4.Oписание технологического процесса и схемы.

Винилхлорид получается пиролизом дихлорэтана в трубчатой печи при температуре до 520 С. В результате пиролиза образуется пирогаз, содержащий винилхлорид, хлористый водород и дихлорэтан, степень конверсии 45,50%, который путем ректификации разделяется на чистые компоненты. Винилхлорид отправляется на склад, непрореагировавший дихлорэтан возвращается на пиролиз, а хлористый водород подается в реактор оксихлорирования этилена, где в результате взаимодействия с кислородом и этиленом при температуре 225С и давлении 0,4 МПа (4,0 кгс/см²) получается дихлорэтан и вода. Полученный дихлорэтан после осушки и ректификации также направляется на пиролиз.

Реакции протекающих процессов:

2С₂Н₄Cl₂  2C₂H₃Cl+2HCl

C₂H₄+2HCl+1/2O₂  C₂H₄Cl₂+H₂O

_______________________________

Суммарная реакция

C₂H₄Cl₂+C₂H₄+1/2O₂  2C₂H₃Cl+H₂O

Таким образом, из поступивших со стороны одного моля дихлорэтана, одного моля этилена и 1/2 моля кислорода образуется два моля винилхлорида и один воды.

4.1. Окислительное хлорирование этилена. ( схема № 1)

На стадии окислительного хлорирования этилена образуется дихлорэтан. Взаимодействие этилена с хлористым водородом и кислородом в реакторе с кипящим слоем катализатора идет с выделением большого количества тепла. Тепло реакции отводится через парогенератор. Данный метод получения дихлорэтана с применением кислорода в качестве окислителя позволяет сократить количество абгазов. Благодаря низкому содержанию кислорода в циркуляционном газе, состав его постоянно находится вне зоны взрывоопасности.

Основная реакция:

C₂H₄ + 2HCl +1/2 O₂  C₂H₄Cl₂ + H₂O

этилен хлористый кислород дихлорэтан вода

водород

Побочные реакции:

C₂H₄ + 3O₂  2CO₂ + 2H₂O

C₂H₄ + 2O₂  2CO + 2H₂O

С₂H₄ + 8HCl + 3O₂  2CCl₄ + 6H₂O

C₂H₄ + 6HCl + 2O₂  2CHCl₃ + 4H₂O

Стадия окислительного хлорирования этилена включает в себя:

- гидрирование ацетилена в хлористом водороде;

- подготовку катализатора;

- подготовку охлаждающей воды для реактора оксихлорирования;

- два реактора оксихлорирования этилена ( один рабочий, другой резервный);

- закалку реакционных газов;

- компремирование циркуляционного газа;

- промывку дихлорэтана;

- очистку сточных вод.

4.1.1. Гидрирование ацетилена в хлористом водороде.

Образующийся при пиролизе дихлорэтана хлористый водород содержит остаточный этилен, следы ВХ и ацетилен.

На стадии оксихлорирования ацетилен вызывает образование нежелательных побочных продуктов:

C₂H₂ + 3HCl + 1,5O₂  C₂Cl₃OH + 2H₂O

хлораль

С₂H₂ + 3HCl + O₂  C₂HCl₃ + 2H₂O

трихлорэтилен

C₂H₂ + 4HCl + 1,5O₂  C₂Cl₄ + 3H₂O

тетрахлорэтилен

Это наряду с увеличением расхода хлористого водорода снижает срок пробега оборудования.

И как способ устранения этих нежелательных явлений в данном процессе принят метод гидрирования ацетилена в хлористом водороде в реакторе с неподвижным слоем катализатора.

Хлористый водород, поступающий с ректификации винилхлорида, предварительно нагревается в подогревателе поз. Т-101 (Т-101А) паром 1,2 МПа(12кгс/см²) до температуры 140-180°С. Предусмотрена подача пара в подогреватель поз.Т-101 давлением 2,3 МПа (23кгс/см²).

Для контроля за герметичностью подогревателя поз. Т-101 предусмотрен автоматический контроль электропроводности парового конденсата на выходе из теплообменника поз. Т-121 прибором QRA-100. При повышении электропроводности конденсата 20 мкСм/м подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора.

Температура на выходе из подогревателя регулируется изменением подачи пара в подогревателе поз. Т-101 с помощью регулятора ТRCA-101. При понижении температуры менее 140°С предусмотрена световая и звуковая сигнализация на рабочем месте оператора.

Второй поток хлористого водорода поступает из цеха № 18 с давлением (0,55-1,11) МПа (5,5-11,1)кгс/см² и контролируется прибором РR-112, температура хлористого водорода не более минус 28⁰С контролируется прибором ТRA-112. При повышении температуры более минус 15⁰С на рабочем месте оператора срабатывает световая и звуковая сигнализация. Хлористый водород поступающий из цеха № 18 объёмным расходом не более 1500 м³/ч (прибор FR-112) нагревается в подогревателе поз. Т-113 паром 1,2 МПа (12,0 кгс/см²) до температуры 140  170 °С. Температура хлористого водорода регулируется автоматически изменением подачи пара в подогреватель поз.Т-113. c помощью регулятора температуры ТRCA-113. При повышении температуры более 170⁰С и понижении его до 140⁰С на рабочем месте оператора срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Оба потока хлористого водорода после подогревателя поз.Т-101 и подогревателя поз. Т-113 смешиваются и подаются в реактор гидрирования поз. Р-101 или минуя его при объемной доле ацетилена в хлористом водороде не более 0,15% в реактор оксихлорирования поз.Р-102 А,Б. Расход хлористого водорода, подаваемого в реактор поз.Р-101 или в реактор поз.Р-102 А,Б регулируется с помощью регулятора расхода FRCSA-102. На линии хлористого водорода из цеха № 18 предусмотрен клапан-отсекатель HV-101, который автоматически закрывается при остановке реактора поз.Р-102 А,Б.

Водород из цеха №2 с давлением не менее 0,6 МПа (6,0 кгс/см²) нагретый в подогревателе поз.Т-127 до температуры не менее 150°С паром давлением 1,2 МПа (12 кгс/см²) с помощью регулятора ТRC-103, с объемным расходом не более 35м³/ч, который поддерживается регулятором FRC-100, подается в трубопровод подогретого хлористого водорода непосредственно перед реактором поз. Р-101. Имеется возможность подачи пара давлением 2,3 МПа (23 кгс/см²) в подогреватель поз. Т-127. Давление водорода контролируется прибором PRSA-103. При давлении менее 0,6 МПа (6 кгс/см²) подается звуковая и световая сигнализация на рабочем месте оператора и закрываются клапана на трубопроводе подачи водорода поз. F-101Г₁ и F-101Г₂, открывается клапан F-101Г₃ на сбросе водорода в атмосферу.

Хлористый водород и водород проходят через слой катализатора сверху вниз. Температура реакции на свежем катализаторе составляет 140°С. По мере снижения активности катализатора требуется повышение температуры. В конце срока службы катализатора температура реакции составляет 180°С.

Температура в реакторе гидрирования поз. Р-101 контролируется прибором TRA-100. При достижении температуры 180°С подаётся световой и звуковой сигнал на рабочем месте оператора. Хлористый водород после реактора гидрирования поз. Р-101 подаётся на смешение с кислородом и далее в реактор оксихлорирования поз. Р-102 А,Б.

Давление хлористого водорода перед реактором гидрирования контролируется прибором PRA-105. При снижении давления ниже 0,4 МПа (4,0 кгс/см²) подается звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора.

Давление хлористого водорода на выходе из реактора гидрирования поз. Р-101 в пределах (0,4-0,7) МПа (4,0-7,0 кгс/см²), контролируется прибором PRА-101. При снижении давления до 0,4 МПа (4,0 кгс/см²) и повышении до 0,7 МПа (7,0 кгс/см²) подается звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора.

Расход хлористого водорода после реактора гидрирования поз. Р-101 контролируется прибором FRCSA-102 в пределах 20507200 м³/ч. При снижении расхода хлористого водорода ниже 2050 м³/ч подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора, а при снижении расхода до 1950 м³/ч подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора и закрываются отсекатели поз.F-101_г1 , F-101_г2 на трубопроводе подачи водорода в реактор гидрирования поз. Р-101 и открывается отсекатель F-101_г3 на сбросе в атмосферу.

На линии подачи азота в линию водорода предусмотрена блокировка, не позволяющая открыть клапан PDISA-100 когда давление в линии азота меньше или равно давлению в линии водорода. Когда разница между давлениями азота и водорода снизится до 0,02 МПа(0,2 кгс/см²), подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора.

На выходе хлористого водорода из реактора поз.Р-101 предусмотрен контроль содержания водорода с помощью автоматического газоанализатора QRA-101. При объемной доле водорода 1% подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора.

Этилен поступает из цеха № 2204 (этиленпровод), управления Нижнекамского АО «Оргсинтез». Давление этилена контролируется прибором PRA-104 в пределах (0,6 : 1,2) МПа (6,0 : 12,0 кгс/см²). При снижении давления ниже 0,6МПа (6,0 кгс/см²) подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора. Расход этилена контролируется прибором FR-105 в пределах (1100 : 4000)м³/ч. Температура этилена контролируется прибором ТR-104 в пределах от -30 до +30^оС.

Этилен нагревается паром 1,2МПа (12,0 кгс/см²) в подогревателе поз. Т-102. При снижении давления после подогревателя поз. Т-102 до 0,4 МПа (4,0 кгс/см²), контролируемому по прибору PRA-102, подается звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора. Температура на выходе из подогревателя поз. Т-102 регулируется изменением расхода пара и поддерживается регулятором TRCA-102 в пределах 140-170^оС. При снижении температуры этилена до 120^C подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора. Предусмотрена подача пара в подогреватель поз. Т-102 давлением 2,3 МПа (23,0 кгс/см²).

Пар давлением Р=1,6 МПа (Р=16,кгс/см²) редуцируется перед подачей в цех до давления 1,2 МПа (12 кгс/см²) в корпусе 165, а пар давлением Р=3,0 МПа (30 кгс/см2) редуцируется до давления 2,3 МПа (23 кгс/см²) в корпусе 3900.

Кислород поступает из цеха №30 по трубопроводу. Температура кислорода контролируется прибором ТR-136 в пределах от -30 до +30^оС. Давление кислорода контролируется прибором PRA-136 в пределах (0,6 : 1,2)МПа (6,0 : 12,0 кгс/см²). При снижении давления до 0,55МПа(5,5 кгс/см²) подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора. Объемный расход кислорода контролируется прибором FR-116 в пределах (820 : 3000)нм³/ч. Кислород нагревается паром с давлением 1,2МПа (12,0 кгс/см²) в подогревателе поз.Т-119. Температура на выходе из подогревателя поз.Т-119 регулируется изменением расхода пара и поддерживается регулятором TRC-134 в пределах (140 : 170)^оС. При помощи регулятора давления PRCA-026 поддерживается постоянное давление в пределах (0,4 - 0,7)МПа (4,0-7,0кгс/см²), при снижении давления до 0,4МПа (4,0 кгс/см²) подаётся звуковой и световой сигнал на рабочем месте оператора. Предусмотрена подача пара в подогреватель поз.Т-119 давлением 2,3 МПа (23,0 кгс/см²).