Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
В [102] получены данные о растворимости ВХ в N-МП, которые можно использовать при расчете технологической аппаратуры. Из изотерм растворимости ВХ в N-МП (рис. 5.2) видно, что давление паров винилхлорида над раствором прямо пропорционально его мольной доле в N-МП, т.е. равновесие подчиняется закону Генри. Для описания температурной зависимости коэффициента Генри (К, кПа/мол. доля) предложено уравнение
К= 11,8 - 2600/Т. (5.7)
Поскольку в абгазе содержатся и водяные пары, которые также хорошо растворяются в N-МП, растворимость винилхлорида значительно снижается. Коэффициент растворимости ВХ в N-МП, содержащем 5 -ЭД% воды, рассчитывается по уравнению Кричевского:
Kv=xB {Ki/K2) + K3,
(5.8)
гчеК], К2, К"з — коэффициенты растворимости винилхлорида в водном растворе N-МП, в 8<>ве и в N-МП; хв — мольная доля воды в растворе.
Степень очистки абгазов абсорбционным поглощением винилхлорида N-МП составляет 98 - 99%, концентрация в очищенном газе в зависимости от исходной концентрации - от 3 до 25 г/и3, т.е. способ абсорб-Чионной очистки, несмотря на высокую его эффективность, не решает Проблемы снижения содержания ВХ в абгазах до санитарных норм.
Для снижения содержания винилхлорида в абгазе, выбрасываемом в атмосферу, до значения в пределах предельно допустимой концент-
к
151
150
рации ВХ в воздухе применяют адсорбционную очистку. Этот способ обычно используют в качестве последней ступени конденсационного] или абсорбционного улавливания ВХ из абгазов, а также для очистки малоконцентрированных вентиляционных выбросов. В качестве адсорбента применяются высокопористые марки активных углей: СКТ, БАУ, САУ, АГ-3 и другие с удельной поверхностью пор от 600 до| 1700 м2/г.
Для расчета процесса адсорбции необходимы данные по сорбцио» ному равновесию между адсорбтивом и адсорбентом, для описания) которого известно много уравнений, полученных на основе различных теорий адсорбции: химической, потенциальной и др. Наиболее точно описывает сорбционное равновесие и применяется для высокопористых силикагелей и активных углей уравнение М.М.Дубинина и Л.В.Радушкевича, полученное на основе потенциальной теории Поля-ни и разработанной ими теории объемного заполнения микропор [26]:
ВХ на полимеризацию "I
а = (Wei/У)ехр[- B,(I*/B2)(igpH/p)2] + + (W02/V)exp[-B2(rVB2)(lgp„/p)2],
(5.9)
где а - адсорбция; у - мольный объем адсорбата; Wqi, Wq2,Blb2 - константы, харак теризующие адсорбент; В - коэффициент аффинности пара адсорбтива по отношению к стандартному веществу (обычно бензолу); рн/р - отношение давления насыщенного naps поглощаемого компонента к его парциальному давлению.
Для практических расчетов можно использовать и уравнение Коубла - Корригана [106]:
а/ао =-В(р„/р)п/[1 +-В(р„/р)п], (5.10)
где а о - предельная адсорбция (в = в о при р = р н); В - константа угля; л = КТ/ В - постоянный показатель степени, характеризующий процесс адсорбции; К - e/(wrCH) - коэффициент защитного действия (wr- скорость газа, отнесенная к поперечному сечению слоя адсорбента; Сн — начальная концентрация адсорбтива в газе).
Для случая адсорбции винилхлорида углем марки СКТ уравнение (5.10) приводится к виду
lg(l/o- 0,14) = - 1,43 + 0,221g(pH/p). (5.11)
Величину Рн можно рассчитать по формуле (5.3).
5.2. Аппаратурно-технологическое оформление стадии улавливания винилхлорида
Улавливание ВХ из абгазов проводят в несколько стадий. Большая часть незаполимеризовавшегося винилхлорида содержится в абгазах, сдуваемых из реакторов и колонн дегазации. Все высококонцентрированные сдувки направляются в газгольдер мокрого типа (рис. 5.3). служащий накопителем газообразного ВХ и буфером, исключающим неравномерность работы установки рекуперации. Газовая смесь из газгольдера поступает в одноступенчатый поршневой компрессор.
Рекуперированный ВХ
fuc. 5.3. Принципиальная технологическая схема выделения винилхлорида из высококонцентрированных абгазов:
1 — газгольдер; 2 — компрессор; 3 — уравнительная емкость; 4 — холодильник-конденсатор; 5 — фааоразделитель; 6 — осушитель; 7 — сборник сырца ВХ; 8 — насос; 9 — кипятильник; 10 — колонна дистилляции; и —конденсатор
который сжимает ее до давления 0,Ь МПа, а затем охлаждается в водяном холодильнике до 5 - 10 "С.
Сжиженный ВХ через фазоразделитель поступает на осушку твердой щелочью и далее на ректификацию для очистки от примесей, образующихся в процессе полимеризации. Учитывая незначительное количество примесей и относительно небольшую долю назаполимеризовавшего-ся ВХ, уловленный ВХ после осушки иногда направляют непосредственно на полимеризацию, подмешивая его к основному потоку сырья. Установки первичной конденсации ВХ бывают большой производительности. Так, на Саянском ПО "Химпром" в производстве суспензионного ПВХ мощностью 250 тыс.т/год на подобной установке газгольдер имеет объем 6000 м3, производительность компрессора составляет 500 нм3/ч (1600 кг/ч ВХ). После разделения в составе абгазов остается* 40% газообразного ВХ (50 - 75 нм3/ч).
Несконденсировавшийся ВХ, оставшийся в абгазе, подают на следующую ступень очистки, смешивая его с другими среднеконцентри-рованными абгазами производства ПВХ. В производствах ПВХ для очистки средне- и малокоцентрированных абгазов от винилхлорида применяют двухступенчатые конденсационно-адсорбционные и аб-сорбционно-адсорбционные установки. На рис. 5.4 представлена принципиальная технологическая схема конденсационно-адсорбцион-ной установки улавливания и регенерации винилхлорида из абгазов и вентвыбросов. Абгазы, содержащие до 40% ВХ, с температурой до 40 "С и относительной влажностью 100% поступают в конденсатор 3, охлаждаемый захоложенной до 5 "С водой. Пары влаги конденсируются, и конденсат, содержащий в растворенном состоянии ~ 0,2% ВХ, от-водится в сборник конденсата 16, а осушенный газ поступает из фазо-Разделителя 4 в один из конденсаторов -5 или 6, охлаждаемый Рассолом при температуре около - 35 "С. Конденсаторы работают поочередно: один в рабочем режиме, а другой в режиме оттаивания
