Решение задачи 2.2: Гидрирование ацетилена в хлористом водороде

Реши задачу: 2.2 Описание технологической схемы 2.2.1. Гидрирование ацетилена в хлористом водороде. Образующийся при пиролизе дихлорэтана хлористый водород содержит остаточный этилен, следы винилхлорида и ацетилен. На стадии оксихлорирования ацетилен вызывает образование нежелательных побочных продуктов: C2H2 + 3HCl + 1,5O2 ® C2Cl3OH + 2H2O С2H2 + 3HCl + O2 ® C2HCl3 + 2H2O C2H2 + 4HCl + 1,5O2 ® C2Cl4 + 3H2O Это, наряду с увеличением расхода хлористого водорода, снижает срок пробега оборудования. Для устранения этих нежелательных явлений в данном процессе принят метод гидрирования ацетилена в хлористом водороде в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Хлористый водород, поступающий с ректификации винилхлорида, предварительно нагревается в подогревателе позиции АТ1 (Т101) паром 1,3 МПа до температуры 130-140°С. Хлористый водород после подогревателя позиции АТ1 (Т101) подается в реактор гидрирования позиции РТ4 (Р101). или, минуя его при объемной доле ацетилена в хлористом водороде не более 0,15, на две нитки оксихлорирования этилена в реактора позиции РТ9 (Р102). Водород для процесса гидрирования поступает из цеха №2 предварительно подогретый до температуры 40-60С на участке трубопровода с рубашкой обогрева, поступает на доосушку в абсорберы позиции АР3 (К100.) Адсорберы позиции АР3 (К100) работают попеременно один в режиме сушки, второй в режиме регенерации. В качестве адсорбента используется оксид алюминия активного марки ОС-1-01 Водород проходит снизу вверх слой через слой адсорбента предварительно подогретый до температуры 140-150 С направляется в смеситель СМ2 (Х100). Подогрев водорода перед смесителем позиции СМ2 (Х100) осуществляется в трубопроводе с рубашкой. Хлористый водород из подогревателя позиции АТ1 (Т101) и водород смешиваются в смесителе позиции СМ2 (Х100) и далее направляются в реактор позиции РТ4 (Р101). Газовая смесь проходит через слой катализатора сверху вниз или снизу вверх. Температура в реакторе гидрирования позиции РТ4 (Р101) 130-1500С По мере снижения активности катализатора требуется повышение температуры. В конце срока службы катализатора температура реакции составляет 180°С. Хлористый водород после реактора гидрирования позиции РТ4 (Р101) дополнительно нагревается в теплообменнике позиции АТ5 (Т100). Температура подогрева 140-170 оС. Хлористый водород после реактора гидрирования позиции РТ4 (Р101) подаётся на смешение с кислородом и далее в реактор оксихлорирования позиции РТ9 (Р102). Этилен нагревается паром 1,0-1,38 МПа в подогревателе позиции АТ7 (Т102). Давление составляет 0,4 МПа, температура на выходе из подогревателя позиции АТ7(Т102) составляет 140-170°С. Кислород поступает из цеха №30 по трубопроводу. Кислород нагревается паром в подогревателе позиции АТ6 (Т119). 2.2.2 Окислительное хлорирование этилена Реактор окислительного хлорирования этилена в псевдоожиженном слое позиции РТ9 (Р102) предназначен для получения дихлорэтана-сырца методом окислительного хлорирования этилена и представляет собой вертикальный цилиндрический со сложным внутренним устройством. Катализатор оксихлорирования представляет собой порошок микросферической окиси алюминия, пропитанный раствором хлорной меди СuС12. Этилен с кислородом может образовывать взрывоопасные смеси. Чтобы исключить образование взрывоопасных смесей, предусмотрен следующий порядок смешения: вначале кислород смешивается с хлористым водородом и подаются в распределитель реактора, этилен смешивается с циркуляционным газом и подается под распределительную «тарелку», а затем смесь хлористого водорода с кислородом соединяются со смесью этилена и циркуляционного газа внутри реактора позиции РТ9 (Р102). После смешения этилена с циркуляционным газом на трубопроводе входа смеси в реактор оксихлорирования позиции РТ9 (Р102) с давлением в пределах 0,4-0,6 МПа и объемной долей в пределах 20-35%. Температура смеси этилена и циркуляционного газа под распределительной тарелкой в пределах 125-250°С. Реакционные газы проходят снизу-вверх через слой катализатора и приводят его во взвешенное состояние, напоминающее поведение жидкости при кипении. Это обеспечивает хорошее взаимодействие между реакционными газами и частицами катализатора. Температура в зоне реакции от 210°С до 245°С. После слоя катализатора прореагировавшая смесь газов, содержащая значительное количество катализатора, происходит сепарационное пространство, где происходит выделение основного количества увлеченного газом катализатора. После этого газовая смесь поступает на дальнейшую очистку в расположенный в верхней части реактора позиции РТ9 (Р102) трехступенчатый центробежный циклон, имеющий опуски. Улавливаемый в циклонах катализатор по опускам возвращается в кипящий слой катализатора. Потеря катализатора восполняется дозагрузкой свежего катализатора для сохранения «кипящего слоя», так как гранулометрический состав также влияет на свойства «кипящего слоя» катализатора. Для обеспечения высокой теплоотдачи уровень «кипящего» слоя катализатора в реакторе оксихлорирования поддерживаются на такой высоте, чтобы змеевики были полностью покрыты слоем катализатора. 2.2.3 Узел закалки реакционных газов Реакционные газы после 3 ступени очистки с температурой 210-245 °С и давлением 0,2-0,4 МПа выходят из реактора оксихлорирования позиции РТ9 (Р102) поступают через щелевое барботажное устройство на охлаждение и отмывку от хлористого водорода и уносимой пыли катализатора в колонну закалки позиции КЛ11(К101) Колонна закалки позиции КЛ11 (К101) представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, в верхней части колонны установлены шесть клапанных тарелок, изготовленные из титана. Внутренняя поверхность колонны футерована: в нижней части - кислостойким кирпичом, в верхней - кирпичом и графитовой плиткой для защиты от щелочных циркуляционных вод. Глубина барботажа газа обусловлена наличием уровня воды в колонне закалки 900-1800 мм. 30 - 60%. При прохождении газа через слой циркуляционной жидкости происходит его охлаждение до 85-110 °С, отмывка от унесенной из реактора позиции РТ9 (Р102) катализаторной пыли и поглощение основного количества хлористого водорода при контакте газа с водой в барботажном слое охлаждение его в основном происходит за счет испарения части циркуляционной воды. После барботажного слоя для дополнительного охлаждения и отмывки от хлористого водорода, остатков катализаторной пыли газ снизу-вверх проходит орошаемую циркуляционной водой тарельчатую часть колонны. На орошение колонны закалки позиции КЛ11 (К101) и компенсацию испаренной влаги в верхнюю часть колонны насосом позиции H21 (Н102) подается циркуляционная щелочная вода из отделителя дихлорэтана позиции Е12 (Е104). Для исключения вывода из строя приборов КИП на замере уровня и перепада давления в колонне закалки позиции КЛ11 (К101) при попадании в них по импульсным линиям закисленной воды предусмотрена постоянная продувка линий азотом, а также предусмотрена возможность подачи циркуляционного газа от теплообменника позиции АТ1 (Т101) и подогретого азота от теплообменника позиции АТ1 (Т101)2, также схемой предусмотрена промывка уровнемерных колонок от насоса позиции H21 (Н102). В кислой воде из куба закалочной колонны позиции КЛ11 (К101) непрерывно контролируется величина рН в пределах 0,4-8,5. Давление в колонне регистрируется в пределах 0,2-0,4 МПа. Охлажденные реакционные газы после колонны закалки позиции КЛ11 (К101) с температурой 85¸110°С под давлением 0,20-0,40 МПа поступают в трубное пространство кожухотрубного конденсатора позиции АТ13 (Т103) охлаждаемого оборотной водой. В конденсаторе позиции АТ13 (Т103) происходит охлаждение газа до температуры 25-35 °С и конденсация дихлорэтана и воды. Газожидкостная смесь из конденсатора позиции АТ13 (Т103) поступает в сепарационную часть отделителя дихлорэтана позиции Е12 (Е104). В сепараторе происходит разделение фаз: Жидкая фаза, состоящая из дихлорэтана и воды, стекает в разделитель, где в свою очередь разделяется на водный слой и слой дихлорэтана. Верхний водный слой через разделительную перегородку высотой 1700 мм перетекает в отсек для воды и далее насосом позиции H21 (Н102) подается на орошение колонны закалки позиции КЛ11 (К101). Уровень воды в водной камере позиции Е12 (Е104) 30-70% поддерживается автоматически. Для исключения коррозии конденсаторов позиции АТ13 (Т103) предусмотрен автоматический контроль рН воды, возвращаемой насосом позиции H21 (Н102) из водной камеры отделителя дихлорэтана позиции Е12 (Е104) на орошение закалочной колонны позиции КЛ11 (К101), рН воды должно быть в пределах 5,5-10,0. Для повышения рН предусмотрена возможность подачи 18-22%-ого раствора едкого натра в водную камеру отделителя дихлорэтана позиции Е12 (Е104) автоматически. Нижний слой дихлорэтана-сырца насосом позиции Н22 (Н122) откачивается в емкость позиции Е16 (Е116) для щелочной промывки. Газовая фаза, состоящая из азота, кислорода, этилена, окиси и двуокиси углерода и насыщенная парами воды и дихлорэтана в верхней части сепаратора проходит слой сетчатой насадки для дополнительного отделения частиц жидкости и поступает на дальнейшее охлаждение в трубное пространство конденсатора позиции АТ14 (Т104). В конденсаторе позиции АТ14 (Т104) за счет охлаждения хладоносителем до 5-15°С дополнительно конденсируются пары дихлорэтана и воды. Газожидкостная смесь из конденсатора позиции АТ14 (Т104) поступает в фазоразделитель позиции Е15 (Е105). Жидкая фаза возвращается в отделитель дихлорэтана позиции Е12 (Е-104), а газовая фаза, так называемый циркуляционный газ, состоящая из азота, кислорода, этилена, окиси и двуокиси углерода и дихлорэтана, проходит слой сетчатой насадки в верхней части сепаратора для дополнительного отделения капель жидкости и поступает в буфер позиции БФ17 (Е127), установленный на всасе циркуляционного компрессора позиции КМ26 (М118). Для поддержания давления в системе оксихлорирования в пределах 0,2-0,35 МПа и вывода инертов и продуктов сгорания этилена, часть циркуляционного газа после фазоразделителя позиции Е15 (Е105) отводится на установку сжигания. 2.2.4. Компримирование циркуляционного газа Циркуляционный газ из фазоразделителя позиции Е15 (Е105) проходит буфер позиции БФ17 (Е127) для защиты компрессора от попадания жидкости. Газ из буфера позиции БФ17 (Е127) засасывается компрессором позиции КМ26 (М118), сжимается до 0,65 МПа и направляется в подогреватель циркуляционного газа позиции АТ25 (Т117) где нагревается паром до температуры 140-170℃ и через смеситель поступает под распределительную тарелку реактора позиции РТ9 (Р102). Часть подогретого циркуляционного газа используется для продувки штуцеров реактора оксихлорирования позиции РТ9 (Р102) и колоны закалки позиции КЛ11 (К101) для исключения забивки их катализатором. 2.2.5 Промывка дихлорэтана-сырца Узел промывки дихлорэтана-сырца включается в работу, когда содержание хлораля в дихлорэтане-сырце превышает 100 ррm или, когда необходимо нейтрализовать кислый дихлорэтан. Дихлорэтан-сырец из отделителя дихлорэтана позиции Е12 (Е104) насосом позиции Н22 (Н122) через смесительное сопло позиции СМ19 (Х112) подается в промывную емкость позиции Е16 (Е116). В смесительном сопле позиции СМ19 (Х112) происходит смешение дихлорэтана-сырца и циркуляционной воды, подаваемой из емкости позиции Е16 (Е116) насосом позиции Н23 (Н109) . Во всасывающий трубопровод насоса позиции Н23 (Н-109) подается свежий 18-22%-ный раствор щелочи. При смешении содержащиеся в дихлорэтане-сырце кислородосодержащие хлорированные углеводороды, в основном хлораль и остаточный хлористый водород, переводятся в соли по уравнениям: C2Cl3OH + NaOH ® NаHCO3 + CHCl3 HCl + NaOH ® NaCl + H2O Емкость позиции Е16 (Е116) представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат, в котором за счет разности плотностей дихлорэтана и воды происходит разделение слоев. Верхний водный слой из емкости позиции Е16 (Е116) подается на статический смеситель позиции СМ19 (Х112), а часть потока отводится в емкость нейтрализации сточных вод. Нижний слой дихлорэтана-сырца через смесительное сопло позиции СМ20 (Х-113) поступает на смешение дихлорэтана-сырца и циркуляционной воды, подаваемой из емкости позиции Е18 (Е117) насосом позиции Н24 (Н-110), во всасывающий трубопровод которого подается умягчённая вода. При смешении содержащиеся в дихлорэтане-сырце органические и неорганические соли растворяются в воде. Емкость позиции Е18 (Е117) представляет собой цилиндрический аппарат, в котором за счет разностей плотностей дихлорэтана и воды происходит разделение слоев. Верхний водный слой из емкости позиции Е18 (Е117) насосом позиции Н24 (Н110) подается на смесительную форсунку позиции СМ20 (Х113), а часть этого потока отводится на щелочную отмывку. Нижний слой дихлорэтана-сырца из емкости позиции Е18 (Е117) поступает в колонну обезвоживания или на промежуточный склад дихлорэтана-сырца [5]. Сделай структурную схему