Кроме того, отсутствие в процессе растворителя делает производство менее опасным с точки зрения промышленной безопасности и экологичности процесса.
При получении полиэтилена в газовой фазе теплосъем осуществляется самим этиленом, который циркулирует через выносные холодильники. Для предотвращения уноса частиц полимера с потоком газа предусмотрена специальная конструкция реактора – то есть не требуется специальных аппаратов для отделения полимера от теплоотводящего агента, как в случае производства полиэтилена низкого давления в жидкой фазе.
Упрощение технологической схемы за счет применения газофазного метода стало возможным благодаря разработке высокоэффективных хроморганических катализаторов, применение которых позволило получать широкий ассортимент марок полиэтилена с плотностью 940-960 кг/м3 и как с узким, так и с широким молекулярно-массовым распределением.
Кроме того, газофазный метод производства выгоден и с экономической точки зрения. Во-первых, за счет упрощения технологической схемы снижается себестоимость продукта. Во-вторых, такой способ производства приводит к более рациональному использованию реагентов. В третьих поскольку резко снижается объем сточных вод, уменьшаются затраты на их очистку.
На основании сравнительных данных для данного проекта взято производство полиэтилена низкого давления в газовой фазе.
В таблице 1.2 представлены показатели ведущих фирм по производству полиэтилена низкого давления различными методами.
Таблица 1.2
Показатели ведущих фирм по производству полиэтилена низкого давления различными методами
| Показатели | Суспензионные процессы | Реакторные (растворные) процессы | Газофазный процесс "Юнион Карбайд" | ||||
| "Филлипс" США | "Мицубиши Юкка" Япония | "Сольвей", Бельгия | "Монтедион", Италия | "Филлипс" США | "DSM", Германия | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Выход полиэтилена, т/г | 300-500 | 100-500 | 75-600 | 150-300 | - | 60-125 | 100 |
| Давление процесса полимеризации, Мпа | 3,0-3,5 | 1,5-3,5 | 3 | 1,5 | 3,5-4,0 | 3,5 | 2 |
| Расход этилена, кг/т | 1050 | 1040 | 1040 | 1050 | 1050 | 1015 | 1060 |
| Расход растворителя, кг/т | 30-40 | 35 | - | 30 | - | 54 | - |
| Расход пара, кг/т | 1000 | 1400 | 1600-2500 | 2300-3200 | 1000 | 1100-1300 | 450 |
| Расход электроэнергии, кВт*ч | 750 | 650-850 | 280-320 | 700-800 | 750 | 370 | 530 |
| Расход азота, мі/т | 40 | 120 | 20-50 | 50-75 | 40 | 60 | 80-90 |
| Расход воздуха, мі/т | - | 60 | 39726 | 120-180 | - | - | 50 |
| Расход охлаждающей воды, мі/т | 200 | - | 200-500 | 700 | 200 | 500 | 200 |
| Плотность, кг/мі | 941-964 | 940-970 | 949-966 | 940-966 | 950-970 | 930-970 | 940-960 |
| Количество реакторов в линии | 1 | - | 1 | 4 | 1 | - | 1 |
| Тип реактора | Петлевой | Емкостной | Петлевой | Емкостной | Петлевой | Емкостной | Емкостной |
| Окончание таблицы 1.2 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Виды выпускаемой продукции | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров с альфа-бутеном, пропиленом | - | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров | Широкий ассортимент марок гомополимеров и сополимеров с альфа-бутеном, пропиленом и другими олефинами |
| Преимущества | Отсутствие операции отмывки полимера от катализаторов упрощает технологическую схему и улучшает технико-экономические показатели. Использование высокоактивного катализатора позволяет улучшить качество готовой продукции. | Этот момент позволяет максимально сократить стадийность процесса. Все оборудование из углеродистой стали. | |||||
Выводы: из приведенной таблицы видно, что единый метод производства, на которой ориентировались бы фирмы, отсутствует. Все ведущие фирмы имеют производство полиэтилена высокой плотности с технологией производства собственной разработки.
Все методы производства обеспечивают выпуск качественной продукции, которая имеет, сбыт на мировом рынке.
На основании приведенных в таблице технических характеристик методов производства следует, что метод газофазной полимеризации выгодно отличается от метода жидкофазной полимеризации. При газофазной полимеризации резко сокращается расходы воды и пара.
1.4 Сравнительный анализ и выбор оборудования
Реактор фирмы Юнион Карбайд (США) предназначен для проведения газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое, представляет собой цилиндрический сосуд с расширенной верхней частью. Расширенная верхняя часть предотвращает унос псевдоожиженных частиц полиэтилена за счет снижения скорости газового потока. Внутри реактора на уровне нижнего фланца встроена решетка, которая служит для удержания слоя порошка полиэтилена. Решетка имеет 1360 отверстий диаметром 14,3мм. Эти отверстия прикрыты металлическими уголками, которые предотвращают попадание порошка полиэтилена под решетку и улучшают распределение газа. Под решеткой установлен отбойный зонт, который служит для более равномерного распределения газа.
Для очистки внутренней поверхности, а также для проведения внутреннего осмотра реактора оборудован четырьмя люками-лазами. Каждый люк-лаз имеет вставной стакан, необходимый для сглаживания внутренней поверхности реактора и предотвращения скопления порошка полиэтилена в полости люка-лаза, его спекания и образования агломерата.
Для контроля температуры по всей высоте реактора предусмотрены датчики температуры, регистрирующие температуру зон на многоточечном самописце. Предусмотрены также термокарманы для проведения контрольных замеров температуры в различных точках реактора.
Реактор фирмы (Amaco США) для газофазной полимеризации имеет грушевидную форму, которая предотвращается унос псевдоожиженных частиц за счет снижения скорости газового потока. В нижней части реактора имеется распределительная решетка, диаметр отверстий решетки равен 19,5мм количество 1000 штук.
Для очистки внутренней поверхности, а также для проведения внутреннего осмотра реактора оборудован люками-лазами.
Для контроля температуры по всей высоте реактора предусмотрены датчики температуры. Предусмотрены также термокарманы для проведения контрольных замеров температуры в различных точках реактора.
В производстве полиэтилена низкого давления для охлаждения циркуляционного газа можно использовать как воздушный холодильник, так и водяной. Воздушный холодильник имеет ряд преимуществ таких как экономия охлаждающей воды, уменьшение количества сточных вод, значительные сокращения затрат труда на чистку аппарата ввиду отсутствия накипи и отложения солей, уменьшение расходов связанных с организацией оборотного водоснабжения технологических установок. Водяной холодильник так же имеет ряд преимущества, по сравнению с воздушным холодильником он имеет более высокий КПД, малые размеры (компактен), охлаждение не зависит от климатических условий. Для проектируемого производства я выбираю водяной холодильник.
На основании сравнительных данных для данного проекта взят реактор фирмы «Юнион Карбайд», т.к. отверстия распределительной решетки имеют меньший диаметр, чем в реакторе фирмы, что улучшает распределение газа. Эти отверстия прикрыты уголками, что отсутствует в конструкции реактора фирмы. Для проектируемого производства я выбираю водяной холодильник, Данный холодильник имеет более высокий КПД, малый размер (компактен), охлаждение не зависит от климатических условий и более безопасен для ремонтной бригады, так как находится на отметке 0.000 в отличие от воздушного холодильника который находится на самой высокой отметке и является весьма опасным и сложным для поднятия необходимого ремонтного оборудования.
1.5 Обоснование места размещения объекта
Площадка строительства расположена в северо-западном промышленном узле города Казани.
Проектируемое производство расположено на резервной территории ОАО «Казаньоргсинтез» в 26 квартале, которая расположена на не пригодных для сельского хозяйства землях. Целесообразность производства диктуется благоприятным сочетанием условий для увеличения мощности установки:
- сырьевая база – производство по получению этилена;
- электроэнергия – рядом находится ТЭЦ-3;
- наличие высококвалифицированных кадров, возможность пополнения новыми работниками и специалистами из ГПТУ и КГТУ.
Район строительства производства относиться ко II климатическому району. Рельеф площадки относительно ровный, с небольшим уклоном.
Также город Казань является крупным железнодорожным узлом, что дает возможность бесперебойного вывоза готовой продукции по железной дороге, проложенной к ОАО «Казаньоргсинтез».
1.6 Проектное предложение
Предлагаемый дипломный проект включает в себя проектное предложение, которое должно быть рассмотрено как с позиции технологии, технической возможности реализации, так и с позиции экономики, охраны труда и экологии и т.д.
Дана оценка проектного предложения с общеинженерных позиций.
Дипломный проект включает в себя проектное предложение, выгодно отличающего проектируемое производство от действующего аналога.
1) Замена воздушного холодильника на водяной нам дает:
· эффективность теплосъема
У внедряемого водяного холодильника теплосъем гораздо эффективнее чем у воздушного холодильника, достигается это за счет циркуляции холодной воды в нем.