Полиэтилен высокого давления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Из всех упаковочных материалов полиэтилен приобрел огромную популярность не только в России, но и во всем мире.

Его потребление растет год от года. Он вытесняет с рынка упаковочных материалов бумагу, металл и т. д.

Он удобнее, дешевле. Из одного сырья можно произвести огромное количество упаковок разных типов. Они будут выглядеть по-разному, будут различной плотности, по-разному запечатываться.

По большому счету весь производимый полиэтилен можно разделить на две группы. Одним из них является полиэтилен высокого давления. Его отличительными качествами является мягкость и эластичность. Но, как и все в мире, он не лишен недостатков. Дело в том, что сам материал такого полиэтилена имеет относительно разреженное расположение молекул. Это, в первую очередь, отражается на его плотности. Несмотря на это, полиэтилен высокого давления позволяет производить широкий ассортимент различных пленок. Такие пленки отличаются особенно высоким качеством. Для упаковочного материала, пожалуй, нет лучшего варианта. Он выдерживает и сохраняет весь набор своих свойств даже при температуре до шестидесяти градусов. Не каждое химическое вещество способно повлиять на его качественные характеристики. Такой полиэтилен способен изолировать продукцию от воздействия влаги и водяного пара.

Полиэтилен низкого давления отличается большей жесткостью и меньшей эластичностью. В этом плане он не сравнится с полиэтиленом высокого давления. Его используют, как правило, в технических целях. Это производство труб, полиэтиленовых прокладок и высокопрочных мешков. Его преимуществами можно назвать устойчивость на сжатие-растяжение. Молекулы внутри такого полиэтилена расположены очень плотно, поэтому он еще более устойчив к воздействию различных химических веществ. А полиэтилен высокого давления не так устойчив. Единственное, в чем полиэтилен низкого давления уступает полиэтилену высокого давления так это в способности сохранять целостность после удара и способности сопротивляться растягиванию.

Существует еще один вид полиэтилена. Это линейный полиэтилен высокого давления или низкой плотности. Он достаточно мягок и эластичен. Его производят путем полимеризации с участием металлоценовых катализаторов. Он устойчив на разрыв, растяжение, пластичный и прочный. Для того, чтобы он вполне справлялся со своими функциями достаточно тонкой пленки такого материала. Его используют, как правило, для упаковки товаров. Он прозрачен и обладает приятным внешним видом.



1. Общая характеристика производственного объекта

Производство полиэтилена высокого давления (низкой плотности) входит в состав цеха по производству углеводородных соединений (полиэтилена) ОАО «Ангарский завод полимеров». Проектная производительность составляет 72000 т/год.

1.1 Назначение производства

Производство полиэтилена высокого давления (ПВД) предназначено для:

- получения в реакторах автоклавного типа и первичной грануляции базовых и модифицированных марок полиэтилена высокого давления (низкой плотности);

- приёма, анализа и усреднения полиэтилена;

- переработки полиэтилена в плёнку;

- хранения, фасовки и отгрузки готовой продукции потребителям.

1.2 Состав производства

Производство ПВД состоит из двух отделений:

- отделение компрессии и полимеризации;

- отделение обработки.

1.2.1 Отделение компрессии и полимеризации

Отделение компрессии и полимеризации производства полиэтилена состоит из следующих объектов:

- об. 1074 - предназначен для приема этилена;

- свежего с давлением до 8 кгс/см², возвратного высокого давления с давлением до 250 кгс/см², компримирования этилена с 0,3 кгс/см² до 7 кгс/см², с 7 кгс/см² до 250 кгс/см² и с 250 кгс/см² до 1550 кгс/см² и выдачи этилена в об. 1075 для полимеризации;

- об. 1075 - предназначен для получения полиэтилена в автоклавных реакторах с мешалкой, при давлении до 1500 кгс/см² и Т будет 200-277^оС в зависимости от применяемых органических перекисей в качестве инициаторов реакции полимеризации, разделения реакционной массы в отделителях высокого давления при давлении до 280 кгс/см² и в отделителях низкого давления при давлении до 2,5 кгс/см² и первичной грануляции полиэтилена;

- об. 1084 - газоанализаторная. Служит для анализа входящего газа и рециркулирующего газа.

Отделение предназначено для:

- приёма свежего этилена;

- компримирования свежего и возвратного этилена;

- охлаждения и очистки возвратного этилена высокого давления;

- подачи этилена;

- приёма, хранения индустриальных и компрессорных масел;

- осуществления реакции полимеризации этилена в реакторах автоклавного типа;

- разделения полиэтилена и не прореагировавшего этилена в отделителях высокого и низкого давления;

- первичной грануляции полиэтилена;

- приёма и временного хранения органических перекисей (инициаторов процесса полимеризации), растворителей инициаторов (белых масел);

- приготовления растворов инициаторов и использования их в производстве;

- компримирования азота до 320 кгс/см? и выдачи его в сеть азота высокого давления;

- размещения центрального пульта управления (ЦПУ).



1.2.2 Отделение обработки

Отделение предназначено для:

- приёма, анализа и усреднения базовых марок полиэтилена, поступающего из отделения компрессии и полимеризации;

- транспортировки готовой продукции;

- размещения центрального щита управления (ЦЩУ);

- приёма и хранения гранулированного полиэтилена в товарных бункерах;

- изготовления полиэтиленовых плёнок, в том числе стабилизированной;

- расфасовки полиэтилена из товарных бункеров в мешки и выгрузки в полимеровозы;

- хранения продукции в мешках;

- отгрузки готовой продукции потребителям.



2. Основные стадии производства

1. Компремирование этилена, об. 1074;

2. Полимеризация этилена, об. 1075;

3. Разделение расплава полиэтилена и не прореагировавшего возвратного этилена высокого давления при давлении до 280 кгс/см², об. 1075;

4. Разделение расплава полиэтилена и возвратного этилена низкого давления при давлении до 2,5 кгс/см², об. 1075;

5. Грануляция и транспортировка полиэтилена в отделение обработки и конфекционирования, об. 1075;

6. Охлаждение и очистка возвратного этилена высокого и низкого давления, об. 1074.



3. Описание основных стадий производства

3.1 Компремирование этилена

Компремирование этилена происходит так:

- до 9 кгс/см² компрессором поз. В - 101 возвратного этилена низкого давления с параметрами: давление на все от 0,2 до 0,3 кгс/см², температура до 45^оС, с последующей подачей газа в ресивер свежего этилена поз. Е - 101;

- до 250 кгс/см² компрессором поз. В - 102 свежего этилена с параметрами: давление на все до 6,5 кгс/см², температура до 45^оС, с последующей подачей в смесительную емкость поз. Е - 105;

- до 1550 кгс/см² компрессором поз. В - 103 возвратного газа высокого давления, охлажденного в холодильнике поз. Т - 101 а, б, в, очищенного в сепараторах поз. Е - 115 а, б, в, и фильтрах поз. Ф - 101 а, б и свежего газа высокого давления из смесительной емкости поз. Е - 105 с параметрами: давление на все до 250 кгс/см² и температуре до 45^оС.

3.2 Полимеризация этилена

Полимеризация этилена в присутствии перекисных соединений под высоким давлением происходит по радикально - цепному механизму.

Механизм реакции состоит из следующих стадий:

Распада инициатора:

Инициирования - присоединение молекулы этилена к первичному радикалу:



Роста цепи - быстрое последовательное присоединение молекул этилена к радикалу:

Обрыва цепи - взаимодействие двух растущих радикалов с образованием одной или двух неактивных молекул полиэтилена рекомбинацией или диспропорционированием:

Помимо этих основных стадий, определяющих скорость полимеризации, протекают следующие побочные реакции, не влияющие на скорость процесса, но оказывающие большое влияние на молекулярные и структурные характеристики образующегося полиэтилена.

Передача цепи на мономер:



Межмолекулярная передача цепи на полимер:

Вторичный радикал способен к дальнейшему росту с образованием длинно-цепных ответвлений.

Внутримолекулярная передача цепи на полимер:

При этой реакции образуется коротко-цепные ответвления.

Аналогично происходит передача цепи на другие вещества, содержащие обычно легко отщепляемые радикалами группы и называемые регуляторами роста цепи:

Образующиеся в результате реакции передачи цепи вторичные радикалы способны к дальнейшим превращениям, важнейшими из которых являются реакции, приводящие к образованию в полиэтилене различных видов ненасыщенных групп.

Реакция полимеризации экзотермична, она происходит в пределах вероятного взрыва, поэтому особое внимание уделяется возможности регулирования процесса. При реакции полимеризации этилена выделяется 850 ккал. тепла на 1 кг. полиэтилена.

Реактор представляет собой цилиндрический аппарат объемом 250 л., со встроенным эл. двигателем мешалки, рассчитанный на рабочее давление 2200 кгс/см², оборудованный рубашкой обогрева. Реактор визуально разделен на четыре зоны. В районе второй зоны к реактору присоединены две выхлопные трубы в месте присоединения, которых реактор оборудован отрывными колпачками на случай превышения давления при разложении реакционной смеси, рассчитанными на давление в зависимости от выпускаемой марки полиэтилена. Для исключения возможности образования вторичных разложений в каждую выхлопную трубу реактора закладывается по 10 кг. - соды Na2CО3.

Этилен скомпримированный до давления 1550 кгс/см² по 4 трубопроводам, от цилиндров АВСD, направляется в реактор поз. Р-201. В реакторе предусмотрены 2 точки подвода этилена для получения и поддержания соответствующего температурного режима. Подача этилена в реактор осуществляться в корпус эл. двигателя 50%, для его охлаждения, и зону Т3 - 50%.

Одновременно с этиленом в реактор вводятся растворы инициаторов для инициирования реакции полимеризации этилена. Растворы инициаторов из расходных емкостей поз. Е - 205, Е - 207, через фильтры поз. Ф - 201, Ф - 202 под гидростатическим давлением поступают к насосам поз. Н - 201-204 и далее в реактор поз. Р - 201. Для подачи раствора инициаторов в реактор предусмотрено 2 ввода по высоте реактора в зоны Т-1 и Т-3.

Процесс может быть одно зонным и двух зонным.

Двух зонный процесс позволяет осуществлять полимеризацию в каждой зоне при определенном температурном режиме, который поддерживается подачей в каждую зону соответствующих растворов инициаторов, эффективных каждый в своем определенном диапазоне температур, т. е., обеспечивающих процесс необходимым количеством радикалов, обладающих достаточной энергией для того, чтобы инициировать дальнейшее развитие молекулярной цепи.

Для обеспечения работы реактора, в зависимости от марки выпускаемого полиэтилена по одно или двух зонному процессам, в реактор может подаваться три типа инициаторов, в растворе масла “Ризелла-15“ или МГД-9.

Высоко температурного - перекись дитритичного бутила (инициатор “А“ либо “Тригонокс В”), работающего в диапазоне температур 250-280^оС.

Среднетемпературного - третичный бутилпербензоат (инициатор “С“ либо “Тригонокс “С“), работающего в диапазоне температур 240-265^оС.

Низкотемпературного - третбутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат (“Тригонокс“42S“), работающего в диапазоне температур 200-240^оС.

Этилен и растворы инициаторов распределяются по зонам в соответствии с технологической схемой при производстве различных марок полиэтилена.

Реактор поз. Р - 201 снабжен рубашкой для подогрева, в которую подается воздух, воздуходувкой поз. В - 201 или из сети технологического воздуха. Во время подготовки к пуску реактора в рубашку подается горячий воздух, нагрев которого производится в эл. подогревателе поз. Т - 207 до температуры 300-400^оС, что позволяет нагреть корпус реактора и находящийся в нем этилен до температуры начала реакции 170-200оС. Во время работы реактора, в летнее время, в рубашку может подаваться холодный воздух для снятия избыточного тепла реакции полимеризации.

Для изменения, регулирования, сигнализации и блокировки температурного режима по высоте реактора установлены 4 тройных термопары. Температура в реакторе регулируется изменением расхода растворов инициаторов от насосов поз. Н-201-204 с помощью регуляторов поз. TIC-1206, TIC-1406.

Для изменения, регулирования, сигнализации и блокировки по давлению в реакторе поз. Р-201 установлены первичные датчики измерения давления.

Давление в реакторе регулируется регуляторами поз. РIC-1200 с помощью дросселирующего клапана “Фишер”.

Реакционная смесь, состоящая из этилена и полиэтилена с температурой до 277^оС и давлением до 1550 кгс/см², выходит из реактора, дросселируется до давления 240-280 кгс/см² и подается в продуктовый холодильник поз. Т-201. Продуктовый холодильник поз. Т-201 предназначен для прекращения реакции полимеризации этилена, возможной из-за наличия инициатора в реакционной смеси и охлаждения реакционной массы. Со стороны межтрубного пространства холодильник разделен на 4 отдельные секции. Для охлаждения, в межтрубное пространство продуктового холодильника подается пар П-18 кгс/см².

Физико-химическая сущность разложения.

Полимеризация этилена в реакторе с мешалкой - процесс экзотермический (на 1 кг полиэтилена выделяется 850 ккал. тепла).

Параметры реакции (давление до 1550 кгс/см² и температура до 277^оС лежат в области возможного взрыва. Исходя из этого процесс полимеризации можно осуществлять только при условии достаточно тонкой регулировки температуры в зоне реакции и стабилизации теплового баланса. Нарушение этого условия по каким-либо причинам может привести к разложению.

Разложение - процесс разрушения молекул реакционной среды, развивающийся по цепному принципу с выделением большого количества энергии. Первоначально разложению подвергается этилен по двум параллельным схемам:

СН2 = СН2 СН4 + С - 127,2 кДж/моль

СН2 = СН2 2С + 2Н2 - 46,6 кДж/моль

Продуктами разложения этилена является метан, водород и тонкодисперсный порошок сажи. При дальнейшем развитии процесса в результате повышения температуры разложению подвергается полимер, находящийся в реакторе:

(СН2-СН2)n 2nС + 2nН2 - 34,7 кДж/моль



Продуктами разложения полиэтилена являются водород и сажа. Начавшееся разложение протекает до величины давления отрыва предохранительных колпачков. При Рраб. до 1500 кгс/см² отрыв предохранительных колпачков происходит при Р = 1700-1800 кгс/см². После отрыва предохранительных колпачков продукты разложения выбрасываются в атмосферу через две выхлопные трубы Ду = 600 мм.

Наибольшую опасность при разложении представляет собой явление вторичного взрыва.

Вторичный взрыв - взрыв газового облака, образующегося в атмосфере над выхлопными трубами после выброса продуктов разложения.

Причиной вторичного взрыва может послужить вспышка продуктов разложения из-за очень высокого перегрева или в результате искры от посторонних предметов, попавших в выхлопные трубы.

Разложение может произойти не только в реакторе, но и в отделителе высокого давления поз. Е - 201. Это происходит в том случае, если продукты разложения из реактора поз. Р - 201 попали в отделитель высокого давления поз. Е - 201 и инициировали разложение в нем.

Процесс разложения в ОВД поз. Е - 201 аналогичен разложению в реакторе поз. Р - 201, но еще более опасен вследствие большого количества разлагающегося этилена и полиэтилена в большом геометрическом объеме.

3.3 Разделение расплава полиэтилена и не прореагировавшего возвратного этилена высокого давления при давлении до 280 кгс/см²

Отделитель высокого давления представляет собой цилиндрический аппарат объемом 1м³, рассчитанный на давление 400 кгс/см² с рубашкой обогрева и снабженный разрывными мембранами на случай повышения давления выше 300кгс/см².

Ввод смеси осуществляется через нижнюю крышку из трубы высотой 1400 мм., снабженной отбойным клапаном. Разделение происходит за счет разницы удельных весов этилена и полиэтилена. Полиэтилен, как более тяжелый, отбивается вниз и по материала проводу через клапан поступает в отделитель низкого давления. Уровень полиэтилена в ОВД поддерживается регулятором уровня. Отделившийся этилен отводится через верхний штуцер на стадию охлаждения и очистки газа.

3.4 Разделение расплава полиэтилена и возвратного этилена низкого давления при давлении до 2,5 кгс/см²

Отделитель низкого давления представляет собой цилиндрический аппарат объемом 5 м³, рассчитанный на давление до 12 кгс/см², оснащенный рубашкой обогрева и снабженный разрывной мембраной на случай превышения давления свыше 4 кгс/см².

Для предотвращения уноса полиэтилена в окружающую среду, при превышении давления в ОНД, за разрывной мембраной установлена ловушка.

Разделение полиэтилена от этилена осуществляется в пленке за счет тангенциального ввода полиэтилен этиленовой смеси. Полиэтилен стекает вниз и поступает на стадию гранулирования, а этилен отводится через штуцер в верхней крышке на очистку в циклон-ловушку поз. Е - 106.

3.5 Грануляция, первичная стабилизация и транспортировка полиэтилена в отделение обработки и конфекционирования

Узел гранулирования представляет собой комплекс узлов машинного оборудования:

Экструдер поз. Э - 219 осуществляет подачу расплава полиэтилена шнеком к фильере, снабжен камерой дегазации этилена из полиэтилена при помощи вакуума, создаваемого вакуум-насосом. Привод экструдера осуществляется электродвигателем с переменным числом оборотов до 1500 об./мин., через редуктор с числом передачи 1:10 на шнек экструдера. Для обеспечения взрыва защиты электродвигателя экструдера предусмотрен поддув технологического воздуха.

Экструдер имеет 4 зоны нагрева - охлаждения и одну зону охлаждения. Зона охлаждения предотвращает попадание полиэтилена в редуктор экструдера, что обеспечивается визуальным осмотром через смотровое стекло камеры дегазации. В зоны нагрева - охлаждения подается термальное масло АМТ - 300ТУФ от нагревательной станции поз. ЕНТ для обеспечения оптимального режима гранулирования.

Для придания полиэтилену специфических свойств в экструдер могут вводиться различные добавки насосом поз. Н - 218.

Гранулятор поз. Г - 220 - подводный гранулятор представляет собой компактный механизм, состоящий из экструзионной головки, герметичной водяной камеры с двумя дверцами, фрезы с десятью ножами, механизма подвода ножей и привода с переменным числом оборотов.

Полученные в грануляторе гранулы полиэтилена потоком конденсата выносятся в предварительный сепаратор поз. С - 225, где отделяется основная масса конденсата и поступают в центрифугу поз. Ц - 221. Далее гранулятор отсеивается на вибросите поз. С - 222 от некондиционных гранул и секторным роторным питателем поз. П - 223 с помощью пневмотранспорта подается в отделение на об. 1078.

Воздух для пневмотранспорта нагнетается воздуходувкой поз. В - 202.

Конденсат собирается в конденсатом баке поз. Е - 226, из которого насосами поз. Н - 217/1,2 подается в холодильник поз. Т - 209, где охлаждается оборотной водой и с температурой 40-80^оС поступает в режущую камеру гранулятора.

Температура конденсата после холодильника поз. Т - 209 регулируется соответствующей арматурой.



3.6 Охлаждение и очистка возвратного этилена высокого инизкого давления

Охлаждение возвратного этилена высокого давления осуществляется в холодильнике поз. Т - 101 а, б, в, обвязанном таким образом, что любая секция холодильника может быть первой по ходу. Это делается для того, чтобы в случае ухудшения процесса теплосъема, за счет отложившегося низкомолекулярного полимера на теплопередающих поверхностях, последнюю по ходу секцию холодильника ставят первой, а первую последней (а - б - в, б - в - а, в - а - б). Охлажденный газ после каждой секции проходит очистку от низкомолекулярного полиэтилена в циклон сепараторах поз. Е - 115 а, б, в, откуда низкомолекулярный полимер ежечасно сливается в ловушку поз. Е - 106 и затем в тару, а возвратный газ высокого давления поступает в смесительную емкость поз. Е - 105, где смешивается со свежим газом в. д., и проходя через фильтра поз. Ф - 101 а, б поступает на всас компрессора поз. В-103.

Возвратный газ низкого давления после очистки в циклон ловушках поз. Е - 106 и Е - 104 поступает в ресивер возвратного газа низкого давления поз. Е - 102, откуда поступает на компрессора поз. В - 101.



4. Техническая характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, изготовляемой продукции



5. Описание аппаратурной схемы одного производственного потока

Этилен, скомпримированный до давления 1600 кгс/см?, по четырём трубопроводам, от цилиндров ABCD, направляется в реактор Р - 201. В реакторе предусмотрены две точки подвода этилена для получения и поддержания соответствующего температурного режима. Подача этилена в реактор осуществляется в корпус электродвигателя - 50% (для его охлаждения) и зону Т3 - 50%.

Реактор Р - 201 представляет собой цилиндрический аппарат объёмом 0,25 м? (250 л), со встроенным электродвигателем мешалки, рассчитанный на рабочее давление 2200 кгс/см?, оборудованный рубашкой обогрева. Реактор визуально разделен на четыре зоны. В районе второй зоны к реактору присоединены две выхлопные трубы, в месте присоединения которых реактор оборудован отрывными колпачками, рассчитанными на давление в зависимости от выпускаемой марки полиэтилена.

Отрыв предохранительных колпачков происходит в случае превышения давления при закупорке клапана поз. Э - 65 или при разложении реакционной смеси. Для исключения возможности образования вторичных разложений в каждую выхлопную трубу реактора закладывается по 10 кг соды (Na2CО3).

Одновременно с этиленом в реактор вводятся растворы инициаторов для инициирования реакции полимеризации этилена. Растворы инициаторов из расходных емкостей Е - 205, Е - 207, через фильтры Ф - 201, Ф - 202 под гидростатическим давлением поступают к дозирующим насосам 201 ? 204 и далее в реактор Р - 201. Для подачи раствора инициаторов в реактор предусмотрено два ввода по высоте реактора - в зоны Т - 1 (верхний ввод) и Т-3 (нижний ввод).

При производстве сополимера этилена с винилацетатом одновременно с этиленом и растворами инициаторов реакции полимеризации в реактор в зону Т - 2 насосами Н - 203, Н - 204 вводится смесь винилацетата и наполнителя-корректора вязкости (например, одного из компрессорных масел). Смесь винилацетата и наполнителя может подаваться в реактор как одним, так и двумя насосами одновременно.

Установка на мешалке реактора специальной перегородки позволяет вести процесс полимеризации не в одной зоне (одно зонный процесс), а в двух зонах (двух зонный процесс).

Двух зонный процесс позволяет осуществлять полимеризацию в каждой зоне при определенном температурном режиме, который поддерживается подачей в каждую зону соответствующих растворов инициаторов, эффективных каждый в своем определенном диапазоне температур, т. е., обеспечивающих процесс необходимым количеством радикалов, обладающих достаточной энергией для того, чтобы инициировать дальнейшее развитие молекулярной цепи.

В целях достижения широкого спектра температур, необходимых для проведения реакции полимеризации, в реактор могут подаваться растворы смесей инициаторов.

Для каждого реактора предусмотрены четыре дозировочных насоса 201 ? 204 для подачи в реактор растворов инициаторов, два из которых являются рабочими насосами, а два других - резервными.

Этилен и растворы инициаторов распределяются по зонам в соответствии с технологической схемой при производстве различных марок полиэтилена.

Реактор Р - 201 снабжен рубашкой для подогрева, в которую подается воздух воздуходувкой В - 201 или из сети технологического воздуха. Во время подготовки к пуску реактора в рубашку подается горячий воздух, нагрев которого производится в электрическом подогревателе Т - 207 до температуры 300-430°С, что позволяет нагреть корпус реактора и находящийся в нем этилен до температуры начала реакции 170-200°С. Во время работы реактора, в летнее время, в рубашку может подаваться холодный воздух для снятия избыточного тепла реакции полимеризации.

Для изменения, регулирования, сигнализации и блокировки температурного режима по высоте реактора установлены четыре тройные термопары. Температура в реакторе регулируется изменением расхода растворов инициаторов от насосов 201 ? 204 с помощью регуляторов.

Для изменения, регулирования, сигнализации и блокировки по давлению в реакторе Р - 201 установлены первичные датчики измерения давления. Давление в реакторе регулируется регуляторами поз. РIC-1200 с помощью дросселирующего клапана поз. Э - 65.

Выходящая из реактора с температурой до 277°C и давлением до 1500 кгс/см? реакционная смесь, состоящая из этилена и полиэтилена, дросселируется (после смесь нагревается) и поступает в продуктовый холодильник Т - 201 типа «труба в трубе».

Продуктовый холодильник Т - 201 предназначен для прекращения реакции полимеризации этилена, возможной из-за наличия инициатора в реакционной смеси, и охлаждения реакционной массы. Со стороны межтрубного пространства холодильник разделен на четыре отдельные секции. Для охлаждения в межтрубное пространство продуктового холодильника подается пар П - 18 кгс/см?.

Разделение полиэтилена и не прореагировавшего этилена.

После продуктового холодильника Т - 201 смесь этилена и полиэтилена поступает в отделитель высокого давления Е - 201, где происходит разделение расплава полиэтилена и не прореагировавшего этилена.

Отделитель высокого давления (ОВД) Е - 201 представляет собой цилиндрический аппарат объёмом 1 м?, рассчитанный на давление 400 кгс/см?, с рубашкой обогрева и снабжённый двумя разрывными мембранами на случай превышения давления выше 300 кгс/см?.

Ввод смеси осуществляется через нижнюю крышку из трубы высотой 1400 мм., снабжённой отбойным клапаном.

Разделение происходит за счет разницы удельных весов этилена и полиэтилена. Полиэтилен, как более тяжелый, отбивается вниз, а отделившийся этилен отводится через верхний штуцер на охлаждение в холодильник Т - 101.

Выходящий из нижней части ОВД полиэтилен по проводу проходит через клапан поз. Э - 70, дросселируется с давления 235-250 кгс/см? до 0,4-2,5 кгс/см? и поступает в отделитель низкого давления Е - 202, где происходит разделение расплава полиэтилена и этилена. Уровень полиэтилена в ОВД поддерживается регулятором уровня.

Отделитель низкого давления (ОНД) Е - 202 представляет собой цилиндрический аппарат объёмом 5 м?, рассчитанный на давление до 12 кгс/см?, оснащенный рубашкой обогрева и снабженный разрывной мембраной на случай превышения давления свыше 4 кгс/см?.

Для предотвращения уноса полиэтилена в окружающую среду, при превышении давления в ОНД, за разрывной мембраной установлена ловушка.

Разделение полиэтилена от этилена осуществляется в плёнке за счет тангенциального ввода этиленовой смеси. Полиэтилен стекает вниз и поступает на стадию гранулирования, а этилен отводится через штуцер в верхней крышке на очистку в циклон-ловушку Е-106.

Все трубопроводы, транспортирующие расплав полиэтилена на участке между реактором Р - 201 и ОНД Е - 202, снабжены паровыми рубашками, обогреваемые паром с давлением 18 кгс/см?.

Первичная грануляция.

Узел первичной грануляции представляет собой комплекс узлов машинного оборудования.

Экструдер Э - 219 осуществляет подачу расплава полиэтилена шнеком к фильере.

Привод экструдера осуществляется электродвигателем с переменным числом оборотов до 1500 об/мин, через редуктор с числом передачи 1:10 на шнек экструдера. Для обеспечения защиты электродвигателя экструдера предусмотрен поддув технологического воздуха.

Экструдер имеет четыре зоны нагрева-охлаждения и одну зону охлаждения. Зона охлаждения предотвращает попадание полиэтилена в редуктор экструдера, что обеспечивается визуальным осмотром через смотровое стекло камеры дегазации. В зоны нагрева-охлаждения подается термальное масло АМТ 300 от нагревательной станции для обеспечения оптимального режима гранулирования.

Для придания полиэтилену специфических свойств в экструдер могут вводиться различные добавки дозировочным насосом Н - 218.

Гранулятор Г - 220 представляет собой компактный механизм, состоящий из экструзионной головки, герметичной водяной камеры с двумя дверцами, фрезы с десятью ножами, механизма подвода ножей и привода с переменным числом оборотов.

Полученные в грануляторе гранулы полиэтилена потоком конденсата выносятся в предварительный сепаратор С - 225, где отделяется основная масса конденсата, и поступают в центрифугу Ц - 221. Воздух для транспортировки гранулированного полиэтилена нагнетается воздуходувкой В - 202 и после охлаждения в холодильнике Т-206 подается в систему пневмотранспорта.

Конденсат собирается в конденсатном баке Е - 226, из которого насосами Н-217/1,2 подается в холодильник Т - 209, где охлаждается оборотной водой, и с температурой 40-80°С поступает в режущую камеру гранулятора. Температура конденсата после холодильника Т - 209 регулируется соответствующей арматурой.

Охлаждение и очистка возвратного этилена.

Охлаждение возвратного этилена высокого давления осуществляется в холодильнике Т - 101 (а, б, в), обвязанном таким образом, что любая секция холодильника может быть первой по ходу. Это делается для того, чтобы в случае ухудшения процесса теплосъема, из-за отложившегося низкомолекулярного полимера на теплопередающих поверхностях, последнюю по ходу секцию холодильника ставят первой, а первую - последней («а - б - в», «б - в - а», «в - а - б»). Охлажденный газ после каждой секции проходит очистку от низкомолекулярного полиэтилена в сепараторах Е - 115 (а, б, в), откуда низкомолекулярный полимер ежечасно сливается в циклон-ловушку Е - 106 и затем в тару, а возвратный газ высокого давления поступает в смесительную емкость Е - 105, где смешивается со свежим газом высокого давления и, проходя через фильтры Ф - 101 (а, б), поступает на компрессор В - 103.

Возвратный газ низкого давления, поступивший из ОНД Е - 202, после очистки в циклон ловушках Е - 106 и Е - 104 поступает в ресивер возвратного газа низкого давления Е - 102, откуда поступает на В - 101.

Узел приготовления растворов инициаторов.

Масло-растворитель инициаторов (МГД - 9 или Shell Ondina 917) закачивается в расходную ёмкость Е - 214 насосом Н - 210 или Н - 211 из автоцистерны или бочек. Из расходной ёмкости Е - 214 масло самотеком, с температурой 15-30°С, поступает в смесительные емкости Е - 215, Е - 216, Е - 217 или Е - 218 для приготовления растворов инициаторов.

Инициатор из ёмкости для хранения Е - 220 поступает в мерник Е - 221, и соответствующее количество инициатора из мерника сливается в смесительные емкости Е - 215, Е - 216, Е - 217 или Е - 218.

Перемешивание инициаторов в масле производится при помощи пропеллерных мешалок. Для эффективности перемешивания растворов.



6. Материальный баланс

Таблица 1. - Проектный материальный баланс:

Таблица 2. - Достигнутый материальный баланс (за 2007 год):



Заключение

Полиэтилен высокого давления представляет собой твердое эластичное вещество матового или перламутрового белого цвета, на ощупь напоминающий парафин, он не имеет запаха, не ядовит, горюч (продолжает гореть по вынесении из пламени). Полиэтилен относится к группе термопластичных полимеров. Обладая хорошим сочетанием физико-механических, химических и электроизоляционных свойств, он легко перерабатывается всеми методами, применяемыми при переработке термопластов - вальцеванием, прессованием, литьем под давлением, выдуванием и др. Полиэтилен хорошо поддается механической обработке: точению, резанию, сверлению, фрезерованию, штамповке и строганию на обычных станках, применяемых при обработке металлов. Способность в размягченном состоянии выдавливаться через отверстие используется при наложении полиэтиленовой изоляции и оболочки на электрические кабели. Возможно, прессовка полиэтилена в смеси с порошкообразными веществами для получения пористого полиэтилена.

Трубопроводы из полиэтилена имеют различные назначения, они значительно легче и дешевле, чем трубы из стали. Трубы изготавливают диаметром от 0,012-0,15 м. и до 1-1,5 м. Трубы диаметром 0,15 м. с утолщенными стенками могут быть использованы с рабочем давлении 0,5 МПа (5 кг/см²) и при температуре 323 К (50 °С), диаметром 0,025 м. при рабочем давлении 0,84 МПа (8,4 кг/см²) и той же температуре. Длина труб может достигать 120 м. Гибкость и эластичность труб позволяет наматывать их на барабаны, что очень удобно при их транспортировании и прокладке, особенно при прокладке оросительных систем в сельском хозяйстве. Трубы из полиэтилена совершенно не подвержены коррозии, не лопаются при замерзании в них воды.

Из полиэтилена изготавливаются медицинские инструменты, он применяется в пластической хирургии и протезной технике.

Освоено литье под давлением не только отдельных деталей машин, но и корпусов к приборам и других фигурных изделий.

Значительная часть производимого полиэтилена (около 50%) перерабатывается в пленки толщи 0,01-0,1 мм., используемые в качестве упаковочного материала, для хранения веществ легко увлажняющихся или, наоборот, высыхающих, например удобрений, хлопка, силикагеля, пищевых продуктов (мяса, рыбы, хлеба, соли, муки, кофе, овощей, фруктов и т. д.), а также различных изделий, аппаратов, инструментов с целью защиты их от коррозии.

Полиэтилен низкой молекулярной массы применяется для парафинирования бумаги и картона. Он наносится из горячих расплавов (до 8%) полиэтилена на бумагу и придает ей высокий глянец, блеск печати, хорошую гибкость при низкой температуре. Покрытием картона достигается повышение износостойкости, улучшение химической стойкости, картон покрывается восковой композицией, содержащей 50% низкомолекулярного полиэтилена. Такая бумага и картон используются для упаковки пищевых продуктов, хлебопекарных изделий, молока и т. д.

В текстильной промышленности полиэтилен используется для пропитки тканей с целью создания водоотталкивающего материала, улучшения сопротивления разрыву, повышения прочности швов и т. п.

Качество полиэтилена промышленных марок регламентируется ГОСТ, производство каждой марки регламентируется технологической картой, т. е., указанием технологического режима по всем параметрам производства полиэтилена. При изменении количества подаваемого в реактор газа меняется концентрация инициатора и температурный режим полимеризации. От распределения газа и инициатора по длине реактора также зависит режим процесса. При изменении теплопередачи через стенку реактора в процессе полимеризации нарушается тепловой баланс реактора.

Таким образом, качество полиэтилена зависит от условий проведения процесса.

Качество полимера может изменяться и на стадии переработки полимера при нарушении технологического режима. Наличие даже очень малых количеств механических примесей (ворсинок, металла, растворителя инициатора и пр.) в полиэтилене, а также наличие низкомолекулярных и высокомолекулярных фракций, особенно фракций сшитого полимера, значительно ухудшают качество продукта.



Список используемой литературы

1. Технологический регламент производства углеводородных соединений (полиэтилен высокого давления) ОАО «Ангарский завод полимеров», 2000 г.

2. Кондауров Б.П. Общая химическая технология. Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Б.П. Кондауров, В.И. Александров, А.В. Артемов - М.: Изд. центр «Академия», 2005. стр. 290-297.

3. Голосов А.П., Динцес А.И. Технология производства полиэтилена и полипропилена. - М.: Химия, 1978. стр. 12-49, 122-127.

4. Шефтель В.О. Вредные вещества в пластмассах: Справ. изд. - М.: Химия, 1991. стр. 15-17. полиэтилен термопластичный полимер

5. Макаров В.А. Контенармусов В.Б. Промышленные термопласты: Справочник - М.: АНО «Издательство «Химия»», « Издательство «Колос С»»,2003. стр. 151-154.

6. Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы промышленного синтеза / А.В. Поляков. Ф.И. Дунтов, А.Э. Софиев и др. - Л.: Химия, 1988. - 200 с.

7. Промышленное производство полиэтилена - Электронные дан.

8. Промышленное производство полиэтилена - Электронные дан.



Приложение 1



Приложение 2

Размещено на Allbest.ru