Оптимизация процесса приготовления катализатора гидрохлорирования ацетилена

Соляная кислота готовится в аппарате СО-24 путем разбавления кислоты с массовой долей 33-35 % конденсатом, затем включается циркуляция по схеме:

СО-24 > HA-25 > МА-21_1,2 >CO-24.

Количества соляной кислоты и конденсата для приготовления раствора с массовой долей 1,5-2,5 % берутся в соответствии с расчетами по правилу "креста". Концентрация соляной кислоты определяется из паспорта на сырье. Общее количество готового раствора 1,5-2,5 % соляной кислоты 3,8 м³.

Пропитка соляной кислотой активированного угля в МА-21_1,2 производится в течение 1 часа, после чего в течение 1,5-2 часов кислота из МА-21_1,2 сливается в CO-24 а затем в PA-23 где нейтрализуется раствором NaOH, подаваемым из корпуса 13, до рН 6,5-10,5

Сборник CO-24 заполняется свежим конденсатом, который используется для промывки активированного угля, пропитанного раствором соляной кислоты и хлорного железа (FеС1₃), которое является ядом для катализатора. Промывка производится в течение 1 часа, после чего в течение 1,5-2 часов вода из МА-21_1,2 сливается в CO-24 и далее в PA-23.

Уровень в CO-24 контролируется по мерному стеклу и регистрируется на щите КИП и А по прибору LIR 1б.

Сушка и выгрузка катализатора.

Сушка катализатора осуществляется в аппарате МА-21_1,2 горячим воздухом при температуре 110-120 °С. Продолжительность сушки не менее 10 часов.

Воздух засасывается из атмосферы воздуходувкой HA-26, подогревается в ТЕ-27и подается в нижнюю часть аппарата приготовления катализатора

Температура воздуха, подаваемого в аппарат МА-21_1,2, 115-125 °С регулируется автоматически прибором ТЕ 8-в путем изменения количества подачи пара низкого давления в подогреватель ТЕ-27.

На щите КИП и А температура воздуха, подаваемого в МА-21_1,2 регистрируется по прибору ТЕ 8а-8б, а температура в самом аппарате - по прибору TIR-8.

Отработанный воздух из аппарата МА-21_1,2 поступает в циклон СО-28, где отбиваются взвешенные частицы угля. Из циклона СО-28 воздух с помощью воздуходувки НА-29 подается на очистку в нижнюю часть абсорбера КО-20 который орошается циркуляционной водой, подаваемой насосом НА-30 из емкости СО-31. Расход воды на орошение КО-20, 6-10м³/ч регистрируется по прибору FE 12а.

Отработанный циркуляционный раствор после сушки двух партий катализатора сливается в РА-23 , а емкость СО-31 заполняется свежей водой.

Далее отработанный воздух поступает на обезвреживание в нижнюю часть санитарного скруббера KO-32 орошаемого раствором марганцовокислого калия с массовой долей КМnО₄ 0,5-1,0 %.

Расход раствора КМnО₄ 6-10 м³/ч, подаваемого на орошение KO-32 регистрируется по прибору FE 13а.

КМnО₄ засыпается в мерник на всасе насоса НА-32_1,2 из расчета 1 кг на сушку одной партии катализатора.

Схемой предусмотрена возможность сброса в скруббер KO-32 азота после сушки катализатора в реакторах гидрохлорирования РЕ-4_1-9.

Воздух из скруббера KO-32 поступает в циклон СО-34, где происходит дополнительная отбивка воды и далее обезвреженный воздух выбрасывается в атмосферу.

Сушка катализатора заканчивается при получении положительного анализа на влажность (массовая доля влаги катализатора не более 0,8%).

Высушенный катализатор из аппарата МА-21_1,2 через обеспыливатель по трубопроводу самотеком ссыпается в бункер-накопитель СО-22.

Готовый катализатор из бункера-накопителя СО-22 по мере необходимости через обеспыливающее устройство расфасовывается в картонные барабаны вместимостью 50 л. Барабаны с готовым катализатором транспортируются тележкой на склад готовой продукции.

Замена катализатора в реакторах гидрохлорирования.

Отработанный катализатор удаляется из реакторов гидрохлорирования РЕ-4_1-9 бункер отработанного катализатора СО-35 или СО-36_1-6 по гибкому шлангу при помощи вакуума, создаваемого вакуум-насосом KP-17_1,2. Бункеры СО-36_1-6 используются для хранения отработанного катализатора и свежего при выполнении верхней подсыпки.

Выгрузка отработанного катализатора из реакторов гидрохлорирования РЕ-4_1-9 производится следующим образом:

Аппарат, куда будет производиться выгрузка отработанного катализатора (бункер отработанного катализатора СО-35 или бункер СО-36_1-6), подключается к вакуумной системе, опускается гибкий шланг в трубку реактора, откуда отработанный катализатор направляется в бункеры СО-35 - или СО-36_1-6.

Выгрузка отработанного катализатора из СО-35 в мягкие контейнеры (КМР) осуществляется с помощью пневмотранспорта. МКР подвешивается на крюки, а полиэтиленовый вкладыш герметично подсоединяется к горловине расширителя.

Эта система берется под вакуум и открывается подача отработанного катализатора. Для облегчения его транспортировки в поток угля подается небольшое количество сжатого воздуха.

Имеется возможность перегрузки катализатора из одного бункера СО-36_1-6 в другой, либо в СО-35 с помощью вакуума, создаваемого вакуум-насосом KP-17_1,2.

Воздух, используемый для транспортировки катализатора, подвергается очистке в аппаратах системы очистки воздуха: фильтре PА-37_1,2 и сепараторе СО-38 (СО-39).

Воздух после фильтра PА-37₁ поступает в сепаратор СО-38 (после фильтра PА-37₂ в сепаратор СО-39), где промывается предварительно охлажденной в ТЕ-40 циркуляционной водой, подаваемой насосом HA-41_2,3 из емкости РА-23. Расход воды (6-10) м³/ч регистрируется прибором TIR 13-6 на щите КИПиА корпуса 12.

Из сепараторов СО-38 и СО-39 очищенный воздух отсасывается вакуум-насосом KP-17_1,2 и через воздушку сепаратора жидкости для вакуум-насоса СО-42 подается в колонну КО-20.

Угольные фильтры PА-37_1,2 работают поочередно. Остановка фильтра производится по мере забивки угольной пылью фильтрующих элементов. Содержимое фильтра в этом случае перегружается в мягкие контейнеры и отправляются на переработку.

В качестве затворной жидкости и дня создания водяного кольца в вакуум-насосах KP-17_1,2 многократно используется вода местного оборотного цикла. Схема работает следующим образом:

Вода из сепаратора охлаждается в холодильнике TE-43 оборотной водой внешнего цикла и поступает во внутреннюю полость вакуум-насоса KP-17_1,2 откуда вместе с воздухом выбрасывается на сепарацию в СО-42. По мере накопления пыли в циркулирующей воде она сливается в заглубленную емкость РА-23, а в СО-42 заливается свежая вода из внешнего оборотного цикла.

Использованный прокладочный материал (паронит), пластиковые мешки из-под сулемы или окиси ртути загружаются вместе с отработанным катализатором в мягкие контейнеры (МКР) и отправляются на переработку.

Загрузка готового катализатора в реакторы гидрохлорирования РЕ-4_1-9, производится следующим образом:

Готовый катализатор в барабанах транспортируется со склада к загружаемому реактору.

Катализатор из барабанов загружается в легкий передвижной бункер, который устанавливается над окном загрузки соответствующего реактора. Бункер с помощью шланга подключается к системе вакуума для исключения образования пыли при загрузке.

На трубную решетку реактора гидрохлорирования РЕ-4_1-9 устанавливается переносное обеспылевающее устройство и с помощью гибкого шланга подключается к вакуумной системе. С помощью шибера регулируется поток загружаемого катализатора, и он через обеспыливатели загружается в реактор.

Скорость загрузки катализатора в трубки должна быть такой, чтобы исключалось пылеобразование. Это достигается регулированием потока катализатора в обеспылевающем устройстве. Бункеры СО-36_1-6 используются для хранения отработанного катализатора.

Для предотвращения уноса металлической ртути и каломели (Нg₂С1₂) с потоком газа верхний слой реакционного пространства реактора РЕ-4_1-9 засыпается активированным углем непропитанного сулемой, который выполнит функцию фильтра.

Из реактора, загруженного свежим катализатором по гибкому шлангу, имеющему ограничитель передвижения, при помощи вакуума из каждой трубки удаляют катализатор в СО-36_1-6 по высоте 300-350 мм, считая от верхней трубной решетки реактора

Освободившиеся пространство каждой трубки реактора засыпают активированным углем.

Удаленный свежий катализатор используется вновь.

Сбор, подготовка и откачка ртутьсодержащих сточных вод.

Для сбора и подготовки к откачке ртутьсодержащих сточных вод имеется заглубленная емкость РА-23, представляющая собой железобетонный аппарат, защищенный диабазовой плиткой. В нем имеется два отделения, разделенные между собой перегородкой.

В грязном отделении собираются технологические стоки от СО-38 и СО-39 после промывки воздуха, используемого в системе транспортного вакуума; от СО-31 после промывки отработанного воздуха при сушке катализатора в MA-21_1,2 или РЕ-4_1-9 сливы отработанного раствора сулемы (маточника) из СО-16 или соляной кислоты из СО24 отработанный раствор КМnО₄ из СО-44 после промывки воздуха в КО-32 и вода из СО-42.

Периодически жидкость из крышек холодильников ТЕ-8_1,2 и ТЕ-9 дренируется в СО-10в слой 12%-ного раствораNaОН. Отработанный раствор щелочи из СО-10 сливается в РА-45, а затем в РА-23.

В период профилактической чистки теплообменников ТЕ-8_1,2, ТЕ-9 ртутный шлам, оседающий на их стенках, промывается раствором NaOH, демеркуризируется раствором КМnО₄, сливается в грязное отделение РА-45, а осветленная вода через перегородку переливается в чистое отделение РА-45 и самотеком направляется в РА-23. Ртутный шлам из грязного отделения заглубленной емкости РА-45 периодически насосом НА-41_2,3 откачивается в ртутьсодержащую канализацию ОАО «Каустик» с предварительным отбором анализов лаборантом СГЛ и получением разрешения на откачку от начальника смены цеха 6 ОАО "Каустик".

Стоки после смыва с полов и промывки оборудования при помощи вакуума, создаваемого вакуум-насосом КР-17_1,2 собираются в бурак СО-46, откуда сливаются в грязное отделение РА-23.

Механические примеси, содержащиеся в сточной воде (взвесь активированного угля, песок и др.), оседают на дно грязного отделения РА-23, а осветленная вода через перегородку переливается в чистое отделение сборника, откуда насосами НА-41_2,3 подается на орошение в СO-38, СО-39.

Грязное отделение РА-23 периодически очищается от механических примесей, которые загружаются вместе с отработанным катализатором в мягкие контейнеры с полиэтиленовыми вкладышами и отправляются на переработку.

В случае снижения рН воды в РА-23 ниже 6,5 в грязное отделение добавляется раствор щелочи с массовой долей NaOH 12-13% из СО-47. Щелочь в СО-47 подается в случае необходимости от насоса. Избыток воды из чистого отделения РА-23 насосами НА-41_2,3 откачивается в ртутьсодержащую канализацию ОАО 'Каустик" с предварительным отбором анализов лаборантом СГЛ и получением разрешения на откачку от начальника смены цеха 6 ОАО "Каустик". Количество откачиваемых сточных вод регистрируется по прибору FE 17а. Вода из сепаратора охлаждается в холодильнике TE-43 оборотной водой внешнего цикла и поступает во внутреннюю полость вакуум-насоса KP-17_1,2 откуда вместе с воздухом выбрасывается на сепарацию в СО-42. По мере накопления пыли в циркулирующей воде она сливается в заглубленную емкость РА-23, а в СО-42 заливается свежая вода из внешнего оборотного цикла.

3.5 Нормы технологического режима стадии гидрохлорирования ацетилена

Таблица 3.7.

Наименование стадии процесса, места измерения параметров или отбора проб	Контролируемые показатели	Частота и способ контроля	Нормы и технический показатель	Методы испытания и средство контроля	Требуемая точность измерения параметров	Кто контролирует
1	2	3	4	5	6	7
1. Подача крекинг-газа в каплеотбойник СО-1	объемный расход, м3/ч	1 раз в час с записью в журнале, визуальный, автоматическое регулирование	не более 20000	FC 3-4 шкала 0-20000 м3/ч д=±5,0%	±1000 м3/ч	аппаратчик многостадийного синтеза (далее по тексту аппаратчик) к-са 20
		Постоянно, без записи в журнале, регистрационный		FRK 3-3 шкала 0-20000 м3/ч д=±5,0%	±1000 м3/ч	аппаратчик к-са 20
	давление, кгс/см2 (МПа)	1 раз в час с записью в журнале, визуальный.	не более 6,0 (0,6)	PI 1-1 шкала 0-10 кгс/см2 (0-1,0 МПа) класс точности 2,5	±0,3 кгс/см2 (0,03 МПа)	аппаратчик к-са 12
2. Подача хлористого водорода в смеситель СО-2	объемный расход, м3/ч	1 раз в час с записью в журнале, визуальный, автоматическое регулирование, световая и звуковая сигнализация	не более 3000 при падении расхода более, чем на 5% от настоящего	FC 4-4 шкала 0-3200 м3/ч д=±5,0%	±160 м3/ч	аппаратчик к-са 20
1	2	3	4	5	6	7
		1 раз в час без записи в журнале, визуальный, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 3000	FRK 4-3 шкала 0-3200 м3/ч д=±5,0%	±160 м3/ч	аппаратчик к-са 20
		дистанционное управление: закрытие клапана FRK 4-3 на 50% от настоящего расхода при остановке одного из компрессоров	остановка одного из компрессоров	FRK 4-3		аппаратчик к-са 20
		блокировка: закрытие клапана SD на подаче HCl в РЕ-41,9	полная остановка компрессоров	SD		аппаратчик к-са 20
		дистанционное управление: закрытие клапана SD на подаче HCl в РЕ-41,9 при аварийных ситуациях		SD
	температура, оС	1 раз в час с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 25	ТУ 7-2 шкала 0-50 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
3. Смеситель СО-2	давление, кгс/см2 (МПа)	1 раз в час с записью в журнале, визуальный	не более 6,0 (0,6)	PI 6-1 шкала 0-10 кгс/см2 (0-1,0 МПа) погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
1	2	3	4	5	6	7
		постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 6,0 (0,6)	PIR 6-1 шкала 0-10 кгс/см2 (0-1,0 МПа) д=±0,8%	±0,1 кгс/см2 (0,01 МПа)	аппаратчик к-са 20
4. Подача смешанного газа в каждый реактор РЕ-41-9	объемный расход, м3/ч	1 раз в час с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 500	FRK 11-3 малая диафрагма шкала 0-1500 м3/ч	±75 м3/ч	аппаратчик к-са 20
			не более 5000	большая диафрагма шкала 0-5000 м3/ч д=±5,0%	±250 м3/ч
		1 раз в час с записью в журнале, визуальный	не более 500	FE 11-1 малая диафрагма шкала 0-1500 м3/ч	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
			не более 5000	большая диафрагма шкала 0-5000 м3/ч погрешность ненормированная	точность ненормированная
5. Смешанный газ после подогревателя ТЕ-31,2	температура, оС	1 раз в час с записью в журнале, визуальный, автоматическое регулирование	80-130	ТЕ 8-1 шкала 0-200 оС класс точности 1,5	±3,5 оС	аппаратчик к-са 12
		1 раз в час с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	80-130	TIR 8-3 шкала 0-200 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
1	2	3	4	5	6	7
6. Реакционная зона реакторов РЕ-41,9 Многозонная термопара	температура, оС	1 раз в час без записи в журнале, визуальный	80-180	ТУ 13-31-9чTRK 13-41-9 шкала 0-250 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
Пиковая температура		1 раз в сутки с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	80-180	ТR 13-2 шкала 0-250 оС д=±1,2%	±3,0 оС	аппаратчик к-са 12
		1 раз в сутки с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	80-180	ТЕ 13-1 шкала 0-250 оС д=±1,1%	±3,0 оС	аппаратчик к-са 20
7. Водяная рубашка реакторов РЕ-41,9	температура, оС	постоянно, без записи в журнале, регистрационный	80-120	ТУ 12-2чTRK 12-3 шкала 0-250 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
		постоянно, без записи в журнале, регистрационный	80-120	ТЕ 12-1 шкала 0-300 оС д=±1,1%	±3,5 оС	аппаратчик к-са 12
	уровень, %	постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не менее 80	LIR 10-2 шкала 0-100 % д=±2,0%	±2,0 оС	аппаратчик к-са 12
		1 раз в час с записью в журнале, визуальный	не менее 80	LТ 10-1 шкала 0-100 % погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
1	2	3	4	5	6	7
	давление, кгс/см2 (МПа)	1 раз в час с записью в журнале, визуальный, автоматическое регулирование	не более 2,0 (0,2)	PТ 14-1 шкала 760 мм. рт. ст.-5 кгс/см2 (-0,1-0,5 МПа) д=±1,0%	±0,1 кгс/см2 (0,01 МПа)	аппаратчик к-са 20
8. Реакционный газ на выходе из холодильника ТЕ-81,2	температура, оС	При работе без ТЕ-9 1 раз в час с записью в журнале, постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 40	ТЕ 21-1 шкала минус 50-100 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
	объемная доля хлористого водорода, %	постоянно, без записи в журнале, регистрационный	не более 0,3	QE 18-1 шкала 0-0,8 % погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
9. Реакционный газ на выходе из холодильника ТЕ-9	температура, оС	При работе холодильника: 1 раз в час с записью в журнале, регистрационный	0-10	ТЕ 23-1 шкала минус 50-100 оС погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
10. Подача рассола в холодильник ТЕ-9	степень открытия клапана, %	дистанционное управление: закрытие и открытие подачи рассола	0-100	НС 23-5		аппаратчик к-са 20
11. Крекинг-газ перед входом в СО-1	объемная доля ,% С2Н4	постоянно, без записи в журнале, регистрационный, каждые 12 минут	не менее 8	QR 2-3, QY 2-2 шкала 0-15 % погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
1	2	3	4	5	6	7
	С2Н2	постоянно, без записи в журнале, регистрационный, каждые 12 минут	не менее 7	QR 2-3, QY 2-2 шкала 0-30 % погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 20
12. Загрузка конденсата или обессоленной воды в СО-14	объем, л	каждую операцию с записью в журнале, визуальный	1000-1020	мерное стекло шкала (0-100)% по таблице пересчета цена деления 5% погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
13. Растворение сулемы в СО-14	температура, оС	каждую операцию 1 раз в час с записью в журнале, визуальный автоматическое регулирование	50-60	ТЕ 3а шкала 0-100 оС д=±1,5%	±1,5 оС	аппаратчик к-са 12
		каждую операцию, без записи в журнале, регистрационный	50-60	ТЕ 3б шкала 0-300 оС д=±1,5%	±4,5 оС	аппаратчик к-са 12
14. Загрузка конденсата или обессоленной воды в растворитель СО-16	масса, кг	каждую операцию с записью в журнале, визуальный	5000±100	LT 4а шкала 0-100 % по таблице пересчета цена деления 5% погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
15. Растворение сулемы в растворителе СО-16	температура, оС	каждую операцию 1 раз в час с записью в журнале, визуальный автоматическое регулирование	50-60	ТЕ 3а шкала 0-100 оС д=±1,5%	±1,5 оС	аппаратчик к-са 12
		каждую операцию, без записи в журнале, регистрационный	50-60	КС 3в шкала 0-300 оС д=±1,5%	±4,5 оС	аппаратчик к-са 12
16. Соляная кислота в СО-18	объем, л	постоянно, без записи в журнале, регистрационный	500-3600	LTR-1б шкала 0-100 % погрешность ненормированная по градуированной таблице	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
17. Загрузка конденсата или обессоленной воды в растворитель СО-14	объем, л	каждую операцию с записью в журнале, визуальный	1000-1020	мерное стекло: шкала 0-100 % потаблице пересчета цена деления 5% погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
18. Загрузка раствора соляной кислоты с массовой долей хлористого водорода 33-35% из СО-19 в СО-14	масса, кг	каждую операцию с записью в журнале, визуальный	63-65	мерное стекло: шкала 0-100 % потаблице пересчета цена деления 5% погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
19. Реакционная масса в растворителе СО-14	температура, оС	каждую операцию с записью в журнале, визуальный автоматическое регулирование	50-60	ТЕ 3а шкала 0-100 оС д=±1,5%	±1,5 оС	аппаратчик к-са 12
		каждую операцию, без записи в журнале, регистрационный	50-60	ТЕ 3б шкала 0-300 оС д=±1,5%	±1,5 оС	аппаратчик к-са 12
20. Слабая соляная кислота в СО-24	объем, л	каждую операцию без записи в журнале, регистрационный	3800±100	LIR-1б шкала 0-100 % по градуировочной таблице погрешность ненормированная	точность ненормированная	аппаратчик к-са 12
21. Сушка катализатора в аппарате МА-211,2	температура, оС	каждую операцию 1 раз в час с записью в журнале, регистрационный	110-120	ТYR8 шкала 0-300 оС д=±1,5%	±4,5 оС	аппаратчик к-са 12
22. Воздух подаваемый на сушку	температура, оС	каждую операцию 1 раз в час с записью в журнале, визуальный автоматическое регулирование	115-125	ТЕ 8в шкала 0-200 оС д=±1,5%	±3,0 оС	аппаратчик к-са 12
		каждую операцию 1 раз в час с записью в журнале, регистрационный	120±5	ТЕ 8а - ТЕ 8б шкала 0-300 оС д=±1,5%	±4,5 оС	аппаратчик к-са 12
23. Вода подаваемая на орошение КО-20	объемный расход, м3/ч	каждую операцию без записи в журнале, регистрационный	6-10	FE 12а шкала 0-15 м3/ч д=±2,0%	±3,0 м3/ч	аппаратчик к-са 12
24. РастворKMnO4 подаваемый на орошение КО-32	объемный расход, м3/ч	каждую операцию без записи в журнале, регистрационный	6-10	FE 13а шкала 0-15 м3/ч д=±2,0%	±3,0 м3/ч	аппаратчик к-са 12
25. Вода подаваемая на орошение СО-39	объемный расход, м3/ч	каждую операцию без записи в журнале, регистрационный	6-10	FIR 13в шкала 0-15 м3/ч д=±2,0%	±3,0 м3/ч	аппаратчик к-са 12
26. Сточные воды при откачке в цех 6	объемный расход, л/сутки	При откачке стоков: без записи в журнале, суммирующий	не более 15000	FE 17а шкала 0-3200 л/ч д=±1,0%	±32 л/ч	аппаратчик к-са 20

3.6 Описание КИПиА, аналитический контроль

В производстве винилхлорида применяются пожаро-взрывоопасные вещества, поэтому технологический процесс и контроль над ним должен быть максимально автоматизирован. Приборы автоматического контроля следят за рабочим процессом машин и аппаратов, регистрируют параметры технологического процесса дают возможность обслуживающему персоналу своевременно принять меры, исключающие их отклонение от опасных пределов. Это осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов и регуляторов, установленных по месту и на щите. По месту расположены датчики, расположенные в непосредственной близости от контролируемых объектов. На центральном щите устанавливаются вторичные приборы дистанционного контроля и регулирования.

3.6.1 Автоматическое регулирование температуры

Автоматическое регулирование температуры осуществляется с помощью системы регулирования, которая включает в себя:

? термопара;

? электропневмопреобразователь;

? вторичный прибор;

? регулирующий блок;

? регулирующий клапан.

Сигнал с термопары, установленной непосредственно на аппарате, поступает на пневмопреобразователь, где электрический сигнал преобразуется в пневматический. Вторичный прибор со станции управления ПВ.10.1Э фиксирует значение температуры в объекте в момент измерения. Во вторичном приборе сигнал посредством блока сравнения подается на элемент сравнения, туда же подается заданное значение регулируемой величины. Рассогласование между ними приводят к изменению выходной величины регулятора. В зависимости от получаемой информации исполнительный механизм регулятора изменяет приток или расход величины, тем самым приближает регулируемую величину к заданному значению.

3.6.2 Приборы для измерения расхода

Для измерения мгновенного суммарного расхода технологического потока, протекающего по трубопроводам применяется дифманометр типа 13ДД11. Сигналом подается на промежуточный измерительный преобразователь, оттуда на показывающий и управляющий, выходной сигнал которого управляется клапаном типа 25с50нж.

3.6.3 Приборы контроля давления

а) Система блокировки и сигнализации реактора сконструирована так, что давление технологических потоков контролируется автоматически, например: во избежании подачи избытка хлористого водорода в систему при непредвиденном отключении компрессоров крекинг-газа, в корпусе 9, предусмотрена блокировка на линии хлористого водорода. Блокировка срабатывает следующим образом: при остановке одного компрессора крекинг-газа расход хлористого водорода автоматически снижается вдвое прибором FRK-3-4. При остановке обоих компрессоров крекинг-газа автоматически полностью отсекается подача хлористого водорода клапаном-отсекателем. Контроль давления осуществляется манометром типа МПИ-У

б) Регулирование давления

Пневматический сигнал от манометра типа МС-П подается на вторичный прибор типа ПВ 10.1Э. Сигнал с регулятора подается на регулирующий клапан. Тип клапана 25с50нж с Ду-25 мм.

3.6.4 Контроль уровня

а) контроль уровня осуществляется с помощью буйкового уровнемера типа УВ-11В. Электросигнал от уровнемера подается на вторичный прибор, установленный на щите. б) указательные прозрачные стекла применяются в качестве чистых указателей уровней. Такое смотровое окно имеется в реакторах ацетилена, через которое контролируется уровень воды в межтрубном пространстве.

3.6.5 Анализатор (газохроматограф для анализа газов)

Входящий крекинг-газ на входе в реактора гидрохлорирования подвергается анализу при помощи технологического газохроматографа. Промышленный хроматограф контролирует объемную долю высших ацетиленов, в крекинг-газе, путем измерения теплопроводности газа.

Аналитический контроль производства

Таблица 3.8

Место отбора проб	Контролируемый показатель	Частота контроля	Норма	Средство контроля и метод испытания	Кто контролирует
1	2	3	4	5	6
1. Реакционные газы после РЕ-41-9	объемная доля, % ацетилена (С2Н2)	1 раз в сутки и по требованию	не более 0,5	МВИ 101-7-99 хроматографический	контролер цеха 107
(т.4-71-9)	хлористого водорода (HCl)	то же	то же	МВИ 102-3-98 объемный	то же
2. Реакционные газы из общего коллектора после РЕ-41-9	объемная доля, % ацетилена (С2Н2)	1 раз в сутки и по требованию	не более 0,5	МВИ 101-7-99 хроматографический	контролер цеха 107
(т.4-7общ.)	хлористого водорода (HCl)	то же	то же	МВИ 102-3-98 объемный	то же
3. Сушка свежего катализатора в РЕ-41-9 (т.4-16)	массовая концентрация воды в азоте, г/м3	при пуске реактора на свежем атализаторе	не более 5	МВИ 102-12-98 метод Фишера МВИ 102-7-97 хроматографический	контролер цеха 107
4. Водяная рубашка РЕ-41-9	рН	1 раз в смену	7-8	индикаторная бумага	аппаратчик корпуса 12
5. Азот после продувки РЕ-41-9 при консервации	объемная доля, % ацетилена (С2Н2)	по требованию	отсутствие	МВИ 101-7-99 хроматографический	контролер цеха 107
6. Приготовленный раствор сулемы в растворителе СО-14	объемная доля сулемы (HgCl2), %	каждую операцию приготовления катализатора с записью в журнале	5,8-6,1	МВИ 102-19-01 объемный	контролер цеха 107 аппаратчик цеха 102
1	2	34	4	5	6
7. Приготовленный раствор сулемы в растворителе СО-16	объемная доля сулемы (HgCl2), %	каждую операцию приготовления катализатора с записью в журнале	1,0-1,5	МВИ 102-19-01 объемный	контролер цеха 107 аппаратчик цеха 102
8. Обедненный раствор сулемы (маточник) по окончании пропитки в аппарате МА 211,2	массовая доля сулемы (HgCl2), %	каждую операцию приготовления катализатора с записью в журнале	не более 0,05	МВИ 102-19-01 объемный	контролер цеха 107 аппаратчик цеха 102
9. Соляная кислота в аппарате СО-24	массовая доля хлористого водорода (HCl), %	каждую операцию приготовления катализатора с записью в журнале	1,5-2,5	ареометр	аппаратчик цеха 102
10. Готовый катализатор из МА 211,2	массовая доля сулемы (HgCl2), %	то же	9-12	МВИ 102-19-01 весовой	контролер цеха 107 аппаратчик цеха 102
	влаги (Н2О)	то же	не более 0,8	ГОСТ 14870-77 с изм. 1, 2 весовой	то же
11. Раствор, подаваемый на орошение КО-32	массовая доля KMnО4, %	то же	0,5-1,0	МВИ 102-27-99 объемный	то же
12. Сулема	массовая доля хлористой ртути, %	при поступлении	не менее 99,0	контроль соответствия значения показателя, указанного в договоре поставщика нормам, указанным в графе 4	контролер цеха 107
1	2	3	4	5	6
13. Активированный уголь (по импорту)	Фракционный состав: гранулы размером:	при поступлении		то же	то же
	менее 1 мм, %		не более 1
	1,00-2,75 мм, %		не более 15
	2,75-5,5 мм, %		не менее 83
	более 5,5 мм, 5		не более 1
	массовая доля воды, %	то же	не более 5	ГОСТ 14870-77 с изм. 1, 2 весовой	то же
	прочность, %	то же	не менее 90	контроль соответствия по графе 4	то же
	динамическая активность по бензолу, г/л	при поступлении	не менее 115	контроль соответствия по нормам в графе 4	контролер цеха 107
	массовая доля Fe+2, Fe+3, %	предпринимательство поступлении	не более 1	МВИ 102-11-2000 колориметрический	то же
14. Активный уголь АГН-2	массовая доля воды, %	то же	не более 10	ГОСТ 14870-77 с изм. 1, 2 весовой	то же
	массовая доля железа, %	то же	не более 1	МВИ 102-11-2000 колориметрический	то же
15. Ртути окись желтая (чистый)ч.	массовая доля ртути (HgO), %	то же	не менее 99,0	контроль соответствия по нормам в графе 4	то же
16. Кислота соляная синтетическая техническая марка А	Внешний вид	то же	прозрачная бесцветная желтоватая жидкость	ГОСТ 857-95 визуальный	то же
1	2	3	4	5	6
	массовая доля хлористого водорода (HCl), %	то же	не менее 35	ГОСТ 857-95 метод нейтрализации	то же
17. Конденсат водяного пара из СО корпуса 13	щелочность, мкг-экв/дм3	3 раза в сутки	не более 150	МВИ 101-5-2000 объемный	то же
	жесткость, мкг-экв/дм3	то же	не более 50	МВИ 101-4-2000 объемный	то же
	массовая доля ВХ, мг/дм3	то же	отсутствие	МВИ 102-2-98 хроматографический	то же
	ДХЭ, мг/дм3	то же	отсутствие	то же	то же
18. KMnO4, чистый (ч)	массовая доля KMnО4, %	ри поступлении	не менее 99,3	ГОСТ 5777-84 с изм. 1, нейтрализация	то же
	влаги	то же	не более 0,3	весовой	то же
19. Натр технический (12-13%)	массовая доля NaOH, %	тех. регламент 9-АО-102/2001	12-13	МВИ 102-4-98 объемный	то же

3.7 Безаварийный пуск и остановка производства

3.7.1 Основные правила пуска стадии гидрохлорирования ацетилена

Перед пуском стадии необходимо опрессовать системы на рабочее давление, устранить все пропуски, продуть азотом, проверить исправность приборов КИПиА, принять в цех энергосредства, далее:

1) открыть арматуру на байпасе системы гидрохлорирования, закрыть арматуру на входе крекинг-газа в СО-1 и выходе из ТЕ-9.

2) Открыть арматуру до и после клапана поз. 14-4 на подаче оборотной воды из ТЕ-5.

3) Заполнить межтрубное пространство реакторов РЕ-4_1-9 обессоленной водой или паровым конденсатом.

4) Собрать схему циркуляции РЕ-4_1-9 > НА-7 > ТЕ-6 > РЕ-4_1-9 по одному реактору из каждой тройки реакторов.

5) медленно открыв пар в рубашку ТЕ-6, прогреть поочередно до температуры 80-120^оС каждый из реакторов.

6) Сбросить давление азота с реакторов РЕ-4_1-9 на колонну нейтрализации корпуса 19.

7) Открыть арматуры по входу и выходу реакционного газа из каждого реактора РЕ-4_1-9.

3.7.2 Плановая остановка стадии гидрохлорирования ацетилена

Ставится в известность диспетчер ОАО «Каустик» о плановой остановке.

1) Прекратить подачу хлористого водорода в СО-2, закрыв клапан поз. 4-5 и отсекатель SD.

2) Байпасировать систему гидрохлорирования, открыв арматуру на байпасной линии и закрыв арматуру на входе крекинг-газа в каплеотбойник СО-1 и после теплообменников ТЕ-8_1,2 или ТЕ-9.

3) Прекратить подачу пара в подогреватель ТЕ-3.

4) Сбросить давление из реакторов на колонну корпуса 19.

5) Закрыть арматуру на входе и выходе реакционного газа из каждого реактора РЕ-4_1-9, после чего в реактор подать азот со сбросом на КО-32. Продувку азотом в первую очередь проводят на реакторах с наиболее активным катализатором и при получении лабораторного анализа - отсутствие ацетилена ставят на консервацию под давлением азота 1-2 кгс/см² (0,1-0,2 МПа).

6) При остановке на небольшой период времени продувку азотом не производить, а закрыть арматуру на входе и выходе газов на реакторах РЕ-4_1-9 и оставить под давлением до пуска.

7)Прекратить подачу пара в подогреватель ТЕ-6_1,2.

3.7.3 Основные правила плановой остановки производства мономерного катализатора

Плановая остановка производится в следующей последовательности:

- остановить воздуходувки НА-26 и НА-29;

- остановить вакуум-насос КР-17_1,2;

- остановить насосы НА-30₁, НА-41_2,3.

Произвести остановку стадии приготовления раствора сулемы из окиси ртути в следующей последовательности:

- остановить насос НА-15_1,2;

освободить при необходимости растворитель сулемы СО-14 по линии полного освобождения в РА-23.

3.7.4 Основные правила пуска производства мономерного катализатора

Перед пуском стадии получения мономерного катализатора необходимо: - Принять оборудование из ремонта согласно СТО 6-01-05-55-87.

- Проверить наличие и исправность заземления и ограждения вращающихся частей.

- Проверить исправность приточно-вытяжной вентиляции и включить в работу.

- Проверить работоспособность контрольно-измерительных приборов.

- Завезти в корпус необходимое количество сырья.

- Подготовить к работе оборудование:

- подать напряжение на электродвигатели;

- принять в корпус энергосредства, конденсат водяного пара или обессоленую воду.

Пуск оборудования производится по следующей схеме:

-Заполнить СО-31 оборотной водой, включить циркуляцию воды по схеме:

CO-31 > НА-30₁ > КО-20 > СО-31

- Принять марганцовокислый калий в циркуляционную емкость СО-44.

- Включить циркуляцию марганцовокислого калия по следующей схеме:

СО-44 > НА-33_1,2 > КО-32 > СО-44

- Включить в работу вакуум-насос КР-17_1,2 и взять под вакуум следующие аппараты: растворитель сулемы СО-14, аппарат МА-21_1,2, узел загрузки активированного (активного угля) в аппарат МА-21_1,2.

- Подать 1000 - 1020 л конденсата в растворитель СО-14. Подать пар низкого давления 4 кгс/см² (0,4 МПа) в подогреватель СО-14, включить циркуляцию по схеме:

СО-14 > НА-15_1,2 > СО-14

- В растворитель сулемы СО-14 загрузить 60 кг сулемы и произвести растворение в течение не менее 5 часов. Раствор сулемы из растворителя СО-14 насосом НА-15_1,2 перекачать в растворитель сулемы СО-16.

- Залить конденсат или обессоленную воду в СО-16 до метки 5000 л и включить циркуляцию по схеме:

СО-16 > НА-15_1,2 > СО-16

- Циркуляция раствора сулемы производится до массовой доли сулемы в растворе (1,0-1,5)%.

- Загрузить не более 425 кг импортного активированного угля или не более 480 кг активированного угля марки АГН-2 из мешков в аппарат МА-21_1,2 для приготовления катализатора, для чего:

- мешок с активированным углем уложить на лоток, а затем высыпать уголь в загрузочную воронку.

- производится предварительная обработка угля соляной кислотой с массовой долей 1,5-2,5 %, что способствует вымыванию железа и открывает дополнительные поры в активированном угле.

- соляная кислота готовится в аппарате CO-24 путем разбавления кислоты с массовой долей 33-35 % конденсатом, затем включается циркуляция по схеме:

СО-24 > НА-25₄ > МА-21_1,2 > СО-24

- пропитка соляной кислотой активированного угля в МА-21_1,2 производится в течение 1 часа, после чего в течение 1,5-2 часов кислота из МА-21_1,2 сливается в СО-24, а затем в РА-23, где нейтрализуется раствором NaOH, подаваемым из корпуса 13, до рН 6,5-10,5

- сборник СО-24 заполняется свежим конденсатом, который используется для промывки активированного угля, пропитанного раствором соляной кислоты и хлорного железа (FеС1₃). Промывка производится в течение 1 часа, после чего в течение 1,5-2 часов вода из МА-21_1,2 сливается в СО -24 и далее в РА-23

- заполнить аппарат МА-21_1,2 до переливной линии раствором сулемы из растворителя СО-16 насосом НА-15_1,2 и включить циркуляцию раствора по схеме:

СО-16 > НА-15_1,2 > МА-21_1,2 > СО-16

Адсорбцию проводить не менее 5 часов. Через 5 часов после начала циркуляции взять анализ по сулеме в маточнике. При положительном анализе (массовой доле сулемы в растворе не более 0,05 %) циркуляцию прекратить.

Маточник в аппарате МА-21_1,2 слить в растворитель СО-16 и далее в заглубленную емкость РА-23. Слив из MA-21_1,2 вести не менее 3 часов.

Проверить наличие циркуляции воды через колонну КО-20 и раствора марганцовокислого калия через колонну КО-32.

Собрать следующую схему подачи воздуха для сушки катализатора:

НА-26 > ТЕ-27 > МА-21_1,2 > СО-28 > НА-29 > КО-20 > КО-32 атмосфера

Включить воздуходувки НА-29 и НА-26.

Подать пар низкого давления 4 кгс/см² (0,4 МПа) в подогреватель ТЕ-27 и установить задание по прибору ТЕ-11а (120±5) °С.

Контролировать процесс сушки катализатора по прибору ТЕ-8в.

Через 10 часов после начала сушки отобрать анализ катализатора на влажность. При массовой доле влаги в катализаторе не более 0,8 % закрыть пар в подогреватель ТЕ-35, остановить воздуходувки НА-26 и НА-29.

Прекратить циркуляцию через колонны КО-20, KO-32.

Высушенный катализатор из аппарата приготовления катализатора МА-21_1,2 ссыпать в бункер-накопитель СО-22, откуда по мере необходимости расфасовать в барабаны.

Пуск оборудования стадии приготовления раствора сулемы из окиси ртути:

- Загрузить соляную кислоту в сборник соляной кислоты СО-18.

- Передавить с помощью азота соляную кислоту в мерник СО-19.

- Залить конденсат или обессоленную воду в растворитель сулемы СО-14. Включить циркуляцию насосом НА-15_1,2 по схеме:

СО-14 > HA-15_1,2 > СО-14

- Залить в растворитель сулемы СО-14 раствор соляной кислоты.

- Загрузить в растворитель сулемы СО-14 50 кг окиси ртути.

- Перемешивание реакционной массы в растворителе производить не менее 5 часов. Взять пробу на анализ для определения массовой доли сулемы в растворе. При положительном анализе перемешивание прекратить, насосом НА-15_1,2 перекачать содержимое растворителя СО-14 в растворитель СО-16.

3.8 Компоновочное решение

Все оборудование размещено внутри закрытого помещения. В соответствии со строительными нормами здание имеет в плане форму прямоугольника. Ширина здания 18 метров. Шаг колонны составляет 6 метров. Вертикальная компоновка оборудования должна вестись с учетом таких требований, как соблюдение самотека и недопустимость образования гидравлических мешков. Основным критерием оценки расположения оборудования является стойкость, симметричность, максимальная упорядоченность размещения всех аппаратов и машин.

В каждом производственном помещении аппараты и машины должны образовывать вертикальные и горизонтальные ряды с одним или несколькими продольными основными проходами шириной 1,5-2 метра и удобными проходами и подходами к каждому агрегату, ширина которых не менее 0,8 м. Расстановка аппаратов должна производиться таким образом, чтобы обеспечить возможность прохождения пучков трубопроводов, подвешиваемых к перекрытиям. Этому могут помешать аппараты, по какой-либо причине выдвинутые из общего ряда.

Между концами арматуры и выступающими частями оборудования должен быть проход шириной не менее 1 м. Машины, расположенные против дверей, должны находиться от них на расстоянии не менее 2 м.

Все трубопроводы, соединяющие теплообменники между собой или с другими аппаратами, должны быть проверены на самокомпенсацию температурных деформаций. Каждый горячий трубопровод должен иметь не менее одного поворота под углом 90^о. Все оборудование, являющееся потенциальным источником вибраций, располагают на нулевой отметке на собственном фундаменте. Размеры этих фундаментов и их конструкция должны обеспечивать полное поглощение колебаний.

На первом этаже расположены, в реакторном отделении: насосы НА-7_1-3, в катализаторном отделении: НА-30₁, НА-41_2-3, НА-25₄, НА-33_1,2, НА-17_1,2, расстояние между ними 1,5 м, расстояние между ними и стеной 2,0 м. Теплообменники ТЕ-6_1-3, ТЕ-43, ТЕ-40 расположены на расстоянии 2,0 м от насосов. Также на первом этаже расположены: склад сулемы, бойлернвя, гараж. Реактора 4_1-9 расположены в межэтажном перекрытии 1-го и 2-го этажа, расстояние между ними в ряду 3,0 м, а между рядами 9, о м. На втором этаже реактора, теплообменник ТЕ-3_1-2, в катализаторном отделении СО-44 и СО-35 на расстоянии 2,0 м от стены, РА-37₁ и РА-37₂ расположены на расстоянии 6,0 м друг от друга, МА-21₁ и МА-21₂ на расстоянии 3,0 м друг от друга, также на втором этаже находятся: комната аппаратчиков, кладовая, щитовая КИП и другие хоз. помещения.

На отметке 13.200 расположены теплообменники ТЕ-5_1-9 и ТЕ-3, РА-37_1,2, вентиляционные камеры, склад катализатора, склад угля и кладовые.

3.9 Метасистема, обеспечивающая целевую функцию

3.9.1 Структурная модель энергетического обеспечения технологии

3.9.2 Транспортно-складское обеспечение производства

Активированный уголь в мешках привозят на автомашине с центрального склада к корпусу 12, поднимают на лифте в склад, закрывающийся на замок.

Сулема в барабанах, стеклянной или иной герметичной таре доставляется с центрального склада на автомашине к корпусу 12, где хранится в специально оборудованном складе, расположенном на отметке +0,0 м, снабженном приточно-вытяжной вентиляцией, средствами дегазации, закрывающимся на замок, опечатанном, оборудованном системой сигнализации.

Движение сулемы отмечается в специальном журнале, пронумерованном и скрепленном печатью. Хранение и отпуск сулемы производит ответственное лицо, назначенное приказом по предприятию.

Готовый катализатор хранится в бункере-накопителе СО-22, вместимостью 2,5 м³, в барабанах вместимостью 50 л. Барабаны должны быть плотно закрыты крышкой или полиэтиленовой пленкой.

Ртуть после проведения демеркуризации производственных помещений раствором перманганата калия KMnО₄, окисляется до оксида ртути и интенсивно смывается водой. Сточные воды от смыва полов поступают в емкость РА-23 ^и далее откачиваются в ртутьсодержащую канализацию ОАО «Каустик».

Отработанный катализатор и шламы после чистки емкостей и оборудования собираются в мягкие контейнеры и складируются в специальном складе. По мере накопления отработанный катализатор отправляется на утилизацию.

Окись ртути поставляется с центрального склада в герметичной таре и хранится в специально оборудованном складе на отметке 0.00 м корпуса 12.

Движение окиси ртути отмечается в специальном журнале, пронумерованном и скрепленном печатью. Хранение и отпуск окиси ртути производит ответственное лицо, назначенное приказом по предприятию.

Синтетическая соляная кислота поставляется в передвижной полиэтиленовой емкости вместимостью 3 м³ из цеха 6 ОАО "Каустик".

В сборник соляной кислоты СО-18 соляная кислота загружается с помощью вакуума, создаваемого вакуум-насосом КР-17_1,2.

Вода обессоленная поступает из сети ОАО "Каустик".

Конденсат пара поступает от насоса корпуса 13.

4. Технико-технологические расчеты

4.1 Материальный и тепловой балансы основной стадии

Материальный баланс реактора

Таблица 4.1

Производительность по ВХ	т/год	63000
Число дней работы агрегата	дн.	349
Степень превращения	%	97
Оптимальное объемное соотношение С2Н2 : HCl		1 : 0,98
Состав сырья:
1) Крекинг-газ	%	100
в том числе:
двуокись углерода СО2	% (масс.)	17,98
окись углерода СО	%	15,49
водород Н2	%	5,76
метан СН4	%	15,99
ацетилен С2Н2	%	16,82
этилен С2Н4	%	19,34
азот N2	%	6,82
кислород О2	%	1,79
2) HCl-газ	%	100
в том числе:
хлористый водород HCl	%	81,51
ВХ С2Н3Cl	%	18,49

МСО2 = 44,01	МС2Н2 = 26,04
МО2 = 32,0	МС2Н4 = 28,05
МСО = 28,01	МN2 = 28,0
МН2 = 2	МHCl = 36,6
МСН4 = 16,04	МСН2 = 62,49

Производительность: 31500,0 т/год

Основная реакция:

С₂Н₂ +HCl > СН₂ = СНCl

переведем производительность из т/год в кмоль/час

приход:

1) Количество ацетилена, требующегося для получения 60,18 кмоль/час винилхлорида:

с учетом степени превращения:

2) Количество непрореагировавшего ацетилена:

3) Количество технического ацетилена, требующегося для получения 60,18 кмоль/ч ВХ:

в том числе примеси:

4) Количество хлористого водорода, необходимое по заданному объемному соотношению:

С₂Н₂ : HCl = 1 : 0,98 с_С2Н2 = 1,1406

5) Количество хлористого водорода как технического:

в том числе примеси:

6) Количество хлористого водорода, расходуемого на основную реакцию:

Расход:

7) По основной реакции образуется ВХ в количестве:

Результаты расчетов сведены в таблицу:

Таблица 4.2.

Компонент сырья	кмоль/ч	% мол	кг/ч	% масс	м3/ч	% объем
СН ? СН	62,04	9,22	1615,55	13,39	1389,7	9,22
СО2	38,06	5,65	1675,16	13,88	852,544	5,65
СО	51,52	7,65	1443,17	11,96	1154,05	7,65
Н2	268,32	39,86	536,65	4,45	6010,37	39,86
СН4	92,88	13,8	1489,76	12,35	2080,51	13,8
С2Н4	64,24	9,54	1801,87	14,93	1438,98	9,54
N2	22,69	3,77	635,41	5,27	508,26	3,37
О2	5,21	0,77	166,77	1,38	116,7	0,77
HCl	60,18	8,94	2202,59	18,25	1348,03	8,94
Примеси	7,99	1,19	499,06	4,14	178,98	1,19
Итого:	673,13	100	12065,92	100	15078,12	100
Компонент сырья	кмоль/ч	% мол	кг/ч	% масс	м3/ч	% объем
ВХ	120,29	17,87	3767,08	31,22	2694,5	17,87
С2Н2	1,86	0,28	48,43	0,4	41,61	0,28
СО2	38,06	5,65	1675,16	13,88	852,54	5,65
СО	51,52	7,65	1443,17	11,96	1154,05	7,65
Н2	268,32	39,86	536,65	4,45	6010,37	39,86
СН4	92,88	13,8	1489,76	12,35	2080,51	13,8
С2Н4	64,24	9,54	1801,87	14,93	1438,98	9,54
N2	22,69	3,77	635,41	5,27	508,26	3,37
О2	5,21	0,77	166,77	1,38	116,7	0,77
HCl (не прореаг.)	0,07	0,01	2,56	0,02	1,568	0,01
Примеси	7,99	1,19	499,06	4,14	178,98	1,19
Итого:	673,13	100	12065,92	100	15078,12	100

Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса стадии гидрохлорирования ацетилена в общем виде:

Q_{исх. в-ва}±Q_р-ции±Q_{фаз. перехода}=Q_уход+Q_{нагрева}±Q_F+Q_потери

Левая часть уравнения отвечает приходу тепла, правая часть - расходу тепла.

Т_нач = 80^оС = 353 К

Т_р-ции = 150^оС = 423 К

1) Рассчитаем теплоемкость на продукты процесса:

С_р=а+вТ+сТ² - для органических веществ

С_р=а+вТ+сґТ² - для неорганических веществ

Исходные вещества:



Продукты реакции:



2) Тепло, приходящее с исходными веществами

3) Тепло химической реакции:



4) Тепло в фазовых переходах

5) Расход тепла

6) Q нагрева

7) Потери тепла в окружающую среду составляют 1% от Q_прих

хладоагента, определим по уравнению:

- поверхность теплообмена,

где К - коэффициент теплопередачи, его принимают в пределах 100ч350 Вт/(м²К)

Дt_ср - средняя температура между теплоносителем и потоком газа в трубах, она принимается в пределах 20ч30^оС.

Результаты расчета сведены в таблицу.

Таблица 4.3.

Потоки	Обозначение	Количество тепла (кДж/ч)
Приход:
Сырье	Qисх. в-в	9911428,1
Тепловой эффект реакции	Qр-ции	1214614,2
Итого:		11126042,3
Расход:
Продукты реакции	Qпрод	10959538,58
Потери тепла	Qпотерь	111260,42
Хладоагент	Qо	55243,3
Итого:		11126042,3

4.2 Расчет оборудования стадии гидрохлорирования ацетилена

4.2.1 Технический расчет основного аппарата

Основной аппарат - реактор гидрохлорирования ацетилена.

Технологическая характеристика:

Реактор предназначен для получения моновинилхлорида. Номинальный объем 40 м³, рабочее давление в аппарате 0,6 мПа, в трубном пространстве 0,6 мПа. Максимальная температура рабочей среды в аппарате 393 К, в трубном пространстве 473 К. Рабочая среда в аппарате - вода, в трубках - катализатор HgCl₂/АУ, в трубном пространстве ВХ, HCl. [8]

Расчет необходимого количества реакторов для обеспечения заданной производительности сводится к определению необходимого реакционного объема катализатора.

Расчет ведем по методике А.А. Детнерского.

Реакционный объем катализатора определяется по формуле:

где Y_з - коэффициент запаса = 1,25, принимаемый из-за неравномерной работы контактов поверхности;

Е - порозность слоя = 0,39, по регламенту;

t = 18,9 время реакции по регламенту;

V_раб = объемный расход смешанного газа в рабочих условиях из формулы:

V_раб = М_р/р [4.2]

где М_р - массовый расход смешанного газа

М_р = 12065,92 / 3600 = 3,35 кг/сек

р - плотность газа при н.у.

р_о = Ур_i•Y_i [4.3]

где Y_i - объемные доли компонентов в газовой смеси

р_о = (1,17 • 9,22 + 1,98 • 5,65 + 1,25 • 7,65 + 0,09 • 39,86 + 0,72 • 13,81 +

+ 1,26 • 9,54 + 1,25 • 3,37 + 1,4 • 0,77) / 100 = 0,7607 кг/м³

В рабочих условиях при давлении 6 кг/см² и температуре 180^оС плотность газа

р = р_о • Т_о • Р / Т = 0,7607 • 273 • 6 / 453 = 2,751 кг/м³ [4.4]

Объемный расход смешанного газа в рабочих условиях

V_раб = М_р/р = 3,35 / 2,751 = 1,22 м³/сек

Тогда реакционный объем катализатора, необходимый для обеспечения производительности в 31500 т в год

Количество реакторов объемом 14 м³ для производства 31500 т в год составит:

73,9 / 14 = 5,3 ? 6 шт. + 1 запасной реактор

Принимаем реактор объемом 14 м³, внутренним диаметром трубок 78 мм и длиной l = 6000 мм

Объем трубки:

V_тр = ПD² / 4 • l = 3,13 • (0,078) / 4 • 6² = 0,029 [4.5]