- •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
роструйном элеваторе (рис. 6.11) холодная вода забирается в нижней части ре-
зервуара, смешивается с паром и выталкивается из парового сопла по горизон-
тальному направлению в отводную трубу, имеющую уклон. Горячая вода из от-
водной трубы поступает в воду гидрозатворов, нагревая окружающую массу воды. Кольцевые паропроводы подвижных звеньев гибкими шлангами подклю-
чаются к системе распределения пара.
Мокрый газгольдер оборудуется камерой газового ввода (вывода), в ко-
торой размещается гидравлический затвор газопроводящего (газоотводящего)
трубопровода, автоматические системы измерения объема газа и сигнализации положения колокола, а также предохранительных устройств, средств отопления и вентиляции камеры и подогрева воды. Газгольдеры монтируют с трубой сброса избыточного количества газа в атмосферу или в систему аварийной ад-
сорбции. Труба сброса служит также защитой газгольдера от ударов молний;
при отсутствии трубы на направляющих газгольдера устанавливают молние-
приемники.
6.2.2.Конденсаторы
Впроизводствах ПВХ для конденсации незаполимеризовавшегося винил-
хлорида применяют рекуперативные (поверхностные) теплообменные аппараты трубчатого типа. В России машиностроительными заводами серийно изготов-
ляются стандартизованные кожухотрубчатые конденсаторы: по конструкции – с неподвижными трубными решетками, с температурными компенсаторами на
кожухе, с плавающей головкой; по расположению – горизонтального и верти-
кального исполнения; по числу ходов в трубном пространстве – одноходовые,
двухходовые, четырехходовые. Типовые ряды выпускаемых кожухотрубчатых конденсаторов (по ГОСТ 15121-79, ГОСТ 14247-79 и ГОСТ 22485-77) преду-
сматривают их выбор в диапазоне площадей теплообменных поверхностей от
46 до 1 500 м2 [6].
Конструкции указанных конденсаторов предполагают подачу пара в меж-
трубное пространство; в них штуцер входа конденсируемых паров имеет боль-
ший диаметр по сравнению со штуцером для выхода конденсата. В случае кон-
денсации загрязненных паров (парогазовых смесей) или паров полимеризую-
щихся мономеров (винилхлорид) следует использовать конденсаторы с пла-
вающей головкой, предусматривающие возможность разборки и чистки меж-
трубного пространства. Конструкция кожухотрубчатого конденсатора с пла-
вающей головкой показана на рис. 6.12.
188
Рис. 6.7. Мокрый газгольдер, работающий на проход газа:
1 – |
газгольдер; 2 |
– гидравлический затвор; 3 |
– |
сливной бак; 4 – клапанная коробка; 5 – подъемно-клапанное устройство; |
6 – |
газосбросная |
труба; 7 – ручной насос; 8 – |
|
элеватор |
189
Рис. 6.12. Кожухотрубчатый конденсатор с плавающей головкой
При выборе для конденсации ВХ стандартизованного кожухотрубчатого теплообменника с подачей паров в трубное пространство следует проверить пропускную способность парового штуцера и при необходимости предусмот-
реть замену его на штуцер большего проходного сечения. В этом случае целе-
сообразно использовать одноили двухходовые теплообменники.
6.2.3. Абсорберы
Учитывая сравнительно небольшие объемы очищаемых газов, на второй ступени очистки абгазов от ВХ в качестве абсорберов применяются насадочные колонны. Эти аппараты отличаются простотой конструкции и невысокой стои-
мостью. Типичная конструкция абсорбера этого типа приведена на рис. 6.13.
Насадку засыпают внавал на опорные решетки. Над насадкой установле-
но распределительное устройство, с помощью которого жидкость равномерно распределяется по поперечному сечению колонны. По поверхности насадочных тел жидкость (абсорбент N-МП) стекает вниз, вступая в контакт с поднимаю-
щейся по колонне газовой смесью. Так как плотность укладки насадки вблизи стенок аппарата ниже, чем в центральной части, жидкость растекается от цен-
тра к стенке. Для уменьшения пристенного эффекта насадку в колонну засыпа-
ют послойно с установкой перераспределительных устройств между слоями.
189
Рис. 6.13. Насадочная абсорбционная колонна (а)
|
и распределитель жидкости (б): |
||||
1 – |
крышка; 2 – люк; 3 – |
корпус; 4 – |
слой насадки; |
||
5 – |
распределитель жидкости; |
6 – |
опорная ре- |
||
шетка; 7 – |
перераспределитель жидкости; 8 – опора; |
||||
А – |
вход |
очищаемого |
газа; |
Б – |
выход газа; |
|
|
В, Г – вход и выход жидкости |
|||
Обычно стремятся использовать насадку с большой удельной поверхно-
стью. В то же время необходимо обеспечивать полное смачивание всей поверх-
ности насадки орошающей жидкостью. Расчеты показывают, что для очистки среднеконцентрированных абгазов от ВХ N-метилпирролидоном достаточно применить керамические кольца Рашига 25×25.
6.2.4. Адсорберы
Для санитарной очистки газовых выбросов от вредных газообразных примесей наибольшее применение в химической промышленности нашли угольные адсорберы периодического действия [39]. В производствах ПВХ при-
190
меняют вертикальные, горизонтальные и кольцевые адсорберы системы ВТР.
На рис. 6.14 представлена типичная конструкция вертикального адсорбера.
Рис. 6.14. Вертикальный адсорбер ВТР:
1 – корпус адсорбера; 2 – балки; 3 – опоры для балок; 4 – разборная колосниковая решетка;
5 – слой гравия; 6 – слой угля; 7 – сетка; 8 – груз; 9 – разгрузочный люк; 10 – крышка; 11 –
загрузочный люк с предохранительной мембраной; 12 – патрубок для подачи паро-
воздушной смеси при адсорбции и воздуха при сушке и охлаждении; 13 – распределительная сетка; 14 – патрубок для отвода паров из адсорбера при десорбции; 15 – патрубок для пре-
дохранительного клапана; 16 – днище; 17 – патрубок для подачи острого водяного пара при десорбции; 18 – патрубок для отвода конденсата и подачи воды; 19 – патрубок для отвода освобожденного от поглощаемых веществ воздуха при адсорбции и отработавшего воздуха при сушке и охлаждении; 20 – смотровой люк; 21 – опорное кольцо для установки адсорбера на подставку
Вертикальный адсорбер представляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем и крышкой, снабженный опорно-распределительной ко-
лосниковой решеткой, на которой укладывается мелкая сетка, пористые кера-
мические плитки или слой отсортированного гравия. На них засыпается слой активированного угля, который накрывается сверху сеткой и прижимается гру-
зами.
Очищаемый газ подается сверху через штуцер с распределительной сет-
кой, проходит через слой угля. Очищенный газ отводится через штуцер снизу.
191
При десорбции водяной пар подается снизу через барботер, проходит через слой адсорбента и отводится через штуцер сверху вместе с десорбированным винилхлоридом. Конденсат отводится через нижний штуцер. Сушильный и ох-
лаждающий воздух подается в адсорбер и отводится из него через те же штуце-
ры, что и очищаемый газ.
В аппарате предусмотрены люки для осмотра, ремонта, загрузки и вы-
грузки адсорбента.
Типовые адсорберы ВТР имеют диаметры от 2 до 3 м, высоту цилиндри-
ческой части корпуса 2,2 м, высоту угольного слоя 0,5 – 1,2 м.
Для улавливания винилхлорида при аварийных сдувках из реакторов применяются адсорберы с полимерным поглотителем на основе ПВХ АПР-2.
Процесс адсорбции в них протекает при давлении 0,5 – 0,9 МПа, в фазе десорб-
ции аппарат находится под вакуумом. В связи с этим адсорберы должны соот-
ветствовать требованиям Госгортехнадзора для сосудов по ОСТ 26-91-94 и
ГОСТ 24444-87. На рис. 6.15 показана конструкция адсорбера, предназначенно-
го для улавливания винилхлорида из аварийных сдувок.
Аварийный адсорбер представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат объемом 100 м3 с эллиптическими приварными днищем и крышкой,
снабженный опорно-распределительными решетками, покрытыми сеткой из нержавеющей стали, и загруженный полимерным адсорбентом в четыре слоя.
Суммарная высота слоев 7,6 м, масса загружаемого полимерного адсорбента 30
– 31 т. В нижней части аппарата имеется наружный змеевик с площадью тепло-
обменной поверхности 30 м2, обогреваемый горячей водой для предотвращения смерзания адсорбента в зимнее время. В аппарате предусмотрены люки и шту-
церы для обслуживания, ремонта и перегрузки адсорбента.
Для технологического улавливания винилхлорида из абгазов, поступаю-
щих со стадии конденсационной очистки, применяются адсорберы с полимер-
ным поглотителем АПР-1. Процесс адсорбции в них протекает при атмосфер-
ном давлении (на постоянный проход очищаемых газов через аппарат), в фазе десорбции аппарат находится под вакуумом.
Конструкция технологического адсорбера аналогична аварийному. Это так же колонный аппарат объемом 17 м3 диаметром 1 800 мм. В аппарате нахо-
дится три слоя адсорбента высотой по 1 600 мм каждый. Общая масса адсор-
бента 5 т. Аппарат может работать в диапазоне температур от –30 до +20оС.
192
