Модернизация цеха №102 завода "Полимир" с целью уменьшения потерь этилена и увеличения выхода продуктового полиэтилена

1.

Дипломный проект на тему:
Модернизация цеха №102 завода "Полимир" с
целью уменьшения потерь этилена и
увеличения выхода продуктового
полиэтилена
Выполнил:
Руководитель – Айюб Зейн

2.

Принципиальная схема цеха 102
Цех 105
Компрессор 2-го каскада
постоянной скорости
смесь этилена от первого каскада и
возвратного газа
высокого давления
Р=30-50 кПа
Сдувка в цех 101
Р=0,85-1,15 МПа
C–1
Ресивер
низкого
давления
Фильтр
Бустерный компрессор
F–3
V–2
C–2
Компрессор
1-го каскада
C– 3/1
Р=18-25 МПа
Рсигн.мин=17,5 МПа
Т=30-50°С
Р=18-25 МПа
Т=30-50°С
Р=0,95-1,05 МПа
Т=5-40°С
Р=125-160 МПа
Т=20-80°С
F-4/2
возвратный газ
низкого давления
800 кг
Р=0,95-1,15 МПа
Т=30-60°С
смесь свежего этилена и
возвратного газа
низкого давления
V– 5
V–1
Ресивер свежего
этилена
РRC
4
F-4/1
Р= 0,95-1,05 МПа
Т=5-40°С
Поток ʋ 4
PRC
130
Поток ʋ 3
Свежий этилен
(С2Н4),
99,9 % об.
Поток ʋ 2
Цех101
Цех 104
Смеситель V-5 Фильтра очистки
F-4/1 и F-4/2
К системе управления оборотами двигателя
компрессора С-2 (ММ-2)
C– 3/2
Компрессор 2-го каскада
переменной скорости
PRC
18
Перемычка к V-1
соседнего потока
Этилен
E – 7/1 E – 7/2
Р=125-160 МПа
Т=20-80°С
V–7
9740 кг
Т=40-110°С
Тсигн=110°С
Р=18-25 МПа
Твых=30-60 °С
Тсигн=65 °С
V-4/1
Pсраб
30 МПа
V-4/2
V-4/3
н.м.полиэтилен
V-6
Этилен
800 кг
Отделитель
Высокого
давления
Т-1
ТICSA
2
к насосу р-1
V-8
Т-2
Раствор инициатора Trigonox-36
в инициаторном масле
E – 7/3
Смесь этилена и
н.м.полиэтилена
Температура
электродвигателя
мешалки
Отделитель
низкого
давления
V-9
Pсраб
180 МПа
Р=30-100 кПа
Рсигн=0,2 Мпа
Т=130-250 °С
циклон
Р=50-200 кПа
Низкомолекулярный
полиэтилен
Pсраб
0,6 МПа
Р=18-25 МПа
Рсигн=26,5 Мпа
Т=130-270 °С
ТICSA
3
возвратный газ
низкого давления
800 кг
этилен - возвратный газ
высокого давления
Холодильники возвратного газа высокого давления
Водоотделитель
Z-2
Т-3
Аэроцентрифуга
Z-3
LRCA
Раствор инициатораTrigonox-B
в инициаторном масле
Р-н
Инициаторные насосы
Раствор инициатора Trigonox-36
в инициаторном масле
4
Смесь полиэтилена и
этилена
Т-4
ТICSA
4
Р-4
к насосу р-3
Р-3
Ячейковый
питатель
450 Z-1/1
PIRA
43
Е-11/1,2
PIC SA
44
Температура на выходе из
продуктового
Т=130-280°С
Р-1
TK - 5
Экструзионный
насос
Смесь этилена и
полиэтилена
E - 10
Продуктовый
холодильник
Полиэтилен
М
Z1/2
Воздух от
450 В-1/1,2
P-5/1,2
Полиэтилен
в цех 103

3.

Наименование торговых марок инициаторов
Ди-трет-бутил пероксид («Тrigonox В»; «Luperox Di»; «DTBP»);
2,2-Ди (трет-бутилперокси) бутан («Trigonox D-C50»; «Luperox 220М50»; «BU-50-AL»);
Трет-бутил перокси-2-этил гексаноат («Trigonox 21S»; «Luperox - 26»; «TBPEH»)
Ди (3,5,5 триметил- гексаноил) пероксид (Trigonox 36-С75; INP-75-AL; Luperox 219М75)
Таблица

4.

Инициатор
Трет-бутил-пероксибензоат (TRIGONOX С).
Химическая формула
Основные свойства пероксида
1.Температура плавления – 8ºC;
Цена за
1 Кг
4$
2.Температура кипения – 75-76ºC;
3.Период полураспада – 122 ºC [10];
4.Плотность – 1,021;
5.Температура хранения – 2-8ºC;
6.Температура возгорания – 93,33ºC;
7.Внешний вид – светло-желтая жидкость;
8.Давление паров – 0,448 КПа. (50°С).
Трет-бутил пероксид-2этилгесаноата(TRIGONOX 21S)
Основные свойства пероксида:
11,268$
1.Температура плавления – -30ºC;
2.Температура кипения – 248.9ºC;
3.Период полураспада – 91 ºC [10];
4.Плотность – 0,89;
5.Температура возгорания – 29.44°С;
6.Внешний вид – бесцветная жидкость со сладким
запахом;
1,2-ди(трет
бутилперокси)циклогексан(TRIGONOX
22С50)
1.Температура плавления – 65ºC;
18,4$
2.Температура кипения – 52-54ºC;
3.Период полураспада – 113 ºC [10];
4.Плотность – 0,95;
5.Температура возгорания – 46,11°С;
2,5-ди-метил-2,5ди(третбутилперокси)гексан(TRIGONOX 101).
6.Внешний вид – бесцветная жидкость.
1.Температура плавления – 6ºC;
2.Температура кипения – 55-57ºC;
3.Период полураспада – 134 ºC [10];
4.Плотность – 0,877;
5.Температура возгорания – 12,78°С;
8,871$

5.

Технологические параметры процесса полимеризации
Параметры
Концентрация примесей в свежем этилене:
Метан, не более
Этан, не более
Ацетилен, не более
Диоксид углерода, не более
кислород, не более
Концентрация примесей в рабочем газе, не более
Количество рабочего газа, подаваемого в реактор V-7
Распределение газа
подаваемого в реактор V-7 через двигатель мешалки
напротив точки Т-3
Температура этилена на входе в реактор V-7
Скорость вращения мешалки реактора V-7
Температура наружной стенки реактора V-7
Давление в реакторе V-7
Температура реакции: точка Т-1
точка Т-2
точка Т-4
Температура полиэтилена на выходе холодильника Е-10
Уровень полиэтилена в отделителе высокого давления V-8
Уровень полиэтилена в отделителе низкого давления V-9
Давление в системе возвратного газа высокого давления
Температура экструзионного насоса Р-4
Температура конденсата к гранулирующему устройству
Давление расплава на нагнетании экструзионного насоса Р-4
Единица измерения
Значение
параметра
ppm
300
1000
10
10
5
%
т/ч
3,5
до 14,0
%
50
50
30-80
1500
160-170
160
215-238
220-247
254-265
245-275
10-55
10-60
18-25
180-280
35-75
5-13
°С
Об/мин
°С
МПа
°С
°С
%
%
МПа
°С
°С
МПа

6.

Расчет реакторного блока
Результаты расчета охлаждающей системы реакторного узла
Материальный баланс реактора
Показатели
приход
Этилен
Итого:
расход
Непрореагировавший этилен
Полиэтилен
Итого:
%масс.
100
100,00
45538
45538
83
17
100,00
Условия эксплуатации реакторного блока
Показатели
Тип реактора
Тепловая нагрузка, МДж/ч
Температура входа этилена в реактор, оС
Температура выхода продуктовой смеси
реактора, оС
Давление в реакторе, МПа
Конверсия сырья, %
кг/час
37797
7741
45538
из
Значение
Изотермический
7,2975
40
265
Показатели
Площадь теплообмена, м2
Температура выхода реакционной смеси , оС
Расход оборотной воды, м3/ч
Значение
171,5
225,6
100
Температура выхода оборотной воды, С
52,5
Расход полиэтилена, кг/ч
Расход этилена, кг/ч
1032
6082
о
Схема работы реакторного блока
160
17,2
Схема работы системы охлаждения реактора

7.

600
550
7
6
8
А
5
425
Г
Е
8
Б
Д
1
Реактор V-7
5315
9
10
10
35 00
125
Таблица штуцеров
8
440
Обозначение
А
2
А,Б
2
Вход этилена
Вход инициатора
Б
300
8
Проход
Кол. условный
Dy,мм
Наименование
2
Давление
условное
Ру,МПа
10
10
В
Выход смеси полиэтилена и этилена
1
50
Г
Вход холодного воздуха
2
64
Д
Выход холодного воздуха
2
64
Е
Вход горячего воздуха
3
80
Техническая характеристика :
60
1. Аппарат предназначен для получения полиэтилена высокого давления
2. Аппарат снабжён воздушной рубашкой и мешалкой
3. Среда: в реакторе – этилен, полиэтилен, раствор инициатора; в рубашке - воздух
4. Давление в аппарате до 160 МПа
5. Температура на входе в реактор – 45 оС, на выходе из реактора – 270 оС
2
6. Объём реактора – 250 м
7. Масса реактора – 14224 кг
3
4
Поз. Обозначение
8
11
Наименование
Кол.
1
Верхняя секция (рубашка)
2
Центральная секция (рубашка) 1
3
Нижняя секция (рубашка)
1
4
Мешалка
1
5
Корпус электродвигателя
6
Электроды электродвигателя 3
7
Замер давления
1
8
Термопара
10
9
Выход на выхлопную трубу
1
Опора реактора
2
11
Нижний подшипник
1
Разраб.
Проверил
ʋ докум.
Подпись Дата
D=225
Лит.
Реактор V-7
Чертеж общего вида
У
Лист
В
Примечание
1
10
Изм Лист
Масса Наименование
и марка
1шт.
материала
1
Масса
Масштаб
1:5
Листов

8.

Расчет продуктового холодильника Е-10
Результаты расчета продуктового холодильника:
Показатели
Температура входа продуктовой смеси, °С
Температура выхода продуктовой смеси, °С
Давление входа реакционной смеси, МПа
Давление на выходе продуктовой смеси, МПа
Тепловая нагрузка, МДж/ч
Площадь теплообмена, м2
Расход этилена, кг/ч
Расход полиэтилена, кг/ч
Значение
265
210
160
37
7,564
4,5
37715,04
7820,75
Основные характеристики данного теплообменника:
поверхность теплообмена – 6 м2; масса – 1000 кг; высота –
3000 мм, длинна – 5300 мм; Д вн. трубы – 36х9 мм, Д нар.
трубы – 89х4,5 мм.
Техническая характеристика :
1. Аппарат предназначен для получения полиэтилена
2. Давление в аппарате до 200 МПа
3. Среда в аппарате токсичная, коррозионная
4. Расчетная температура - 300оС
Таблица штуцеров
Проход
Кол. условный
Dy,мм
Обозначение
Наименование
А
Вход жидкости в аппарата
1
250
В
Вывод соляной кислоты
1
150
С
Для термопары
1
50
D
2

9.

Расчёт насоса подачи инициатора
Результаты расчета насоса для подачи инициатора
Показатели
Температура на всасывающей линии, °С
Значение
35
Температура на нагнетающей линии, °С
77,88
Давление на всасывающей линии, кПа
Давление на нагнетающей линии, кПа
Массовый расход инициатора, кг/ч
Мощность, кВт
Напор, м
101,3
220000
25
2,3214
25583,2
Чертеж насоас