Установка синтеза латекса БС-50

"А" - основная рабочая  линия, служит для перетока  из одного полимеризатора в другой.

"Б" - резервная линия,  служит для обвода любого полимеризатора  в случае отключения его на ремонт или чистку.

"В"    -    линия    нижнего    слива,    служит    для    освобождения полимеризаторов при подготовке их к ремонту.

Поступающая из отделения  водной фазы разбавленная водная фаза непрерывно смешивается с углеводородной шихтой в смесительном насосе Н-022, раствором т-ДДМ и раствором персульфата калия и подается в полимеризатор. Водная фаза подается насосом Н-009, раствор персульфата калия дозировочным насосом Н-013, раствор т-ДДМ дозировочным насосом Н-017. Расход водной фазы, углеводородной шихты из отделения ее приготовления регулируется регуляторами расхода, установленными на линиях подачи.                    

Полученная эмульсия поступает во всасывающую линию смесительного насоса Н-022, а затем в первый по ходу процесса полимеризатор. Далее проводится последовательное заполнение батареи полимеризаторов. Дозировка эмульсии гипериза в растворе натриевого мыла СЖК в количестве 0,5 м.ч. предусматривается в 4, 5 или 6 полимеризаторе по ходу процесса при  конверсии 65-75%.

При   проведении   процесса   полимеризации   выдерживается 
следующий температурный режим полимеризации: 
          1-2 по ходу процесса                                      42-50ºC

3-4 по ходу процесса (дозировка гипериза)                  60-65°C

5    по ходу  процесса                                                        80±2°С

6                                                                                         85-90ºС

Температура в полимеризаторе в основном поддерживается подачей захоложенной воды. Температура 80-90°С поддерживается подачей горячей воды и выдерживается до конца процесса полимеризации. Температура в полимеризаторе поддерживается на нужном уровне при помощи датчика и клапанов регуляторов, установленных на линиях прямой и обратной горячей и холодной воды.

Для обеспечения высокой конверсии мономеров в полимеризатор добавляется часть расчетного количества эмульсии гипериза   в натриевом мыле СЖК из емкости E-019 насосом H-020.

Реакционная смесь последовательно  проходит все аппараты. Латекс, уходящий из последнего полимеризатора, подается в отделение дегазации.

В полимеризаторах осуществляется контроль давления, также предусмотрена  сигнализация о срабатывании разрывных  мембран при завышении давления выше допустимого.

Для улавливания продуктов  стравливания, а также при опорожнении полимеризаторов, устанавливается аварийная емкость Л-024.  Газовая фаза из аварийной емкости направляется на факел, а жидкие продукты подаются насосом Н-025 на дегазацию.

 

3.4. Отделение дегазации.

 

Недегазированный латекс подается на систему вакуумной дегазации, состоящей из двух  отгонных  колонн, одна из которых резервная.

Недегазированный латекс непрерывно подается в верхнюю часть колонны Кн-028, где происходит отгонка остаточного стирола до содержания 0,1% по массе от латекса.

Пары мономеров, примеси к ним и воды уходящие с колонны Кн-028 поступают на каплеотбойник О-031, где происходит отделение капель унесенного латекса и пены, и подача его в линию слива дегазированного латекса с колонны Кн-028 в гидрозатвор Е-029.

Отгонка мономеров ведется острым водяным паром при температуре 70-90⁰C, сдросселированным до давления 0,15Мпа и увлажненным умягченной водой, с добавлением в нее параоксидифениламина (ПДА).

Температура пара регистрируется и регулируется автоматически посредством диафрагм и изменения расхода умягченной воды на увлажнение острого пара, подаваемого в колонну. Ведется регистрация и контроль температуры и вакуума верха и куба колонны.

Расход пара и умягченной воды, содержащий растворенный ПДА регулируется и учитывается, посредством диафрагм и регулирующих клапанов на линиях пара и умягченной воды.

В гидрозатворе Е-029 уровень регулируется и контролируется. Падение и завышение уровня сигнализируется.

Дегазированный латекс из гидрозатвора Е-029 насосом Н-030 непрерывно подается в емкость Е-043 для формирования партии товарного латекса. Емкость Е-043 снабжена мешалкой и змеевиком для подогрева латекса в зимний период. В эту же емкость подается суспензия антиоксиданта,  дегазированный   и   заправленный   антиоксидантом   латекс

БС-50 анализируется, а затем через фильтр Ф-044 закачивается в цистерны и отправляется потребителю.

Пары и газы с каплеотбойника О-031 поступают в прямоточный конденсатор смешения Т-032, куда также подается на отпарку стирольная вода из емкости Е-040. Расход стирольной воды регулируется по уровню в емкости Е-040.

Вода, освобожденная от стирола, после конденсатора смешения сливается в гидрозатвор Е-033, откуда сливается в ХЗК. Содержание стирола здесь не должно превышать 0,005% по массе.

Отпаренный стирол вместе с парами и газами с конденсатора смешения поступает в систему конденсации.

Пары углеводородов и воды из конденсатора смешения Т-032 проходят последовательно 2 конденсатора Т-035, Т-036.

В конденсаторе Т-035, охлаждаемом оборотной водой, происходит конденсация основной массы паров воды и частично стирола.

Температура паров после конденсатора должна быть не более 40⁰C. Водностирольный конденсат стекает в сборник Е-040. В конденсаторе Т-036, охлаждаемым захоложенной водой, происходит окончательная конденсация стирола и воды. Конденсат из Т-036 стекает в ту же емкость. Температура паров после конденсатора Т-036 - не более 20⁰C.

Расход хладоагентов на конденсаторы Т-035, Т-036 регулируется регулирующими клапанами, установленными на линии прямой воды в зависимости от температуры уходящих с конденсатора паров. В линию пара поступающего на конденсацию предусмотрена подача раствора ПДА, для предотвращения самополимеризации стирола в вакуумной системе, регулируемый по расходу не более 20 л/ч, также расход его регистрируется.

Водный   конденсат   с   небольшим содержанием стирола из емкости

Е-040, насосом Н-041 подаются для отпарки стирола на конденсатор смешения Т-032.

          При  непрерывной длительной работе в верхней части емкости Е-040 может накапливаться небольшое количество стирола, который периодически передается на переработку.

Пары бутадиена и бутиленов из конденсатора Т-036 через буфер-каплеотбойник О-039 направляются в вакуумный коллектор вакуум-насоса NW-038.

После ваккум-насоса пары углеводородов через каплеотбоиник О-039 поступают в заводскую линию на охлаждение, переработку с целью выделения возвратных продуктов.

Температура циркуляционной воды на вакуум-насосе должна быть не более 30⁰C, вода охлаждается в холодильнике Т-037 захоложенной водой.

Вакуум в системе  дегазации создается и поддерживается воднокольцевым вакуумным насосом NW-038, типа ВВН-12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

 

4.1. Обоснование     метода      производства     и     оформление технологической схемы

 

За основу проекта  принята действующая схема производства латекса БС-50 на ОАО «СК-Премьер», цех E-11 города Ярославля. Проектируемый цех состоит из трех отделений:

Отделение полимеризации;

Отделение приготовления  растворов и водной фазы;

Отделение дегазации.

Производство латекса  БС-50 осуществляется методом эмульсионной полимеризации, оформляемым по непрерывной  схеме.

Основные преимущества эмульсионной полимеризации перед  растворной, следующие:

• сравнительно   низкое   тепловыделение   на   единицу   объема 
  реакционной массы, улучшающее условие теплосъема;
• возможность  синтеза  полимеров  с  высокой  молекулярной 
  массой при невысоких температурах и высоких скоростях 
  реакции;
• меньшая чувствительность к различным микро примесям;
• сравнительно     невысокие    требования     к     чистоте      исходных

мономеров; 

• более низкая себестоимость эмульсионных латексов, в связи с 
  меньшими энергетическими затратами на дегазацию латекса;
• получаемые латексы обладают высокими технологическими 
  свойствами;
• низкая     вязкость     латексов     получаемых     эмульсионной 
  полимеризацией;
• эмульсионный   процесс   легко   оформить   по   непрерывной 
  схеме.

Непрерывно    действующее    производство    также    имеет    свои достоинства:

• более   высокая   производительность   оборудования,   за   счет 
  исключения   затрат   времени,   связанных   с   обслуживание 
  аппаратов периодического действия (загрузка,  выгрузка)  и 
  вследствие повышения коэффициента заполнения аппарата;
• возможность  осуществления  более  полной  механизации  и 
  автоматизации процесса;
• более низкий уровень затрат труда, лучшие условия труда для 
  обслуживающего персонала, большая безопасность ведения 
  процесса;
• отсутствие ингибирования процесса под влиянием кислорода 
  воздуха,    попадающего    с    исходящими    продуктами    при 
  периодическом оформлении;
• большая      однородность      полимера,     стабильность      его 
  технологических и эксплутационных свойств.

В основу рецепта сополимеризации  положен принцип (рецепт) получения  бутадиен-стирольного латекса БС-50.

 

4.2. Обоснование отдельных узлов технологической схемы

 

4.2.1. Отделение приготовления растворов и концентрированной водной фазы.

 

Рабочие растворы готовятся  периодически в аппаратах с перемешивающими  устройствами, рассчитанных на продолжительное время хранения растворов (24-48 часов).

Водная фаза готовится  также периодически в трех аппаратах. Это позволяет удобнее проводить  аналитический контроль, точнее корректировать состав водной фазы.

Водная фаза готовится  концентрированной. Это уменьшает  энергозатраты на ее приготовление. В последствии она разбавляется в потоке умягченной водой.

Для удобства подачи и  дозировки растворов с небольшим  расходом схемой предусмотрены мерники  и дозировочные насосы, позволяющие  осуществлять непрерывное дозирование.

Для более точной дозировки  компонентов готовятся их водные растворы с низкой концентрацией.

Посредством фильтров предусмотрена  фильтрация растворов.

 

4.2.2. Отделение полимеризации.

 

Процесс полимеризации  бутадиена со стиролом производится по непрерывной схеме в батарее из 7 полимеризаторов, один из которых резервный. Применяем типовые полимеризаторы вместимостью 12,0м³.

Перед началом загрузки полимеризаторы продувают азотом до содержания кислорода в аппаратах  не более 0,3%.

Принятый рецепт полимеризации  требует изменения температур. Для начала протекания реакции аппараты необходимо сначала обогревать,  затем при увеличении  скорости  реакции охлаждать, а при последующем затухании процесса, дополнительной дозировке инициатора и эмульгатора вновь поднимать температуру среды. В итоге температура процесса 42-90ºС.

Следует обращать особое внимание на точное выдерживание соотношение мономеров бутадиена и стирола, температуры полимеризации и рН латекса после первого по ходу полимеризатора, соотношение водной и углеводородной фаз.

Нарушение соотношения  мономеров (увеличение доли стирола) может привести к повышению активности процесса, что затрудняет теплосъем и понижает устойчивость латекса.

Приготовление шихты  идет в потоке с использованием диафрагменного смесителя приборов автоматического регулирования расходов.

 

4.2.3 Отделение дегазации

 

Вследствие высокой конверсии мономеров 99%, стирола 98,5% для дегазации применяем одну отгонную колонну «диск-кольцо». Для снижения температуры и уменьшения образования коагулюма дегазация проводится под вакуумом.

 

4.3. Обоснование выбора основного оборудования

 

Основным оборудованием  данного процесса являются полимеризаторы.

При проектировании были приняты аппараты типичные для оформления эмульсионной полимеризации на заводах  нашей страны. Емкости максимально унифицированы.

В качестве основного  аппарата принят полимеризатор номинальным  объемом 12,5м, снабженный мешалкой, рубашкой. Материал полимеризатора сталь Вст.З с плакирующим внутреннюю поверхность слоем из стали 12Х18Н10Т. Рубашка полимеризатора обеспечивает достаточный теплосъем и обогрев.