Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, РАЗНОЕ

Производство полиэтилена высокого давления для завода производительностью 40 тысяч тонн в год.

irina_krut2020 252 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 21 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 21.03.2020
• Целью курсовой работы является расчет установки получения по-лиэтилена высокого давления производительностью 40-тыс.т/год. Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - проанализировать основные способы получения полиэтилена (технико- экономическое обоснование); - охарактеризовать физико-химические основы процесса, рассмотреть действие различных факторов на эффективность процесса; - дать характеристику технологической схемы превращения; - произвести расчет материального и теплового баланса, при степени превращения этилена 14%.
Введение

Полиэтилен высокого давления (ПВД) это продукт, обладающий низкой плотностью в отличии от полиэтилена низкого давления. ПВД – легкий, прочный, термопластичный полимер плотностью 910-970 кг/м3 и температурой размягчения 110-130оС, предел его прочности – 2,45 МПа. Полиэтилен выпускается различными методами и отличается по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности. ПВД не выделяет токсичные вещества в окружающую среду, так же он нетоксичен для организма человека при непосредственном контакте. Существует целый ряд марок полиэтилена, отличающихся по плотности, показателю текучести расплава (ПТР), наличием или отсутствием стабилизаторов. ПВД обладает высокой водостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Полиэтилен становится хрупким только при t = (-70) oC, поэтому продукцию из этого материала можно эксплуатировать в экстремальных климатических условиях. Преимущественно ПВД используют для выпуска пленки и различных пленчатых изделий: термопленки, пакеты, пищевая многослойная упаковка, парниковые пленки. Изделия из полиэтилена высокого давления используют в электротехнике, химическом и пищевом производстве, автомобилестроении, строительстве и пр. Трубы из полиэтилена высокого давления отличаются непревзойденной прочностью и рекомендуются для установки в системах жи-лищных коммуникаций [1]. В связи с тем, что технологии производства гранул ПВД (полиэтилена высокого давления низкой плотности) появились раньше, чем ПНД и ЛПНП, структура мирового производства этого продукта немного отличается. Сейчас в России существует пять производителей ПЭВД • Томскнефтехим (СИБУР). Расположен в городе Томск одноимен-ной области. Его мощность составляет 250 тыс. т. в год. Для производства ис-пользуют трубчатый реактор, построенный по технологии Лейна Верке (ГДР) и Пластполимер (СССР). Производит две базовые марки 15803-020 и 15303-020 и кабельные композиции. Прорабатываются планы по расширению марочного ассортимента и увеличению мощностей. • Казаньоргсинтез. Расположен в столице Республики Татарстан го-роде Казань. Мощность 240 тыс. тонн в год. Первая и третья очереди - трубчатый реактор, лицензия Imhausen. Вторая очередь - автоклав, оборудование Salzgitter, лицензия ICI. Обладает самым широким марочным ассортиментом: 10803-020, 11503-070, 15813-020, 15313-020, а также производит кабельные композиции. • Ангарский завод полимеров (Роснефть). Производство расположено в городе Ангарск Иркутской области вблизи Ангарского нефтеперерабатывающего завода. Мощность 60 тыс. тонн в год. Используют отечественную автоклавную технологию, которая морально устарела. Производят только 10803-020 марку полиэтилена низкой плотности. • Газпром нефтехим Салават. Расположен в городе Салават в Республике Башкортостан. Мощность 40 тыс. тонн в год. Для производства используют трубчатый реактор, оборудование Salzgitter.
Содержание

Введение 3 1 Технико-экономическое обоснование 5 2 Физико-химические основы 7 3 Технологическая схема производства целевого продукта 12 4 Расчетная часть 17 Выводы 21 Список литературы 22
Список литературы

1. Власов, С.В. Основные технологии переработки пластмасс /С.В. Власов, В.Н. Кулезнев. – М.: Химия, 2006.- 600 с. 2. Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины. /Д.Д. Чой, Дж.Л. Уайт. пер. с англ. яз. под. ред. Е.С. Цобкалло — СПб.: Профессия, 2006. — 256 с. 3. Савельинов, В.П. Общая химическая технология полимеров. /В.П. Саве-льинов. –М.: Академкнига, 2007. – 452 с. 4. Семчиков, Ю.Д. Высокомолекулярные соединения /Ю.Д. Семчиков. – М.: Академия, 2008. -368 с. 5. Лаушкин, Я.М. Технология нефтехимического синтеза. Учебник / Я.М. Лаушкин, С.В. Адельсон, Т.П. Вишнякова. - М.:- Химия, 1985.-287 с. 6. Технология пластических масс. / Под ред. В. В. Коршака. М.:Химия, - 1985. – 608 с. 7. Кузнецов, Е.В. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе.–2-е изд./Е.В. Кузнецов, И.П. Прохорова.- М.: Химия, 1976. – 108 с. 8. Косинцев, В. И. Основы проектирования химических производств / В. И. Косинцев, А. И. Михайличенко, Н. С. Крашенинникова, В. М. Миронов, В. М. Сутягин. – М. : Академкнига, 2005. – 332 с.
Отрывок из работы

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Для производства полиэтилена используются следующие основные методы: • радикальная полимеризация этилена при высоком давлении • полимеризация на гетерогенных каталитических системах при низком давлении • полимеризация при среднем давлении. При выборе метода производства необходимo учитывать ряд факторов. в том числе и с точки зрения промышленной безопасности. Полиэтилен кристаллический полимер белого цветa, обладает высокой химической стойкостью, высокой механической прочностью, высокой тепло-стойкостью. Из-за простоты изготовления довольно сложных конструкци-онных и масивных деталей он широко применяется для изготовления оборудования химических производств. Полиэтилен устойчив к действию большинства агрессивных сред: кислот, щелочей, масел, поэтому его применяют для футеровки аппаратуры, арматуры, трубопроводов, кранов и т.д. [3]. При введении в полиэтилен различных добавок, в промышленности получают разные композиции, которые обладают более высокой механической прочностью, химической стойкостью, морозостойкостью, огнестойкостью, высокими физико-механическими и конструкционными показателями, что дает возможность использовать его в новых областях промышленности. На сегодняшний день в мировой промышленности есть четыре основных метода производства полиэтилена: один при высоком давлении и три при низком. Производство ПBД осуществляется поли-меризацией этилена в массe, по свободно-радикальному механизму в интервале давлений 150-350 МПa. ПЭВД используют для изготовления толстостенных эластичных изделий. Кроме того, только по методу синтеза при высоком давлении можно получать в промышленности сополимеры этилена с полярными. Одним из главных условий при создании высокоэкономичных производств ПЭВД является повышение конверсии этилена. Это позволяет снизить энергозатраты на компримирование этилена. Максимальная конверсия, в трубчатых реакторах, составляет 28 – 32%, а в автоклавных примерно 20 %. На основании существующих данных для проектирования выбираем метод производства полиэтилена при высоком давлении как наиболее широко применяемого, в реакторе трубчатого типа как более экономичном при эксплуатации [2]. 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ Полимеризация этилена при высоком давлении протекает по свободно- радикальному механизму и состоит из следующих стадий: - инициирование, - рост цепи, - обрыв цепи, - передача цепи. Органические соединения инициаторов, разлагаются при разных темпе-ратурах, и образуют два радикала [2]. На примере инициатора трет-бутил пероксида рассмотрим реакцию: Свободный радикал R1-О· присоединяет молекулу этилена и, тем самым, дает начало росту цепи молекулы полиэтилена [3] Для технологии производства полиэтилена под высоким давлением практическое значение имеет инициирование органическими пероксидами и кислородом. Первое применяется в основном при проведении полимеризации в автоклавных реакторax, второе - в трубчатых. Перекисные инициаторы, в зависимости от строения молекул, периода полураспада, подаются с одинаковой скоростью при различных температурах. Используемые в процессе получения полиэтилена пероксиды имеют однако-вый период полураспада - 1 минуту при разных температурах. Полимеризация с использованием в качестве инициатора кислородa: при инициировании кис-лородом процесс полимеризации также протекает по цепному свободно-радикальному механизму [4]. Образование радикалов: C2H4 + O2>[C2H4O2], где [C2H4O2] – промежуточное, неустойчивое, под воздействием температуры и давления соединение этилена с кислородом, которое способно распадаться подобно перекиси давая радикалы: где R· - радикал, способный к реакции роста. Рост цепи заключается в том, что к активному радикалу присоединяются молекулы мономера, образуя растущую цепь с ненасыщенной активной конце-вой группой: Обрыв цепи происходит при взаимодействии растущих радикалов вследствие уничтожения активных групп рекомбинаций или диспропорционированием. Рекомбинация: Диспропорционирование: Передача цепи на мономер: при полимеризации полиэтилена могут про-текать реакции передачи цепи на компоненты реакционной смеси. При этом скорость полимеризации сохраняется, но изменяется молекулярная масса и структура полиэтилена [5]. Полимеризация этилена при высоком давлении, подчиняется закономер-ностям реакции полимеризации винильных соединений, протекающей по сво-бодно-радикальному механизму. Особенностью полимеризации этилена, при инициированной свободными радикалами, заключается в том, что полиэтилен с высоким молекулярным весом получается только при высоких концен-трациях мономера. При малых концентрациях этилен присоединяется к свободным радикалам, образующийся полимер имеет невысокий молекулярный вес. Инициатором полимеризации служит кислород. Скорость реакции зависит от количества кислорода в газе, но поскольку значительное влияние на нее оказывает также температура и давление, эта зависимость сложная. В случае слишком высокой концентрации кислорода этилен разлагается со взрывом на углерод, водород и метан. Так, при 2000 атм. и 165 ?С разложение происходит уже при 0,075 % кислорода. В общем, чем больше кислорода в газе, тем энергичнее протекает процесс, тем выше выход полимера (до определенного момента) и тем ниже его молекулярный вес. Получение полиэтилена при высоком давлении имеет следующие осо-бенности: Давление реакции достигает 100 – 350 МПа и температуру 150-3000 С; Большое выделение тепла в зоне реакции, при высокой скорости полимеризации (тепловой эффект 3,55 кДж/кг); При определенных условиях в реакторе может происходить разделение двух фаз – этилена и полиэтилена; Отвод тепла из зоны реакции необходим, так как в реакторе быстро по-вышается температура и происходит разложение этилена, при котором образуются: метан, водород, сажа [2]. Влияние давления. С увеличением давления, этилена так же возрастает концентрация, при большом давлении, плотность этилена достигает 400-500 кг/м . Концентрацию этилена необходимо определять с учетом плотности, при соответствующем давлении и температуре. Так же при увеличении давления уменьшаются скорость реакции передачи цепи. При повышении давления образуется полиэтилен большей плотности, также увеличивается молекулярная масса. Давление влияет на структуру полимера так как, с его увеличением уменьшается разветвленность, а так же уменьшается количество непредельных групп [6]. Влияние температуры. Повышение температуры приводит к увеличению скорости распада инициатора. Так как реакция полимеризации этилена экзо-термична, процесс может выйти из-под контроля, повышение температуры может превысить критическое значение, тогда может произойти термическое разложение: С2Н4 > 2С + 2Н2 + 44 кДж/моль, С2Н4 > С + СН4 + 122 кДж/моль. Скорость полимеризации увеличивается с повышением температуры ре-акции, но скорость роста цепи увеличивается медленнее, чем скорость передачи цепи. С повышением температуры молекулярная масса и плотность полимера уменьшается. Температура в реакторе регулируются подаваемым количеством инициа-тора в реакционную зону и давлением этилена. Влияние фазового состояния реакционной системы. Этилен и полиэтилен в процессе полимеризации в зависимости от параметров реакции, могут составлять одну или две фазы. Кинетика полимеризации меняется при расслоении реакционной смеси, т.к. при наличии двух фаз концентрации мономера, инициатора, регулятора и полимера в обеих фазах будут зависеть от взаимной растворимости. Кроме того, расслоение может привести к отложению полимера на стенках реактора, что ухудшает теплопередачу через стенки реактора, нарушает нормальное протекание процесса и может вызвать взрывоподобное разложение этилена [6].
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg