Полистирол сополимері

Жылына 150000 тонна полистирол өндіру үшін қажет болатын мономер  және инициатор мөлшерін анықтаймыз. Полистирол өндіру бойынша технологиялық есептеуді жүргізу полистирол өндіру процесінің материалдық балансын құрастыру жеткілікті.

Полистирол алу үшін негізгі шикізат стиролдың қажетті  мөлшерін анықтаймыз:

1 тонна полистирол алу үшін жұмсалатын шикізат мөлшері полимерлену процесінің конверсиялану дәрежесіне байланысты анықталады. Стиролды полимерлеу процесіндегі конверсиялану дәрежесі 0,9%. Конверсиялану дәрежесі арқылы 1т полистирол алу үшін қажетті стирол мөлшерін анықтаймыз:

 

1000кг  / 0,9  = 1111 кг

 

150 000 000 кг * 0,9 = 166 666 666 кг

 

Полистирол алу үшін ажетті инициатор мөлшерін анықтаймыз:

Инициатор мөлшері стирол мөлшеріне шаққанда, егер стирол 100 масса деп алатын болсақ, инициатор, яғни бензойл пероксиді 0,3 масса мөлшерде жұмсалады. Олай болса:

 

1000 кг полистирол үшін 1111 кг стирол

 

100 масса – 1111 кг

0,3  масса -  х кг

 

Х = 3,33 кг

 

 

150000 х 3,33 = 495 000 кг

 

Кесте 2 - Материалдық тепе теңдік

 

Аталуы	1 тонна полистирол алу үшін, кг	150 мың тонна полистирол алу үшін, кг
Кірісі: Стирол Бензойл пероксиді	1111 3,33	166 666 666 495 000
Шығысы: Полистирол Жоғалымдар  және реакцияға түспеген стирол	1000   114,3	150 000 000   17 161 666

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Механикалық есептеулер

 

Жабдықтардың  қажетті мөлшерін есептеу.

Полимерзаторлардың  қажетті санын есептеу.

1) Полимеризатордың өнімділігін келесі формула бойынша  анықтаймыз:

 

Q =

 

Полимеризатордың пайдалы  көлемі: V = 3000 = 3 м³

Олай болса,

 

Q =

 

2) Машина – сағат саны:

 

 

Т_{машин-сағат} =

 

3) Полимеризатор қажетті санын есептеу:

 

n =

 

Полимеризатор механикалық есептеуі

Бастапқы мәліметтер:

1. ротордың жұмысшы диаметрі – D = 554мм
2. араластырғыштың жұмысшы көлемі – V = 3000 л

 

Ротордың жұмысшы бөлігінің  ұзындығы:

 

l = (1,45 ÷ 1,7)D = 1,5 ·554 = 831мм

Қысқа қалақша ұзындығы:

 

l₁ = (0,38 ÷ 0,43)D = 0,4 ·554 = 221,6мм

 

Ұзын қалақша ұзындығы:

 

l₂ = 0,7D – 0,7 · 554 = 387,8мм

 

Қалақша қабырғасының қалыңдығы:

 

S = (0,085 ÷ 0,090)D = 0,086 ·554 = 77,6мм

 

Ротордың тіректік бөлігінің  диаметрі:

 

d₁ = (0,51 ÷ 0,58)D = 0,55 ·554 = 304,7мм

 

Ішкі тесік диаметрі:

 

d₂ = (0,4 ÷ 0,6)D = 0,5 ·554 = 27,7мм

 

Қысқа қалақша қадамы:

 

t₁ = πD tgα₁

 

мұндағы α₁ = 45º - қысқа қалақшаның винтті тізбегінің көтерілу бұрышы

 

t₁ = 3,14 · 554 tg45º = 1739,56мм

 

Ұзын қалақша қадамы:

 

t₂ = πD tgα₂

 

мұндағы α₂ = 60º - ұзын қалақша винтті тізбегінің көтерілу бұрышы

 

t₂ = 3,14 · 554 tg60º = 3013мм

 

Араластырудың орталық  бұрышы:

қысқа қалақша:

 

 

Ұзын қалақша ұзындығы:

 

 

Полимерлену процесінің бастапқы кезеңіндегі полимеризатор  ішіндегі өнім тұтқырлығы аса жоғары болмайды, тек процестің жартысынан асқан соң тұтқырлық жоғарылай  бастайды. 

Қуыстағы жалпы сығу критерийі:

 

S = υ_Lм²/с

 

мұндағы υ – массаның қозғалу жылдамдығы, м/с

 

 

 

мұндағы n – ротордың айналу жылдамдығы, айн/мин

 

 

мұндағы L – ротор қалақшасы жұмысшы ені

 

 

S = 1,16 · 0,1245 = 0,145м²/с

 

Уақыт бірлігінде сығу жүзеге асырылатын материал көлемі

 

 

мұндағы h₀ – қалақша және камера қабырғасы арасындағы тік бұрышты қуыс шамасы

D_K – араластыру камерасының ішкі диаметрі, м

D_K = 0,560м

 

 

Тік бұрышты қуыс үшін сығудың меншікті критерийі:

 

 

Еңісті қуыс үшін жұмсалатын сығудың меншікті критерийі:

 

 

Қалақша ұзындығы бірлігіне  жұмсалатын қуат:

1. тік бұрышты канал үшін:

 

 

мұндағы μ – материалдың тиімді тұтқырлығы, μ = 0,45 Па·с

 

2.  еңісті канал үшін

 

Электрлі қозғалтқыш қуаты:

 

N_дв = (N₁ + N₂)η

 

η – полимеризатор ПӘК-і

 

N_дв = (151,3 + 470,36) · 0,9 = 559 кВт

 

Тиеу түйінін  есептеу 

Тиеу түйіні есігін ашу  үшін жұмсалатын күш:

 

P = (P₁ + G + q)f₁ + P₁f₂ + T

мұндағы Р₁ – араластыру камерасы тарапынан есікке әсер ететін қысым, кН

P₁ = q₁ · F

 

q₁ = 0,665 МПа – араластыру камерасы тарапынан болатын меншікті қысым

F = a · b – аралық бос орын ауданы, м³

a = 300 мм – аралық бос орын ені

b = 810 мм – аралық бос орын ұзындығы

 

F = 0,3  · 0,81 = 0,243 м²

Р₁ = 0,665 ·0,243 = 161,595 кН

 

G – қозғалушы бөлшектер салмағы, G = 10,650 кН

q – полимер салмағы

 

q = V · ρ = 3000 · 1,1 = 3300 кг

 

f₁ = 0,12 – майлаған жағдайда болаттың болатқа үйкелу коэффициенті

f₂ = 0,3 – полимердің есік қабырғасына үйкелу коэффициенті

Т – цилиндрдегі үйкелістің жоғалуы

 

T = T₁ + T₂

 

T₁ – поршенді сақиналардың цилиндрде үйкелу күші

 

T₁ = ρ₁πDhf₃

 

ρ₁ – цилиндрдегі поршенді сақиналар қысымы, МПа

 

ρ = 0,06 Мпа

 

D – поршенді сақиналар сыртқы диаметрі, м

 

D = 0,4 м

 

h – поршенді сақиналар ені, h = 0,04 м

f₃ – поршенді сақиналардың цилиндрге үйкелу коэффициенті, f₃ = 0,15

 

T₁ = 0,06 · 3,14 · 0,4 · 0,04 · 0,15 = 4,52 · 10^-4 кН

 

Т₂ – штордың манжетке үйкелу күші, кН

 

T₂ = ρπD₁h₁f₄

 

ρ – манжеттерге түсетін қысым, ρ = 0,8 Мпа

D₁ – штоктың сыртқы диаметрі, D = 0,08 м

h₁ – тығыздаушылар диаметрі, h = 0,06 м

f₄ – болаттың полимерге үйкелу коэффициенті, f₄ = 0,3

 

T₂ = 0,8 · 3,14 · 0,08 · 0,06 · 0,3 = 3,62 · 10^-3 кН

 

T = 4,52 · 10^-4 + 3,62 · 10^-3 = 4,072 · 10^-3 кН

 

P = (161,595 + 10,650 + 206,22) · 0,22 + 161,595 · 0,3 + 4,072 · 10^-3 =

= 93,89 кН

 

Цилиндрмен құрылатын  күш

 

 

D₂ – цилиндрдің ішкі диаметрі, D₂ = 0,41 м

Р – цилиндрдегі қысым

 

 

Р_Ц > P  101,548 > 93,89

 

Цилиндрмен құрылатын  күш қозғалуға кедергі жасайтын күштен жоғары.

 

Тиеу түйіні цилиндрін есептеу

Тиеу құрылғысы цилиндрі қабырғасының қалыңдығы

 

 

D – цилиндрдің ішкі диаметрі, D = 0,4 м

φ – пісіру тігісінің коэффициенті, φ = 1

σ – цилиндр қабырғасының кернеуі

 

 

S – цилиндр қабырғасының қалыңдығы, S = 0,032 м

с – коррозияға қосылатын үстеме, c = 0,003 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Қоршаған  ортаны  қорғау  және  техника   қауіпсіздігі

 

Қоршаған   ортаны  қорғауға  соңғы  жылдары  көп  көңіл  бөлінуде.  Қазіргі  мұнай  өндеу және мұнай химиясы  зауыттарының   қуаты  жоғары   және  технологиялық   қондырғылар  түрлері  әрқилы  болғандықтан,    мұнайды өндеудің  қоршаған  ортаға   келтіретін  зияны және  ағын  судың  ластануы  күрт өсуде.

Көпшілік  зауыттарда  күкіртті  мұнайларды  өндейді; қайта  өндеу   процестерімен   бірге  мұнайдың   8-10 %  газ  түріндегі   көмірсутектерге   айналады,  оларда  күкіртті сутегінің  мөлшері  жеткілікті  болады.

Өте  жоғары  түтін  мұржасын   пайдалану  түтін  газдарын жерден  көп биіктікте тарап, зиян  келтірмеуді  қамтамасыз  етеді.

Күкірттің  қос  тотығының   түтін  газдарындағы  мөлшерін   төмендетуді   екі жолмен   іске  асыруға  болады:

1. қазан  отынын  күкірттен  тазалау (гидрокүкіртсіздендіру);
2. түтін  газдарын  тазалау.

Түтін  газдарын   тазалауға  әр түрлі әдістер   жасалған: әр түрлі оксидтер  мен  тұздар  ерітінділерімен   ылғалды  тазалау  және  адсорбенттермен   құрғақ  тазалау. Бірақ   тазалауға  түсетін  газдардың  көлемінің   үлкендігі,  тағы  да  олардың  компоненттерінің   әр түрлілігі  экономикалық  жағынан  тиімді  тазалау  әдістерін  жасауды   қиындатады.

Ауаны  қорғау  мәселелерінің  шешімі  ағын  сусыз өндіріс жасау болып    табылады. Кейбір  жаңа  зауыттарда  ол  үшін  мынадай шаралар белгіленуде:

1. мұнайы  бар  аз  минералданған   ағын  суларды  биохимиялық  тазалаумен   бірге  сүзу  және  айналма  суды  жүйеге  қайта  беру;
2. жоғары  минералданған   ағын  суларды  буландырумен   конденсатты   жүйеге  қайта  беру  немесе  технологиялық  қажеттілікке  пайдалану;
3. зауытты  сумен   қамтамасыз  етудегі   жауын мен қар суын  және  тұрмыстық ағын  суларды   биохимиялық тазалаудан  кейін пайдалану.

Құрастырмалы  жоғары  қуатты  қондырғыларды пайдалану ауаның  көмірсутектер  мен  күкіртті   сутегі  буларымен   ластануын  көп  азайтады, су  шығынын, сонымен  бірге,  ағын  су   мөлшерін  кемітеді,  себебі онда  резервуар  паркі  көлемінің  азаюымен  бірге құбыр ұзындығы, тоңазытқыштар мен арматуралар саны  да қысқарады.

Ауаны қорғау. Мұнайды өндеу және мұнай химия өндірістерінде  атмосфераға   зиянды  заттар – көмірсутектер, күкіртті сутегі, көміртегі және  азот  оксидтері,  аммиак  бөлінеді. Негізгі  ластау  көздеріне мұнай  мен  мұнай  өнімдерінің   резервуар  парктері,  сумен  қайта  қамтамасыз  ету  және  су  ағындарын  тазалау  құрылымдарының  шоғырлары,  газды  ашық  факел  шамында  жағу  жатады.

Көмірсутектердің 40%  жоғары  ауаға тараушы көлемі  резервуар  парктерінің  үлесіне  тиеді. Көмірсутектердің  ауаға  тарауын  азайтудың  бірден-бір  жолы  мұнай  мен  мөлдір  мұнай  өнімдерін  сақтау  үшін  қалқымалы   және  жүзуші   қақпақпен  жабдықталған  резервуарларды  пайдалану.

Сонымен  қатар, көмірсутектердің  ауаға  таралуын және  резервуарлардың  бір-бірімен   қосылуын  газ деңгейін   теңестіруші   желілермен  қосуға   болмайды. Бұл  жағдайда  өнім  құйылған  резервуардан   ығыстырылған  булар теңестіруші желі арқылы  атмосфераға емес  көрші резервуарға ығысады.

Су қоймаларын қорғау. Мұнай   өндеу және мұнай химия зауыттары  суды  өте  көп   пайдаланатын  өндірістер   қатарына   жатады  және   су  қоймаларына  ағын  суды  көп  шығарады. Мұнай  мен  мұнай  өнімдері,  оларды  өндеуге  қолданатын  химиялық  реагенттер   және шығатын  қалдықтар  ағын сумен араласып, оларға   уландыру   қасиетін  береді.

МӨЗ  мен МХЗ толық  тазаланбаған  ағын  суларын  су  қоймаларына  жіберу  оттегі  режимін  бұзады,  өзен  суларындағы балық  ұрығының  және  өзендерінің, тағы  басқа  фауналардың  өмір  сүруін  тоқтатады.

Су  қоймаларының  ластануын  болдырмау  үшін    зауытта  мұнайды  өндеу  жүйесін,  кейбір  өндірістің  технологиялық  жүйесін,  аппараттар  мен  жабдықтарды  тандауды,  су  қоймаларының  ластанбауына  бағындыру  қажет.

Су  қоймаларының  ластанбауын  шешудің негізгі жолдары мынадай:

• суды қайта  пайдалану  жүйесін  көп  қолдану;
• сумен  суытудың  орнына  ауамен  суытуды   неғұрлым  көбірек   пайдалану;
• бірінші  жүйенің  ағын  суын  одан  әрі  қайта   айналымға  жіберіп,    тереңірек тазалауды ендіру;
• көп мөлшерде  ағын  судың  бірден  шығуын  болдырмау;
• қондырғы  ішінде  технологиялық   конденсатты  толығырақ  пайдалану;
• араластыру  конденсаторларының   вакуум  жүйелерінде  қолданылуын  болдырмау  немесе  азайту;
• тіке  сумен   араластырумен  ыстық  ағындар  мен  конденсатторды  суытудан  бас  тарту;
• зауыт  құрамына  қажет  болған  жағдайда,  тұзды  ағындардан  суды  буландыру,  күкіртті сілтіні  және  шламдарды қайта пайдалану қондырғыларын қосу.