- •1.2. Свойства поливинилхлорида и винилхлорида
- •1.3. Особенности полимеризации винилхлорида
- •Глава 2. ОБОРУДОВАНИЕ СТАДИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ВИНИЛХЛОРИДА
- •2.1. Аппаратурно-технологическое оформление процесса полимеризации винилхлорида
- •2.2. Конструктивное оформление оборудования стадии полимеризации
- •2.3.1. Формирование капель эмульсии полимеризующегося ВХ
- •2.3.2. Формирование агрегированных зерен суспензионного ПВХ
- •2.3.3. Пористость суспензионного ПВХ
- •2.4. Теоретические основы расчета реактора полимеризации ВХ
- •2.4.1. Расчет реактора с теплообменом через охлаждающую рубашку
- •2.4.2. Расчет реактора с теплообменом в обратном конденсаторе
- •2.5. Примеры расчета оборудования стадии полимеризации
- •2.5.1. Расчет загрузки ВХ, воды и стабилизатора эмульсии
- •2.5.2. Расчет производительности реактора-полимеризатора
- •3.2. Конструктивное оформление оборудования стадии дегазации
- •3.3. Теоретические предпосылки расчета аппаратов дегазации
- •3.4. Примеры расчета оборудования стадии дегазации ПВХ
- •3.4.1. Расчет емкостного дегазатора
- •3.4.2. Расчет колонны дегазации
- •4.2. Конструктивное оформление оборудования стадии выделения ПВХ
- •4.4. Примеры расчета оборудования стадии выделения
- •4.4.1. Расчет крупности разделения суспензии ПВХ
- •4.4.2. Расчет производительности осадительной центрифуги непрерывного действия
- •5.2. Конструктивное оформление оборудования стадии сушки ПВХ
- •5.3. Теоретическое обеспечение расчета сушильных аппаратов для ПВХ
- •5.4. Примеры расчета сушильных аппаратов для суспензионного ПВХ
- •5.4.1. Расчет пневматической трубы-сушилки
- •5.4.2. Расчет барабанной сушилки
- •5.4.3. Расчет сушилки кипящего слоя
- •6.1.1. Рекуперация незаполимеризовавшегося ВХ конденсационным способом
- •6.1.2. Улавливание винилхлорида из абгазов абсорбционным способом
- •6.2. Конструктивное оформление оборудования стадии рекуперации ВХ
- •6.2.1. Газгольдеры
- •6.2.2. Конденсаторы
- •6.2.3. Абсорберы
- •6.2.4. Адсорберы
- •6.3.1. Давление газа в мокром газгольдере
- •6.3.2. Особенности расчета конденсаторов парогазовых смесей
- •6.3.3. Теоретические предпосылки к расчету абсорбера
- •6.3.4. Теоретическое обеспечение расчета адсорберов
- •6.4.1. Расчет конденсатора ВХ
- •6.4.3. Расчет адсорбера с полимерным поглотителем
- •7.4.1. Расчет радиального отстойника
- •7.4.2. Расчет батарейного гидроциклона
торов. Фактическую производительность осадительной ценрифуги определяют по формуле [28]
|
|
|
|
|
|
Vc = ζwо ∑ , |
|
|
|
|
|
|
|
(4.20) |
||
где |
ζ |
– показатель эффективности работы центрифуги, |
равный отношению |
|||||||||||||
фактической и теоретической производительности ( ζ = V /V * ). |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
c |
|
|
|
Показатель эффективности работы осадительной центрифуги со шнеко- |
||||||||||||||
вой выгрузкой определяется по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
0,16 |
− 0,151 |
|
ρ |
т |
− ρ |
ж |
0,286 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ζ = 9,52Frц |
|
Reц |
|
|
|
|
|
|
, |
(4.21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρж |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Frц = |
8V 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
c |
– критерий |
Фруда для |
поля |
центробежных |
сил; |
|||||||||
ω2 D3L3 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re |
ц |
= |
Vcρж |
– критерий Рейнольдса для жидкости в барабане. |
|
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
πDcμж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подставляя значение ζ , найденное по формуле (4.16), в уравнение (4.15),
вычисляют производительность центрифуги.
На основании практических показателей работы промышленных центри-
фуг величину показателя эффективности принимают ζ = 0,2 – 0,25 [4].
4.4. Примеры расчета оборудования стадии выделения
4.4.1. Расчет крупности разделения суспензии ПВХ
Рассчитать требуемую крупность разделения δк при осаждении ПВХ из суспензии на центрифуге для обеспечения концентрации частиц уноса в фугате 10 мг/л ( хф = 0,001%) по следующим исходным данным:
производительность центрифуги по твердой фазе Gт = 8 000 кг/ч;
концентрация ПВХ в суспензии хс= 28%;
влажность осадка wос = 25%.
Р е ш е н и е
Производительность по суспензии
Gс = Gт = 8 000 = 28570 кг/ч. хс 0,28
Решая системы уравнений (4.1) и (4.2), найдем расход фугата
G |
= |
Gс(1 − wос) − Gт |
= |
28 570(1 − 0,25) − 8 000 |
= 17 900 кг/ч. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ф |
|
1 - wc - хср |
|
|
|
|
1 - 0,25 -1×10−5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Относительные потери ПВХ с фугатом |
|
|
||||||||||||
|
|
П = |
Gфxф |
= |
17 900 ×1×10−5 |
= 2,24 ×10−5 . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Gт |
|
|
|
|
8 000 |
|
|
|
||
Учитывая, что П = D(δк ) = F (x) , определим значение функции Ф′(х) из соотноше- |
||||||||||||||
ния (4.13): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф¢(х) = |
|
F (x) |
|
-1 = |
2,24 ×10−5 |
|
-1 = 0,999955 . |
|||||
|
|
0,5 |
|
|
0,5 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Из таблицы интеграла вероятности [32] с учетом симметрии кривой распределения найдем значение аргумента х= –4,2. Из выражения функции (4.6) получим
lg δк = lg δ50 + x lg σ = lg123− 4,2lg1,64 = 1,188, δк= 15,4 мкм,
где δ50 = 123 мкм и σ = 1,64 – параметры распределения суспензионного ПВХ (рис. 4.6).
4.4.2. Расчет производительности осадительной центрифуги непрерывного действия
Рассчитать производительность осадительной горизонтальной центрифуги со шнековой
выгрузкой осадка SC 3083 фирмы «Гумбольдт» по следующим исходным данным:
концентрация ПВХ в суспензии хс = 25%; |
|
|
|
|
влажность осадка wос= 25%; |
|
|
|
|
температура суспензии t = 75оС; |
|
|
|
|
фактор формы частиц ψ = 0,8; |
|
|
|
|
крупность разделения δк = 18 мкм. |
|
|
|
|
Технические данные центрифуги SC 3083: |
|
|
|
|
диаметр ротора . . . . . . . . . . |
. |
. |
. |
. Dв= 760 мм |
диаметр уровня слива . . . . . . . . |
. |
. |
. |
. Dс = 580 мм |
длина зоны осаждения . . . . . . . |
. |
. |
. |
. L = 1 300 мм |
частота вращения ротора . . . . . . . |
. |
. |
. |
. n = 2 700 об/мин |
Р е ш е н и е
Расчет выполним по индексу производительности.
Скорость осаждения частиц рассчитаем с учетом формы частиц и стесненности осаж-
дения. Для этого рассчитаем плотность частиц ПВХ в суспензии при среднем значении по-
ристости εп = 0,2:
1 |
= |
εп |
+ |
1 − εп |
= |
0,2 |
+ |
|
0,8 |
, ρч = 1 290 кг/м3, |
rч |
rв |
rт |
|
|
||||||
|
|
975 |
1 400 |
|
||||||
а также плотность суспензии
1 |
= |
xc |
+ |
1 - хс |
= |
0,25 |
+ |
1 - 0,25 |
, ρс =1 060 кг/м3, |
||||||
|
rc |
rт |
rв |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 400 |
|
975 |
|
|||||||||
где ρт = 1 400 кг/м3 – |
плотность твердой фазы ПВХ; ρв = 975 кг/м3 – плотность воды при |
||||||||||||||
температуре 75оС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объемную долю свободной жидкости в суспензии (порозность) рассчитаем по фор- |
|||||||||||||||
муле [34] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
= 1 - х¢ |
|
ρс |
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
с rr |
||||
где хс′ – концентрация твердой фазы с учетом влагонасыщения ее пористой структуры:
х¢ |
= x |
2 - rт |
(1 - e |
) |
= 0,25 2 - |
1 400 |
(1 - 0,2) |
= 0,283 ; |
||
|
||||||||||
с |
|
c |
rч |
|
п |
|
1 290 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
εс = 1 − 0,2831 060 = 0,768. 1 290
Порозность осадка принимаем минимально достижимой величиной εос = 0,4, тогда средняя порозность суспензии в зоне осаждения
|
|
|
|
ε = εс + εос = |
0,768 + 0,4 |
= 0,584 . |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Критерий Архимеда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ar = |
gd3 |
(r |
ч |
- r |
ж |
)r |
ж |
= |
9,81(18×10-6 )3 (1 290 - 975)975 |
= 0,122 |
, |
||||||||||
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
m2 |
|
|
|
|
|
|
|
(0,38×10−3 )2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где m = 0,38 ×10−3 Па×с – |
вязкость воды при температуре 750С. |
|
|
||||||||||||||||||
Скорость осаждения рассчитаем по универсальной формуле [34] |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
367 + k |
|
Arε4,75 |
− |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Re = |
|
|
ф |
367 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,588kф |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где kф – коэффициент, учитывающий влияние формы частиц: kф = 11-10y = 11 -10 × 0,8 = 3;
Re = 
367 + 3 × 0,122 × 0,5844,75 - 
367 = 4,2 ×10−4 ; 0,588 ×3
скорость осаждения
w = |
Rem |
= |
4,2 ×10−4 × 0,38 ×10−3 |
= 9,09 ×10−6 м/с. |
|
rжdк |
975 × 25 ×10−6 |
||||
о |
|
|
Средний диаметр потока жидкости в барабане
D = |
Dв + Dс |
= |
0,76 + 0,58 |
= 0,67 м. |
|
|
|||
ср |
2 |
2 |
|
|
|
|
|||
Фактор разделения, соответствующий среднему диаметру
Fr |
= |
2p2 n 2 D |
ср |
= |
2 × 3,14 |
2 (2 700 / 60) |
2 0,67 |
= 2730 . |
|
|
|
|
|
||||
ср |
g |
|
|
|
9,81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Площадь поверхности зоны осаждения |
Fср = pDсрL = 3,14 × 0,67 ×1,3 = 2,73 м2. |
|||||||
Индекс производительности ∑ = FrсрFср = 2 730 × 2,73 = 7 460 м2.
Приняв величину показателя ζ = 0,2, определим производительность центрифуги по формуле (4.20):
Vc = zwо ∑ = 0,2 ×9,09 ×10−6 × 7 460 = 0,0136 м3/с = 48,8 м3/ч.
Производительность по твердой фазе осадка
Gт = Vcrc xc = 48,8 ×1 060 × 0,25 = 12 900 кг/ч.
Оценим потери продукта и концентрацию ПВХ в фугате. Общие потери оценим по
функции разделения. В соответствии с заданной крупностью разделения аргумент |
х функ- |
|||||
ции (4.7), согласно (4.6), будет |
|
|
|
|||
x = |
lg δк − lg δ50 |
= |
lg18 − lg123 |
= -3,88. |
|
|
|
|
|
||||
|
lg s |
lg1,64 |
|
|||
Воспользуемся стандартной функцией Лапласа, определяемой интегралом (4.10). Из |
||||||
таблиц значений интегралов [33] следует, |
что аргументу х соответствует |
значение |
||||
Ф(х) = −0,499946. По соотношению (4.11) |
|
|
|
|||
F(x) = Ф(х) + 0,5 = -0,499946 + 0,5 = 5,4 ×10−5 .
Следовательно, согласно условиям (4.4) и (4.7), общие потери П = D(dк) = F (х) = 5,4 ×10−5 .
Решением уравнений материального баланса (4.1) и (4.2) получим расход фугата
G |
= G |
|
- |
G |
т |
(1 - П) |
= 51 200 - |
12 900(1- 5,4 ×10−5 ) |
= 34 000 |
кг/ч, |
|||||||
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ф |
|
|
1 - wос |
|
|
|
1- 0,25 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где Gc – массовый расход суспензии: |
Gc = Vcrc = 48,8 ×1 060 = 51 700 кг/ч. |
||||||||||||||||
Концентрацию ПВХ в фугате найдем из уравнения связи (4.3): |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
xф = |
ПGт |
= |
5,4 ×10−5 ×12900 |
= 2,05 |
×10 |
−5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
Gф |
34 000 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
или объемная массовая концентрация Cф = xфrж = 2,05 ×10−5 × 975 = 0,02 кг/м3 = 20 мг/л.
Глава 5. ОБОРУДОВАНИЕ СТАДИИ СУШКИ СУСПЕНЗИОННОГО ПВХ
5.1. Аппаратурно-технологическое оформление процесса сушки суспензионного ПВХ
По классификациям объектов сушки [35] суспензионный поливинилхло-
рид можно отнести к капиллярно-пористым порошкообразным материалам, со-
держащим свободную и частично связанную влагу, с умеренной склонностью к комкованию и налипанию на поверхности. На стадию сушки ПВХ поступает из центрифуги в виде осадка влажностью 23 – 28% и его сушат конвективным способом до остаточной влажности не более 0,3%. В производствах суспензи-
онного ПВХ сушку полимера осуществляют нагретым воздухом во взвешен-
ном, полувзвешенном или псевдоожиженном слое.
|
|
|
9 |
10 |
1 |
|
Пар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Воздух |
|
|
|
Пар |
Влажный ПВХ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
6 |
8 |
11 |
|
Пар |
7 |
|
|
3 |
4 |
|
|
|
12 13
Сухой ПВХ
Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема установки двухступенчатой трубной
пневмосушилки для суспензионного ПВХ:
1 – фильтр воздуха; 2, 3, 10, 13 – вентиляторы; 4, 5 – калориферы паровые; 6 – бункер питательный; 7 – питатель вибрационный; 8 – труба-сушилка первой ступени; 9, 12 – фильтры рукавные; 11 – труба-сушилка второй ступени
1
2 
|
|
9 |
10 |
12 |
13 |
|
Пар |
|
|
|
|
|
Воздух |
|
|
|
|
Пар |
|
|
|
|
ПВХ |
Влажный ПВХ |
|
|
|
Сухой |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
8 |
|
14 |
|
Пар |
7 |
|
|
|
|
3 |
4 |
11 |
Рис. 5.2. Принципиальная технологическая схема комбинированной установки сушки
пневмотруба – барабан для суспензионного ПВХ:
1 – фильтр воздуха; 2, 3, 10, 13, 14 – вентиляторы; 4, 5 – калориферы паровые; 6 – бункер питательный; 7 – питатель вибрационный; 8 – труба-сушилка первой ступени; 9, 12 – фильтры рукавные; 11 – барабанная сушилка второй ступени
По признаку продолжительности времени пребывания высушиваемого материала в зоне сушки из применяемых типов сушильных аппаратов можно выделить две группы: трубные пневматические с временем пребывания около
5 с, барабанные и кипящего слоя, обеспечивающие время обработки материала в течение более 30 мин. Наиболее просты по устройству и дешевы в изготовле-
нии двухступенчатые трубные пневмосушилки. Однако применение их воз-
можно лишь для сушки ПВХ с пористой структурой частиц, из которых оста-
точный мономер ВХ практически полностью удаляется в аппаратах дегазации.
Непористый ПВХ с плотными частицами более прочно удерживает неза-
полимеризовавшийся винилхлорид, для полного удаления которого в аппаратах дегазации требуются большая продолжительность обработки и дополнительные энергетические затраты. Окончательное удаление остаточного ВХ до санитар-
ных норм экономически выгоднее осуществить в сушильном аппарате с доста-
точно длительным временем тепловой обработки частиц ПВХ, что обеспечива-
ется оформлением процесса сушки во вращающемся барабане или камере ки-
пящего слоя.
В производствах ПВХ с большим марочным ассортиментом и наличием нескольких технологических ниток иногда устанавливают сушилки обоих ти-
пов. Так, в крупнотоннажном производстве ПВХ на ЗАО «Саянскхимпласт» (г.
Саянск Иркутской области) имеются три технологические линии с двумя уста-
новками сушки с двухступенчатой трубной пневмосушилкой для марок ПВХ пористого типа (рис. 5.1) и одна комбинированная двухступенчатая установка,
в состав которой входит трубная пневмосушилка (первая ступень) и барабанная сушилка (вторая ступень) для ПВХ непористого типа (рис. 5.2).
Производительность каждой из установок составляет 10 – 11 т/ч по сухо-
му продукту. Аппаратурно-технологическое оформление первой ступени сушки унифицировано для обеих схем. Воздух для сушки предварительно очищается от атмосферной пыли в волокнистом фильтре, оборудованном системой обог-
рева при работе в зимнее время года, и распределяется по двум ступеням через отдельные системы подогрева, подачи и последующей очистки отработанного теплоносителя от взвешенного ПВХ. Расход воздуха на первой ступени
55 000 м3/ч, на второй – 33 000 м3/ч, температура его на входе в первую ступень
160 – 170 оС, на выходе – 50 – 60 оС, на второй ступени температура на входе
100 – 120 0С, на выходе – 50 – 60 оС. Влажный ПВХ после центрифуги подается на вход первой ступени через бункер, оборудованный вибратором, и вибролот-
ковым питателем. На первой ступени ПВХ высушивается от начальной влаж-
ности 25 – 30% до конечной – 4 ± 1%, на второй – досушивается до требуемой конечной влажности 0,3%.
Выделение подсушенного материала и высушенного продукта из потока отработанного воздуха, а также санитарная очистка последнего от пыли произ-
водится в рукавных фильтрах, оборудованных системой регенерации фильтро-
вального материала обратной импульсной продувкой сжатым воздухом.
Описанное аппаратурно-технологическое оформление процесса сушки суспензионного ПВХ развивалось в 70 – 80- е годы и приемлемо для современ-
ных условий. Однако на современном этапе развития технологии некоторые технические решения не отвечают в полной мере возросшим требованиям ма-
лоотходных ресурсо- и энергосберегающих технологий. Двухступенчатое аппа-
ратурное оформление стадии сушки увеличивает металлоемкость установки, а
применение высокой температуры сушильного воздуха на первой ступени оп-
ределяет необходимость использования пара с высокими параметрами (до
2 МПа). Применение рукавных фильтров для выделения сухого ПВХ и очистки отработанного сушильного воздуха требует тщательного контроля за состояни-
ем фильтровальных элементов и их своевременной замены. Необходимость пе-
риодической замены фильтровальных рукавов увеличивает себестоимость ПВХ.
На рубеже XXI в. выявились и реализовались определенные тенденции в технологии и аппаратурном оформлении процесса сушки суспензионного ПВХ:
-применение одноступенчатых сушилок кипящего слоя со встроенными в зону сушки теплообменными устройствами;
-применение мокрых скрубберов типа труб Вентури для санитарной очи-
стки отработанного сушильного воздуха.
Подвод дополнительного тепла непосредственно в слой высушиваемого материала позволяет существенно (в 4 – 5 раз) снизить расход воздуха на суш-
ку, следовательно, расход электроэнергии и затраты на тягодутьевое оборудо-
вание. При этом значительно уменьшается объем сушильной зоны аппарата, его габариты и металлоемкость. Кроме того, организация теплового потока, необ-
ходимого для процеса сушки, непосредственно в слое материала позволяет сни-
зить температуру сушильного воздуха (до 90 – 110 оС) и использовать для его нагрева низкопотенциальные источники тепла (пар давлением менее 0,6 МПа,
конденсат, горячую воду), что открывает перспективу использования вторич-
ных энергоресурсов в теплообеспечении процесса сушки ПВХ.
Замена рукавных фильтров для очистки отработанного воздуха от пыли на высокоэффективные циклоны и скрубберы позволяет снизить эксплуатаци-
онные расходы на газоочистку за счет исключения расходов на фильтроваль-
ные материалы. С целью экономии воды и уменьшения объема сточных вод орошение скруббера осуществляется по циркуляционной схеме. В качестве орошения используют маточник (фугат из центрифуги), который по мере на-
сыщения уловленной полимерной пылью можно вернуть в поток суспензии пе-
ред центрифугой. Таким образом, полностью исключаются потери продукта и решаются экологические вопросы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха и водоемов.
Типичную технологическую схему установки сушилки кипящего слоя с внутренними теплообменниками рассмотрим на примере стадии сушки ПВХ производства ПВХ Стерлитамакского ЗАО «Каустик» (рис. 5.3).
Сушка суспензионного ПВХ осуществляетя в сушилке кипящего слоя фирмы «Зульцер» (Германия) производительностью 8 т/ч по высушенному продукту.
|
Пар 0,065 МПа |
50,МПа |
|
|
|
|
Конденсат |
|
|
||
|
сепарационный |
|
|
|
|
|
|
горячий |
Пар |
4 |
8 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
горячая |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
Пар 0,5 МПа |
|
|
Воздух |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
атмосферный |
|
|
|
||
|
|
Конденсат |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
7 |
ПВХ |
|
Влажный |
9 |
|
К поз. 10
|
13 |
|
Воздухв |
атмосферу |
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
10 |
ПВХСуспензия |
центрифугуна |
|
|
11 |
|
|
||
12 |
|
|
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
15 |
Маточник |
Вода обессоленная |
|
|
22 |
||
|
|
|
|
|
|
16 |
21 |
|
|
|
17 |
20 |
|
|
|
18 |
19 |
|
|
|
|
Отсев ПВХ |
||
Сжатый |
Товарный ПВХ |
|||
|
воздух |
|
|
|
Рис. 5.3. Принципиальная технологическая схема установки сушилки кипящего слоя для суспензионного ПВХ:
1, 3 – фильтры; 2 – воздухоподогреватель; 4 – сборник-подогреватель воды; 5, 22 – насосы; 6, 13 – вентиляторы; 7 – калорифер; 8 – дезинтегратор; 9 – сушилка кипящего слоя; 10 – двойной циклон; 11, 12, 17, 20 – питатели шлюзовые; 14 – скруббер Вентури; 15 – сито вибрацион-
ное; 16 – бункер ПВХ; 18, 19 – пневмонасосы; 21 – бункер отсева ПВХ; 23 – каплеотделитель
133
Характерной особенностью сушилки является встроенный теплообмен-
ник, через который к материалу в слое подводится дополнительное тепло.
Осадок ПВХ с содержанием влаги 23 – 28% из центрифуги поступает в дезинтегратор 8, в котором под воздействием вращающихся зубчатых валков дезагрегируются спрессовавшиеся комки. Из дезинтегратора доведенный до порошкообразного состояния материал через распределитель поступает в зону питания сушилки 9, расположенную в первой сушильной секции. Под воздей-
ствием подаваемого снизу через распределительную решетку горячего воздуха материал переходит в псевдоожиженное состояние в режиме «кипения» (кипя-
щий слой) и перемещается вдоль сушилки к выгрузным окнам, высушиваясь за счет тепла, передаваемого от сушильного воздуха и от теплообменных поверх-
ностей.
Для процесса сушки используется атмосферный воздух, который очища-
ется предварительно в фильтре 1, подогревается в зимнее и холодное время го-
да в воздухоподогревателе 2 конденсатом до температуры 16 – 50 оС и оконча-
тельно очищается в фильтре 3. Фильтрующие элементы заменяют по мере за-
бивки пор при превышении допустимой величины перепада давления (140 – 210 Па). Очищенный воздух вентилятором 6 подается в калорифер 7, обогре-
ваемый паром давлением 0,5 МПа, и нагревается до температуры 90оС. Конден-
сат из воздухоподогревателей отводится в сборник-подогреватель 4.
Нагретый воздух через газораспределительную решетку поступает в су-
шилку 9. Подача воздуха в разные зоны сушилки устанавливается с помощью дроссельных заслонок. В первых по ходу движения материала зонах расход воздуха должен быть больше. В целом расход воздуха поддерживается посто-
янным 31 000 кг/ч с помощью заслонки, установленной между фильтром 3 и
вентилятором 6.
Тепло для встроенных теплообменников сушилки обеспечивается пода-
чей в них горячей воды в количестве 180 – 240 м3/ч центробежным насосом 5 из сборника-подогревателя 4. Насос 5 служит также для циркуляции горячей воды
(90оС) через рубашки на наружной поверхности вытяжного колпака сушилки и циклонов 10. Обогрев стенок колпака и циклонов необходим для предотвраще-
ния конденсации на внутренних поверхностях испаряемой влаги. Конденсация на холодных стенках может иметь место в связи с высокой влажностью отрабо-
танного воздуха, близкой к условиям насыщения при невысокой температуре.
Для предотвращения конденсации влаги в воздуховоде между сушилкой и циклонами, а также и в самом циклоне к отработанному воздуху в воздуховод подводят горячий воздух, подаваемый вентилятором 6 на сушку.
Подогрев воды в сборнике 4 обеспечивается барботажем острого пара давлением 0,5 МПа, а также подачей в него конденсатов и сепарационного пара давлением 0,065 МПа, получаемого при снижении давления конденсатов, отво-
димых в сепаратор от теплопередающей аппаратуры. Избыток горячей воды из сборника отводится на другие технологические нужды цеха.
Температура воздуха в сушилке контролируется в трех зонах:
-в зоне загрузки ПВХ в пределах 65 – 95 оС;
-в средней зоне в пределах 55 – 60 оС;
-в последней зоне (на выходе) в пределах 55 – 65 оС.
На случай отклонений от крайних значений предусмотрены автоматиче-
ские блокировки. При повышении температуры выше 100оС отключается пода-
ча пара в калорифер 7. Понижение температуры до 50оС дает сигнал на пре-
кращение подачи суспензии в центрифугу.
В верхней части сушилки (вытяжном колпаке) поддерживается неболь-
шое разрежение 50 – 100 Па во избежание возможной утечки запыленного воз-
духа из корпуса сушилки в помещение. Регулирование величины разрежения осуществляется с помощью автоматического клапана, установленного между циклонами 10 и вентилятором 13.
Отходящий из сушилки отработанный сушильный воздух проходит через высокоэффективный двойной циклон 10 и очищается от уносимой полимерной пыли. Уловленные частицы ПВХ через шлюзовые питатели 11 и 12 возвраща-
ются обратно в сушилку. Частично очищенный воздух вентилятором 13 пода-
ется на дальнейшую очистку в скруббер Вентури 14.
Температура отработанного воздуха на выходе из сушилки является ос-
новным показателем, характеризующим процесс сушки, так как она более чув-
ствительно реагирует на изменения в условиях или параметрах процесса, на-
пример, при колебаниях влажности ПВХ на входе в сушилку. Оптимальное значение температуры 64оС поддерживается изменением подачи пара в кало-
рифер 7. Предусмотрены системы блокировок при максимальной 80оС и мини-
мальной 52оС температурах отработанного воздуха. При максимальной темпе-
ратуре отключается подача суспензии на центрифугу.
Скруббер Вентури 14 предназначен для эффективной технологической и санитарной очистки отработанного сушильного воздуха. Он обеспечивает очи-
