Отчет по практике в ООО «Ставролен»

 

2.2.1 Характеристика готового  продукта.

  Товарным продуктом производства является винилацетат:

эмпирическая формула -  С4Н6О2;

структурная формула  -

Н  Н     О

                                        |     |       ||

       С=С-О-С-СН3      или СН2=СНОСОСН3

                                        |

                                        H

              

Производимый винилацетат должен соответствовать нормам технических показателей ТУ 6-11-0209955-15-90 на винилацетат-ректификат на основе этилена.

 В зависимости от назначения  устанавливаются следующие марки  винилацетата-ректификата:

ЭС - для получения поливинилового спирта, поливинилацеталей и сополимеров с винилхлоридом;

ЭД - для получения поливинилацетата, сополимеров с винилхлоридом, этиленом и другими непредельными соединениями.

Марка и сорт винилацетата оговариваются потребителем при заказе.

Винилацетат-ректификат по показателям качества должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 2.2.

По согласованию между потребителем и изготовителем в период с 1 апреля по 30 сентября в винилацетат, предназначенный для хранения и транспортирования длительностью более одних суток, добавляется гидрохинон в количестве 0,0014-0,003%.

Для производства поливинилацетатных пластиков должен употребляться только перегнанный от ингибитора-гидрохинона винилацетат.

Условное обозначение винилацетата-ректификата состоит из наименования продукта и марки, указания сортов и стандарта. Пример условного обозначения  винилацетата-ректификата   марки   ЭС   первого   сорта:   ЭС 1-й сорт, ТУ 6-11-0209955-15-90.3

Показатели качества винилацетата приведены в таблице 2.

 

Таблица 2

№ п/п	Наименование показателей	Нормы для марок
			Марка ЭД
		Марка ЭС	Высший сорт	1-й сорт
1	Внешний вид	Жидкость по цвету и прозрачности не отличается от  дистиллированной воды и не содержит взвешенных частиw
2	Массовая доля основного вещества, % не менее	99,90	99,90	99,85
3	Массовая доля метилацетата, % не более	0,025	не норм.	не нормируется
4	Массовая доля этилацетата, % не более	0,030	не норм.	не нормируется
5	Массовая доля ацетальдегида, % не более	0,015	0,025	0,040
6	Массовая доля кислоты (в пересчете на уксусную кислоту), % не более	0,006	0,006	0,008
7	Массовая доля воды, % не более	0,050	0,050	0,070
8	Массовая доля гидрохинона, %	0,0003-0,0017	0,0003-0,0017	0,0003-0,0017
9	Массовая доля поливинилацетата, %	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие
10	Полимеризационная активность по Дюпону, мин., не более	17	20	22
11	Термостабильность поливинилацетата при 150±10С по шкале, не более	1	-	-

 

Примечание:  1. В период с 01.04 по 30.09 допускается отгрузка винилацетата с содержанием гидрохинона 0,0003-0,0005 % только по согласованию с потребителем при транспортировке не более 30 суток.

                          2. В случае поставки винилацетата инофирмам, показатели качества в соответствии со

                              спецификацией, утвержденной в установленном  порядке.

 

 

 

 

 

 

Винилацетат - виниловый эфир уксусной кислоты, является бесцветной жидкостью, плохо растворимой в воде, но хорошо растворяемой в этиловом спирте, эфире и других органических растворителях. Пары его с воздухом взрывоопасны. При хранении без ингибитора винилацетат легко полимеризуется.

Винилацетат обладает наркотическим и общетоксичным действием, вызывает раздражение глаз и верхних дыхательных путей. Качество винилацетата-ректификата марки ЭС высший сорт соответствует лучшим мировым образцам винилацетата, выпускаемым зарубежными фирмами-производителями винилацетата.

Основные физико-химические свойства винилацетата приведены в таблице 3.

Таблица 3.

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Технические показатели
1	2	3	4
1.	Относительная молекулярная масса	-	86,09
2.	Плотность при 200С	кг/м3	932-934
3.	Температура кипения при 260 мм рт.ст.	0С	72,5-73
4.	Температура плавления	0С	минус 84
5.	Вязкость при 200С	Па·с	0,432·10-3
6.	Теплоемкость паров при 200С	Дж/моль	94,5
7.	Теплоемкость жидкости при 200С	Дж/г.град	1,19
8.	Теплота сгорания	кДж/моль	207,9
9.	Теплота образования из этилена	кДж/моль	118,8
10.	Теплота полимеризации	кДж/моль	89,4
11.	Скрытая теплота испарения	кДж/моль	32,7
12.	Поверхностное натяжение при 200С	Па	2,4
13.	Показатель преломления	-	1,3958
14.	Дипольный момент	Р	1,75
15.	Критическая температура	0С	228,9
16.	Критическое давление	МПа (кгс/см2)	2,24 (22,4)
17.	Растворимость в воде при 200С	% вес	2,5
18.	Растворимость воды в винилацетате при 200С	% вес	0,1
19.	Растворимость в этиловом спирте, эфире		смешивается во всех отношениях
20.	Упругость паров винилацетата при температуре 200С	кПа	5,32

Винилацетат с водой образует гетероазеотроп состава: винилацетат 87,5% масс., вода 2,5%  масс. с температурой кипения 660С.

 

 

 

2.2.2 Характеристика исходного  сырья, материалов и полупродуктов.

Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов приведена в таблице 4.

Таблица 4.

№№пп		Наименование сырья, материалов, готовой продукции		ГОСТ, СТП, регламент		Наименование показателей качества		Регламентирующие показатели с допустимыми отклонениями
	Этилен после установки тонкой очистки цеха 3 производства полиэтилена		Постоянный технологический регламент  № 111-1-99 «Отделений очистки сырья  и полимеризации этилена производства ПЭНД»		Объемная концентрация: пропилена. ацетилена окиси углерода аммиака метанола сернистых соединений в пересчете на серу		не более 50  ppm об не более 0,5 ppm об. не более 0,5 ppm об. не более 0,3 ppm об. не более 0,5 ppm об. не более 0,2 мг/нм3
	Кислород		ГОСТ 5583-78 сорт 1		Объемная концентрация кислорода.		не менее 99,7 % объемн
	Уксусная кислота		ГОСТ 19814-74 сорт 1 синтетическая с дополнительными требованиями  по йодистым соединениям (при применении уксусной кислоты, полученной методом карбонилирования метанола)		Массовая доля: уксусной кислоты муравьиной кислоты уксусного альдегида хлоридов (Cl),% тяжелых металлов, осаждаемых сероводородом (Рв) сульфатов (SO4) йода и метил йодида в пересчете на метилйодид ppm (при применении уксусной кислоты, полученной методом карбонилирования метанола)		не менее 99,5 % не более 0,0 5% не более 0,004 % не более 0,0004 %   не более 0,0004 % не более 0,0003 %   не более 0,04  ppm
	Азот		Пост техн. регл. “Азотно-кислородной станции производства винилацетата”  №115-3-00		Объемная доля: кислорода масла		не более 0,02 % об. отсутствие
	Калий уксуснокислый		ГОСТ 5820-78 марка “чда”		Массовая доля: хлоридов (СI) тяжелых металлов (Рв) нерастворимых в воде веществ		не более 0,001 % не более 0,0005 % не более 0,005 %
	Калий углекислый технический (поташ)		ГОСТ 10690-73 сорт1		Массовая доля: углекислого  калия  (К2СО3) хлоридов в пересчете на хлор сернокислых солей в пересчете на SО4 нерастворимых в воде остатков		не менее 98 % не более 0,05 %   не более 0,4% не более 0,05%
	Калий ванадиево-кислый (мета)		ТУ 6-09-02-193-85 марка “ч”		Массовая концентрация: метаванадата калия хлоридов кремнекислоты (SiO2)		не менее 98,5 % не более 0,02 % не более 0,2 %
*	Деминерализованная вода с установки деминерализованной воды производства ТВГСиПК для винилацетата или химочищенная вода.		Пост. техн. регламент “Установка деминерализованной воды производства ТВГСиПК” №ТВГСиПК-4-99 Пост. техн. регламент “Производства химочищенной воды и промышленной котельной производства ТВГС и ПК” 213-1-01		Жесткость Содержание железа Содержание меди Удельная электропроводность при 200С Перманганатное число, мг/л рН     рН кремневая кислота железо		не более 0,01 , мг.экв/л не более 0,05 мг/л не более 0,005 мг/л   не более 0,2 мкs/см не более 0,3 мг/л 7-8     8,5-10,5 не более 10 мг/л не более 200 мкг/л
	Антивспениватель		Показатели технологического регламента производителя		Внешний вид		прозрачная маслянистая жидкость без мехпримесей
	Катализатор «Bayer-III»		Сертификат анализа от 14.04.2004 (Приложение  к контракту 04100/01 от 26.03.2004г.)		Активность катализатора     Селективность образования винилацетата по этилену Насыпная плотность		не менее 320 , г ВА/л.кат.час   не менее 91 %   0,6 кг/дм3
					Массовая доля металлического палладия,		2,97 – 3,63  г/л катализатора
					Массовая доля металлического золота,		1,35 – 1,65 г/л катализатора
					Массовая доля растворимого калия		не менее 11,0 г/л
	Корундовые шары		ТУ-14-300-2-86		Не регламентируется		-

 

 

 

 

 

               2.3 Физико-химические основы производства

 

2.3.1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА.

 

Процесс производства винилацетата из этилена, уксусной кислоты и кислорода состоит из следующих основных стадий:

1. Образование смеси паров уксусной кислоты с циркуляционным газом, содержащим этилен, кислород и инертные газы, с добавлением кислорода.

2. Синтез винилацетата.

3. Выделение винилацетата, непрореагировавшей  уксусной кислоты, конденсирующихся побочных продуктов  из реакционного газа.

4. Компримирование циркуляционного газа (смеси непрореагировавшего этилена, кислорода и инертных газов) и добавление в него свежего этилена.

5. Очистка части циркуляционного  газа от двуокиси углерода - основного  побочного продукта реакции синтеза  винилацетата, с целью поддержания постоянного содержания двуокиси углерода в нем.

6. Ректификация винилацетата-сырца  с получением товарного винилацетата  и возвратной уксусной кислоты, побочных продуктов узла реакции.

7. Выделение высококипящих продуктов  из рецикла возвратной уксусной кислоты.

8. Приготовление раствора гидрохинона-ингибитора  полимеризации винилацетата.

Описание сущности вышеуказанных основных стадий процессов приводится ниже.

 

2.3.1.1 Образование парогазовой  смеси.

Образование парогазовой смеси (этилена, инертов и паров уксусной кислоты)  осуществляется в испарителе поз.Е-101. Испаритель поз.Е-101 представляет собой кожухотрубный аппарат, состоящий из двух частей - нижней эжекционной  части и верхней испарительной части.

В межтрубное пространство эжекционной части подается возвратная уксусная кислота, поступающая из отделения ректификации, а в трубное пространство - нагретый циркуляционный газ, который, проходя через трубки, эжектирует уксусную кислоту в трубки верхней части испарителя. Здесь происходит насыщение циркуляционного газа парами уксусной кислоты и нагрев парогазовой смеси путем подачи водяного пара в межтрубное пространство верхней части испарителя поз. Е-101.

Полученная парогазовая смесь поступает в орошаемый свежей уксусной кислотой отделитель поз.V-102, где происходит отделение газовой фазы от полимера и высококипящих примесей возвратной уксусной кислоты. После отделителя поз.V-102 парогазовая смесь поступает в пароперегреватель поз.Е-102, где подогревается до температуры реакции и далее поступает в смесительное сопло поз.А-101.

В смесительное сопло поз.А-101 подается строго контролируемое количество кислорода. Конструкция смесительного сопла обеспечивает ввод кислорода в парогазовую смесь, исключающий образование локальных участков смеси кислорода с этиленом с повышенным взрывоопасным содержанием кислорода.

Смесь этилена с кислородом взрывоопасна в широком диапазоне и зависит от температуры и давления, а также от содержания паров уксусной кислоты и инертов (двуокиси углерода и азота) в парогазовой смеси. Уксусная кислота и инертные газы оказывают флегматизирующее действие на взрывоопасные свойства парогазовой смеси.

Для исключения возможности образования взрывоопасной смеси установлены системы аварийного отключения кислорода “кат-офф”и аварийного отключения компрессора поз.К-101 “шат-даун”.

 

2.3.1.2 Синтез винилацетата.

Процесс синтеза винилацетата осуществляется путем подачи парогазовой смеси исходных реагентов через неподвижный слой катализатора, загруженного в трубки реактора поз.R-101.

Процесс синтеза проводится при температуре 140-2000С (с медленным подъемом температуры в течение года), давлении 7,8-8,1 кгс/см2 (0,78-0,81МПа), объемной скорости подачи парогазовой смеси 2000 час-1 (молярное соотношение этилена к уксусной кислоте составляет 4:1), и содержании кислорода, считая на сухой газ (без паров уксусной кислоты), 7,0-7,7%. Критерием для подъема температуры служит заданный съем винилацетата, который в нормальных условиях должен составлять не менее 270 г/л кат. час.

Процесс синтеза винилацетата осуществляется с неполной конверсией исходных реагентов. Конверсия этилена за проход составляет ~ 8%, конверсия уксусной кислоты - ~ 18%, а конверсия кислорода - ~ 45%.

Применяемый в процессе катализатор представляет собой гранулы алюмосиликатного носителя диаметром 4,5-6,0 мм, в которых содержится металлический палладий, металлическое золото и уксуснокислый калий.

Реакция образования винилацетата из этилена, уксусной кислоты и кислорода в указанных условиях описывается следующим суммарным уравнением:

 

С2Н4 + СН3СООН + 0,5О2 ®  СН2СНОСОСН3 + Н2О + 35 ккал

 

Кроме реакции образования винилацетата протекает также ряд побочных реакций, основной из которых является окисление этилена до двуокиси углерода. Эта реакция описывается суммарным уравнением:

 

С2Н4 + 3О2 ® 2СО2 + 2Н2О + 316 ккал

 

С повышением температуры реакции скорость образования двуокиси углерода увеличивается.

Средняя селективность образования винилацетата по этилену составляет 92,0%, а селективность образования винилацетата по уксусной кислоте составляет 99,5%.

Кроме указанных реакций в процессе синтеза винилацетата протекает ряд других побочных реакций, приводящих к образованию окиси углерода, ацетальдегида, этилацетата, метилацетата и других соединений. Однако, количество образующихся при этом побочных продуктов невелико и не превышает 1,0% от количества образующегося винилацетата.