Материальный расчёт производства

Материальный баланс производства тиокола

Расчет ведется на 1 т продукта.

На отгрузку должно поступить x₁=1000 кг тиокола.

1) На фильтрацию поступило x₂

x₂=1000*100/(100-1)=1010 кг

2) На сушку поступило x₃

x₃=1010*100/(100-20)=1262.5 кг

3) На фуговку поступило x₄

x₄=1262.5*100/(100-10)=1403 кг

4) На коагуляцию поступило x₅

x₅=1403*100/(100-50)=2806 кг

Из них на стадии добавлено трилона Б x_т

x_т=0,25*2806/100=7 кг

Всего поступило 2806 кг, за вычетом трилона Б получим 2799 кг

Далее рассчитаем необходимое количество серной кислоты, исходя из следующей схемы химической реакции:

2n(RSNa) + H₂SO₄ ® 2n(RSH) + nNa₂SO₄

314 + 98 ® 270 + 142

412 ® 412, баланс сходится

x_с.к.=23*2799/100=643,8 кг

Следовательно, на стадию коагуляции со стадии расщепления поступило x₅=2799-643.8=2155.2 кг

5)На стадию расщепления поступило x₆

x₆=2155.2*100/(100-0)=2155.2 кг

Из них на стадии добавлено катапава x_к

x_к=0.15*2155.2/100=3.2 кг

Далее рассчитаем необходимое количество сульфита натрия x_с.н. и гидросульфида натрия x_г.с. исходя из следующей схемы химической реакции:

(RSS)_n + NaSH + Na₂SO₃ ® (RSNa)_n + (RSH)_n + nNa₂S₂O₃

166 + 56 + 126 ® 157 + 135 + 158

348 ® 348, баланс сходится

Всего поступило 2155,2 кг, за вычетом катапава получим 2152 кг.

x_с.н.=16.1*2152/100=346.5 кг

x_г.с.=36,2*2152/100=779 кг

Следовательно, на стадию расщепления со стадии отмывки поступило

x₆=2152-346.5-779=1026.5 кг

6)На отмывку поступило x₇

x₇=1026.5*100/(100-20)=1283 кг

Из них на стадии добавлено полиакриламида x_п

x_п=0.02*1283/100=0.26 кг

Следовательно, на стадию отмывки со стадии поликонденсации поступило

x₇=1283-0.26=1282.7 кг

7) На поликонденсацию поступило x₈

x₈=1282.7*100/(100-0)=1282.7 кг

Из них на стадии добавлено хлористого магния x_х.м.

x_х.м.=1*1282.7/100=12.8 кг

Следовательно, на стадию поступило

x ₈=1282,7-12,8=1269,9 кг

Далее, исходя из схемы реакции, рассчитаем количество щелочи для десульфирования:

 6NaOH

3(RS₄) ® 3n (RSS) + Na₂S₂O₃ + 2Na₂S₂ + 3H₂O

690 + 240 ® 498 + 158 + 220 + 54

930 ® 930, баланс сходится

x_щ=25,8*1269,9/100=327,6 кг

Следовательно, количество дисперсии составит

x₈=1269.9-327.6=942.3 кг

Далее по схеме химической реакции рассчитаем количество шихты x_ш и тетрасульфида натрия x_т.с

0.98(ClCH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂Cl) + 0.02(Cl-CH₂-CH-CH₂-Cl) +

 ½

 Cl

+ 1.15Na₂S₄ ® 0.98(CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-S₄) +

+ 0.02(CH₂-CH-CH₂-S₄) + 2.02NaCl + 0.15Na₂S₄

 ½

 S₂

170 + 3 + 200 ® 224 + 5 + 118 + 26

373 ® 373, баланс сходится

x_ш=46,3*942,3/100=436,3 кг

x_т.с=942,3-436,3=506 кг

Таблица 2.5.1- Сводная таблица материального баланса

 

Приход			Расход
Вещество	Кг/опер	%	Вещество	Кг/опер	%

Описание аппаратурно-технологической схемы производства

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

- приготовление шихты;

- поликонденсация и десульфирование;

- отмывка дисперсии тиокола;

- расщепление дисперсии тиокола;

- коагуляция водной дисперсии и отмывка коагулюма;

- отмывка, предварительное обезвоживание;

- сушка и фильтрация.

Приготовление шихты

Шихта готовится в реакторе Р, куда по указателю уровня подается формаль. На имеющийся формаль загружается рассчитанное количество ТХП по указателю уровня и производится перемешивание смеси не менее 1 часа. После получения шихты отбирают пробу на анализ. Шихта из реактора насосами подается в мерник по указателю уровня. При получении некондиционной шихты производится ее исправление путем добавки того или иного компонента, и перемешиваем не менее 1 часа.

Поликонденсация и десульфирование

Поликонденсация осуществляется в реакторе в 4 последовательные стадии:

Первая стадия – поликонденсация формалевой шихты с тетрасульфидом натрия.

В реактор насосом загружается раствор тетрасульфида натрия и подогревается до температуры от 45 до 50⁰C подачей пара в рубашку или змеевик аппарата, включается мешалка. Затем самотеком в реактор подается раствор едкого натра и раствор хлористого магния, температура смеси доводится до 60⁰C и начинается подача формалевой шихты в реактор при температуре от 60 до 65⁰С в течение не менее 30 минут. После подачи шихты проводится реакция поликонденсации при температуре от 90 до 95⁰C при непрерывном перемешивании реакционной массы в течение 130 минут. Реакция поликонденсации ведется в присутствии диспергатора, который образуется в результате реакции щелочи и хлористого магния.

Вторая стадия – десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком загружается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰C, от 120 до 130 минут.

Третья стадия – повторная поликонденсация, проводится для более полного использования тетрасульфида натрия.

В реактор самотеком загружается расчетное количество формалевой шихты, и реакционная масса выдерживается при температуре от 90 до 95⁰C и непрерывном перемешивании от 60 до 70 минут.

Четвертая стадия – десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком подается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰C, от 60 до 70 минут.

После окончания поликонденсации водная дисперсия полимера охлаждается, путем подачи промышленной воды в рубашку или в змеевик аппарата и затем передавливается сжатым азотом давлением 2,5 кгс/см² на отмывку. Отдувки из реактора поступают на каплеотбойник. Конденсат из каплеотбойника сливается в емкость.

Отмывка дисперсии

Отмывка нерасщепленной дисперсии фильтрованной водой производится с целью удаления из дисперсии не вошедшего в реакцию раствора полисульфида натрия и солей, образовавшихся в процессе поликонденсации и десульфирования.

Дисперсия подвергается отмывке фильтрованной водой, нагретой до температуры от 40 до 70⁰C в теплообменнике. Отмывка дисперсии осуществляется путем многократного повторения процессов:

- залив дисперсии водой при непрерывной работе мешалки;

- перемешивание;

- отстой дисперсии;

- слив воды в канализацию щелочных стоков через ловушку.

Отмывка дисперсии ведется до бесцветной или слабо-желтой окраски промывной воды, при этом число отмывок должно быть не менее четырех. Срок хранения отмытой дисперсии до подачи на расщепление не более 24 часов.

Расщепление дисперсии

Расщепление дисперсии тиокола – это процесс уменьшения молекулярного веса тиокола путем деления молекулы с помощью расщепляющего агента. Этим процессом регулируется вязкость тиокола. Расщепляющим агентом является сульфогидрат натрия. Сульфит натрия служит для связывания выделяющейся свободной серы. Одна молекула сульфогидрата натрия расщепляет молекулу тиокола на две части. Чем больше будет подано на расщепление сульфогидрата натрия, тем ниже вязкость тиокола и наоборот, т. е. в зависимости от количества расщепляющих реагентов при расщеплении дисперсии получаются тиоколы разных марок (1,2 или НВБ-2, ТСД, НВТС-25-1).

Раствор гидросульфида натрия принимается по трубопроводу со склада жидких продуктов, откуда давлением азота до 2,5 кгс/см² передавливается в сборник. Раствор сульфита натрия принимается по трубопроводу в сборник.

После приема дисперсии в реактор производится 12–15 минутное перемешивание. Затем отбирается проба на определение массовой доли сухого остатка. По результатам анализа производится расчет необходимого количества сульфита натрия и гидросульфида натрия для проведения процесса расщепления.

Загруженную в реактор отмытую дисперсию нагревают при перемешивании до температуры от 35 до 45⁰C, при этой температуре в реактор загружают рассчитанное количество раствора сульфита натрия, затем реакционную смесь нагревают до температуры 75±5⁰C в течение не менее 30 минут и подают гидросульфид натрия. Реакционную смесь нагревают до 82⁰C при непрерывном перемешивании. Время подогрева реакционной массы не должно превышать 1,5 часа. Через 15 минут после достижения указанной температуры смесь охлаждается подачей промышленной воды в рубашку и змеевик аппарата (время охлаждения реакционной массы до температуры не более 40⁰C не должно превышать 1,5 часа, в летнее время допускается увеличение времени охлаждения). Для более полного удаления газов из реактора на систему нейтрализации производят продувку азотом в течение не менее 15 минут. Охлажденная, расщепленная дисперсия передавливается на коагуляцию.

Газы стравливания из реактора через каплеотбойник поступают на нейтрализацию на скруббер. Скруббер орошается циркулирующим в системе раствором щелочи. Раствор щелочи готовится в аппарате для приготовления щелочи и оттуда непрерывно подается насосом в верхнюю часть скруббера, газы стравливания поступают снизу. По мере охлаждения через скруббер газы очищаются от сероводорода и сернистого газа за счет их вступления в реакцию со щелочью, и после очистки выбрасываются в атмосферу. Раствор щелочи со скруббера возвращается в аппарат для приготовления щелочи и вновь подается на орошение. Отработанный раствор щелочи (скрубберная жидкость) откачивается в корпус 451.