Описание технологического процесса

Технологический процесс производства полиэтиленполиаминов состоит из следующих стадий:

5.1. Подготовка сырья.

5.2. Получение хлоргидратов полиэтиленполиаминов и кристаллизация хлористого аммония.

5.3. Отделение осадка хлористого аммония.

5.4. Разложение хлоргидратов полиэтиленполиаминов раствором едкого натра с одновременной отгонкой газообразного аммиака под давлением и последующей отгонкой водной фракции под вакуумом.

5.5. Кристаллизация с одновременным отслаиванием аминного слоя.

5.6. Вакуум-отгонка низкомолекулярных ПЭПа и получение готового продукта.

5.7. Стандартизация, разлив и упаковка готового продукта.

5.1. Подготовка сырья.

5.1.1. Приготовление 45-55%-ного раствора едкого натра.

Едкий натр твёрдый, гранулированный в мешках иди барабанах к загрузочным люкам растворителя поз.16/3, транспортируется подъёмником.

Приготовление 45-55%-ного раствора едкого натра осуществляется в растворителе поз.16/3. Из магистрали по счётчику подаётся 2,0±0,1 м³ пожарохозяйственной воды и при непрерывно работающей мешалке вручную загружается твёрдый едкий натр в количестве 2000±200 кг. Растворение происходит за счёт тепла экзотермической реакции.

5.1.2. Приготовление 45-55%-ного раствора едкого натра на отработанном

растворе едкого натра (37-42%).

В растворитель поз.16/3 из ёмкости поз.21/1 закачивается по уровнемеру насосом поз.22/1,2 2000±100 л отработанного раствора едкого натра, при работающей мешалке вручную загружается 1000±100 кг твёрдого едкого натра. После чего подаётся пар в рубашку растворителя поз.16/3 и масса подогревается при непрерывном перемешивании до температуры не выше 95°С. Замер температуры производится электронным самопишущим потенциометром.

Готовый проанализированный раствор едкого натра из растворителя поз.16/3 сливается в поз.21/2, либо насосом поз.81 перекачивается в ёмкость для хранения щёлочи поз.80. Расход едкого натра на технологический процесс из ёмкости поз 80 осуществляется через сборник отработанной щёлочи поз. 21/2.

В случае, если отделение работает не на твёрдом, а на жидком едком натре, схемой предусмотрена его подача со склада хим. сырья в ёмкость поз.21/2.

Поз.21/1,2 снабжена механическим уровнемером.

Поз.16/3 снабжена малогабаритным сигнализатором уровня. При уровне 80% срабатывает звуковая сигнализация.

5.1.3. Приготовление слабой аммиачной воды.

Слабую аммиачную воду получают на узле поглощения сдувок газообразного аммиака.

Перед началом приёма сдувок газообразного аммиака ёмкость поз.5 с помощью насоса поз.40 заполняется выпарным конденсатом из поз.39, 39/а,б или пожарохозяйственной водой через поз.34. Из ёмкости поз.5 насосом поз.6,6а орошающая жидкость непрерывно подаётся на холодильник поз.101/I, эахолаживается и поступает в абсорбционные колонны поз.3/а,б; 4. Холодильник поз.101/I охлаждается оборотной водой или рассолом. Контроль за расходом орошающей жидкости на колонны поз.3/а,б; 4 осуществляется визуально по сливным фонарям.

Уровень аммиачной воды в ёмкости поз.5 должен быть в пределах 35-80%. Замер уровня осуществляется буйковым уровнемером со вторичным показывающим прибором.

Аммиачная вода из поз.5 периодически насосом поз.6/1,2;6а закачивается через фильтр поз.66 в мерник поз.7, откуда отбирается проба на определение массовой доли аммиака, которая не должна превышать 260 г/л. При 80% срабатывает сигнализация верхнего уровня, насос поз.6а отключается.

Дихлорэтан со склада ЛВЖ по магистрали поступает в приёмный мерник дихлорэтана поз.10, откуда самотёком сливается в расходный мерник поз.10/1,2. Мерник поз.10, 10/1,2 снабжён дифманометрами мембранными пневматическими со вторичными самопишущими приборами. Поз.10 снабжена малогабаритным сигнализатором уровня, который сблокирован с электродвигателем задвижки на линии дихлорэтана.

5.2. Получение хлоргидратов полиэтиленполиаминов и кристаллизация хлористого аммония.

Хлоргидраты полиэтиленполиаминов получают в результате взаимодействия дихлорэтана с аммиаком.

Реакция получения хлоргидратов ПЭПА протекает по уравнениям:

NH₂ ∙ HCl

1. С₂Н₄Cl₂ + 2NH₃ → C₂H₄ Формула №1

NH₂ ∙ HCl

С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl

2. 2С₂Н₄Cl₂ + 5NH₃ → NH + 2NH₄Cl Формула№2

С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl

NH - С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl

3. 3С₂Н₄Cl₂ + 8NH₃ → C₂H₄ Формула№3

NH - С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl

Получение хлоргидратов полиэтиленполиаминов ведётся в реакторе поз.8/1,2. Это аппарат из нержавеющей стали цилиндрической формы. Крышка и днище сферические.

Аппарат снабжён рубашкой для подогрева и охлаждения, якорной мешалкой, делающей 50 об/мин., предохранительным клапаном и разрывной мембраной. Рабочее давление в реакторах 8/1,2-22 кгс/см² (2,2 МПа), в рубашке - 6 кгс/см² (0,6 МПа).

В реактор поз.8/1,2 из мерника поз.7 самотёком загружают слабую аммиачную воду, после загрузки аммиачной воды из мерника поз.59 дозируют жидкий аммиак. Жидкий аммиак в мерник поз.59 поступает со склада жидкого аммиака за счёт разности давлений в ёмкости-хранилище жидкого аммиака и в мернике поз.59. В случае, если давление аммиака в мернике поз.59 и в хранилище выравнивается, то разность давлений создаётся путём нагнетания компрессором давления в емкостях-хранилищах жидкого аммиака или стравли­вания давления поз.59 по линии сдувок, путём поглощения газообразного аммиака. Аммиак в поз.59 принимается в объёме не более 900 л. Объём загружаемого в реактор жидкого аммиака и аммиачной воды определяется в зависимости от массовой доли аммиака в слабой аммиачной воде в мернике поз.7

Поз.59 снабжена электронным измерителем уровня в комплекте с самопишущим прибором.

При уровне 35/6 срабатывает звуковая сигнализация.

Загруженную аммиачную воду после дозирования жидкого аммиака подогревают до 100 °С подачей пара 6 кгс/см в рубашку реактора. После достижения температуры 100°Снепрерывном перемешивании реакционной массы в реактор поз.8/1,2 начинают дозирование дихлорэтана из мерника поз.10/1,2 насосом поз.II/1-3, закрыв при этом подачу пара и выход конденсата. При достижении в реакторе поз.8/1,2 давления (14-16) кгс/см в рубашку реактора подают оборотную воду. В дальнейшем подачу дихлорэтана и обо­ротной воды регулируют таким образом, чтобы температура в реак­торе поддерживалась в пределах 120-140°С, а давление не более 20 кгс/см².

Давление измеряется манометром с пневмовыходом с регистрирующим прибором. При давлении 18 кгс/см* срабатывает сигнализация и отключается насос поз,11/1*2.

В процессе прилива дихлорэтана давление в реакторе постепенно снижается, при падении давления до 7-8 кгс/см подачу дихлорэтана в реактор прекращают. По окончании загрузки дихлорэтана реакционную массу при непрерывном перемешивании выдерживают не менее X часа при температуре 120-140°С, После выдержки в реакторе реакционная масса остаточным давлением передавливается в кристаллизаторы поз.8а/1-3. Перед передавливанием реакционной массы из реактора в кристаллизатор необходимо запустить в работу узел поглощения сдувок, в рубашку кристаллизатора дать охлаждающий рассол и закрыть воздушку.

Кристаллизацию хлористого аммония проводят в кристаллиза­торах поз.8а/1-3, представляющих собой аппарат с коническим дном, мешалкой и рубашкой для охлаждения. Масса в кристаллизаторах поз.3а/1-3 при непрерывном перемешивании охлаждается рассолом до температуры 0+6°С.

Загруженную аммиачную воду после дозирования жидкого аммиака подогревают до 100⁰С подачей пара 6 кгс/см² в рубашку реактора. После достижения температуры 100°Снепрерывном перемешивании реакционной массы в реактор поз.8/1,2 начинают дозирование дихлорэтана из мерника поз.10/1,2 насосом поз.11/1-3, закрыв при этом подачу пара и выход конденсата. При достижении в реакторе поз.8/1,2 давления (14-16) кгс/см² в рубашку реактора подают оборотную воду. В дальнейшем подачу дихлорэтана и оборотной воды регулируют таким образом, чтобы температура в реакторе поддерживалась в пределах 120-140°С, а давление не более 20 кгс/см².

Давление измеряется манометром с пневмовыходом с регистрирующим прибором. При давлении 18 кгс/см² срабатывает сигнализация и отключается насос поз,11/1,2.

В процессе прилива дихлорэтана давление в реакторе постепенно снижается, при падении давления до 7-8 кгс/см подачу дихлорэтана в реактор прекращают. По окончании загрузки дихлорэтана реакционную массу при непрерывном перемешивании выдерживают не менее 1 часа при температуре 120-140°С, После выдержки в реакторе реакционная масса остаточным давлением передавливается в кристаллизаторы поз.8а/1-5. Перед передавливанием реакционной массы из реактора в кристаллизатор необходимо запустить в работу узел поглощения сдувок, в рубашку кристаллизатора дать охлаждающий рассол и закрыть воздушку.

Кристаллизацию хлористого аммония проводят в кристаллизаторах поз.8а/1-5, представляющих собой аппарат с коническим дном, мешалкой и рубашкой для охлаждения. Масса в кристаллизаторах поз.8а/1-5 при непрерывном перемешивании охлаждается рассолом до температуры 0+6°С.

Прекращение охлаждения при более высокой температуре приведёт к неполному выпадению хлористого аммония в осадок и перерасходу щёлочи на стадии разложения.

Поз.8/1-2, 8а/1-5 снабжены термопарой в комплекте с электронным самопишущим потенциометром.

5.3. Отделение хлористого аммония.

Отделение хлористого аммония от хлоргидратов полиэтиленполиаминов проводят на центрифуге поз.9,

Фильтрат - хлоргидраты полиэтиленполиаминов - направляют в сборники поз.12,12а. Осадок хлористого аммония отжимают на центрифуге, после чего выгружают в ковш скипового подъёмника, поднимают в бункер и вывозят в отвал или затаривают в контейнера.

Во время фильтрации отбирают среднюю пробу хлоргидратов на анализ для определения процентного выхода сырых аминов и остаточного аммиака. Массовая концентрация остаточного аммиака в хлоргидратах должна быть не более 3%.

5.4. Разложение хлоргидратов полиэтиленполиаминов с одновременной отгонкой газообразного аммиака под давлением с последующей отгонкой водной фракции под вакуумом.

Разложение хлоргидратов и содержащего в растворе хлористого аммония осуществляется с помощью едкого натра.

Реакция разложения хлоргидратов полиэтиленполиаминов протекает по формуле:

NH₂ ∙ HCl NH₂

1. C₂H₄ + 2NaOH → C₂H₄ + 2NaCl + 2H₂O Формула№4

NH₂ ∙ HCl NH₂

С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl С₂Н₄ – NH₂

2. NH + 2NaOH → NH + 2NaCl + 2H₂O Формула№5

С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl С₂Н₄ – NH₂

NH - С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl NH - С₂Н₄ – NH₂

3. C₂H₄ + 2NaOH → C₂H₄ + 2NaCl + 2H₂O Формула№6

NH - С₂Н₄ – NH₂ ∙ HCl NH - С₂Н₄ – NH₂

4. NH₄Cl + NaOH → H₂O + NH₃ + NaCl Формула№7

Из сборников хлоргидратов поз.12,12а хлоргидратн в количестве 3,0 - 4,0 м³ насосом поз.13/1,2 подаются в сепаратор выпарной установки поз.44 для разложения хлоргидратов щёлочью с целью получения аминов в виде оснований и аммиака, который улавливается на узле поглощения сдувок и возвращается в цикл.

Выпарная установка состоит из сепаратора поз.44, греющей камеры поз.47 и циркуляционного насоса поз.46. Перед процессом разложения хлоргидраты в выпарной установке нагревают паром 6 кгс/см² до температуры 95-105°С. Поз.44 снабжена термопарой с электронным самопишущим потенциометром. Затем насосом поз.22/1,2 подают из емкости поз.21/1,2 раствор едкого натра.

Стадия разложения сопровождается интенсивным выделением аммиака. Подачу щёлочи регулирую таким образом, чтобы давление в аппарате не превышало 0,7 кг/см². Газообразный аммиак и водяные пары из сепаратора направляют в конденсатор поз.48, где охлаждённые оборотной водой водяные пары конденсируются и сливаются в сборник выпарного конденсата поз.39. Несконденсировавшиеся пары и газообразный аммиак поступает по линии сдувок в абсорбционные колонны поз.4 или поз.3/а,б, где происходит поглощение аммиака. По окончании разложения хлоргидратов, что определяется по падению давления, в сепараторе поз.44 начинается процесс упаривания массы под вакуумом минус (0,2-0,6) кгс/см². Поз.44 снабжена мановакууметром с пневмовыходом со вторичным самопишущим прибором.

Вакуум в выпарной установке создаётся с помощью вакуум-насосов поз.52, 52/а, через ловушку поэ.39/б и сборник выпарного конденсата поз.39, 39/а.

Упаривание ведут до массовой доли едкого натра в упаренной массе 37-42%. В процессе упаривания насосом поз.22/1,2 в сепаратор добавляется едкий натр из ёмкости поз.21/1,2 для поддержания уровня в сепараторе 30-60%. В конце операции уровень в сепараторе должен быть в пределах 20-40%. Сепаратор снабжён измерителем уровня с пневмовыходом в комплекте со вторичным самопишущим прибором.

В поз.44 предусмотрено регулирование давления, вакуума, уровня и температуры регулирующими клапанами на линии подачи щёлочи и пара.

При упаривании первый погон в объёме 2,8±0,1 м³ собирают в сборник поз.39. Второй погон собирают в сборнике поз.39а. Часть погона с массовой концентрацией аммиака меньше 30 г/л сливают в канализацию. Выпарной конденсат с массовой концентрацией аммиака больше 39 г/л используется для получения слабой аммиачной вода, для чего из сборника поз,39, 39а и ловушки поз. 39б насосом поз.40 его откачивают в ёмкость аммиачной воды поз.5, Сборник поз.39, 39а снабжён измерителем уровня с пневмовнходом в комплекте со вторичным показывающим прибором. При уровне 85% срабатывает звуковая сигнализация.

После упаривания массу насосом поз.46/1,2 подают в свободный кристаллизатор поз.16/1,2.

5.5. Кристаллизация с одновременным отслаиванием аминного слоя.

После перекачивания операции в кристаллизатор поз.16/1,2 включают мешалку и массу при непрерывном перемешивании охлаждают до температуры 80-100°С подачей оборотной воды в рубашку кристаллизатора. При достижении указанной температуры мешалку отключают и реакционная масса отстаивается в течение часа при этой температуре. Кристаллизатор поз.16/1-2 снабжён термопарой в комплекте с электронным самопишущим потенциометром. Граница раздела фаз контролируется визуально по смотровому фонарю, установленному на линии слива полиэтиленполиаминов. По окончании отстоя полиэтиленполиамины по боковым оливам поз.16/1,2 сливаются в ёмкость сырых аминов поз.19. Если аммиачный слой в кристаллизаторах поз.16/1,2 оказывается ниже нижнего бокового слива, то насосами поз.22/1,2 в кристаллизаторы поз.16/1,2 закачивается щёлочь для поднятия в них уровня до тех пор, пока с боковой гребенки не пойдёт раствор щёлочи. После полного освобождения поз.16/1,2 от аминного слоя включают мешалку и пульпу, состоящую из соли и раствора едкого натра, при достижении температуры 60±20°С направляют на фуговку на центрифугу поз.17 для отделения соли. С центрифуги фильтрат-раствор едкого натра самотёком стекает в сборники поз.21/1,2, а соль, отжатая на центрифуга, выгружается в скип и вывозится в отвал, либо затаривается в контейнеры.

5.6. Вакуум-отгонка низкомолекулярных ПЭПА и получение готового продукта.

Сырые амины, поступившие в сборник сырых аминов поэ.19, дополнительно отстаиваются от щёлочи и соли и по переливной трубе поступают в сборник поз.19а. Для контроля уровня в поз.19,19а установлены механические измерители уровня. Сырые амины из сборников поз.19, 19а после откачки из них насосом поз.20 отстоявшейся щёлочи и соли в сборник щёлочи поз.21/1,2 в объёме (2800±200)л подают в дистилляционный куб поз,30, 30а.

Дистилляционный куб представляет собой цилиндрический аппарат со сферической крышкой и коническим днищем, снабжён змеевиковым подогревателем и уровнемером. Аппарат работает под вакуумом, подогреватели при давлении пара в змеевике - 13 кгс/см².

Вакуум измеряется самопишущим вакуумметром с регулирующим устройством.

Температура - термопарой с электронным самопишущим потенциометром. В поз.30,30а предусмотрено регулирование температуры и вакуума регулирующим клапаном.

После загрузки сырых аминов в кубе с помощью вакуум-насоса поз.41/1,2 создаётся вакуум, в змеевик куба подаётся пар, начинается нагрев сырых аминов.

Подача пара в змеевик куба регулируется автоматически таким образом, чтобы вакуум во время отгона лёгких фракций и воды был не менее минус 0,2 кгс/см² (-0,02 МПа). Лёгкие фракции и пары воды поступают в вакуум-конденсатор поз.32, охлаждаемый оборотной водой, где конденсируются и сливаются в вакуум-сборник поз.34, откуда после окончания операции поступают в ёмкость поз.5.

Но мере окончания процесса отгона лёгких фракций в кубе поз.30,30а углубляется вакуум и начинается подъём температуры.

При достижении температуры в кубе 145-155°С и вакуума минус 0,5-0,7 кгс/см² (-0,05-0,07 МПа) масса выдерживается не менее часа для окончательного удаления летучих веществ и воды. Затем вакуум снимается, из куба отбирается проба на определение массовой доли влаги. Если массовая доля влаги в полиэтиленполиаминах менее 2%, то они по боковому сливу сливаются в сборники поданализного продукта поз.37/в,г, 68, 69. Указанные ёмкости предназначены для отстаивания ПЭПА от механических и минеральных примесей. После не менее часового отстаивания амины анализируются на соответствие ТУ, после чего насосом поз.38/2 подаются в один из стандартизаторов готового продукта поз.37, 37а, 66/1,2; 152/1,2

Промывка кубов от прикипевшей к стенкам соли осуществляется конденсатом из поз.39, 39а. В куб насосом поз.40, ориентируясь по мерным стёклам на поз.39,39а, подают конденсат в количестве (200-500)л., подогревают до температуры 100°С и барботируют азотом или острым паром, затем пульпу сливают в поз.44.

Периодичность промывок и освобождение конусов устанавливается технических руководителем цеха в зависимости от величины массовой доли минеральных примесей в емкостях поданализного продукта поз.37/в,г; 68, 69.

Накопившуюся в конусах кубов, отстойниках и емкостях готового продукта соль разжижают острым паром, затем насосами лоз.38/1, 46/1,2 перекачивают в свободный кристаллизатор поз.16/1,2 и принимают на неё горячую операцию с выпарки.

5.7. Стандартизация и упаковка.

Стандартизация и хранение готового продукта производится в емкостях поз.37, 37а, 66/1,2, 152/1,2. Стандартизация осуществляется путём циркуляции продукта насосом поз.38/2 в ёмкости поз.37, 37а, насосом поз.67/1,2 в ёмкости поз.66/1,2 и мешалкой в поз.152/1,2. После отбора пробы и получения результатов анализа продукт, соответствующий требованиям технических условий, из ёмкости поз.66/1,2 закачивают насосом поз.67/1,2 в железнодорож­ные или автоцистерны, из ёмкости поз.37, 37а насосом поз.38/2 заливают в автоцистерны или насосом поз.01 продукт передают на склад готовой продукции в стандартизатор поз.152/1,2, снабжённый мешалкой, откуда насосом поз.153/1,2 заливают в бочку или мелкую тару.

Упаковка, маркировка и транспортировка полиэтиленполиаиинов осуществляется в соответствии с требованиями ТУ 2413-357--00203447-99.