Установка синтеза латекса БС-50

РЕФЕРАТ

 

стр. - 109 рис. - 8 табл. -  56                 источников - 14

 

БУТАДИЕН - 1.3, СТИРОЛ, ПЕРСУЛЬФАТ КАЛИЯ,НАТРИЕВОЕ МЫЛО СЖК, КАЛИЕВОЕ МЫЛО КАНИФОЛИ, ТРИЭТАНОЛАМИН, АНТИОКСИДАНТ П-23,  Т–ДДМ (ТРЕТИЧНЫЙ ДОДЕЦИЛМЕРКАПТАН),

ЛЕЙКАНОЛ, ВОДНАЯ ФАЗА, УМЯГЧЁННАЯ ВОДА, УГЛЕВОДО-РОДНАЯ ШИХТА, ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ, ДЕГАЗАЦИЯ, ЛАТЕКС.

 

Объектом    проектирования    является       установка       эмульсионной полимеризации латекса БС-50.

Цель проекта - разработать  технологическую схему приготовления исходных растворов, водной фазы, полимеризации и дегазации в производстве латекса БС-50.

В процессе проектирования проводились расчеты материального  и теплового баланса установки, технологического оборудования, механический расчет полимеризатора, технико-экономические показатели, автоматизация и контроль процесса, охрана труда производства.

В результате проектирования установка отвечает всем современным  требованиям по оборудованию, автоматизации, требованиям к условиям труда  и экологии, защиты окружающей среды. Достаточно эффективная себестоимость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

 

Лейканол - натриевая  соль продукта конденсации

β - нафталинсульфокислоты с формальдегидом

Гипериз - гидропераксид  изопропилбензола

т-ДДМ - третичный додецилмеркаптан

ПСК - персульфат калия

с.о. - сухой остаток

м.ч. - массовая часть

ТЭА - триэтаноламин

м.д. - массовая доля

н/б - не более

н/м - не менее

ПДА - параоксидифениламин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ.                                                                                      

 

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………….    

1. ТЕОРИТЕЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТА………………………...….    

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ……………………...   

3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС УСТАНОВКИ……………….……...   

4. РАСЧЁТ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ….…….              

5. РАСЧЕТ ОСНОВНОГОАППАРАТА…………………………………                                    

6. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ    ЗАПИСКА     ПО    АВТОМАТИЗАЦИИ    И КОНТРОЛЮ ПРОЦЕССА ……………………………………………   

7. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА  ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ПРИРОДЕ  

8. РАСХОДНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ…………………………………… 

9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В нашей стране ассортимент  каучуковых латексов, выпускаемых промышленностью, постоянно растет и изменяется. Это  обусловлено дифференцированием потребностей различных отраслей, использующих латексы, и конкуренцией со стороны других новых синтетических материалов. Интерес к латексам обусловлен легкостью их переработки и низкими энергетическими затратами, экологической предпочтительностью по сравнению с растворами полимеров и высокими прочностными свойствами.

Бутадиен-стирольные латексы - наиболее массовый тип синтетических  латексов. Они выпускаются в широком  диапазоне, различающихся содержанием  связанного стирола, температурой полимеризации, пластичностью каучука, концентрацией сухого вещества, природой и количеством эмульгатора, антиоксиданта и т.д. Латексы получают путем эмульсионной сополимеризации в условиях, аналогичных производству сополимерных синтетических каучуков.

В настоящее время промышленность синтетического каучука в России выпускает более десятка бутадиен-стирольных латексов, предназначенных для изготовления формованной и листовой пенорезины,  нетканых текстильных материалов, воднодисперсионных красок, пропитки корда, проклейки и покрытия бумаги и тканей, при изготовлении ковров, полимербетонов и др.

Целью данного проекта  является установка по производству латекса БС-50, получаемого при  сополимеризации бутадиена и  стирола в соотношении 50:50, производительность 10000 тонн в год по сухому веществу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ К ПРОЕКТУ

 

1.1. Проектируемая   установка   предназначена   для   производства 
бутадиен-стирольного латекса БС-50 методом эмульсионной 
полимеризации по непрерывной схеме с последующей отгонкой 
и конденсацией незаполимеризовавшихся мономеров. Производительность установки  10000 тонн в год по сухому веществу.

 

1.2. В связи со спецификой производства – все технологическое оборудова-ние, а также помещения управления и административно-бытовые помещения расположены в здании. Административно-бытовые    помещения размещены в двухэтажном здании, примыкающем к корпусу цеха со стороны отделения приготовления растворов.

          Цех состоит из трех отделений:

          -  приготовление растворов

• полимеризации
• дегазации

 

1.3.  Для обеспечения заданной производительности, предусматривается одна технологическая линия (батарея) полимеризатора и отгонная колонна.

 Полимеризаторы  объемом   12,5м³,   повсеместно   применяемые   для

проведения эмульсионной полимеризации, снабжены двойной рамной мешалкой и рубашкой.

Отгонная колонна с  пакетами «диск-кольцо» стандартных  размеров.

Емкости с перемешивающими  устройствами с предварительным  расчетом по объему из технологического регламента, действующего производства.

 

1.4. Для обеспечения надежной, бесперебойной    работы основного 
оборудования все насосы и некоторые емкости устанавливаются 
с резервом.

 

1.5. Контроль     за     ведением     процесса     и    управлением     его осуществляется с помощью КИП, автоматики и измерительно- 
вычислительного    комплекса    и    ведется    из    операторской. 
Непрерывное   оформление   процесса   позволяет   осуществлять 
более полную его автоматизацию.

 

1.6. В процессе используются следующие энергетические средства: 
          пар 0,5 МПа

горячая вода +90⁰C

оборотная вода +25⁰C

захоложенная вода +7⁰C

электрический ток 220-380В

сжатый азот - давление 0,4МПа

сжатый воздух - 0,4МПа

все энергосредства - от заводских сетей

 

1.7. Цех снабжен средствами механизации (автопогрузчики, кран-балки, механические лебедки, электрические подъемники), необходимыми для проведения монтажных и ремонтных работ, перемещения тяжелых грузов, средствами автоматического пожаротушения, автоматическими газосигнализаторами.

 

1.8. Количество часов работы цеха в год 8520, при трехсменном графике работы и длительности смены 8 часов.

 

1.9.  Характеристика    газовых    производственных    выбросов, сточных вод и твердых отходов. Методы их утилизации и рекуперации.

           Газовые выбросы направляются в закрытую систему с последующим сжиганием на факеле.

За счет создания рецикла в системе конденсации, уменьшено количество воды, загрязняемой стиролом. На вакуумный насос подается охлаждённая стирольная вода. Сточные выбросы уменьшены на 4 м³ /ч.

Твердые отходы производства полностью используются после сушки и размельчения в вакуумных мешалках в виде бутадиенсторольного порошка (БСП) для получения неответственных резиновых изделий (коврики, поливочные шланги и.д.), как добавка при изготовлении дорожных покрытий.

 

1.10. Общая санитарно-токсикологическая  классификация производства, категория по взрывопожарной опасности.

Производство  характеризуется возможностью загрязнения окружающей среды, производственных помещений и атмосферного воздуха токсическими продуктами.

По токсической характеристике большинство продуктов оказывают  раздражающее и наркотическое действие на организм человека с согласно СНиП 2.01.02.85 весь производственный процесс  относится к группе III б.

Площадку  для строительства предприятия  следует выбирать в зоне уже действующих химических производств, что будет способствовать более эффективному использованию общественного труда и материальных ресурсов.

Исходя из свойств веществ и условий  их применения или обработки определяем категорию помещений по взрывопожарной опасности по НПБ 105-03.

Отделение приготовления  рабочих растворов и концентрированной водной фазы категория Д;

Отделение эмульсионной полимеризации - категория А;

           Отделение дегазации – категория  А.

 

1.11.  Характеристика исходного сырья.

 

1.11.1.  Бутадиен-1,3   CH₂=CH-CH=CH₂ 
Состав по ТУ 38103658-88

Внешний  вид - бесцветная   или   слегка   желтоватая    прозрачная,   легко

подвижная жидкость

Массовая доля бутадиена  не менее 99%

Массовая доля легколетучих не более 0,20%

Массовая доля тяжелого остатка  не более 0,1%

Массовая доля ингибитора ДСИ не менее 0,01-0,03%

 

1.11.2. Стирол CH₂=CH                               

                                    ‌׀

                                 

 

Состав по ГОСТ 10003-81

Внешний вид - бесцветная прозрачная жидкость, однородная без механичес-ких примесей

Массовая доля стирола не менее 99,6%

Массовая доля перекисных соединений в пересчете на активный кислород не более 0,0005%

Массовая доля полимера не более 0,001%

Массовая доля стабилизатора 0,0005-0,0010%

 

1.11.3. Диспергатор НФ (лейканол)

Состав по техническому ГОСТу 6848-79 марка «А»

На приготовление водной фазы поступает  раствор с массовой долей диспер-гатора 15±2%

 

           ,  где n = 1 ÷ 9

 

1.11.4.  Каливое мыло диспропорционированной канифоли  С₁₉Н₂₉СООК 
Состав по ТУ 2453-018-48158319-2000 
Массовая доля сухого остатка в пределах: 
для калиевой соли 30-35%

для натровой соли 20-25%

Массовая доля свободной  щелочи не более 0,18%

Массовая доля железа не более 0,004%

Массовая доля абиетиновых  кислот не более 5%

 

1.11.5.  Натровое мыло СЖК   (C₉-С₁₅)COONa 
Состав по ГОСТ 23239-89

На приготовление водной фазы поступает раствор натрового  мыла СЖК с массовой долей мыла 10±1%

Массовая доля свободной  щелочи 0,1-0,3%

 

1.11.6.  Хлористый калий     KCl 
Состав по ГОСТ 4568-83

На приготовление водной фазы поступает раствор с массовой долей хлористого калия 15 ± 1% и рН в пределах - 10,5 - 11,0

 

1.11.7.  Додецилмеркаптан третичный     C₁₂H₂₅SH 
Состав по ТУ 38 10252-79

Внешний вид - прозрачная жидкость от бесцветного до бледно-желтого цвета 
Массовая доля т-ДДМ не менее 92% 

Плотность 0,840 г/см³

 

1.11.8.  Триэтаноламин  N(C₂H₄OH)₃ 
Состав по ТУ 6-02-916-79

Внешний вид - прозрачная жидкость, допускает цвет от желтого до светло-коричневого, но не темнее водного йода концентрации 1 г/л.

Плотность в пределах 1,095-1,124 г/см³

 

1.11.9.  Пирофосфат натрия    Na₄P₂O₇ 
Состав по ГОСТ 342-77x4       

Массовая доля   пирофосфорно кислого натрия не менее 98%

 

1.11.10. Антиоксидант П-23    2,4,6-три-третично-бутилфенол

Состав по ТУ 6-14-26-77

Внешний   вид -  белый  кристаллический  порошок.  Допускается голубой, желтый и зеленый оттенки

Температура плавления 129,0-131,0⁰C

Плавится в пределах 1⁰C

Содержание золы не более 0,03%

Содержание воды не более 0,09%

 

1.11.11. Изопропилбензола гидропероксид технический (гипериз)

Состав по ТУ 38402-62-121-90

На дозировку в полимеризаторы используется эмульсия гипериза на мыле СЖК

Массовая доля гипериза 5-6%

Массовая доля мыла СЖК 5-6%

 

 

1.11.12.  Калий надсернокислый технический K₂S₂O₇. 
Состав по ТУ 38103270-87

На   полимеризацию   дозируется   раствор   персульфата   калия с массовой долей ПСК - 3,0±0,1%.

 

1.11.13.  ПДА - параоксидифениламин 
Состав по ТУ 38.402-62-121-90

Внешний вид - твердая  масса серого цвета

Содержание примесей не растворимых в бензоле не более 0,2%

Содержание золы не более 0,05%

 

1.11.14.  Умягченная обескислороженная вода или паровой конденсат 
Состав по СТП-38-246-86

Жесткость общая не более 0,07мг.экв/л

Щелочность не более 2,0мг.экв/л 

Содержание взвешенных частиц не более Змг/л 

Показатель водородных ионов, рН не менее 8

Содержание железа не более О,3мг/л 

Содержание кислорода  не более 0,5мг/л

 

1.12. Характеристика готовой продукции.

 

1.12.1.  Латекс БС-50 
Состав по ГОСТ 15080-77

Массовая доля сухого вещества не менее 47,0%

Массовая доля незаполимеризовавшегося  стирола не более 0,1%

Массовая доля легколетучих углеводородов С₂-С₄ не более 0,02%

рН не менее 10,5

Массовая доля П-23 1,0-1,02

Содержание включений  и коаголюма - отсутствие

Условная вязкость, сек 12-16

Поверхностное натяжение  мН/м не более 45