Оборудование расчёт реактора отгона этиленгликоля на могилевхимволокно

Содержание
Введение
3
1 Литературный обзор: Оборудование для повышения молекулярной
массы ПЭТ в процессе получения полиэфирного волокна
4
2 Принцип действия и технические характеристики реактора отгона
этиленгликоля
18
3 Расчет пропускной способности реактора отгона этиленгликоля
20
4 Расчет энергопотребления на стадии отгона этиленгликоля
21
5 Техническое обслуживание и ремонт реактора отгона этиленгликоля 22
6 Безопасная эксплуатация реактора отгона этиленгликоля
25
Изм. Лист
№ докум.
Разраб.
Петухов
Провер.
Жмыхов
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Подпись Дата
ХТВМС КП ОПУП 117104 ПЗ
Реактор отгона этиленгликоля в
процессе
2 получения
полиэтилентерефталата
Лит.
Лист
Листов
2
БГУТ, гр. ТХВ - 171
Введение
В современной химической промышленности значительное место
занимает полиэтилентерефталат. На данный момент существует два способа
получения полиэтилентерефталата. Первый способ – это прямое получение
полиэтилентерефталата реакцией поликонденсации этиленгликоля и
дихлорангидрида терефталевой кислоты или этиленгликоля и терефталевой
кислоты (рисунок 1).
Cl
HO
OH
+
O
O
O
O
O
O
Cl
O
+ HCl
n
HO
HO
OH
+
O
O
O
O
O
O
OH
O
+ H2O
n
Рисунок 1 – Реакция поликонденсации полиэтилентерефталата из
этиленгликоля и дихлорангидрида терефталевой кислоты, этиленгликоля и
терефталевой кислоты
Второй способ – это получение полиэтилентерефталата реакцией
поликонденсации дигликольтерефталата. Именно таким способом получают
полиэтилентерефталат на ХЦ ПСВ 1 ОАО «Могилёв Химволокно».
Дигликольтерефталат
получают
реакцией
переэтерификации
из
диметилтерефталата и этиленгликоля (рисунок 2).
O
O
O
O
OH
CH3
+
HO
+
OH
H3C
H3C
OH
HO
O
O
O
O
Рисунок 2 – Реакция переэтерификации диметилтерефталата в
дигликольтерефталат
3
1 Литературный обзор. Оборудование для повышения молекулярной
массы ПЭТ в процессе получения полиэфирного волокна
В настоящее время на предприятиях по выпуску ПЭТ используют
следующие
аппараты
для
повышения
молекулярной
массы
волокнообразующего полимера, такие как: жидкофазные дополиконденсаторы,
твёрдофазные дополиконденсаторы.
1.1
Жидкофазная дополиконденсация
Процесс жидкофазной дополиконденсации ПЭТ (HVSRпроцесс)
проводится в расплаве в диапазоне температур 270−310 °С в глубоком вакууме
0,05−0,4 МПа в тонком слое расплава. Схема процесса приведена на рисунок 3.
1 – дополиконденсатор; 2 – отделитель олигомеров; 3 – вакуумный шлюз;
4 – сборник ЭГ; 5 – сборник запорной жидкости; 6 – разгрузочный насос;
7, 8 – насосы Рутса; 9 – гликолькольцевой насос; 10 – сборник ЭГ;
11 – теплообменник; 12 – сепаратор; 13 – клапан.
Рисунок 3 – Технологическая схема жидкофазной дополиконденсации
Дополиконденсатор (рисунок 4) представляет собой горизонтальный
аппарат, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева парами динила.
При вращении мешалки обеспечивается распределение расплава в тонком
пристенном слое, что позволяет существенно интенсифицировать процесс.
Уровень заполнения аппарата контролируется системой с радиоактивным
уровнемером, регулируется путем изменения частоты вращения шнека
экструдера. Вакуум в системе создается с помощью трех ступенчатой
4
установки. Отсасываемые вакуумной системой из дополиконденсатора летучие
продукты попадают в отделитель олигомеров, представляющий собой стальной
горизонтальный аппарат, установленный с небольшим уклоном, снабженный
двумя «рубашками». Входная часть отделителя обогревается парами динила
для предотвращения преждевременного отложения олигомеров. В «рубашку»,
расположенную на выходной части отделителя, подается оборотная вода для
осаждения продуктов реакции.
1 – верхний статор; 2 – нижний статор;
3 – испаритель; 4 –
разгрузочный статор; 5 – разгрузочный статор с шестеренчатым насосом; 6 –
мешалка с валом и лопастями; 7 – ротор со скребками; 8 – подшипники; 9 –
уплотнение; 10 – ввод продукта; 11 − вакуумный колпак
Рисунок 4 – Разрез HVSR-реактора
Конденсат ЭГ с примесями олигомеров стекает через вакуумный шлюз в
сборник ЭГ, в дальнейшем утилизируется путем огневого обезвреживания.
Несконденсировавшиеся в сепараторе пары отсасываются вакуумным стендом
в гликолевый бачок, откуда поступают в сборник ЭГ. Расплав ПЭT из
дополиконденсатора через воронкообразный штуцер поступает на выгружной
шестеренчатый насос, затем на вмонтированный в линию расплава статический
смеситель. Давление в расплавопроводе регулируется изменением скорости
вращения привода выгружного насоса с блокировкой по верхнему значению,
равному 17 МПа. Инертная среда в дополиконденсаторе и в отделителе
олигомеров создается подачей азота давлением 0,05 МПа. [1]
5
1.2
Твердофазная дополиконденсация
В результате обработки полиэфира на установке твердофазной
дополиконденсации (SSP) повышается характеристическая вязкость с 0,56−0,65
до 0,78−0,82 дл/г; из полимера удаляются летучие примеси (ацетальдегид и
др.). В готовом продукте, как правило, контролируют характеристическую
вязкость, содержание ацетальдегида, карбоксильных групп, влажность, массу
гранул и их гранулометрические характеристики.
1.2.1 Установка твердофазной дополиконденсации фирмы Buhler AG
(рисунок 5). Установка включает стадии предварительной кристаллизации,
кристаллизации, предполиконденсации, поликонденсации и охлаждения
гранулята, а также систему очистки циркулирующего азота.
1 – приемный бункер; 2, 4, 18, 20, 28 – ячеистые питатели; 3 –
предварительный кристаллизатор;
5 – кристаллизатор; 6, 7, 23, 45, 50 –
радиальные вентиляторы; 8, 9, 24, 25, 26, 27, 31, 41, 49, 51 – электрические
газонагреватели; 10, 11, 44 – циклоны;
12, 13, 43 – всасывающие
фильтры; 14, 15, 32, 47 – баки для сбора пыли;
16, 17, 48 – шлюзовые
затворы; 19 – пререактор; 21 – реактор дополиконденсации; 22, 30 – фильтры;
29 – компрессор; 33 – экономайзер; 34, 36, 38 – водяные газоохладители; 35 –
платиновый катализатор; 37 – газодувка; 39 – адсорбер;
40 – патронный
фильтр; 42 – охладитель гранулята; 46 – глушитель.
Рисунок 5 – Схема непрерывной дополиконденсации ПЭТ
6
Гранулят
аморфного
ПЭТ
подается
в
бункер
смешения
пневмотранспортом, затем, пройдя бункерные весы, шлюзовый затвор и
шлюзовый
питатель,
поступает
в
приемный
бункер
реактора
предкристаллизации (рисунок 6).
Рисунок 6 – Общий вид предкристаллизатора OTWR
Предварительный кристаллизатор OTWR, работающий в режиме
псевдоожижения слоя гранулята, включает вытяжной колпак с центральными
патрубками загрузки продукта и отвода газа, корпус с впускным патрубком для
газа и легкосъемной перфорированной панелью, выпускную секцию с
разгрузочным патрубком для продукта и регулируемыми порогами.
Предкристаллизация с одновременным обеспыливанием осуществляется при
температуре около 160 °С. В процессе обработки гранулят нагревается до
температуры стеклования 70−80 °С и переходит из стеклообразного в
эластическое состояние (становится клейким). При дальнейшем нагревании
гранулят начинает кристаллизоваться и теряет способность к агломерации.
Благодаря интенсивному перемешиванию гранул в фонтанирующем
псевдоожиженном слое и конструктивным особенностям аппарата возможность
агломерации поступающих гранул с уже закристаллизованными сводится к
7
минимуму. Время пребывания гранулята в предварительном кристаллизаторе
20 мин.
Частично закристаллизованные гранулы, непрерывно выходящие через
регулируемое разгрузочное устройство предварительного кристаллизатора 3*,
по самотечному трубопроводу через шлюзовый питатель 4 непрерывно
поступают в кристаллизатор OTWG 5 с пульсирующим псевдоожиженным
слоем, где происходит дальнейшая кристаллизация ПЭТ в потоке газа,
нагретого до температуры 180 °С (рисунок 7). Степень кристалличности
гранулята повышается до 35−40 %. Время пребывания гранулята в
кристаллизаторе 10 мин. Технологический воздух, циркулирующий в
замкнутых контурах аппаратов предварительной кристаллизации и
кристаллизации, подается радиальными вентиляторами 6, 7, нагревается до
необходимой температуры электрическими нагревателями 8, 9, очищается от
полимерной пыли в циклонах 10, 11.
1 − кристаллизатор; 2 − питатель; 3 − циклон; 4 − вентилятор; 5 –
нагреватель.
Рисунок 7 – Общий вид кристаллизатора
Для поддержания в циркулирующем воздухе постоянной концентрации
ацетальдегида и влаги, выделяющихся из гранул в процессе кристаллизации,
постоянно часть воздуха из контуров через трубопровод с заслонкой удаляется
в атмосферу; постоянная подпитка контуров свежим атмосферным воздухом
8
производится через соответствующие трубопроводы со всасывающими
фильтрами 12, 13 и обратными клапанами. Пыль, улавливаемая в циклонах 10 и
11, собирается в баках 14, 15, которые соединяются с нижней частью циклонов
с помощью трубопроводов со шлюзовыми затворами 16, 17.
Гранулят из кристаллизатора 5 по самотечному трубопроводу через
шлюзовый питатель 18 непрерывно поступает в предварительный реактор
дополиконденсации 19 (рисунок 8) для нагрева гранулята в противотоке
перекрестных струй горячего азота, распределенных по высоте установки, до
температуры твердофазной дополиконденсации (210−220 °С).
1 − смотровые стекла; 2 − датчик уровня; 3 − распределитель гранулята; 4
− датчики температуры гранулята; 5 − датчики температуры газа; 6 − вход
гранулята; 7 − вход газа; 8 − выход газа; 9 − выпускной конус.
Рисунок 8 – Разрез предварительного реактора
9
В процессе такой термообработки степень кристалличности гранулята
повышается до 50 %, содержание влаги уменьшается до 30 ppm. В качестве
теплоносителя и транспортировочного газа на стадиях преддополиконденсации,
транспортирования горячего продукта и дополиконденсации используется
газообразный азот. Система циркуляции азота отделяется от систем
циркуляции воздуха стадий кристаллизации и охлаждения герметичными
шлюзовыми питателями 18 и 20. Выходящий из реактора 19 азот смешивается с
азотом, выходящим из реактора поликонденсации 21, проходит через фильтр 22
и радиальным вентилятором 23 последовательно подается в соответствующие
отсеки реактора 19 через электрические газонагреватели 25, 26, 27,
нагревающие азот до необходимой температуры.
Предварительный реактор изготовлен из нержавеющей стали и имеет
четыре секции нагрева (В и С) и одну (нижнюю) охлаждения D, разделенные по
высоте решетками жалюзийного типа, что обеспечивает равномерное
перемешивание гранулята и возможность регулирования его температуры на
выходе подачей охлаждающего азота в нижний отсек. Гранулят подается через
входное отверстие 6. Распределитель 3 равномерно распределяет полимер по
сечению секции подачи А. Датчики уровня 2 контролируют максимальный и
минимальный уровень гранулята в секции A. Датчики температуры 4
позволяют контролировать температуру гранулята.
Секция пререактора 1 (рисунок 9, а) представляет собой емкость с
поперечно расположенными специальными профилями (в виде конька крыши),
приваренными к стенке только одним концом. Гранулят 2, перемещаясь вниз по
профилям 3, обрабатывается потоком азота. Профили расположены
перпендикулярно газовому потоку со смещением по отношению друг к другу.
а – внешний вид; б – схема перемещения гранулята
Рисунок 9 – Общий вид пререактора
10
Азот 4, проходя по внутренним желобам входных профилей 5, равномерно
распределяется в массе гранулята. Проходя по желобам выходных профилей 6,
газ выводится из процесса. Каждая теплообменная секция состоит из
нескольких рядов профилей 3 и распределительных зон для входящего и
выходящего газа 7, 8.
Реактор
работает
под
избыточным
давлением,
оснащен
предохранительными
клапанами,
срабатывающими
при
повышении
избыточного давления азота до 25 кПа. Время пребывания гранулята в реакторе
4,0−4,5 ч.
В секции охлаждения D реактора температура полимера понижается для
предотвращения спекания полимера в последующих аппаратах. Полимер
непрерывно выгружается из реактора через секцию выхода E. Разделение
потока гранулята на четыре части в выгружном конусе 9 сделано с целью
уменьшения разбежки по времени пребывания полимера в реакторе.
Из предварительного реактора гранулят через ячеистый питатель
самотеком поступает в реактор дополиконденсации 21 через входное отверстие
9, расположенное по оси реактора (рисунок 10). Реактор дополиконденсации −
цилиндрический аппарат, работающий под избыточным давлением до 100 кПа
в режиме псевдоожиженного слоя при температуре 200−240 °С. Он состоит из
верхней сферической части A с фланцем, цилиндрической части B, конуса
реактора C с входным штуцером газа 1 и выгружным конусом продукта 2. В
реакторе протекает тепло- и массообмен между потоком гранулята и
перемещающимся в противоположном направлении потоком азота. Благодаря
особой конструкции реактора диапазон времени пребывания гранул в реакторе
довольно узок, что способствует однородности по качеству получаемого на
выходе полимера.
Подаваемый с установки очистки азот, проходящий адсорбер 39,
нагревается до рабочей температуры в электронагревателе и поступает в
реактор противотоком к потоку гранулята. Азот подается через штуцер подачи
газа 1 на конусе реактора. Далее по кольцевому каналу 10 он равномерно
распределяется по окружности реактора. В щелевом канале создается перепад
давления, и азот равномерно распределяется в массе полимера в районе
горизонтального распределительного газового кольца 11. Выходящий из
реактора азот направляется на установку очистки азота.
Гранулят выгружается через выгружной конус и ячеистым питателем 20
подается в реактор охлаждения 42, работающий в режиме псевдоожиженного
слоя, где принудительное охлаждение гранулята осуществляется потоком
воздуха. После охлаждения гранулят направляется на затаривание.
11
Рисунок 10 – Реактор дополиконденсации
1.2.2 Установка SSP твердофазной дополиконденсации фирмы Sinco
(рисунок 11).
Гранулят ПЭT подается из бункера продувки гранулята 1 в бункер
гранулята 2. Подача гранулята в предварительный кристаллизатор 4
осуществляется непрерывно через роторный клапан 3 при непрерывной
продувке емкости азотом. Гранулят кристаллизуется в псевдоожиженном
состоянии при температуре 190 °С в токе азота, циркулирующего в замкнутом
контуре. Азот проходит через циклон 8 и фильтр 9. Основное количество пыли
собирается в пылесборнике 7. Нагретый электронагревателем от 150 до 200 °С
азот вентилятором 10 возвращается в контур.
12
Рисунок 11 – Схема процесса твердофазной дополиконденсации фирмы
Sinco
Поток гранулята через роторный клапан 5 поступает в первый
кристаллизатор 6, а затем самотеком во второй кристаллизатор 11.
Кристаллизаторы шнекового типа обогреваются диатермическим маслом,
подаваемым насосами 12 и 13. Масло протекает внутри шнековых конвейеров
лопастного типа и внутри «рубашки». В первом кристаллизаторе продукт
нагревается до температуры 200 °С, во втором – до 210 °С, при этом степень
кристалличности полимера достигает 40−45 %.
Технологический азот, подаваемый в кристаллизаторы противотоком к
грануляту, удаляет частицы пыли, образующиеся при передаче гранулята
шнековыми конвейерами, и ацетальдегид, который выделяется в процессе
нагрева.
13
Реакция твердофазной поликонденсации проводится в вертикальном
реакторе SSP, куда гранулят поступает через роторный клапан 16 при
температуре 205−215 °С в течение 10−12 ч. Реактор 15 представляет собой
сосуд с «рубашкой», обогреваемый циркулирующим диатермическим маслом,
подаваемым насосом 17. Для удаления газообразных продуктов реакции
твердофазной поликонденсации внутрь реактора противотоком грануляту
подается азот при температуре ~ 210 °С. Реактор оборудован шестью
показывающими температурными контрольноизмерительными приборами и
двумя температурными сигнализациями во избежание перегрева реактора.
Горячий ПЭТ выгружается из реактора в холодильник 18 с псевдоожиженным
слоем. Система обогрева аппаратов снабжена емкостью аварийного слива масла
19.
Азотный контур предназначен для пяти пользователей: бункера гранулята,
пылеотделителя, кристаллизаторов, реактора SSP, охладителя. Азот,
подаваемый на установку, должен быть очищен от ацетальдегида, воды и
органических примесей и осушен. Установка интересна применяемым
способом очистки азота. Очистка выполняется выжиганием органических
продуктов из азота воздухом при строгом выдерживании заданногосодержания
кислорода, приемлемого для контакта с ПЭТ. На заключительной стадии
очистки азот пропускается через молекулярные сита.
Общий вид установки твердофазной дополиконденсации приведен на
рисунок 12.
Разработаны конструкции реакторов твердофазной дополиконденсации,
где все стадии кристаллизации, предварительной и окончательной
дополиконденсации проводятся в одном аппарате, условно разделенном на
отдельные зоны. Вместе с тем существует точка зрения, что раздельное
проведение этих процессов улучшает качество гранулята. Общим для этих
установок является использование циркулирующего в замкнутом контуре азота
с его очисткой.
14
1 – станция приема гранулята; 2 – отделение первой кристаллизации; 3 –
отделение
второй
кристаллизации;
4
–
стадия
твердофазной
дополиконденсации; 5 – система очистки азота; 6 – система охлаждения
гранулята.
Рисунок 12 – Общий вид установка твёрдофазной дополиконденсации
1.2.4 Технология 2R-MTR. Технология производства гранулята ПЭТ
традиционно основывалась на процессе непрерывной поликонденсации, в ходе
которой синтезируется полимер с характеристической вязкостью от 0,55 до 0,62
дл/г и содержанием ацетальдегида от 40 до 100 ррm. Для производства ПЭТ с
вязкостью 0,76−0,85 дл/г и содержанием ацетальдегида менее 1 ррm, что
требуется для упаковки пищевых продуктов – для преформ и экструзионной
пленки,
за
традиционной
поликонденсацией
должна
следовать
дополиконденсация в твердой фазе SSP.
15
С целью ограничения деструкции ПЭТ в ходе синтеза существовавшая
четырехреакторная технология 4R (4 reactors) непрерывной поликонденсации
была заменена новой двухреакторной технологией 2R, рассчитанной на
минимальное время пребывания полимера в расплавленном состоянии и низкие
температуры расплава. Для процесса 2R был разработан принципиально новый
реактор башенного типа ESPREE и финишный поликонденсатор DISCAGE.
Реактор DISCAGE используется для поликонденсации также при производстве
ПБТ, ПК и модифицированных полиэфиров.
Чтобы избежать дорогостоящей дополнительной стадии твердофазной
дополиконденсации SSP с получением полимера характеристической вязкости
0,85 дл/г, был создан реактор MV-DISCAGE (MV (Middle Viscosity) − средняя
вязкость). Разработана и технология получения полимера с низким
содержанием ацетальдегида, готового для производства преформ, получившая
название «расплав в смолу» (MTR). Были внесены изменения в конструкции
реакторов ESPREE и DISCAGE, расплавопровода, в процесс фильтрации и
систему разгрузки полимера, разработана конструкция гранулятора с
продавливанием расплава через перфорированную плиту (подводное
гранулирование), предусмотрены темперирование гранул до уровня
кристаллизации менее 25 % и дегазация для удаления следов летучих
компонентов, в том числе и ацетальдегида. В результате оказалось возможным
достичь уровня содержания ацетальдегида в грануляте 0,5−1 ррm, что
сопоставимо с методом SSP.
В отличие от технологии SSP для дальнейшей переработки сферических
гранул с высокой характеристической вязкостью нет необходимости в большой
кристалличности. Получаемые при подводном гранулировании сферические
гранулы, содержащие в среднем около 75 % аморфной фазы, благодаря
меньшей поверхности контакта теряют склонность к слипанию в ходе
последующих температурных обработок. Ци линдрические ПЭТ-гранулы,
полученные стренговым гранулированием, должны иметь кристалличность
более 35 % для последующих процессов темперирования и более 45 % для
дополиконденсации в твердой фазе. Другим преимуществом сферических
гранул является поверхность, напоминающая апельсиновую корку, что
объясняется макроэффектами местного выпаривания и кавитации от потока
воды, уносящего гранулы после резки. Такая структура поверхности также
способствует последующей дегазации.
Благодаря уменьшенной кристалличности по сравнению с полимером,
полученным методом SSP, требуется меньше энергии в дальнейшем для
плавления при экструзии на машине по производству преформ и
минимизируется выделение при этом ацетальдегида.
16
Процесс дегазации для удаления ацетальдегида и других летучих
компонентов из гранул, дополняющий технологию MTR, осуществляется
псевдоожижением гранул низкоскоростным потоком нагретого воздуха с
температурой от 150 до 180 °С, поступающего в микроотверстия
перфорированных виброконвейеров и протекающего через слой гранулята.
Содержание ацетальдегида при этом уменьшается до 3−5 ррm. Дальнейшая
дегазация осуществляется в емкости при выдерживании в адиабатических
условиях за счет уноса ацетальдегида низкоскоростным потоком нагретого
воздуха. При этом содержание оставшегося в гранулах ацетальдегида
снижается до 0,5−0,9 ррm без увеличения вязкости. Гранулы охлаждаются до
температуры расфасовки в кожухотрубном теплообменнике, встроенном в
нижнюю часть этой емкости.
Начальная характеристическая вязкость расплава полимера 0,82−0,85 дл/г
сохраняется и обеспечивает низкую скорость кристаллизации, поэтому время
пребывания не является критическим фактором. Однако необходим строгий
контроль температуры воды и времени пребывания в системе резки и
обезвоживания, чтобы поддерживать кристаллизацию на уровне не более 25 %.
Технология 2R-MTR позволяет производить ПЭТ-гранулят, полностью
удовлетворяющий производителей преформ и бутылок, и экономить около 80
евро на тонну продукции. [2]
17
2 Принцип действия и технические характеристики реактора отгона
этиленгликоля
Одной из стадий процесса получения полиэтилентерефталата является
реакция поликонденсации дигликольтерефталата (рисунок 13).
n HO(CH2)2OOC
COO(CH2)2OH
260-300оС, вакуум
[Sb2O3]
ДГТ
-[-OC
COO(CH2)2O-]n -+(n-1)HO(CH2)2OH
Рисунок 13 – Реакция поликонденсации дигликольтерефталата
Для смещения реакции в сторону образования ПЭТ необходимо полно и
быстро удалить из зоны реакции образующийся ЭГ. Для этого реакционная
масса энергично перемешивается, а реакция проходит при повышенной
температуре и глубоком вакууме. Данный процесс проводят в аппаратах
отгона.
Из
трубы
каскада
переэтерификации
реакционная
масса
дигликольтерефталата шестеренчатым насосом через регулирующий клапан
(вентиль) подается в систему отгона 1 этиленгликоля.
Аппарат отгона является реактором идеального смешения непрерывного
действия – это реактор, в который непрерывно подают реагенты и выводят из
него продукты реакции. Благодаря интенсивному перемешиванию потоков
мгновенно устанавливается одинаковая по всему объему реактора
концентрация реагента, равная его концентрации на выходе из реактора.
Система отгона 1 этиленгликоля состоит из реактора, испарителя, и
центробежных насосов.
Центробежные насосы осуществляют непрерывную циркуляцию
реакционной массы в системе отгона 1 ЭГ по контуру: центробежный насосиспаритель-реактор.
В напорную линию циркуляции вводятся суспензия двуокиси титана в ЭГ,
катализатор реакции поликонденсации (раствор трехокиси сурьмы в ЭГ).
Температура реакционной массы в реакторе поддерживается (265±5)℃ с
помощью самопишущего регулятора температуры, поддерживается вакуум
(0,01÷0,02) МПа с помощью самопишущего регулятора давления.
Регулирование вакуума осуществляется подачей азота с давлением 0,05 МПа
18
или подачей отработанной инертной смеси из общего коллектора воздушных
линий.
Вакуум в системах отгона 1 этиленгликоля создается вакуумными
насосными стендами. Каждый насосный стенд состоит из секционного
гликолекольцевого насоса, емкости этиленгликоля и холодильника.
Пары этиленгликоля из систем отгона 1, содержащие некоторое
количество олигомеров, по обогреваемым парами динила трубопроводам
отводятся в скрубберы, в которых конденсируются за счет циркулирующего
через скрубберы холодного этиленгликоля.
Несконденсировавшиеся в скрубберах пары этиленгликоля и легколетучих
фракций поступают в конденсаторы, где происходит их окончательная
конденсация. Конденсаторы представляют собой вертикальные трубчатые
теплообменники, в которых пары ЭГ охлаждаются оборотной охлаждающей
водой.
Несконденсировавшиеся в конденсаторах газы направляются на
вакуумные стенды, конденсат этиленгликоля собирается в барометрических
емкостях.
Далее расплав ПЭТ идет на систему отгона 2, откуда попадает в
предварительный реактор поликонденсации.
19
3 Расчет пропускной способности реактора отгона этиленгликоля
Расход расплава дигликольтерефталата по материальному балансу, норм
расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов составляет:
59755,843 тонн/год, при этом получается 53870,740 тонн/год расплава ПЭТ. [3]
Исходя из этого пропускная способность реактора отгона этиленгликоля
состовляет:
m=
𝑄
360∙24
[4](1)
Подствляя исходные данные расчитаем пропускную способность реактора
отгона этиленгликоля:
m=
59755843
360∙24
= 6916 кг/час
Таким образом пропускная способность реактора отгона этиленгликоля по
дигликольтерефталату составляет: 6916 кг в час.
20
4 Расчет энергопотребления на стадии отгона этиленгликоля
Из 18-ой трубы каскада переэтерификации реакционная масса (ДГТ)
подаётся с температурой 253 шестеренчатым насосом через регулирующий
клапан (вентиль) подается в систему отгона 1 этиленгликоля. При повышении
давления в расплавопроводе до 0,7 МПа срабатывает сигнализация
максимального
предельно-допустимого
давления
и
выключается
электродвигатель шестеренчатого насоса передачи ДГТ в систему отгона 1
этиленгликоля.
Система отгона 1 этиленгликоля состоит из реактора, испарителя и
центробежных насосов.
Температура реакционной массы в реакторе поддерживается (265±5)оС с
помощью самопишущего регулятора температуры в каскаде с самопишущим
регулятором расхода динила.
Расход передаваемой теплоты находится по формуле:
𝑄 = [𝐺ДГТ з ∙ 𝐶ДГТ ∙ (𝑡𝑘 − 𝑡н )] ∙ 1.05
Теплоёмкость ДГТ составляет CДГТ = 1954
Дж
[4](2)
;
кг∙К
Пропускная способность, найденная ранее составляет: GДГТ = 6916
кг
час
;
Исходя из этих данных находим количество теплоты необходимое для
проведения данной стадии синтеза ПЭТ:
𝑄 = [6916 ∙ 1954 ∙ (265 − 253)] ∙ 1,05 = 170274686
Дж
= 47,3 кВт
час
Требуемое количество тепловой энергии для проведения данной стадии
синтеза ПЭТ составляет: Q = 47,3 кВт .
21
5 Техническое обслуживание и ремонт реактора отгона этиленгликоля
Восстановление работоспособности оборудования и эксплуатационных
свойств достигается путем ремонта, эксплуатации и ухода за оборудованием.
Ос-нову для этого на предприятиях составляет система технического
обслуживания и ремонта основных фондов, представляющая собой
совокупность взаимосвязан-ных положений, средств, организационных
решений, направленных на поддержа-ние и восстановление качества
эксплуатируемых машин, механизмов, сооруже-ний, зданий и других элементов
основных фондов.
Большое количество при этом отводится организации ремонта оборудования. Сущность ремонта заключается в сохранении и восстановлении работоспособности оборудования и механизмов путем замены или восстановления изношенных деталей и регулировки механизмов.
Ежегодно более 10-12% оборудования подвергается капитальному ремонту, 20-30% - среднему и 90-100% - малому. Расходы на ремонт и содержание
обо-рудования составляют около 10% себестоимости выпускаемой продукции.
Все работы по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии
подразделяются на техническое обслуживание и ремонт. Ведущую форму
систе-мы технического обслуживания и ремонта оборудования на
предприятиях
про-мышленности
составляет
система
плановопредупредительного ремонта оборудо-вания (ППР).
Система планово-предупредительного ремонта представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по уходу, надзору,
обслужи-ванию и ремонту оборудования, проводимых профилактических
мероприятий по заранее составленному плану в определенных объемах и в
определенные сроки в целях предотвращения прогрессивно нарастающего
износа, предупреждения ава-рий и поддержания оборудования в постоянной
технической готовности.
Система ППР включает техническое обслуживание (осмотр) и ремонты.
Техническое обслуживание - это комплекс операций по поддержанию
работоспо-собности оборудования и обеспечению его технических параметров
в
процессе
эксплуатации.
Осмотры
оборудования
выполняются
производственными рабочи-ми под контролем производственных мастеров,
дежурным ремонтным персона-лом, включают следующие виды технических
воздействий: смену и пополнение масел; регулировку механизмов; устранение
мелких неисправностей; смазку тру-щихся поверхностей; проверку
геометрической точности в соответствии с норма-ми, предусмотренными
22
ГОСТами или ТУ; испытания (для электрооборудования, электросетей,
грузоподъемных машин) и т.п.
Ремонт - это комплекс операций по восстановлению параметров технической характеристики оборудования и обеспечения дальнейшей его
эксплуатации. Ремонт подразделяется на малый, средний и капитальный.
Малый (текущий) ре-монт предусматривает замену быстроизнашивающихся
деталей и регулировку механизмов. При среднем ремонте выполняются
частичная разборка агрегата, за-мена и ремонт отдельных сборочных узлов и
механизмов, последующая сборка, регулировка и испытания под нагрузкой.
Капитальный ремонт предусматривает полную разборку агрегата, дефектовку
(сортировку на годные, негодные и требующие восстановления детали), замену или ремонт сборочных единиц с
последу-ющей сборкой, регулировкой и испытанием на всех режимах работы.
Ремонты, вызываемые отказами и авариями оборудования, называются
внеплановыми (ава-рийными). Каждая машина после отработки определенного
количества часов останавливается и подвергается профилактическому осмотру
или ремонту, перио-дичность которых определяется конструктивными
особенностями и условиями эксплуатации машин.
Система ППР предусматривает следующие виды обслуживания:
Межремонтное обслуживание - это повседневный уход и надзор за оборудованием, проведение регулировок и ремонтных работ в период его
эксплуатации без нарушения процесса производства. Оно выполняется во
время перерывов в работе оборудования дежурным персоналом ремонтной
службы цеха.
Периодические осмотры, проводимые регулярно по плану через определенные промежутки времени, в зависимости от конструктивных особенностей
оборудования и условий его эксплуатации. Они проводятся с целью проверки
технического состояния машин и выявления дефектов, подлежащих
устранению при очередном ремонте.
Осмотры, текущий и капитальный ремонты выполняет специальный ремонтный персонал с привлечением обслуживающего штата.
Система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) — это комплекс
организационных и технических мероприятий по обслуживанию и ремонту
обо-рудования.
На основное оборудование распространяется метод планово-периодического ремонта, при котором все виды ремонта планируются и выполняются в строго установленные ремонтными нормативами сроки.
При ремонте по техническому состоянию (послеосмотровой метод ремонта) виды и сроки ремонта оборудования устанавливаются в зависимости от
23
техни-ческого состояния оборудования, определяемого во время его
эксплуатации и проведения периодического технического осмотра.
Перечень оборудования, на которое распространяется метод ремонта по
техническому состоянию, составляется начальником технологического цеха
сов-местно с механиком этого же цеха, утверждается главным инженером
завода, со-гласовывается с главным механиком производства.
На емкостное, теплообменное, массообменное и другое химическое оборудование, работающее без давления, в котором перерабатывается или хранится
ЛВЖ и ГЖ, газы, ядовитые и агрессивные вещества (кислоты, щелочи, хлор,
ам-миак и др.), распространяется метод ремонта по техническому состоянию
и.контроль коррозионного износа производится согласно требованиям инструкций.
Периодический осмотр оборудования проводится на основании графика.
Текущий и капитальный ремонт оборудования проводится в плановом порядке согласно графику ППР, ремонтным персоналом РМЦ или ремонтными
службами структурных подразделений, а также при необходимости с
привлечени-ем подрядных организаций.
В период полной остановки технологической системы предприятия, производства, цеха проводят все виды ремонта, которые не могут быть
выполнены без полной остановки объекта.
Работы, не законченные во время остановочного ремонта, могут выполняться в период эксплуатации при условии, если они не влияют на нормальную
безопасную
эксплуатацию
технологической
системы
производства,
производства, цеха. Выполнение этих работ производится по графику,
составленному механи-ком цеха, утвержденному главным инженером
производства (заместителем начальника производства по ремонту).
24
6 Безопасная эксплуатация реактора отгона этиленгликоля
6.1Порядок пуска производства
Перед пуском в работу всех стадий технологического процесса после остановочного ремонта, связанного с разгерметизацией оборудования,
трубопроводов, проводятся мероприятия по подготовке оборудования в
эксплуатацию:
-испытание оборудования с принадлежащими ему трубопроводами на герметичность в холодном состоянии;
-включение в работу К И П и А и регулирующих клапанов, проверка исправности
средств
сигнализации
и
блокировки,
защитных
и
предохранительных устройств;
-пуск в эксплуатацию конденсаторов, холодильников и другого оборудования с подачей охлаждающей воды;
-нагрев и подтягивание фланцевых соединений;
-испытание оборудования на герметичность в нагретом состоянии;
-продувка оборудования азотом.
Испытания оборудования и трубопроводов на герметичность проводятся
путем опрессовки азотом с давлением 0,05 МПа. Во время испытаний для обнаружения пропусков производится обмыливание разъемных соединений для
визу-ального определения мест утечек, а также плавное повышение давления
азота в испытываемом оборудовании. При достижении испытательного
давления азота подача азота прекращается. Перед запорной арматурой, через
которую велось наполнение оборудования азотом, устанавливается заглушка и
ведется не менее 4-х часовое наблюдение за падением давления в системе.
Система признается вы-державшей испытание на плотность (герметичность) и
пригодной для эксплуата-ции, если падение давления за час составляет (1,0-2,5)
% от давления азота.
Оборудование после ремонта допускается к эксплуатации после
тщательной проверки:
- качества сборки технологической схемы, снятия заглушек;
- результатов испытаний оборудования и трубопроводов на герметичность,
плотность фланцевых соединений;
- работоспособности систем сигнализации, управления и противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ);
- эффективности и времени срабатывания междублочных отключающих
(отсекающих) устройств;
25
- наличия и исправного состояния средств локализации пламени предохранительных устройств, соответствия установленного электрооборудования
требо-ваниям ПУЭ;
- исправности и требуемой эффективности работы вентиляционных
систем;
- исправности системы автоматического пожаротушения;
- наличия первичных средств пожаротушения и средств индивидуальной
защиты.
Перед пуском оборудования в рабочую обкатку снимаются заглушки,
оборудование разогревается, промывается, продувается азотом.
6.2 Порядок остановки производства
Перед ремонтом оборудование освобождается от продуктов, очищается от
грязи и шлаков, промывается, отключается от коммуникаций и обесточивается.
Оборудование и трубопроводы, связанные с производством взрывопожароопасных, агрессивных и вредных для здоровья веществ, перед сдачей в ремонт освобождаются от рабочей среды: пропариваются, промываются водой,
продуваются азотом, вентилируются, отключаются от системы с помощью
заглушек.
Электроприемники, входящие в комплект ремонтируемого оборудования,
обесточиваются и отключаются в соответствии с действующими правилами и
ин-струкциями.
Электродвигатели отсоединяются от основного ремонтируемого
оборудова-ния, при этом обеспечивается видимый разрыв в цепи питания
электроприемни-ков.
В зоне предстоящих ремонтных работ создаются оптимальные санитарногигиенические условия, исключающие возможность появления вредных и взрывоопасных веществ. В зоне ремонта обеспечивается проведение анализа
воздуш-ной среды.
Пар, вода, азот, технический воздух, воздух для КИПиА, электроэнергия
от-ключаются по мере необходимости по графику, а также после согласования
с це-хами ПиВ, АХКУ, энергоремонтным.
Система автоматического пожаротушения ХЦ и ПОЦ№-2 цеха находится в
работоспособном состоянии.
За 10-15 дней до останова в цехе разрабатывается график очередности
оста-нова технологических линий, исходя из которого, рассчитываются сроки
прекра-щения загрузок на установках приготовления суспензий двуокиси
титана и техни-ческого углерода, растворов катализаторов и стабилизатора и
сроки окончания приема ДМТ.
26
Комплектуются заглушки, специальный инструмент и приспособления для
ремонта оборудования и трубопроводов, заготавливаются вспомогательные
ком-муникации и приспособления для продувки и промывки аппаратов,
вспомога-тельная тара.[3]
27
Список использованных источников
1 Процессы и оборудование производства волокнистых и пленочных
материалов: учеб. пособие: с электрон. прил. / И.Н.Жмыхов [и др.]. – Минск:
Вышейшая школа, 2013. − 587 с. : ил. + 1 электрон. опт. диск.
2 Оборудование и основы проектирования производства химических
волокон: учебник для вузов / И.Н. Жмыхов [и др.]. – Минск: Вышэйшая школа,
2019. – 382 с.
3 Технологический регламент производства ОАО «Могилевхимволокно»,
цех ПСВ, 2-30-050-2014. – 141 с.
4 Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу
процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под
ред. чл.-корр. АН России П.Г. Романкова, - 14-е изд., стереотипное.
Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ИД «Альянс», 2007. – 576 с.
5 Общие требования и правила оформления учебных текстовых
документов: СТП СМК 4.2.3-01-2011. – Введ. 2011-04-07. – Могилев : Могилев.
гос. ун-т продовольствия, 2011. – 43 с
28