода из строя электродвигателя).

Узел компримирования включает следующие типы компрессоров: поршневые, ротационные, центробежные. В компрессорный агрегат большой производительности, предназначенный для сжатия газа до высоких давлений, входит следующее оборудование: компрессор, холодильники газа, маслоотделители, гасители вибрации, масляные насосы, сборники масла и др. Компрессорный агрегат часто является частью технологической схемы производства полимеров и связан с ней с помощью всасывающего и нагнетательного газопроводов и ряда

вспомогательных трубопроводов.

 Узел дозирования инициатора. Дозирование кислорода при полимеризации этилена осуществляется на стадии его компримирования. Возможны два варианта дозирования: на всасывание компрессора промежуточного давления (при давлении 1…2 МПа) или на всасывание компрессора реакционного давления (при давлении 25…30 МПа).

Принципиальная технологическая схема дозирования кислорода приведена на рис. 5.2.

 

Принципиальная схема дозирования кислорода на всасывание компрессора промежуточного давления (а) и на всасывание компрессора реакционного давления (б):

1, 11 – буферные емкости; 2 – расходомер кислорода; 3, 7, 12 – регулирующие

клапаны; 4 – устройство для отсечки подачи кислорода от системы; 5 – расходомер

этилена; 6 – регулятор соотношения потоков этилена и кислорода; 8 – емкость для

приготовления этилен-кислородной смеси; 9 – дозировочный компрессор; 10 – регулятор давления; 13 – регулятор расхода

 Кислород из сети поступает через клапан, регулирующий давление, в емкость 1 (рис. 5.2 а), а затем через расходомер 2, регулирующий клапан 3, и устройство для надежной отсечки линии кислорода от линии этилена 4 направляется на смешение с этиленом.

Процесс полимеризации очень чувствителен к концентрации кислорода, поэтому дозирование кислорода должно быть стабильным. Попадание кислорода в линию этилена или этилена в линию кислорода может привести к взрыву. Для предотвращения этого устройство 4 работает автоматически, таким образом, что отсечка происходит при прекращении потока этилена (например, при остановке компрессора) или при снижении давления кислорода в трубопроводе.

Схема дозирования кислорода на всасывание компрессора реакционного давления приведена на рис. 5.2 б. В этом случае в емкости 8 приготавливается этилен-кислородная смесь. С помощью расходомера этилена 5 и регулятора соотношения потоков этилена и кислорода 6 в емкости 8 всегда поддерживается постоянная концентрация кислорода в этилене в пределах 1…4 % (по массе) (при

концентрации этилена более 6 % смесь становится взрывоопасной).

Далее этилен-кислородная смесь сжимается дозировочным компрессором 9 до давления 25…30 МПа и через буферную емкость 11 и регулирующий клапан 12 вводится в трубопровод этилена. Концентрация кислорода в реакционной смеси регулируется в необходимых пределах регулятором расхода 13.

Для сжатия используются специальные мембранные компрессоры, в которых смазка не подается в этилен-кислородную смесь, что исключает опасность взрыва этой смеси. Такой способ дозирования более удобен для регулирования

процесса полимеризации, так как сокращается время от момента изменения дозировки до изменения концентрации кислорода в реакторе, однако он требует использования более сложного оборудования.

Объемная концентрация кислорода в реакционной смеси на входе в реактор составляет обычно 0,0015…0,0030 %.

Вакуумные установки. Многие процессы полимеризации проводятся под вакуумом. Обычно вакуумная установка состоит из вакуум-насоса, вакуумных аппаратов коммуникаций, арматуры и вспомогательных приспособлений. В качестве вакуум-насосов используются компрессоры различных типов: поршневые, ротационные со скользящими пластинами (при откачивании сухих газов), ротационные с жидкостным поршнем (при откачивании больших количеств влажных паров, которые затем необходимо сконденсировать). Широко применяются также пароэжекционные вакуум-насосы.

На рис. 5.3 изображена установка с водокольцевым вакуум-насосом 1. Отсасываемые пары поступают в барометрический конденсатор 5. В зависимости от свойств паров он может быть поверхностным, или конденсатором смешения. Барометрический конденсатор (а при использовании поршневого компрессора – вакуум- ресивер) устанавливается на высоте, позволяющей свободно отводить

конденсирующуюся влагу без нарушения вакуума в системе. Эта так называемая барометрическая высота колеблется в пределах от 6 до 12 м. Сконденсировавшаяся вода стекает в барометрический сборник 7, откуда либо сливается в канализацию, либо откачивается для дальнейшего использования.

Ректификационные колонны. Основным элементом узла ректификации является ректификационная колонна. Колонны классифицируются следующим образом: по способу осуществления контакта между паром и жидкостью (1); по давлению, при котором проводится ректификация (2); по назначению (3) и по другим

принципам.

1. Тарельчатые и насадочные колонны. Тарельчатые колонны подразделяются на колпачковые и бесколпачковые (сетчатые, решетчатые, дырчатые и др.). Насадочные колонны различают по типу  насадки и по способу заполнения ею колонны.

2. Вакуумные, атмосферные и колонны, работающие под избыточным давлением.

3. Колонны промышленных установок, например термического и каталитического крекинга, ректификации сжиженных газов, отпарки легкокипящих и т. д.

Все перечисленные колонны могут применяться в непрерывных и периодических процессах.

На рис. 5.4 изображена схема установки для разделения двухкомпонентной смеси. Жидкость поступает в сборник 1, затем насосом 2 через теплообменник 3 и подогреватель 4 направляется в ректификационную колонну тарельчатого типа 5. При проектировании следует предусматривать несколько вводов питания колонны, так как это позволяет в условиях эксплуатации скорректировать неточности,

допущенные при расчете, и учесть колебания состава сырья.

 

Схема установки для разделения двухкомпонентной смеси:

1 – промежуточный сборник; 2 – насос; 3 – теплообменник; 4 – подогреватель;

5 – ректификационная колонна; 6 – выносной кипятильник; 7 – дефлегматор;

8 – сепаратор

Подвод тепла в колонну осуществляется в выносном кожухотрубчатом кипятильнике 6, в межтрубное пространство которого подается водяной пар. Кипятильник, устанавливаемый, как правило, вертикально, располагается так, чтобы его верхняя трубная решетка была на 200…300 мм выше уровня жидкости в колонне. Такое взаимное расположение колонны и выносного кипятильника, во-первых, создает оптимальные условия для естественной циркуляции испаряемой жидкости и, во-вторых, дает возможность поддерживать постоянный уровень жидкости в колонне и кипятильнике с помощью только одного регулятора уровня,

устанавливаемого на кубе колонны.

Конденсат водяного пара, подаваемого в кипятильник (обычно применяется «глухой» пар), через конденсатоотводчик выводится в общецеховую систему сбора конденсата.

Часть остатка непрерывно выводится из системы ректификации как целевой, промежуточный или побочный продукт. Обычно он имеет довольно высокую температуру, и поэтому предварительно направляется в теплообменник 3, в котором подогревается смесь, направляемая на ректификацию.

Узел абсорбции. Обычно процесс абсорбции применяется для разделения газов термического и каталитического крекинга, извлечения ароматических углеводородов из газов пиролиза или продуктов реакции из циркуляционных газов, а также для очистки и сушки газов. Как правило, процесс абсорбции сочетается с обратным процессом – десорбцией.

По конструкции абсорберы и десорберы во многом сходны с ректификационными колоннами. Они также подразделяются на тарельчатые и насадочные и могут работать под избыточным или атмосферным давлением и под вакуумом.

В зависимости от назначения процесса и от свойств перерабатываемых продуктов в каждом конкретном случае схемы абсорбции имеют некоторые различия. В основном эти схемы сводятся к следующему (рис. 5.5).

Обвязка узла абсорбции:

1 – абсорбер; 2 – насос; 3 – холодильник абсорбента

Смесь газов направляют в нижнюю часть одного или нескольких параллельно работающих абсорберов, в верхнюю часть которых насосами подается вода или другая жидкость – абсорбент. Стекая вниз по тарелкам или насадке, вода насыщается одним или несколькими

 Смесь газов направляют в нижнюю часть одного или нескольких параллельно работающих абсорберов, в верхнюю часть которых насосами подается вода или другая жидкость – абсорбент. Стекая вниз по тарелкам или насадке, вода насыщается одним или несколькими компонентами. Накопившийся внизу абсорбент после охлаждения смешивается с чистым абсорбентом и подается на орошение, а его балансовая часть выводится из системы.

Заданный уровень жидкости в аппарате поддерживается с помощью регулятора уровня или переливного штуцера. Наличие уровня предотвращает проскок газа в жидкостную линию. На абсорберах устанавливаются предохранительные клапаны (два клапана с переключающим вентилем). Размещать предохранительные клапаны следует как можно выше, на случай возможного выброса жидкости. Как и в узлах ректификации, линии выброса от предохранительных клапанов выводятся либо на факел, либо в атмосферу. Кроме аварийных сбросов, следует предусмотреть линии опорожнения, продувочные линии и штуцеры для отбора проб.

Абсорбер, работающий под атмосферным давлением, может быть соединен с дыхательной системой цеха. Если выделение поглощенных компонентов из насыщенного абсорбента намечается производить путем десорбции, абсорбент предварительно подогревается теплом отходящих потоков или паром, а затем подается в верхнюю часть десорбера, в нижнюю часть которого вдувается десорбирующий агент (например чистый компонент разделяемой смеси). Отпаренный компонент вместе с десорбирующим агентом направляется на дальнейшую переработку, а ненасыщенный абсорбент охлаждается в теплообменнике и снова подается в абсорбер.

Узел фильтрации. Фильтрование в производстве полимеров применяют для разделения суспензий полимеров на фильтрат и влажный осадок, для разделения суспензий вспомогательных веществ и растворов полимеров, для очистки расплавов полимеров от твердых и других включений. Интенсивность фильтрования зависит от свойств суспензии, получаемой на предыдущих стадиях технологического процесса. Поэтому необходимо создавать условия, обеспечивающие образование твердых частиц с пониженным сопротивлением осадка, уменьшающие возможность появления в суспензии смолистых, слизистых и слипающихся и коллоидных веществ. Фильтровальное оборудование может работать при постоянном

перепаде давления на фильтровальной перегородке или при постоянной скорости фильтрования. В зависимости от способа создания перепада давления фильтровальное оборудование можно разделить на фильтры и центрифуги, а в зависимости от организации процесса на оборудование непрерывного и периодического действия. В большинстве случаев применяемые на технологических установках фильтры – это герметичные аппараты с различными фильтрующими материалами внутри. В непрерывных схемах следует устанавливать не менее двух параллельных фильтров с тем, чтобы иметь возможность попеременной чистки каждого из них. Очистку фильтрующих поверхностей можно производить либо продувкой

(сетчатые фильтры), либо встряхиванием (рукавные фильтры). Для очистки газов, сильно загрязненных твердыми частицами, применяются системы, состоящие из нескольких ступеней очистки. Сначала газ поступает в аппараты сепарационного типа (расширители, циклоны), в которых происходит отделение наиболее крупных частиц. Далее следуют фильтры грубой очистки (размер ячеек фильтрующей

сетки не менее 0,5 мм) и фильтры, имеющие очень мелкую сетку, либо заполненные различными пористыми материалами (стекловолокном, слоями шерстяной фланели, силикагелем и т. п.). Подобный узел изображен на рис. 5.6.

Установка пылеочистки:

1 – циклон; 2 – бункер; 3 – сетчатый фильтр; 4 – манометры; 5 – продувочные краны

Узел реактора. Удачно разработанные конструкции и трубопроводная обвязка реактора во многом предопределяет успешное осуществление всего технологического процесса получения полимера. Трубопроводная обвязка каждого реактора зависит от характера проектируемого процесса (непрерывный или периодический), от присутствия катализатора или его свойств и от наличия предварительного смешения реагентов. На рис. 5.7 изображена схема трубопроводной обвязки одного из группы емкостных реакторов, работающих в непрерывном технологическом процессе.

Обвязка одного из группы реакторов периодического действия:

1 – реактор; 2 – рубашка;

3 – задвижки с электроприводом;

 4 – клапан регулятора температуры;

5 – мешалка;

6 – смеситель

В таких случаях предусматривается не менее трех реакторов. При этом в одном из них идет смешение и протекает реакция, в другом – наполнение, а в третьем – опорожнение. Для автоматического переключения реакторов с одного режима на другой на всех технологических трубопроводах установлена запорная арматура с электро-, пневмо- или гидравлическим приводом, срабатывающая в

соответствии с заранее разработанной программой. Реактор снабжен рубашкой 2. В начале процесса в нее подается пар. После начала реакции в рубашку подают охлаждающую воду для компенсации выделяющегося тепла.

Классификация технологических схем производства полимеров

Технологические схемы получения полимеров делятся на два типа:

 схемы с открытой цепью;

 схемы циклические (замкнутые).

Рассмотрим кратко эти схемы.

Схема с открытой цепью

Она состоит из аппаратов, через которые все реагирующие компоненты или один из них проходят лишь один раз (проточная система). Если степень превращения в одном аппарате невелика, то приходится последовательно включать в технологическую схему несколько однотипных реакторов – батарею аппаратов. Примером

процесса с открытой цепью может служить технологическая схема производства листового полиметилметакрилата, представленная на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схема производства листового полиметилметакрилата:

1 – реактор; 2 – станок для получения крупки; 3 – шкаф для термообработки;

4 – ларь для крупки ПММА; 5 – мерник для инициатора; 6 – мерник

метилметакрилата; 7 – мерник для пластификатора; 8 – вакуумизатор; 9 – формы;

10 – обогреваемая камера; 11 – фильтрующая перегородка; 12 – вакуум-насос

Технологический процесс производства полиметилметакрилата (ПММА) в массе в виде листового органического стекла включает ряд стадий: приготовление сиропа; изготовление формы из силикатного стекла; полимеризация сиропа в формах.

В реактор 1 загружают мономер, крупку (отходы ПММА), инициатор, пластификатор и краситель. В реакторе 1 происходит форполимеризация мономера до конверсии порядка 30 %. Полученный сироп сливают в вакуумизатор 8 и в течение 2 ч отсасывают воздух.  Затем сироп сжатым воздухом пропускают через тканевый фильтр и заливают в формы 9, которые помещают в последовательно соединенные обогреваемые камеры 10 для окончательной полимеризации. Общая продолжительность процесса полимеризации зависит от толщины изготовляемого листа ПММА и колеблется от 20 до 100 ч.

Циклическая схема

Циклическая схема предусматривает многократное возвращение в реактор исходного мономера. Типичным примером такой схемы может служить синтез полиэтилена высокого давления, полистирола в массе и др. Например, за один цикл в реакторе полимеризации достигается небольшая степень превращения этилена в полиэтилен и поэтому в технологической схеме предусмотрен рецикл сырья,

благодаря этому этилен многократно циркулирует через реактор. На рис. 5.9 в качестве примера приведена упрощенная технологическая схема получения полиэтилена.

Полиэтилен низкой плотности (высокого давления) производится блочной полимеризацией мономера. Этилен с установки газоразделения или хранилища подается под давлением 1…2 МПа и при температуре 10…40 °С в ресивер 1, где в него вводится возвратный этилен низкого давления и кислород в количестве до 0,002…0,006 об. % (при использовании его в качестве инициатора). Смесь сжимается компрессором промежуточного давления 2 до 25…30 МПа, соединяется с потоком возвратного этилена промежуточного давления, сжимается компрессором реакционного давления 3 до 150…350 МПа и направляется в реактор 4. Пероксидные инициаторы в случае использования их в процессе полимеризации вводятся с помощью насоса 9 в реакционную смесь непосредственно перед реактором. В реакторе происходит полимеризация этилена при температуре 200…320 °С. На данной схеме приведен реактор трубчатого типа, однако могут использоваться и автоклавные реакторы.

Принципиальная технологическая схема установки синтеза ПЭВД:

1, 14 – ресиверы этилена; 2 – компрессор промежуточного давления; 3 – компрессор реакционного давления; 4 – трубчатый реактор; 5 – отделитель промежуточного давления; 6, 12 – холодильники; 7, 13 – циклоны; 8 – емкость для инициатора; 9 – дозировочный насос; 10 – отделитель низкого давления; 11 – экструдер; 15 – емкость для модификатора; 16 – бустерный компрессор

Образовавшийся в реакторе расплавленный полиэтилен вместе с непрореагировавшим этиленом (конверсия этилена в полимер 10…30 %) непрерывно выводится из реактора через дросселирующий клапан и поступает в отделитель промежуточного давления 5, где поддерживается давление 25…30 МПа и температура 220…270 °С. При этих условиях происходит разделение полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Расплавленный полиэтилен из нижней части отделителя вместе с растворенным этиленом через дросселирующий клапан поступает в отделитель низкого давления 10. Этилен (возвратный газ промежуточного давления) из отделителя 5 проходит систему охлаждения и очистки (холодильники 6, циклоны 7), где происходит ступенчатое охлаждение до 30…40 °С и выделение низкомолекулярного полиэтилена, и затем подается на всасывание компрессора реакционного давления 3. В отделителе низкого давления 10 при давлении 0,1…0,5 МПа и температуре 200…250 °С из полиэтилена выделяется растворенный и унесенный механически этилен (возвратный газ низкого давления), который через систему охлаждения и очистки (холодильник 12, циклон 13) поступает в ресивер 14. Из ресивера сжатый бустерным компрессором 16 возвратный газ низкого давления (с добавленным в него при необходимости модификатором) направляется на смешение со свежим этиленом.

Полимеризация протекает в трубчатом аппарате или в автоклаве.Трубчатка состоит из прямых отрезков труб, соединенных последовательно друг с другом и снабженных рубашками. Длина его более 300 м. В свою очередь, автоклав – это емкостной аппарат с мешалкой и рубашкой для отвода тепла реакции.

Основные критерии создания непрерывных производств полимеров

всегда ли непрерывный процесс так уж безусловно выгоден? Каковы те основные критерии, которые определяют целесообразность проектирования непрерывного производства полимеров? Любой химико-технологический процесс производства полимеров представляет собой сочетание операций, связанных с химическим превращением вещества, и операций, имеющих чисто физико-химический характер, связанных с необходимостью выделения полимера. Физические процессы, например операции промывки, фильтрации, экстракции и т. д., сравнительно легко могут быть спроектированы непрерывными. А вот сами полимеризационные превращения и аппараты, в которых они осуществляются, требуют более детального рассмотрения.

Первостепенное значение в этом случае имеют кинетические закономерности, которые в основном сводятся к определению времени пребывания исходных веществ в реакторе. Если это время сравнительно мало и соизмеримо с продолжительностью операций загрузки и выгрузки периодического реактора (РПД), то переход на непрерывный процесс позволит сократить объем реактора и уменьшить расход энергии, как на перемешивание, так и на подогрев и охлаждение. В РПД большого объема неизбежны неравномерные пиковые нагрузки, которые требуют больших затрат энергии и расхода теплоносителей, в то время как в непрерывном процессе тот же суммарный тепловой эффект проявляется равномерно, и поэтому уровень энергопотребления значительно снижается. Однако в случае медленных химических реакций полимеризации или поликонденсации время пребывания исходных мономеров в реакторе значительно превышает продолжительность операций по загрузке и выгрузки. Тогда объемы аппаратов в периодическом процессе примерно равны объему реакторов в непрерывном процессе и заметных преимуществ непрерывный процесс не дает. Имеется еще один фактор, который должен быть учтен при выборе непрерывного процесса. Этот фактор – производительность. Далеко немаловажным является то обстоятельство, что по трубопроводам непрерывнодействующей установки будут перемещаться потоки, составляющие 5…10 м3/ч или всего лишь десятки – сотни литров в час. В первом случае процесс будет устойчивым, возможные колебания производительности не окажут существенного влияния, тепло- и массообмен в аппаратах будет стабильным, исполнительные механизмы и датчики систем контроля и автоматики будут работать надежно. Во втором случае процесс будет неустойчивым из-за малых потоков. Незначительные колебания будут резко сказываться на тепло- и массообмене, а следовательно это скажется отрицательно на работе реакторного узла. На рис. 5.10 и 5.11 приведены в качестве примера технологические схемы производства поливинилового спирта периодическим и непрерывным методами.

Схема производства поливинилового спирта периодическим методом:

1 – реактор омыления; 2 – холодильник; 3 – центрифуга; 4 – сушилка

Технологический процесс производства ПВС периодическим методом (рис. 5.10) заключается в омылении поливинилацетата. Раствор поливинилацетата (ПВА) в метаноле с концентрацией 28…33 % поступает в реактор омыления 1 объемом 20…40 м3, снабженный мешалкой, рубашкой и обратным холодильником 2. Омыление проводится 6…8%-м метанольным раствором едкого натра, который

вводится в реактор 1 порциями в несколько приемов. Омыление ПВА  проводится при 40…50 С в течение 3…5 ч до содержания ацетатных групп 1…3 %. По мере омыления ПВА выделяется ПВС в виде порошка, нерастворимого в метаноле.

Суспензию ПВС в смеси метанола и образовавшегося метилацетата подают на центрифугу 3 для отделения от жидкой фазы и промывки свежим метанолом. Порошок затем направляют в сушилку 4, где он сушится при 40…50 С и давлении 0,02 МПа до содержания летучих 2…4 %, после чего его просеивают и упаковывают. Смесь метанола с метилацетатом поступает на регенерацию. Технологический процесс производства ПВС непрерывным методом включает следующие стадии: омыление ПВА, дробление, отжим и промывка ПВС, сушка порошка (рис 5.11). Раствор с 25%-м содержанием ПВА в метаноле, нагретый до 50 С, шестеренчатым насосом подается на омыление в горизонтальный двухшнековый аппарат – омылитель 1. В него одновременно подают воднометанольный раствор в таком количестве, чтобы модуль ванны по ПВА составил 1 : 3,5. Омыление ПВА при 50…60 С продолжается 1…2 мин.

Схема производства поливинилового спирта непрерывным методом:

1 – аппарат для омыления; 2,4 – дробилки ножевого типа; 3 – отжимной аппарат;

5 – шнековый транспортер; 6 – бункер; 7 – сушилка; 8 – вакуум-насос

 

Суспензия образующегося ПВС непрерывно подается в дробилку 2, а затем в шнековый отжимной аппарат 3, фильтрат из которого после дополнительного фильтрования поступает в приемник и далее в аппарат для регенерации метанола. ПВС из отжимного аппарата переводят в дробилку 4, а затем шнековым транспортером 5 в бункер 6. Из бункера 6 ПВС, содержащий до 60 % летучих веществ, поступает в вакуум-гребковую сушилку 7 и после сушки при 50…60 С выходит в виде белого порошка с содержанием летучих веществ 2…4 %. После просеивания порошок упаковывается в тару.

Промышленность выпускает два типа ПВС:

 полностью гидролизованный, содержащий 0,8…3 % ацетатных групп;

 не полностью гидролизованный, содержащий 8…27 % ацетатных групп.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39142. Повышение эффективности диагностирования изделий имеющих активно-индуктивную нагрузку в электрооборудовании автомобилей 254.5 KB
  Однако в условиях массового производства автомобилей когда производительность лимитирована ритмом сборочного конвейера в виду длительности процесса диагностирования всего комплекса автомобильного электрооборудования сплошной выходной контроль его качества существенно затруднен. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования имеющего активноиндуктивную нагрузку решение которой позволит ввести сплошной выходной контроль в массовом...
39143. Оптимизация комбинированной энергетической установки электротранспортного средства 358 KB
  Прежде всего это ограниченный пробег без подзарядки бортового источника энергии. Поэтому актуальной является проблема оптимизации параметров бортовой энергоустановки в том числе совместным применением накопителей энергии различной физической природы в ее составе. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения энергоэффективности тяговой системы этого транспортного средства решение которой существенно повысит эффективность использования ограниченного запаса энергии на борту внося заметный вклад в...
39144. ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА 100.5 KB
  ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА Тоталитарные движения возможны везде где имеются массы по той или иной причине приобретшие вкус к политической организации. Массы держит вместе не сознание общих интересов и у них нет той отчетливой классовой структурированности которая выражается в определенных ограниченных и достижимых целях. Термин массы применим только там где мы имеем дело с людьми которых в силу либо просто их количества либо равнодушия либо сочетания обоих факторов нельзя объединить ни в какую организацию основанную на общем интересе в...
39145. ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 9.88 MB
  В зависимости от физической сущности моделируемого объекта или процесса и характера этого процесса могут использоваться законы распределения непрерывных или дискретных случайных величин. Естественно что при формировании вероятностностатистических моделей широко используются законы распределения случайных величин и правила оперирования с ними определяемые теорией вероятности и статистическими методами анализа. Формирование...
39146. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 1.47 MB
  Объектом управления является изделие ЛА, техническое состояние которого определяется параметрами , изменение которых во времени представляет собой монотонную случайную функцию времени t (рис. 3.1). Установлены предельно допустимые значения параметров , пересечение которых реализациями случайной функции означает отказ.
39147. Управление процессами технической эксплуатации изделий ЛА, заменяемых по состоянию 3.12 MB
  Лабораторная работа №2 Тема: Управление процессами технической эксплуатации изделий ЛА заменяемых по состоянию. Цель: Использование моделей экранов и замены изделий подверженных износу и старанию для управления процессами технической эксплуатации.Сформировать модель процесса технической эксплуатации изделий заменяемых по состоянию; 2.Определить характеристики процесса технической эксплуатации изделий заменяемые по состоянию; 2.
39149. Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем 100.5 KB
  Техникум-интернат, как учреждение среднего профессионального образования получает право на общеобразовательную деятельность и льготы, представляемые законодательством Российской Федерации через лицензию, выданную Министерством социальной защиты населения Российской Федерации.
39150. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ «УЧЕТ СОЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ СТУДЕНТОВ» НА ПРИМЕРЕ ФКОУ СПО «КАЛАЧЕВСКИЙ ТЕХНИКУМ-ИНТЕРНАТ» 70.8 KB
  Цель данной работы – создание программного модуля учета социальных данных студентов для ФКОУ СПО «Калачевский техникум-интернат». Заказчиком данного программного модуля является социально-педагогическая служба техникума, которой требуется полный и точный контроль над социальными данными всех студентов техникума. Лучшее решение этой задачи – внедрение программного модуля, который автоматизирует данный процесс учета данных.