Проектування технологічної схеми очищення газових викидів виробництва пластичних мас

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Джерела забруднення атмосфери можуть бути природними та штучними. Природні джерела забруднення атмосфери - виверження вулканів, лісові пожежі, пилові бурі, процеси вивітрювання, розкладання органічних речовин. До штучних (антропогенних) джерел забруднення атмосфери відносяться промислові і теплоенергетичні підприємства, транспорт, системи опалення житла, сільське господарство, побутові відходи.

Штучні джерела забруднення найнебезпечніші для атмосфери. За агрегатним станом всі забруднюючі речовини антропогенного походження поділяються на : тверді, рідкі й газоподібні, причому останні становлять близько 90% (від загальної маси забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу). Забруднення атмосферного повітря в промислових містах і міських агломераціях значно вище, ніж на прилягаючих територіях.

Особливе місце серед джерел забруднення атмосфери займає хімічна промисловість. Вона викидає діоксид сірки (SO2), сірководень (H2S), оксиди азоту (NO, NO2), вуглеводні (СxНy), галогени (F2, Сl2) та ін. Для хімічної промисловості характерна висока концентрація підприємств, що створює підвищене забруднення навколишнього середовища. Речовини, які викидаються в атмосферу, можуть вступати в хімічні реакції один з одним, утворюючи високотоксичні сполуки. Разом з туманом і деякими іншими природними явищами в місцях підвищеної концентрації хімічних речовин виникає фотохімічний смог. Часто при цьому концентрація озону в багато разів перевищує його нормальний рівень у повітрі, що небезпечно для життя рослин, тварин і людини.

Виробництво полімерних матеріалів (каучуку, волокон, пластмас) також характеризується значними викидами в атмосферу цілої низки дуже шкідливих речовин: ціанідів -- солей синильної кислоти (МеСN, де Ме -- одновалентний метал), фосгену (дихлориду вуглецевої кислоти СОСl2), хлориду водню (НСl), бензолу (С6Н6), дивінілу (СН2--СН=СН--СН2), циклогексану (С6Н12), хлоропрену (СН2--СН=ССl--СН2) та ін.

Забруднення навколишнього середовища і порушення екологічних зв'язків в екосистемах стали глобальними проблемами. З розвитком в промисловості й підвищення інтенсивності транспорту чистота атмосфери стала піддаватися постійній загрозі. Проблема охорони повітряного басейну зводиться до ліквідації шкідливих викидів у повітрі або до заміни високотоксичних речовин, які у цих викидах, на менш токсичні (практично нетоксичні) компоненти.

Вибір методів очищення та знешкодження промислових викидів, визначається специфічними особливостями газових систем (складом і концентраціями, періодичністю надходження викидів у повітря), а також вимогами, що висуваються до рівня очищення. Для знешкодження газових викидів застосовують сорбційні, хімічні, конденсаційні методи й методи окислення (термічного і каталітичного універсального методу), що дозволяє домогтися знешкодження токсичних продуктів у широкому інтервалі концентрацій щодо різноманітних технологічних процесів, немає. У кожному конкретному випадку застосовується найбільш придатний метод (чи поєднання методів), з певний техніко-економічним розрахунком.

1. Характеристика основного виробництва пластмаси на основі полівінілхлориду

Пластмаси -- це матеріали, які одержуються на основі природних чи синтетичних полімерів. Вони здатні при нагріванні переходити в пластичний стан і за допомогою пластичної деформації здобувати форму, що стійко зберігається після охолодження і затвердіння. При звичайних температурах пластмаси являють собою тверді, пружні тіла.

Пластичними масами (пластмасами) називають неметалеві матеріали, що переробляються в вироби методами пластичної деформації (пресування, екструзія, лиття під тиском і т.д.), що володіють пластичними властивостями в умовах переробки і не володіють цими властивостями в умовах експлуатації.

Для зміни властивостей пластмас застосовують, крім полімерів, різні наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, затверджувачі, барвники.

Рис. 1. Склад пластмас

Сполучні компоненти: синтетичні смоли (полімери) чи ефіри целюлози.

Пластифікатори додають підвищену пластичність і полегшують процес формування (камфора, гліцерин, олеїнова кислота й інші). Стабілізатори уповільнюють процес старіння: солі, мила та інші хімічні сполуки.
Затверджувачі прискорюють процес переходу в неплавкий стан.
Барвники додають відтінок і захищають від світлових променів, що знижують температуру текучості і в'язкість полімеру.

Полівінілхлорид (ПВХ) - полімер вінілхлориду із структурною формулою складеної ланки, що повторюється, відноситься до групи галогенопохідних вуглеводнів і має загально-технічне призначення. 57% у складі полівінілхлориду займає хлор. Завдяки цьому ПВХ найменше залежить від цінових коливань на ринку нафти. Це термопластичний полімер з температурою склування 70-80°С і температурою в'язкої течії залежно від молекулярної маси 150-200°С. При нагріванні розм'якшується. Пластик білих кольорів, молекулярна маса 6000--160 000, ступінь кристалічності 10--35%, щільність 1,35--1,43 г/см3 (20°С); Хімічна формула: [-CH2-CHCl-]n.

Властивості. Полівінілхлорид - синтетичний термопластичний полярний полімер. Тверда речовина білого кольору. Випускається у вигляді капілярної-пористого порошку з розміром частинок 100-200 мкм. Порошок сипучий і добре переробляється. Не горить на повітрі, але має малу морозостійкістю (-15 ° C).

ПВХ - хімічно стійкий матеріал, при температурі до 60°С він стійкий в розчинах солей, багатьох кислот і окислювачів. При 20°С полімер стійкий в концентрованих розчинах сірчаної і соляної кислот і в розбавленій азотній кислоті. Полівінілхлорид досить міцний, має гарні діелектричні властивості. Не горючий. Він обмежено розчинний у кетонах, складних ефірах, хлорованих вуглеводнях; стійкий до дії вологи, кислот, лугів, розчинів солей, промислових газів (наприклад, NO2, Cl2, HF), бензину, гасу, жирів, спиртів; сполучається з багатьма пластифікаторами (наприклад, фталатами, фосфатами, себацинатами); Полівінілхлорид має невисоку теплостійкість; при нагріванні вище 100 °C відбувається термодеструкція ПВХ , тобто помітно розкладається з виділенням HCl, внаслідок чого може здобувати фарбування (від жовтуватої до чорної); розкладання прискорюється в присутності O2, HCl, деяких солей, під дією УФ-, опромінення, сильних механічних впливів. Для підвищення теплостійкості й поліпшення розчинності полівінілхлорид піддають хлоруванню. Полівінілхлорид -- один з найпоширеніших пластиків; його випускають у вигляді пластикату, плівки, трубки, листа. З нього одержують понад 3000 видів матеріалів і виробів, використовуваних для різноманітних цілей в електротехнічній, для ізоляції електричних провідників ,легкій, харчовій промисловості, важкому машинобудуванні, суднобудуванні, сільському господарстві, медицині, у виробництві будматеріалів. Полівінілхлорид застосовується для виготовлення лінолеуму, віконних профілів, кромки меблів, упаковки побутової техніки, штучної шкіри, плівки для натяжних стель, сайдингу, труб, ізоляції проводів та кабелів, завіс для душу, обгорток для сиру та м'яса, пляшок для рослинних олій, а також деяких іграшок. Використовується для виробництва пластикових водонапірних та каналізаційних труб, футерування труб і реакторів в хімічній промисловості. Хлоруванням полівінілхлориду одержують перхлорвінілову смолу, з якої виготовляють хімічно стійке волокно хлорин. Недоліки використання пвх: невеликий температурний діапазон експлуатації від -15°С до +65°С, токсичність.

Отримання полівінілхлориду здійснюється трьома способами полімеризації вінілхлориду:суспензійний (більша частина - 80%),емульсійний (10%),масовий (10%).

2. Еластичний полівінілхлорид (плівковий пластикат)

Пластикат - це м'які пластмаси, які отримують внаслідок змішування ПВХ з пластифікаторами. Пластифікатор істотно знижує температуру склування полівінілхлориду, що полегшує переробку композиції, знижує крихкість матеріалу і підвищує його відносне подовження Пластикат - продукт переробки полівінілхлориду, що містить крім компонентів, що використовуються при отриманні вініпласту, ще 30-90 масових частин пластифікатора. (Наприклад, ефірів фталевої, фосфорної, себацінової або адипінової кислот, хлорірірованних парафінів). Пластикат переробляють переважно у вигляді паст і пластизолів (дисперсії емульсійного полівінілхлориду в пластифікатор).

Пластикати випускають у вигляді гранул або стрічок, листів, плівок. Використовують його головним чином для виготовлення ізоляції та оболонок для електропроводів і кабелів, для виробництва шлангів, лінолеуму і плиток для підлог, матеріалів для облицювання стін і оббивки меблів, погонажних профільних виробів, штучної шкіри. Прозорі гнучкі трубки з пластикату застосовують в системах переливання крові та життєзабезпечення в медичній техніці.

Недоліком пластифікованих пластмас є здатність пластифікатора екстрагуватися або мігрувати з матеріалу, унаслідок чого матеріал з часом втрачає первинну еластичність та погіршується його морозостійкість. Із збільшенням вмісту пластифікатора підвищується морозостійкість матеріалу, зростає відносне видовження при розриві, але знижується механічна міцність, погіршуються його діелектричні показники. При низьких температурах пластифікат втрачає міцність, а при високих різко погіршує свої електричні властивості.

Основні властивості пластикату. Властивості пластифікованих полівінілхлоридних плівок залежать від природи та кількості пластифікатора. У цілому збільшення вмісту пластифікатора збільшує прозорість і м'якість плівки, покращуючи ці властивості при низьких температурах. Пластифіковані і не пластифіковані ПВХ-плівки герметизуються високочастотним зварюванням. На обидва типи плівок може бути нанесений друк без попередньої обробки поверхні на відміну від плівок з поліпропілену та поліетилену. Товсті плівки з полівінілхлориду використовуються для виробництва упаковки для шампуню, мастил. Щільність: 1,18-1,30 г./см3. Міцність при стисненні: 6-10 MПа. Міцність при статичному вигині: 4-20 MПа. Модуль пружності при розтягуванні: 7-8 МПа. Електрична міцність при 20 ° C: 25-40 МВ / м.

Плівки з ПВХ містять стабілізатори термічної і термоокислювальної деструкції, антистатичну добавку для запобігання злипання за рахунок накопичення статичної електрики.

Еластичний ПВХ (плівки з нього називають Пластикатом) отримують на основі порошкоподібного ПВХ і пластифікаторів. У залежності від призначення композиції містять різну кількість пластифікаторів, стабілізаторів, наповнювачів, барвників. У промисловості пластикат випускається у вигляді плівки (плівковий пластикат) і у вигляді стрічки, трубок або шлангів (кабельний пластикат).

Плівковий пластикат отримують екструзією, каландруванням і рідше вальцюванням. Технологічний процес виробництва плівкового пластикату методом екструзії складається з наступних стадій:

- змішання компонентів,

- екструзія маси,

- каландування плівки,

- намотка й упаковки плівки.

3. Техніка і технологія виготовлення деталей з пластмас

Існує кілька методів виготовлення пластмасових виробів, в даному випадку розглянуто способи які використовуються для виготовлення плівкового пластикату:

Екструзія - це видавлювання пластмаси із порожнини через отвір під тиском. Процес екструзії або продавлювання пластичної маси через насадку певного розміру й форми( плінтуси, поручні для сходів, рейки, герметизуючі й ущільнювальні прокладки для вікон,); Пластмаса знаходиться у розплавленому стані, але після виходу через отвір миттєво затвердіє і набуває форми отвору при необмеженій довжині. Здійснюють на спеціальних шнекових машинах, які призначені для виготовлення пластмасових труб, а також для нанесення ізоляції на дріт (точно так наносять на дріт і гумову ізоляцію).

Вальцево-каландровий прийом, що складається з ретельного перемішування компонентів на вальцях, наступної прокатки пластичної маси між двома обертовими в різні сторони валками із зазором, що визначає товщину майбутнього виробу. Вальцювання застосовують для змішування компонентів сирих гумових сумішей і пластичних мас на стадії їх приготування або покращення технологічних властивостей матеріалу перед формуванням виробів, а також для виготовлення напівфабрикатів (листів, плівки). Вальцювання здійснюють в зазорі між валками (охолоджуваними або нагріваються), що обертаються назустріч один одному з різних швидкістю. Залежно від апаратурного оформлення методу матеріал з вальців може зніматися у вигляді листа або вузької безперервної стрічки. Каландування застосовують для безперервного формування різних плівкових або листових полімерних матеріалів, нанесення на поверхню листових матеріалів рельєфного малюнка, дублювання попередньо відформованих стрічкових заготовок, армування полімерних матеріалів тканинами або сіткою при температурі вище температури текучості або температури плавлення. Здійснюють на агрегатах безперервної дії, основною частиною яких є багатовалкові каландр . Полімерна або гумова композиція безперервно надходить на каландр з живильних вальців або екструдера. На відміну від вальцювання при каландруванні матеріал проходить через зазор між парою валків тільки один раз. Для отримання листа заданої товщини і з гладкою поверхнею каландр роблять багатовалкові, що дозволяє послідовно пропускати матеріал через два або три зазору різного розміру. У процесі каландрування полімерних матеріалів в зазорі між валками піддається інтенсивної деформації зсуву, в ньому в напрямку руху розвиваються значні еластичні деформації, які фіксуються у виробі наступним охолодженням. Поздовжня орієнтація обумовлює значну анізотропію властивостей матеріалу (каландрові ефект).

Прокатку застосовують для обробки листових термопластичних напівфабрикатів з метою надання їм необхідних розмірів поперечного перерізу або підвищення механічних властивостей в напрямку прокатки. На відміну від каландрування її здійснюють на валкових машинах, валки яких обертаються назустріч один одному з однаковою швидкістю, при температурах, що не перевищують температури склування і температури плавлення. У зазорі між валками відбувається ущільнення матеріалу та орієнтація його в напрямку прокатки внаслідок розвиваються в матеріалі вимушених еластичних деформацій.

Відходи виробництва ПВХ або демонтовані вироби можуть піддаватися утилізації та переробки до 5 разів. При цьому якість ПВХ залишається незмінно високою, злегка змінюється тільки відтінок пластика. Всі вироби з полівінілхлориду повинні проходити спеціальні контролі якості.

4. Опис технологічної схеми

ПВХ зі сховища пневмотранспортом подають в бункер-циклон, а звідти на вібросито і в двошнековий екструдер. Стеарат кальцію з бункера пневмотранспортом направляється в бункер-циклон, розташований над завантажувальним бункером екструдера. Сюди ж з вагового мірника 5 самопливом надходить пластифікатор. Змішання компонентів, пластикації і гомогенізація маси відбуваються в екструдері при 145-155 °С, звідки суміш через щілинну головку видавлюється у вигляді нескінченної плівки і транспортером безперервно подається в зазор між валками чотирьохвалкового каландра. У процесі каландрування відбувається орієнтація макромолекул у напрямку руху валків і остаточне калібрування плівки. Після намотування на верстаті рулони плівки товщиною 0,12-2,0 мм транспортером подають на упаковку. На сучасних виробництвах між каландром та вузлом намотування розміщують вузли - нормалізатори властивостей плівки. Зазвичай це термокамери, що забезпечують плавне охолодження плівки.

Норми загрузки компонентів для виготовлення плівкового пластикату (в масових частках):

Полівінілхлорид = 100.

Диоктилфталат -24.

Дибутилфталат -24.

Стеарат кальцію - 2.

5.Характеристика основних забруднювачів

У виробництві полівінілхлориду основними продуктами, що впливають на забруднення навколишнього природного середовища є вінілхлорид і полівінілхлорид. ВХ токсичний, володіє наркотичною і канцерогенною дією. Вінілхлорид є канцерогенною речовиною, тобто речовиною, вплив якої на організм за певних умовах викликає рак і інші пухлини.

Технічно чистий мономер містить 99,9% вінілхлориду; домішкою є ацетилен і його вищі гомологи. Дихлоретан легко розчиняє вінілхлорид; останній розчинний також в ароматичних і аліфатичних вуглеводнях, ацетоні і етиловому спирті. Вінілхлорид діє на організм людини як наркотик, тому вміст його в повітрі виробничих приміщень не повинен перевищувати 0,03 мг/м3. Вінілхлорид вибухонебезпечний і при зберіганні і транспортуванні вимагає дотримання особливих запобіжних засобів. Частини апаратури, дотичні з мономером, не повинні містити міді щоб уникнути утворення вибухових ацетіленідів міді.

Небезпека для здоров'я та довкілля пвх: це найбільш отруйний та небезпечний для здоров'я вид пластмас. При спалюванні полівінілхлориду утворюються високотоксичні хлорорганічні сполуки, після десяти років служби вироби, виготовлені з ПВХ, починають самостійно виділяти в довкілля токсичні хлорорганічні сполуки. Найнеприємніше те, що для надання більшої гнучкості полівінілхлорид продовжують використовувати при виготовленні дитячих іграшок. У міру старіння ПВХ починає виділяти шкідливу речовину -- вінілхлорид, що є канцерогенним. Природно, з пляшки він потрапляє в газовану воду, з тарілки -- в їжу, а звідти -- прямо в організм людини. Виділяти цю небезпечну речовину пляшка з ПВХ починає приблизно через тиждень після того, як в неї залили вміст. Через місяць в мінеральній воді скупчується декілька міліграмів вінілхлориду. З точки зору фахівців-онкологів, це дуже багато. Існує інформація, що полівінілхлорид потрапляє в кров людини і викликає гормональні порушення, що призводять до раннього статевого дозрівання та безпліддя.

Відходи з пластичних мас не можна спалювати у звичайних сміттєспалювальних печах. З цією метою необхідно застосовувати кислотостійкі установки. Найбільшу небезпеку під час спалювання виробів із пластичних мас представляє світу дуже токсичні діоксини, ГДК яких установлено в рівні 10-12 - 10-14 мг/м3. Тому доцільніше вироби з пластичних мас повертати на повторну переробку. Вироби з пластмас повинні мати спеціальне маркування, ніж потраплятимуть у звичайні сміттєспалювальні печі, оскільки саме утилізація відходів у час є чинником, стримуючим розширення виробництва пластмас.

Стеарат кальцію - це суміш кальцієвих солей та суміші стеаринової та синтетичних жирних кислот. Являє собою однорідний порошок від білого до жовтувато-білого кольору. Використовується як пластифікатор при переробці пластичних мас, а також як термостабілізатор полівінілхлориду. Хімічна формула: С36H70O4Ca. Фізико-хімічні показники стеарату кальцію: Масова частка вологи - не більше 3%; Особливості стеарату кальцію: Не розчиняється у воді;Розчиняється в бензолі, толуолі, етанолі та інших органічних розчинниках; Нетоксичний; Є термостабілізатором полівінілхлориду; Дозволено для стабілізації пакувальних плівок з ПВХ.

6. Характеристика процесу очищення

Абсорбцією називають процес поглинання газу рідким поглиначем, у якому газ розчинний у тому або іншому ступені. Зворотний процес - виділення розчиненого газу з розчину - носить назву десорбції.

Абсорбція -- основа технологічних процесів вилучення парів води, вуглеводневих компонентів, сірчаних сполук тощо з потоків природного та синтетичного газів, очищення (знешкодження) газових викидів з метою охорони довкілля.

Розрізняють хімічну та фізичну абсорбцію. При хімічній абсорбції компонент, який абсорбується, зв'язується в рідкій фазі у вигляді хімічної сполуки. При фізичній абсорбції, розчинення газу не супроводжується хімічною реакцією; поглинання компонента відбувається доти, поки його парціальний тиск у газовій фазі вищий від рівноважного тиску над розчином. Абсорбція процес вибірковий і оборотний. Абсорбція набрала значного поширення в коксохімічній промисловості для вловлювання сирого бензолу з коксового газу, а також для аналізу газів, у тому числі рудникової атмосфери.

Для реалізації абсорбції використовують спеціальні пристрої -- абсорбери; абсорбційне очищення газів провадиться у скруберах -- апаратах зі зрошенням водою, суспензією або спеціальним розчином.

Абсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок. Оборотність процесу фізичної абсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів абсорбції (поглинання речовини абсорбентом) та десорбції (вилучення з абсорбенту поглиненої речовини).

У абсорбційних процесах (абсорбції, десорбції) беруть участь дві фази - рідка і газова і відбувається перехід речовини з газової фази в рідку (при абсорбції) або, навпаки, з рідкої фази в газову (при десорбції). Таким чином, абсорбційні процеси є одним з видів процесів масопередачі. На практиці абсорбції піддають здебільшого не окремі гази, а газові суміші, складові частини яких (один або декілька) можуть поглинатися даними поглиначем в помітних кількостях. Рідка фаза складається з поглинача і абсорбуючого компонента.

Перебіг абсорбційних процесів характеризується їх статикою і кінетикою. Статика абсорбції, тобто рівновага між рідкою і газовою фазами, визначає стан, який встановлюється при досить тривалому зіткненні фаз. Рівновага між фазами визначається термодинамічними властивостями компонента і поглинача і залежить від складу однієї з фаз, температури і тиску.

Кінетика абсорбції, тобто швидкість процесу масообміну, визначається рушійною силою процесу (тобто ступенем відхилення системи від рівноважного стану), властивостями поглинача, компоненту і інертного газу, а також способом дотику фаз (пристроєм абсорбційного апарату і гідродинамічним режимом його роботи).

У абсорбційних апаратах рушійна сила, як правило, змінюється по їх довжині і залежить від характеру взаємного руху фаз (протитечія, прямоток, перехресний струм і т.д.). При цьому можливо здійснення безперервного або ступеневої контакту. У абсорбера з безперервним контактом характер руху фаз не змінюється по довжині апарату і зміна рушійної сили відбувається безперервно. Абсорбери із ступінчастим контактом складаються з декількох ступенів, послідовно з'єднаних по газу і рідини, причому при переході з щаблі в ступінь відбувається стрибкоподібна зміна рухів сили.

При виборі абсорбенту враховують склад газу, тиск і температуру процесу, продуктивність установки. Вибір абсорбенту визначається також його селективністю, поглинаючою здатністю, корозійною активністю, вартістю, токсичністю та іншими факторами.

7. Схема очищення та її опис

Вінілхлорид вступає у атмосферу під час розтину і чистці полімеризаторів чи іншого ємнісного устаткування, при виділенні ПВХ з суспензії у процесі центрифугування та процесі переробки ПВХ.

Звільнення відведених газів від вінілхлориду проходить у двох напрямах:

- витяганням мономера з відпрацьованого потоку у вигляді абсорбції сорбентом (дихлоретаном) з наступним поверненням в технологічний цикл,

- хімічним чи термічним знешкодженням мономера.

Суміш газів вступає у абсорбційну насадкову колону, заповнену керамічними кільцями, в верхню частину якого подається дихлоретан. У колоні відбувається вилучення мономера, і очищений газ викидається у повітря. З абсорбера виходить рідкий дихлоретан, насичений вінілхлоридом. Цей розчин вступає у збірник, а звідти в десорбер. В куб десорбера подається пара під тиском 0,5 МПа. за рахунок теплоти конденсації пари відбувається розігрів куба, і вінілхлорид видаляється з розчину (десорбується); частково випаровується і дихлоретан. Суміш парів вінілхлориду і дихлоретану, відійшовши від десорбера, вступає у теплообмінник, де охолоджується ропою. Конденсат повертають в десорбер на зрошення забрудненого потоку, а незконденсований вінілхлорид йде на подальшу переробку. Дихлоретан зі зниженою концентрацією вінілхлориду вступає у теплообмінник для охолодження, потім через россольний теплообмінник на зрошення колони. Свіжий дихлоретан періодично подається до системи для поповнення його втрат.

8. Розрахункова частина

Припускаємо що: 3500 м/год. - продуктивність.

Початкова концентрація уп= 0.015 мас.частках.

Кінцева ук= 0.005мас. частках.

Надлишковий тиск в абсорбері 150 мм.рт.ст.

Температура 20С.

Насадка кільця Рашига 50х50х5.

1. Перераховуємо склад фаз для газу і рідини:

Yп = уп / (1- уп) = 0.015/ ( 1- 0.015) = 0.0152 кгВХ/кгпов.

Yк = ук / (1- ук) = 0.005 /( 1-0.005) = 0.005 кгВХ/кгпов.

За умови Xпоч=0.

Для визначення витрати частини газу G(повітря ) виконуємо деякі проміжні розрахунки:

2. Густина вінілхлориду за робочих умов ( надлишковий тиск в абсорбері = 150 мм.рт.ст.; температура = 20С).

свх = 3.1 кг/ м3

Густина повітря за робочих умов:

спов. = 1.44 кг/ м3

3. Початкова мольна концентрація вінілхлориду в газовій суміші:

уПОЧ= (уп/М)/ (уп/М)+(1 - уп) / Мпов. = 0.0007

4. Густина газової суміші на вході в абсорбер:

ссум. = уПОЧ*сВХ + (1 - упоч.) спов = 0.0007 * 3.1 + (1- 0.0007)1.44 = 1.4409кг/ м3

5. Масова витрата газової суміші на вході в абсорбер:

Gсум = V* ссум = 3500 * 1.4409 / 3600 = 1.4 кг/ с.

6. Витрата повітря:

G = Gсум (1- уп) = 1.4( 1- 0.015)= 1.379 кг/с.

7. маса вінілхлориду, що поглинається водою( дихлоретаном) за одиницю часу:

М= G(Уп - Ук)= 1.379 (0.0152 - 0.005) = 0.014 кг/ с.

8. знаходимо кінцеву рівноважну концентрацію вінілхлориду у воді (дихлоретані) в мольних частках:

хк* = 0.01 кмоль в.х /к.моль води

Е- константа генрі;

Відносна масова концентрація:

Хк. = (Мв.х. * хк*.) / (Мв.(1- хк*) = 0.62 / 17.9 = 0.03 кг в.х /кг води.

Мв.х. = 62.498 кг / кмоль

Мв.= = 18 кг / кмоль

9. мінімальна витрата абсорбенту :

L мін= M /Хк = 0.014 / 0.03 =0.47 кс/с.

Робоча витрата абсорбенту : L = 1.3 * 0.47 = 0.6 кс/с.

Кінцева концентрація вінілхлориду у дихлоретані:

Хк = М / L = 0.014/0.6 = 0.023 кг в.х /кг води.

10. Визначимо рушійну силу масопередачі:

Враховуємо що за умови: Хп = о, У кін*= о.

ДYсер.= (ДYб- ДYм)/ln(ДYб / ДYм))= 0.0021 кг в.х /кг пов.

11. Визначимо діаметр колони за формулою

,

де V - обємна витрата газу за робочої температури в абсорбері; м3 / с, w - швидкість газу, віднесена до повного поперечного перерізу абсорбера( робоча швидкість), м / с.

Обємна витрата газу за робочих умов:

V = G/ссум. = 1.4 / 1.44= 0.97 м3 / с

G = 1.4кг/с - масова витрата газу.

Робоча швидкість становить = 1.8 м /с,

Тому діаметр абсорбера дорівнює:

D=( 4 · 0.97 / ( 3.14 · 1.8))Ѕ = 0.8 м.

12. Розрахункову висоту насадкового апарата (висоту шару насадки) визначають на основі рівнянь, що пов`язують масу переданої речовини зі швидкістю масопередачі й поверхнею контакту фаз, яка залежить від типу і характеристик насадки, при цьому висоту шару насадки визначають за формулою:

,

де ун = 90 питома поверхня насадки, м2/м3.; ц - коефіцієнт змочуваності насадки. = 1.

Поверхня масопередачі в абсорбері за рівнянням дорівнює:

F = M/Kу * ДYс,

де М = 0.012 - кількість вх, що поглинається дихлоретаном( водою) за одиницю часу, кг/с, Ку - 0.072 - коефіцієнт масопередачі кг/ м2 с.

Ку = 1/(1/ву + m/вх),

де ву і вх - коефіцієнти масовіддачі відповідно у рідкій і газовій фазах кг/(м*с), m - коефіцієнт розподілу, ДYс - рушійна сила масопередачі.

F = 0.014 /0.072* 0.0021= 93 м2

Тоді Нн = 93/( 0.785*90*0.64*1)= 2.1м

13. Повна (робоча) висота насадкової колони повинна враховувати запас поверхні та сумарну висоту всіх сепараційних просторів. Висоту насадки, необхідну для створення цієї поверхні масопередачі, розрахуємо за формулою:

Н= Нн + h1 + h2

h1 = 2 м. - відстань від верху насадки до кришки абсорбера;

h2 = 1.5 d = 1.5 * 0.77 = 1.2 м.

Н= 2.3 + 2+ 1.2= 5, 5м

14. Гідравлічний розрахунок.

Опір зрошувальної насадки в разі плівкового руху розраховуємо за емпіричним рівнянням

ДСзр. = ДСс * 10

Де ДСс - опір сухої насадки, па. b - дослідницький коефіцієнт,

U- густина зрошування.

ДСс = л((Зн w0І/ 2dе)* сг.

Де л - коефіцієнт опору, = 2.71

dе = 0.027 - еквівалентний діаметр насадки, м.

w0 = w/е= 1.93 /0.735 = 2.62 м /с

гідравлічний опір сухої насадки:

ДСс = 2.17 *(85.18 * 3.43)* 1.44 = 913 па.

Опір зрошувальної насадки:

ДСзр. = 913 * 4.89 = 4471 па= 4.47 кПа.

Висновок

полівінілхлорид абсорбція пластикат синтетичний

В процесі виконання курсового проекту було розроблено за запроектовано оптимальний спосіб очищення газових викидів від виробництва плівкового пластикату. Звільнення відведених газів від вінілхлориду проходить шляхом витягання мономера з відпрацьованого потоку у вигляді абсорбції сорбентом (дихлоретаном) з наступним поверненням в технологічний цикл.

Також проведено розрахунок основного обладнання.

Список використаної літератури

1. Николаев А.Ф « Технология пластичних масс» Л. «Химия» 1977 р.

2. «Технология пластичних масс» под ред. Академика В.В. Коршака . «Химия». Москва, 1985 р.

3. Штаркман Б.П. Пластификация полівінілхлорида. М., Химия., 1975. 248с.

4. Химическая энциклопедия: В 5 т. -- Т. 2. / Редкол.: И.Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. -- М., 1990.

5. Гончаров А.І., Середа І.П. - Хімічна технологія, частина 2 - Київ: Вища школа , 1980. - 280с.

6. Балабанов В.П., Кияшко А.В., Федюніна В.І. - Промислова і санітарне очищення газів. М., 1978, № 2, с. 17.

7. Суберляк О.В., Баштаник П.І.Технологія переробки полімерних матеріалів: Підручник - Львів: Растр. - 2007. - 376с.

Размещено на Allbest.ru

...