Производство полиэтилена высокого давления. Исследование устойчивости и определение областей различных режимов работы реактора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ия устанавливают продуктовый холодильник - теплообменный аппарат типа "труба в трубе". Назначение продуктового холодильника - прекращение реакции полимеризации этилена, которая может продолжаться вследствие наличия в реакционной смеси остатков инициаторов. Холодильник разделен на секции, каждая из которых имеет предохранительную мембрану на случай прорыва этилена в охлаждающий паровой конденсат. Применение парового конденсата, а не обычной воды вызвано необходимостью предохранения поверхности холодильника от отложения солей.
Технологические схемы производства полиэтилена при высоком давлении в реакторе с перемешивающим устройством и трубчатом реакторе, кроме условий работы реакторов, не имеют принципиальных отличий.
Преимущество трубчатого реактора перед реактором автоклавного типа состоит в том, что он конструктивно проще, так как не имеет движущихся механизмов, работающих в тяжелых условиях высокого давления и температуры; в реакционную массу в трубчатом реакторе при применении кислорода не попадает масло, которое вносится в реактор автоклавного типа с раствором органических перекисей в масле. Металлоемкость трубчатого реактора больше, и управление процессом в нем несколько сложнее.
Ниже приводится описание основного оборудования, применяемого в одном технологическом потоке.
Компрессор первого каскада - поршневой, вертикальный, шестиступенчатый, имеет электродвигатель с приводом для регулирования частоты вращения в широком интервале. Применяется для сжатия этилена с 8-12 до 250 кгс/см2. Теплота сжатия между ступенями снимается промежуточными кожухотрубными холодильниками или холодильниками типа "труба в трубе".
Компрессор второго каскада - поршневой, двухкамерный с двумя ступенями сжатия. Имеет электродвигатель с приводом для регулирования частоты вращения. Применяется для сжатия газа от 250 до 2500 кгс/см2. Теплота сжатия между ступенями снимается промежуточным и конечным холодильниками.
Реактор - аппарат, в котором протекает процесс полимеризации этилена,- бывает двух типов: трубчатый и автоклавный с перемешивающим устройством.
Трубчатый реактор состоит из прямых отрезков труб, соединенных между собой калачами (коленами). Трубы и калачи изготовляются из специальных высококачественных, жароупорных сталей и оборудованы рубашками для циркуляции воды. Рубашки соединены между собой последовательно. Длина реактора и диаметр труб могут быть разными. В частности, в промышленности действуют реакторы, имеющие длину 350 м при диаметре труб 0,034 м, т. е. отношение диаметра к длине 1:10 000. Количество тепла, которое можно отвести при помощи рубашки, сравнительно невелико, так как коэффициент теплопередачи мал вследствие большой толщины стенок реактора. Поверхность реактора лимитируется конструктивными размерами.
Реактор автоклавного типа с перемешивающим устройством представляет собой стальной вертикальный цилиндрический сосуд, расiитанный на рабочее давление. Внутренний диаметр 0,3-0,4 м, высота 6 м и более, т. е. отношение между диаметром и высотой 1 : 15-20. Гидравлическое испытание производится на давление, превышающее рабочее на 25-30%. Частота вращения мешалки 1000 или 1500 об/мин. Электродвигатель встраивается в верхнюю часть реактора, и он работает при таком же давлении и температуре, что и реактор. Вал электродвигателя соединен с валом мешалки при помощи шарнира. Верхняя и нижняя цапфы мешалки опираются на радиально-упорные подшипники. Смазывают подшипники смесью этилена с полиэтиленом. Реактор имеет секционные рубашки для нагревания горячим воздухом в период пуска реактора в работу и охлаждения воздухом во время нормального режима работы. Температура замеряется в четырех его точках по высоте. В реакторе с перемешивающим устройством тепловой баланс более благоприятен, чем в трубчатом реакторе, так как в реактор поступает этилен с температурой 30-400C и тепло, выделяемое при реакции, расходуется на нагрев этилена.
Продуктовый холодильник - теплообменный аппарат типа "труба в трубе", длина каждой трубы 5 м, общая длина труб около 50 м. Диаметр внутренней трубы 36 X 9, а наружной 60 X 4 мм.
Отделитель высокого давления - сосуд, объем которого около 800 л, внутренний диаметр 520 мм, наружный 1100 мм и высота около 4 м. Работает под давлением 250-300 кгс/см2.
Отделитель низкого давления - цилиндрический сосуд, собранный из разъемных царг, со сварным конусом.
Все трубопроводы, по которым транспортируется расплав полиэтилена, оборудуются паровыми рубашками.
Контролируется и регулируется технологический процесс дистанционно (т. е. на расстоянии) с центрального пульта управления, причем давление и температура регулируются автоматически. Давление: в ресивере возвратного этилена низкого давления - при помощи клапана; в системе возвратного газа высокого давления - изменением числа оборотов компрессора первого каскада, в полимеризаторе - воздействием на дросселирующий клапан на выходе из полимеризатора полиэтилена и непрореагировавшего этилена. Температура: возвратного этилена, подаваемого в полимеризатор,- количеством воды, поступающей в рубашки холодильников; в полимеризаторе - изменением количества подаваемого инициатора; на стенках полимеризатора - количеством подачи охлаждающего воздуха.
Ручным управлением с центрального пункта регулируются: производительность компрессора второго каскада - изменением числа оборотов двигателя; уровень в отделителе низкого давления - изменением числа оборотов экст