Силилхромат получают взаимодействием трифенилсиланола и триоксида хрома при 60 °С в среде тетрахлорида углерода в присутствии сульфата магния для поглощения выделяющейся воды. Реакционную массу фильтруют для отделения непрореагировавшего триоксида хрома магния.
Для кристаллизации силилхромата содержимое реактора упаривают и при 70°С растворяют в гептане. При охлаждении раствора до 36°С выпадают кристаллы силилхромата, которые высушивают при 60°С и подвергают дроблению для получения порошка.
Для нанесения хроморганических компонентов на силикатный носитель, активированный диоксид кремния подают в смеситель, в который дозируют очищенный изопентан, силилхромат и раствор диэтилалюминийэтоксида в изопентане либо раствор хромоцена и тетрагидрофуран. Очищенный и высушенный катализатор в виде порошка выгружают в емкость, из которой пневмотранспортом передают в реактор полимеризации.
Применение хроморганических катализаторов позволяет получать полиэтилен с плотностью 940-965кг/м3 как с узким, так и широким молекулярно-массовым распределением, который перерабатывается в изделия всеми существующими способами.
Полимеризация протекает по ионно-координационному механизму.
Рост цепи осуществляется по связи катализатор-углерод.
- СН2-СН2-Кт + п(С2 Н4) → (С2 Н4)п-СН2-СН2-Кт, где
Кт-катализатор
Обрыв цепи осуществляется за счет переноса реакции к водороду, а так же мономеру или сополимеру.
- (С2 Н4)п-СН2-СН2-Кт + Н2 → (С2Н4)п-СН2-СН3 + Кт-Н
- (С2 Н4)п-СН2-СН2-Кт + СН2=СН2 → (С2 Н4)-СН=СН2 + Кт-СН2-СН3
Для получения гомополимера газофазным методом применяют катализатор «S-9» (хромоцен на силикагеле).
Катализатор "S-9" применяется для получения гомополимера. Показатель текучести расплава (ПТР) гомополимера этилена регулируется изменением соотношения водород/этилен. При увеличении соотношения увеличивается ПТР, плотность, отношение потоков расплава (КСС).
При увеличении содержания хрома в катализаторе ПТР так же возрастает, поэтому при замене катализатора с низким содержанием хрома на катализатор с более высокой концентрацией хрома необходимо заблаговременно начать понижать концентрацию водорода в циркуляционном газе.
Получаемый полимер на катализаторе "S-9" имеет узкий разброс ММР.
2.5 Расчет материального баланса процесса производства полиэтилена марки 276
Концентрация реагентов в процессе получения полиэтилена марки 276 приведена в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Концентрация реагентов в процессе получения полиэтилена марки 276.
Наименование
Концентрация, %(масс.)
Этилен и азот
99,81
Водород
0,03
Катализатор
Азот транспортировочный
0,13
Итого
100
Схема материальных потоков представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Схема материальных потоков
1 стадия –полимеризация; 2 стадия –выгрузка продукта 1-я стадия; 3 стадия – выгрузка продукта 2-я стадия; В – водород; В=0,32 кг; К – катализатор; К=0,32 кг; А – азот; А=1,38 кг; П1-П3 – потери на соответствующих стадиях; П1=1,4; П2=3%; П3=1,55%; Пр1-Пр3 – продукты на соответствующих стадиях; Пр3 готовый продукт; Пр3=1000 кг;
Расчет ведем с последней стадии
3 стадия.
Количество продукта полученного на второй стадии находим по формуле
Пр3 = Пр3 + П3; 100% = Пр3 + 1,55%, отсюда следует что
Пр3 = 98,45%;
Пр3 = 1000 кг;
} П3 = 15,74 кг;
Пр2 = 1000 + 15,74 = 1015,74 кг;
2 стадия
Количество продукта полученного на первой стадии находим по формуле
Пр1 = Пр2 + П2;
100% = Пр3 + 3%, отсюда следует что
Пр2 = 97%;
Пр2 = 1015,74;
} П2 = 31,41 кг;
Пр1 = 1015,74+31,41 = 1047,15 кг;
Количество этилена и азота находим по формуле
А + Э = Пр1-В-К-А + П1;
А + Э = 1047,15 - 0,32 - 0,32 - 1,38 + П1;
А + Э = 1045,13 + П1;
100% = 1045,13 + 1,4%;
} П1 = 14,84 кг;
А + Э = 1047,15 + 14,84 = 1059,97 кг;
Полученные результаты сведем в таблицу 2.4.
Таблица 2.4
Материальный баланс процесса получения полиэтилена в расчете на 1 тонну продукта
Приход
кг/т
Расход
1059,97
Продукт
1000
0,32
Потери
П1
14,84
1,38
П2
31,41
П3
15,74
ИТОГО
1061,99
2.6 Расчет количества сырья необходимого для выполнения суточной, часовой, годовой программ и расчет количества оборудования [6]
Цель расчета - определить количество сырья необходимого для выполнения суточной, часовой, годовой программ и определить необходимое количество оборудования для производства полиэтилена марки 276.
Исходные данные [2]
Годовая производительность цеха = 198000 тонн/год;
Производительность реактора = 8770 кг/час = 8,77 тонн/час;
Треж – режимный фонд времени = 7600 часов = 317 дней;
Трем = 400 часов = 17 дней;
Расчет количества сырья необходимого для выполнения суточной, часовой и годовой программ
Найдем суточную производительность цеха по формуле
, тонн/сутки;
N – годовая производительность цеха;
Треж – режимный фонд времени;
тонн/сутки;
Суточный расход сырья, используемого для получения полиэтилена марки 276.
Этилен = 615,14*1,06 = 652,0484 тонн/сутки;
Водород = 615,14*0.00032 = 0,197 тонн/сутки;
Катализатор = 615,14*0.00032 =0,197 тонн/сутки;
Часовой расход сырья, используемого для получения полиэтилена марки 276.
Этилен = 652,0484/24 =27,17 тонн/час;
Водород = 0,197/24 =0,0082 тонн/час;
Катализатор = 0.197/24 = 0.0082 тонн/час;
Годовой расход сырья, используемого для получения полиэтилена марки 276.
Этилен = 198000*1,06 = 206700 тонн/год;
Водород = 198000*0.00032 = 62,4 тонн/год;
Катализатор = 198000*0.00032 = 62,4 тонн/год;
Результаты расчета сведем в таблицу 2.5
Таблица 2.5
Наименование веществ
Расход, тонн
В сутки
В час
В год
Этилен
652,0484
27,17
206700
0,197
0,0082
62,4
Расчет количества оборудования
Определим необходимое количество реакторов для производства полиэтилена марки 276 по формуле
, шт. [6 c.37];
Gс – суточная производительность цеха по полиэтилену марки 276, тонн/сутки;
Gр – суточная производительность реактора, тонн/час;
шт.;
или находим необходимое количество реакторов по другой формуле
Q – коэффициент, показывающий какое количество сырья проходит через данную стадию;
Gс – суточная производительность цеха, кг/сутки;
К - коэффициент использования оборудования
ссм – плотность смеси веществ в аппарате, кг/м3;
Va – объем аппарата, м3;
ц – коэффициент заполнения аппарата;
Найдем коэффициент использования оборудования определяем по формуле
[6 с.37];
;
Va = 540 м3 [2];
Q = 1, т.к. все сырье загружается в реактор;
ц = 1, т.к. в качестве сырья используется газ;
Определим плотность смеси веществ в реакторе.
В реакторе находиться смесь состоящая на 99% из этилена, поэтому плотность смеси это плотность этилена.
Плотность смеси рассчитываем по формуле
, кг/м3 [6 с-13];
Р – давление, Па;
М – молекулярная масса, кг/моль;
R – универсальная газовая постоянная;
T – температура, К;
Р = 20*105Па;
М = 28*10-3кг/моль;
R = 8,314 Дж/(кмоль*К);
T = 308 К;
кг/м3;
Для производства полиэтилена марки 276 необходим один реактор.
Определим необходимое количество питателей для катализатора.
Q =0,053;
ссм = скат-ра = 320 кг/м3;
Va = 0.8 м3;
ц = 0,95;
Подставляем необходимые значения в формулу и определяем количество питателей для катализатора.
Для производства полиэтилена марки 276 необходимо два питателя для катализатора.
Определим необходимое количество емкостей для выгрузки продукта по формуле подставив туда необходимые данные.
Q = 0,85;
ссм = сПЭ = 963 кг/м3;
Va = 4,2 м3;
Для производства полиэтилена марки 276 необходимо две емкости для выгрузки продукта.
2.7 Тепловой расчет [7]
Цель: Определить количество подводимого тепла, а также рассчитать необходимую поверхность теплообмена холодильника.
Исходные данные для расчета:
Количество исходных газов (этилен и бутен-1), поступающих в реактор складывается из следующих значений: mэт = 260000 кг/ч = 72,22 кг/с и mбут = 6240 кг/ч = 1,73 кг/с, количество их на выходе из реактора с учетом пошедших газов на получение полиэтилена (см. материальный баланс):
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16