Стадия 1. Полимеризация винилхлорида

В состав стадии входят следующие узлы:

полимеризация винилхлорида;

гидроочистка реакторов полимеризации.

Полимеризация винилхлорида

Процесс полимеризации винилхлорида осуществляется периодическим способом в реакторах Р-11/1-4 вместимостью 65 м³ каждый. Реактор снабжен рубашкой для подогрева или охлаждения, импеллерной мешалкой. Привод мешалки - нижний от электродвигателя через редуктор. Реактора Р-11/3,4 снабжены редукторами с переменным числом оборотов, реактора Р-11/1,2 - редукторами с постоянным числом оборотов. Уплотнение вала мешалки - двойное торцевое.

Прокачиваемая жидкость, в качестве которой используется обессоленная вода, подается в торцевое уплотнение с целью предотвращения попадания в него рабочей среды - суспензии ПВХ.

В качестве запирающей жидкости используется масло.

При достижении на линии нагнетания насосов давления более 2,0 МПа насосы останавливаются.

Реактора полимеризации кроме перечисленных выше устройств снабжены также следующими устройствами и сопутствующим оборудованием, обеспечивающими их нормальную работу и безопасность проведения процесса полимеризации:

Устройством гидроочистки стенок реактора водой высокого давления, смонтированным на штуцере в крышке реактора;

Узлом для нанесения покрытия на стенки реактора, состоящим из мерника Е-15 для приема и нагрева раствора нигрозина и форсунки для распыления раствора внутри реактора, установленной на штуцере в крышке реактора;

Узлом для впрыска в реактор раствора прерывателя реакции полимеризации, состоящим из мерника Е-14 для хранения раствора третбутилпирокатехина, сборника Е-13 для хранения азота Р=1,4 МПа с целью обеспечения впрыска раствора в реактор и донного клапана, вмонтированного в днище реактора, через который раствор поступает в реактор;

Мерником раствора агидола в гексановой фракции Е-11;

Сборником Е-12 (шлюз) для обеспечения загрузки через него в реактор инициаторов и других добавок при использовании их в виде порошка (твердые добавки);

Боковыми контрмешалками (волнорезами), установленными в верхней части реактора для регулирования потоков жидкости при перемешивании.

Перед загрузкой реактора на полимеризацию необходимо выполнить следующие операции:

Заполнить мерник Е-15 раствором нигрозина и провести аэрозольное нанесение нигрозина на внутреннюю поверхность реактора;

Заполнить сборник Е-14 раствором третбутилпирокатехина;

Загрузить в сборник Е-12 твердые добавки согласно рецептурному формату (инициаторы, агидол и другие);

Заполнить сборник Е-11 раствором агидола в гексановой фракции, если это оговорено в рецептурном формате.

Аэрозольное нанесение нигрозина, заполнение сборников Е-14 и Е-12 проводятся только на остановленном реакторе. Процесс нанесения покрытия осуществляется с помощью системы управления или дистанционно оператором со своего рабочего места, при этом выполняются следующие операции:

включается насос ЦН-11 для осуществления циркуляции воды в контуре реактора;

при достижении в мернике Е-15 давления 1,3 МПа, открывается отсечной клапан 6-3 на трубопроводе подачи раствора нигрозина в реактор и включается мешалка реактора;

при выравнивании давления в мернике Е-15 и реакторе закрывается отсечной клапан 6-3;

через 10 минут после закрытия отсечного клапана 6-3 останавливается мешалка и подается сигнал в систему управления о готовности реактора к загрузке.

Заполнение сборника Е-14 раствором третбутилпирокатехина осуществляется следующим образом: аппаратчик открывает ручную арматуру и быстросъемную заглушку на воздушке сборника Е-14, закрывает ручную арматуру на трубопроводе азота между сборником Е-13 и сборником Е-14 и открывает клапан 7-3 на трубопроводе подачи раствора третбутилпирокатехина в сборнике Е-14. При достижении в сборнике максимального уровня 860 мм подается сигнал на рабочем месте оператора, отсечной клапан 7-3 автоматически закрывается.

После заполнения сборника Е-14 аппаратчик закрывает ручную арматуру и устанавливает заглушку на воздушке сборника Е-14 и открывает ручную арматуру на трубопроводе азота между Е-13 и Е-14 и опломбирует ее в открытом состоянии, затем сообщает оператору о готовности ресивера Е-13 к заполнению азотом. Оператор дистанционно открывает отсечной клапан 9-3 на трубопроводе азота в сборник Е-13. При достижении в сборнике Е-13 давления более 1,45 МПа автоматически закрывается отсечной клапан 9-3.

Заполнение мерника Е-11 раствором агидола в гексановой фракции осуществляется в следующей последовательности: оператор открывает отсечной клапан 11-3 на трубопроводе подачи в мерник раствора агидола. При достижении в мернике Е-11 максимального уровня 230 мм отсечной клапан 11-3 автоматически закрываются.

Загрузка компонентов в реактор и ведение технологического режима полимеризации производится в соответствии с рецептурным форматом.

Гидроочистка реактора ведется по специальной программе.

Перед загрузкой реактора необходимо ввести рецептурный формат.

В реактор одновременно начинается дозировка обессоленной воды, растворов метоцела, клуцела, алькотекса В-72, алькотекса 552-Р, гидрооксида натрия, шпана. В случае отсутствия в рецептурном формате каких-либо компонентов их загрузка не производится. Температура загружаемой в реактор обессоленной воды регулируется в соответствии с рецептурным форматом.

После дозировки обессоленной воды начинается дозировка эмульсий инициаторов и раствора агидола. Если необходима подача воды через шлюз в случае загрузки твердых компонентов, то происходит переключение управляющих клапанов и оставшееся количество воды дозируется через шлюз.

После дозировки воды включается мешалка.

После дозировки воды начинается дозировка в реактор винилхлорида.

Разогрев реактора начинается после дозировки винилхлорида. Разогрев реакционной массы в реакторе производится до температуры, указанной в рецептурном формате. При достижении этой температуры запускается датчик времени охлаждения из рецепта. При этом полностью открывается клапан 1-4 на подаче захоложенной воды на всас насоса ЦН-11. Охлаждающая вода подается в рубашку реактора для вытеснения из нее горячей воды. По истечении времени охлаждения система управления начинает регулировку и поддержание температуры в реакторе в соответствие с заданной в рецепте температурой. При достижении в реакторе режимной температуры начинается отсчет времени полимеризации. Эта точка отсчета используется для определения фактической продолжительности полимеризации - промежутка времени от момента достижения заданной температуры полимеризации в реакторе до начала падения давления.

По истечении времени, указанного в рецепте, система управления делает четыре измерения величин давления в реакторе, определяет среднее значение и принимает его заданным (Р_раб).

В течение всего процесса полимеризации поддерживается режимная температура, заданная в рецептурном формате. Отклонения от режимной температуры более, чем на 0,5 ⁰С сигнализируются на рабочем месте оператора.

В течение всего процесса полимеризации система управления контролирует давление в реакторе и сравнивает его с заданным значением, определяя каждые 10 секунд скорость роста давления в реакторе. При отклонении давления от заданного значения на величину 0,05 МПа подается сигнал на рабочее место оператора и включается в работу аварийная программа защиты реактора от превышения давления, состоящая из пяти ступеней, срабатывающих последовательно в зависимости от скорости роста давления.

В процессе полимеризации постоянно контролируется нагрузка на мешалку и при превышении заданного в рецепте значения начинается аварийное дозирование обессоленной воды в ректор по следующей программе:

определяется среднее значение нагрузки четырех последовательных замеров;

если это значение больше или равно заданного в рецепте значения, происходит дозировка 0,5 м³ обессоленной воды. Следующая дозировка происходит не ранее, чем через 1 мин.

Общее количество отдозированной воды не должно превышать количества, указанного в рецепте.

По прошествии времени для контроля за спадом давления система управления начинает контролировать спад давления по сделанным подряд четырем замерам давления в реакторе, определяет среднее значение и сравнивает это значение с рабочим давлением (Р_раб). При достижении разности между заданным давлением полимеризации и определяемым средним давлением величины равной или больше указанного в рецепте полимеризацию заканчивают. В этот момент начинается процесс дополимеризации о отсчет продолжительности дополимеризации. При дополимеризации отключается программа защиты по росту давления в реакторе.

Если давление в реакторе не падает по прошествии максимальной продолжительности полимеризации, указанной в рецепте, то реактор также переводится на дополимеризацию. Процесс дополимеризации может вестись как с разогревом реактора, так и при температуре полимеризации (без разогрева). По окончании процесса полимеризации делается запрос о необходимости разогрева реактора в соответствии с рецептом. Если реактор необходимо подогреть, закрывается клапан 1-4 на подаче захоложенной воды. В этом случае температура в реакторе повышается за счет тепла, выделяющегося в процессе полимеризации. Кроме того, в соответствии с рецептом предусмотрен дополнительный подогрев паром. В этом случае в теплообменник Т-11 подается пар. Вода в рубашке нагревается до температуры 80 ⁰С. Процесс дополимеризации прекращается при достижении температуры в реакторе, указанной в рецептурном формате, или по прошествии времени дополимеризации в соответствии с рецептом.

Дополимеризация без разогрева (при температуре полимеризации) прекращается при снижении давления в реакторе до уровня, указанного в рецепте, или по прошествии времени дополимеризации.

По окончании процесса дополимеризации закрывается клапан 8-3 (если он был открыт) и останавливается насос ЦН-11. Затем проверяется давление в реакторе и при давлении более 0,6 МПа винилхлорид через дегазатор Р-21 сбрасывается на газгольдер. При достижении давления в реакторе 0,6 МПаРР сброс прекращается.

По окончании процесса полимеризации суспензия из реакторов Р-11/1-4 насосами ЦН-12/1-4 через фильтры Ф-11/1-4 выгружается в дегазаторы

Р-21/1-4.

На каждую пару реакторов Р-11/1-4 установлено по 2 фильтра Ф-11 и 2 насоса ЦН-12.

Операция выгрузки суспензии из реакторов осуществляет оператор с рабочего места в следующей последовательности:

По окончании процесса полимеризации проверяет давление в реакторе Р-11: при давлении более 0,6 МПа сбрасывает давление на газгольдер.

Сообщает аппаратчику о необходимости открыть арматуру на всасе рабочего насоса ЦН-12/1,2, подать в него затворную жидкость, открыть арматуру на входе и выходе рабочего фильтра Ф-11/1,2, заполнить фильтр маточником.

После получения сообщения о выполнении этих операций проверяет давление затворной жидкости у насоса ЦН-12/1-4, оно должно быть не мене 0,7 МПа, температуру подшипников (она должна быть не более 70 ⁰С).

Проверяет возможность приема суспензии ПВХ в дегазатор Р-21/2 или Р-21/4 по уровню в нем.

Открывает электрозадвижку №1 на линии выгрузки суспензии из реактора, включает насос ЦН-12. Работа насоса сигнализируется на рабочем месте оператора.

Контролирует окончание выгрузки.

По окончании выгрузки закрывает клапан 8-3, при этом насос ЦН-12 остается в работе. Оператор дает команду на промывку и в реактор дозируется промывная вода. После дозировки открывается донный клапан и промывная вода откачивается в дегазатор Р-21. После откачки промывной воды и промывки трубопроводов суспензии останавливается насос ЦН-12, закрывается клапан 8-3 и донные клапана.

Все эти операции могут выполняться во время проведения в реакторе процесса полимеризации.

В случае загрузки инициатора в реактор в виде порошка, до начала процесса полимеризации производится загрузка его в сборник Е-12.

Гидроочистка реактора полимеризации

Гидроочистка реактора полимеризации ведется по специальной программе, которая не рассматривается подробно в данной дипломной работе.

По окончании гидроочистки и откачки воды оператор направляет реактор на вскрытие или на подготовку к загрузке. При подготовке к загрузке цикл повторяется. Вначале проводится покрытие реактора нигрозином и загрузка твердых компонентов в сборник Е-12.