پایان نامه موازنهی جرم و انرژی خشککن واحد PVC در فایل ورد (word) دارای 91 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پایان نامه موازنهی جرم و انرژی خشککن واحد PVC در فایل ورد (word) کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
مقدمه
1 PVC و روشهای تولید آن
1 ـ 1 : معرفی PVC
2 ـ 1 : خصوصیات فیزیکی و شیمیایی
3 ـ 1 : مواد خام و منابع
4 ـ 1 : انواع روشهای تولید PVC
5 ـ 1 : افزودنیها
6 ـ 1 : سینتیک پلیمریزاسیون
7 ـ 1 : K-value (وزن مولکولی)
8 ـ 1 : مصارف PVC و مقایسه آنها
2 فرآیند تولید PVC 23 1 ـ 2 : رآکتور
2 ـ 2 : گاز زدایی
3 ـ 2 : خشککن
3 موازنه جرم و انرژی خشککن
1 ـ 3 : موازنه جرمی کلی
2 ـ 3 : موازنه جرمی سانتریفیوژ
3 ـ 3 : موازنه جرمی سیکلون
4 ـ 3 : موازنه جرمی wet scrubber
5 ـ 3 : موازنه کلی انرژی
نتیجه گیری
فهرست منابع
1 – Encyclopedia of PVC
2 – Documents of PV – Plant in Bandar Imam Petrocemical
3 – Ullmann, Fritz and …”Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Cemistry” Weinheim, Federal Republic of Germany, Deedfield Beach FL, USA, 6th Edition, Vol. 29, 1875-
4ـ مهندس حمید حامد موسویان «پی.وی.سی» چاپ نخست، مجلهی صنایع پلاستیک، تهران، 1371
5 – Belopolski, A.O., U.A.Konhin, A.N.Planovski “Calculation Methode of Some Parameter of Reactor of VCM Suspension Polymerization” K Nefryanoe Masinostroenic, 2, 22-23,
6 – Iwai, C. “Scaleup of Reactor for VCM Suspension Polymerization” Plant and Process, Japan, Dec
7 – Kirshbaum, R., L.L.van Dierendonck “A Model for the Formation of Suspension Polyvinyl Chloride” 2nd World Congr. Chem. Eng., 3, 385-389,
8 – Lee, D.H., D.Y.Kim, Y.M.Choi and T.I.Min “Particle Characteristics of PVC Resin on Agitation During VCM Suspension Polymerization” Hwahak Konghak, 34, 721-726,
9 – Dong-Hyng Lee, HanWha Group R&E Centre, Korea “Correlation on the Mean Particle Diameter of PVC Resin in VCM Suspension Polymerization” Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol. 32, No. 1, pp. 97-103,
سالهاست که PVC را به عنوان یکی از مهمترین مواد پلاستیکی در اقتصاد صنعتی جهان میشناسند. PVC پس از پلیاتیلن یکی از پرفروشترین مواد پلاستیکی است. زمینههای کاربردهای گوناگون PVC ، به علت وجود فرآیندهای گوناگون تولید میباشد. به علاوه، امکان استفاده از مواد افزودنی مختلف در صنایع پاییندست، تنوع بیشتری به این موضوع میبخشد. امروزه، ملاحظات زیستمحیطی تا حدی استفادههای گوناگون این ماده، به خصوص در صنایعی که محصولات آن با سلامتی بشر سروکار دارند ( صنایع پزشکی، ساخت اسباببازی و . . . )را محدود کردهاست و این به علت نشت مواد افزودنی به PVC در صنایع پاییندست به علت در معرض قرار گرفتن با مایعات مختلف میباشد. هر چند این مشکل در مورد اکثر مواد پلاستیکی صادق است و آنچه مهم و لازم میباشد، توجه ویژه و دقیق به هنگام تولید و فرآیند بازیابی ضایعات ناشی از محصولات PVC است. امروزه این ماده در ایران در پتروشیمی آبادان و پتروشیمی بندر امام تولید میگردد. فرآیند تولید در بندر امام پیشرفتهتر بوده، ضمن اینکه فرآیند گاز زدایی برای جدا کردن مونومر واکنشنداده اطمینان بیشتری برای استفاده از پلیمر فراهم میسازد؛ زیرا VCM (وینیل کلراید مونومر) یکی از عوامل ایجاد سرطان کبد (سرطان وینیلی) میباشد
پلیوینیلکلراید، پلیمری است که از VCM به دست میآید و معمولاً دارای 700 تا 1500 واحد تکرار مونو مر است
این پلی مر، جایگاه ویژه و برجستهای در بین سایر پلیمرها دارد. در محدودهی وسیعی استفاده میشود، مادهای ارزانقیمت و قابلیت استفاده از آن، تقریباً نامحدود است. 2 نوع تجاری PVC ، پودری سفید رنگ، بیشکل () و حاوی نزدیک به 5% بلور است. دمای گذار شیشهای () در این پلی مر، بین 65 تا 108 درجهی سانتیگراد است و در بیشتر انواع تجاری، بین 80 تا 85 درجهی سانتیگراد است
وزن مولکولی در بیشتر گونههای تجاری این پلی مر، بین 50000 تا 120000 متغیر است. با افزایش وزن مولکولی و همزمان با افزایش ، بر ویژگیهای مکانیکی مانند استحکام کششی و پایداری در برابر پارگی نیز افزوده میشود. بهطورکلی هر چه وزن مولکولی پلی مر بیشتر باشد، خواص فیزیکی آن دلخواهتر، گرانروی آن در حالت مذاب بیشتر، نقطهی نرمی آن بالاتر و حلالیتش در حلالهای آلی کمتر است؛ بهعبارت دیگر، رزین با وزن مولکولی اندک، دارای گرانروی مذاب کمتری است و این ویژگی، فرایند پذیری را بهبود میبخشد. بنابر این، وزن مولکولی در PVC را تناسبی از ویژگیهای موردنظر و آسانی فرایند پذیری به دست خواهد داد
این پلی مر در برابر اسیدهای ضعیف و قوی، الکلها، هیدروکربنهای آلیفاتیک و روغنها مقاوم است و در ستنها، استرها، بنزن وبنزین متورم یا حل میگردد. در تماس با هیدروکربنهای آروماتیک نیز متورم میگردد
PVC نرمشده (با نرمکننده) ، دارای مقاومت شیمیایی کمتر نسبت به PVC نرمنشده است. آزمایش و محاسبه نشان داده است پارامتر حلّالیت این پلی مر، بین 7/9 ـ 48/9 میباشد. مناسبترین حلالهای PVC ، سیکلوهگزانون و تتراهیدروفوران است. ستنها، هیدروکربنهای هالوژنه و ترکیبات آروماتیک مانند نیتروبنزن و اتیندیکلراید نیز میتوانند تا حدودی PVC را در خود حل کنند. به نظر میرسد که بیهمتایی PVC ، به سه عامل مورفولوژی، تنوع کاربرد و ساختمان آن برمیگردد
1ـ1ـ1: مورفولوژی
PVC بسته به روش تولید، در دو سایز اصلی به دست میآید. پلیمریزاسیون جرمی و سوسپانسیون. ذراتی به قطر 1800ـ100 میکرو متر تولید میکند، درحالی که پروسه امولسیون، لاتکسی از اجزا به اندازهی 3ـ1/0 میکرو متر را میدهد که پس از خشکشدن، ساختمانی ذرهای شکل و شکننده بین 50ـ5 میکرو متر منتهی میشود. بهخاطر این ساختمان مشخص واحد، از لغت مورفولوژی در تکنولوژی PVC زیاد استفاده میشود و اهمیت آن در هیچ پلی مر به اندازهی PVC نیست. در پلیمریزاسیون، آن زنجیر درحالرشد با طول بیش از 10 واحد در VCM نا محلول است. بنابراین PVC در مونومرش غیرقابلحل است. PVC در ترکیب متورم شده و قسمتی از آن، بهوسیلهی مونو مر، تا محتوای 27% وزنی حل میشود و این عامل، تأثیر زیادی روی پلیمریزاسیون و در نتیجه خصوصیات و مصارف نهایی PVC دارد. از این رو، روش جداسازی PVC از مونو مر، مکانیزم رشد آن و متورمشدن پلی مر بهوسیلهی مونو مر در تشکیل و انجام فرآیندهای بعدی مهم است
2ـ1ـ1: تنوع کاربرد
پلیوینیلکلراید یک نام کلی است. هر تولیدکننده، محدودهای از پلیمرهای PVC را تولید میکند که در مورفولوژی و جرم مولکولی، بسته به مصرف و مورد تقاضا متفاوت است. در صنعت، k-value و ویسکوزیته برای نشاندادن جرم مولکولی استفاده میشود. با افزایش جرم مولکولی، k-value و ویسکوزیته افزایش مییابد و تولیدکنندگان اغلب این پارامتر ها را در کدهای گرید مصرفشده، به محصولات مختلف تولیدشده برمیگردانند؛ بهطور مثال، S68/173 به مادهی نوع سوسپانسیون با 68=k-value برمیگردد. البته شایانذکر است که این نامگداریها قراردادی میبشاد و S نشاندهندهی گرید سوسپانسیونی، دو رقم اول نشاندهندهی محدودهی k-value، رقمهای بعدی، در شرکتهای مختلف، متفاوت است. به عنوان نمونه، در پتروشیمی هند، این ارقام نشاندهندهی ویسکوزیتهی ذاتی و در شرکت Ronald Mark Associates نشانهی ویسکوزیتهی نسبی میباشد. PVC با 68ـ66=k-value میتواند در فرمولاسیونهای سخت، برای تولید لولهها، کانالها، ورقه و پرفیلهای پنجره استفاده شود و 71ـ65=k-value برای فرمولاسیونهای انعطافپذیر، کاغذهای دیواری، روکش0های سیم، لولهها و محصولات پزشکی و PVC با k-value کم در حدود 60ـ55 برای قالبگیری تزریقی لوله و اتصالات کانالها و قالبگیری دمشی بطریها و . . . بهکار میرود
3ـ1ـ1: ساختمان مولکولی
در محدودهی مواد پلیمری تولید شده، امروزه PVC واحد است؛ زیرا اتم کلر موجود در یک طبیعت قطبی قوی را برای زنجیر PVC به وجود میآورد و کنفورماسیون سندیوتاکتیک واحدهای تکراری در زنجیر به یک کریستالینیتی محدودی منتهی میشود. این در خصوصیات مکانیکی خوب، سختی در یک ضخامت کم، ویسکوزیتهی مذاب بالا در جرم مولکولی پایین و باقیماندن خواص خوب مکانیکی، حتی وقتی بسیار نرم شده است، تأثیر میگذارد. این مسأله، باعث ایجاد محدودهی وسیعی از نرمی و انعطافپذیری شده که در نهایت به گستردگی مصارف نهایی PVC منتهی منتهی میشود
1ـ2ـ1: مونو مر وینیلکلراید
مونو مر وینیلکلراید با نقطهی جوش 4/13- درجهی سانتیگراد در دما و فشار اتاق بهصورت گاز است؛ بنابراین به عنوان یک مایع فشرده شده و در عملیات پلیمریزاسیون به کار برده میشود
فشار بخار آن، بالای رنج دمای پلیمریزاسیون (حدود C°50 تا C°70) 800 تا 1250 کیلوپاسکال است. در نتیجه، رآکتورهای پلیمریزاسیون PVC، ظروفی استیل دارای ژاکتی با دیوارهی ضخیم و قابلیت تحمل فشار در حدود 1725 کیلوپاسکال است. VCM اندکی در آب محلول است (11% وزنی در C°20) در حالی که همین میزان اندک، تأثیرات چندی روی فرایند پلیمریزاسیون سوسپانسیونی دارد و بهطور بحرانی، برای موفقیت پلیمریزاسیون امولسیونی مهم است. پلیمریزاسیون VCM بسیار گرمازا است؛ بهطوری که علاوه بر ژاکت، از یک کندانسور نیز برای بازیابی حرارت واکنش، استفاده میشود. محدودههای انفجار این مونو مر، در هوا 4 تا 22 درصد حجمی است و در طراحی کارخانه، خصوصاً هنگام بازیابی VCM واکننکرده در سیستم بایستی در نظر گرفته شود
2ـ2ـ1: پلیوینیلکلراید
PVC هرگز بهتنهایی استفاده نمیشود؛ بلکه همیشه با پایدارکنندههای حرارتی، نرمکنندهها، پرکنندهها و دیگر افزودنیها برای ایّجاد فرایند پذیری مخلوط میشود. همهی این موارد میتوانند در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن تأثیر گذارند. K-value نیز میتواند بهطور مشخصی روی خواص مؤثر باشد. PVC مقاومت شیمیایی زادی نسبت به همهی مواد بهجز حلالهای کلرینهشده با جرم مولکولی پایین دارد. بنابراین به طور گستردهای در ساختمان و راهاندزی کارخانههای شیمیایی استفاده میشود
VCM در صنعت به دو روش اصلی تولید میشود
1) هیدروکلریناسیون استیلن: C2H2 + HCl ” C2H3Cl
2) شکست حرارتی 2،1ـدیکلرواتان تولید شده بهوسیلهی کلریناسیون مستقیم با اکسیکلریناسیوناتیلن در فرایند متعادلشده C2H4Cl2 ” C2H3Cl + HCl
اکنون بیش از 90% VCM تولید شده بر مبنای روش دوم (شکست حرارتی) است
PVC به شکل تجاری بهوسیلهی مکانیزم رادیکال آزاد و به روشهای چهارگانهی زیر تولید میشود
محلول(solution)، توده(bulk)، امولسیون(emulsion) و سوسپانسیون(suspension). در حدود 80 تا 90 درصد کل PVC تولیدی در دنیا، به روش سوسپانسیونی است. به همین دلیل، مبنای کار را بر این روش قرار داده و پس از ارائهی توضیح مختصری از سه روش دیگر، به طور مبسوط به شرح فرایند سوسپانسیونی خواهیم پرداخت
1ـ4ـ1: فرایند امولسیونی
در روش امولسیونی، آب، عامل امولسیونکنندهی محلول در آب، کاتالیزور و مونو مر، ضمن مخلوطشدن با یکدیگر، واکنش داده و پلیمری به دست میاید که دارای اندازهی ذرات بین 2ـ2/0 میکرون است (در برخی موارد، اندازهی ذرات بین 1ـ1/0 میکرون گزارش شده است). به دلیل ریز بودن ذرات، شماری از آنها بههم متصل میشوند و ذراتی جدید با اندازههای بین 100ـ30 میکرون پدید میآورند. این ذرات به آسانی شکسته میشوند. از آنجا که رزینهای دیسپرسیون در محیط لاتکس و به روش امولسیون پلیمریزه میشوند، برای قابلاستفادهکردن ذرات پلی مر، بایستی رزین را از فاز آبی جدا ساخت. به این منظور، لاتکس را با فشار نسبتاً زیاد در خشککن پاششی، به قطرههای ریز تبدیل میکنند، سپس بهوسیلهی جریان هوای گرم، آب را از آن خارج میسازند و رزین خشک که در کف خشککن انباشته شده، به همراه جریان هوا به آسیاب رانده میشود. در آسیاب، تودهی رزین تشکیلشده، در لاتکس یا خشککن، خرد یا کوچک میگردد. بهاینترتیب، لاتکسی که از 35% PVC و 65% آب تشکیل شده، به شکل پودری با نزدیک 3% رطوبت در میاید. چنانچه این رزین در محیطی با هوای خشک نگهداری شود، رطوبت پودر به کمتر از 1/0% خواهد رسید. اندازهی ذرات در رزینهای وینیل نوع دیسپرسیون ـ در مقایسه با نوع سوسپانسیونی ـ ریزتر است
یادآوری میشود همگنساختن توزیع قطرههای مونو مر در آب، پیش از آغاز واکنش و نیز محافظت از قطرهها در حین پلیمریزاسیون، بهوسیلهی مادهی امولسیونکننده انجام میگیرد. به این منظور، از مواد قطبی یا یونی به عنوان امولسیونکننده استفاده میشود (در این مور، بهطور معمول ترکیبات صابوندار به کار میروند). پس از تکمیل پلیمریزاسیون، 3ـ1% مادهی امولسیونکننده در پلی مر باقی میماند که قطبیبودن ذرات برجایمانده، استفاده از این پلی مر در مصارف الکتریکی از جمله روکش کابل را نا ممکن میسازد؛ به همین دلیل، در مصارف اخیر، نوع سوسپانسیونی مورد استفاده قرار میگیرد
پس از رسیدن درجهی پلیمریزاسیون به میزان موردنظر، مونومرهایی که در واکنش شرکت نداشتهاند، از محیط خارج میگردند
نشانهی این نوع PVC، حرف E است. برخی فراوردههایی که با استفاده از این نوع PVC تولید میشود، عبارتند از: پارچههای پوشششده با فوم PVC، دستکش، چرم مصنوعی، کاغذ دیواری و کفپوش
2ـ4ـ1:فرایند تودهای
پلیمریزاسیون تودهای، بدون استفاده از آب و در مجاورت کاتالیزورهایی مانند پراکسید های آلی با مواد شتابدهنده و تنظیمکنندهی واکنش انجام میگیرد. پلیمری که به این روش تهیه میشود، مواد اضافی (عامل تعلیق، مواد امولسیونکننده) ندارد و خالص است.ذرات متخلخل در آن، از نظر اندازه همانند ذرات فرایند سوسپانسیونی میباشد. این پلی مر، شفاف است و برای تولید انواع فرآوردههای تزریقی، بادی و اکستروژن (مانند بطری و فیلم شفاف) به کار میرود
3ـ4ـ1: فرایند محلول
مکانیسم پلیمریزاسیون محلول، همانند فرایند تودهای است؛ با این تفاوت که در این روش، از حلالهایی چون: سیکلوهگزانول و نرمالبوتان استفاده میشود. پس از پایان واکنش، پلی مر را بهوسیلهی فیلتر از حلال جدا میکنند و حلال را مورد بازیابی قرار میدهند. پلی مر تهیهشده به این روش، جرم مولکولی کمی دارد و برای تولید چسب، لاک و الیاف PVC مورد استفاده قرار میگیرد
3ـ4ـ2: فرایند سوسپانسیونی
فرایند پلیمریزاسیون سوسپانسیونی یک فرایند پلیمریزاسیون بالک است که در میلیونها قطرهی کوچک انجام میگیرد. نقشهی یک واحد PVC در شکل 1ـ1 نشان دادهشده است
وینیلکلراید مایع در آب به وسیلهی یک همزن قوی در یک رآکتور 150ـ25 مترمکعبی دارای ژاکت و یا کندانسور برای بازیابی حرارت و تیغههایی برای اپتیمم همزدن پراکنده میشود. همزدن، مونو مر افزودهشده به آب را به قطرههای ریز تبدیل میکند. قطرهها به کمک عامل تعلیق که معمولاً یک مادهی کلوییدی محافظ مانند پلیوینیلالکل، ژلاتین یا متیلسلولز است، پایدار میشوند. این ماده پیش از مونو مر به آب افزوده میشود. از دیگر اجزای ضروری یک آغازگر رادیکال آزاد با قابلیت انحلال در مونو مر است
تمام مواد بر طبق دستورالعمل به رآکتور وارد میشوند. یک دستورالعمل پایه برای مقادیر آب، VCM، آغازگر و عامل سوسپانسکنندهی فرایندهای سوسپانسیونی به عنوان نمونه به صورت زیر است
VCM 100 قسمت
آب 130ـ90 قسمت
کلویید محافظ 15/0ـ05/0 قسمت
آغازگر 08/0ـ03/0 قسمت
این مقادیر بسته به گرید PVC ، سایز رآکتور، نوع کارخانه و . . . تغییر میکند
در حالی که این فرمولاسیون به تولید PVC منجر خواهد شد، ولی به PVC با مورفولوژی اپتیمم شباهتی ندارد. ایجاد پلیمری با یک مورفولوژی بهینه امکانپذیر نیست؛ مگر اینکه سایر افزودنیها مثل بافرها، عوامل معلقساز اولیه و ثانویه، عوامل انتقال زنجیر یا گسترش زنجیر، کومونو مرها، ضداکسندهها به همراه محل صحیح قرارگیری همزن، هموژنسازی و روش صحیح ایجاد بار و زمان درست برای افزودن هر مادهی افزودنی وجود داشتهباشد
پس از افزودن مواد، محتوای رآکتور تا دمای C°75ـ45 گرم میشود. 80 تا 90 درصد رآکتور در این مرحله پر است. گرما سبب میشود تا آغازگر ها به رادیکال های آزاد تجزیه شده و مونو مر در قطرهها شروع به پلیمرشدن کند. واکنش بسیار گرماده (kJ/kg 1540) با بازیابی حرارت توسط ژاکت و/یا بهوسیلهی کندانسوری که مونو مر را کندانس کرده، و به رآکتور برمیگرداند، کنترل میشود
پیشرفت واکنش در یک رآکتور ژاکتدار میتواند با نمایش پیوستهی دمای خروجی آب ژاکت، هنگامیست که دبی ان ثابت است و دمای batch توسط تغییرات دمای آب خنککننده دنبال میسشود
گرچه PVC در مونومرش غیر محلول است، پلی مر بهوسیلهی تقریباً 27% وزنی VCM برای تشکیل یک ژل چسبنده متورم میشود. بنابراین هنگامی که درصد تبدیل به 70% و بالاتر میرسد، فشار رآکتور شروع به کاهش میکند؛ در آغاز به آهستگی، سپس سریعتر تا آخرین مونو مر آزاد مصرف شود. پلیمریزاسیون در فاز ژل ادامه میباید تا وقتی که اختتام زنجیر بهوسیلهی فقدان حرکت زنجیر درحالرشد، به تأخیر انداخته میشود؛ اما وقتی تبدیل به حدود 85ـ80% افزایش مییابد، کمبود مونو مر سریعاً سرعت واکنش را کاهش میدهد و واکنش در یک فشار ازپیشتعیینشده با افزودن یک پایاندهندهی زنجیری و/یا خارجکردن مونو مر واکنشنکرده و فرستادن به واحد بازیابی پایان مییابد. پس از خروج رزین، در فاز آبکی 3ـ2% مونو مر واکنشنکرده وجود دارد که یا توسط دفع در عملیات batch و یا بهصورت پیوسته در یک برج بازیابی میشود. محتویات رآکتور به یک ظرف جمعآوری تخلیه میشود و سپس بهطور پیوسته، خوراک یک برج دفع میگردد
مونو مر واکنشنکرده، بازیابی و مایع میشود و سپس دوباره در پلیمریزاسیونهای بعدی استفاده میشود. پس از گذشتن از یک مبدّل، مادهی آبکی به یک سانتریفیوژ پیوسته میرود تا جامدی با حدود 30ـ20% رطوبت بدهد. سپس آب باقیکمانده بهوسیلهی flash و/یا خشککن بستر سیّالی جداسازی میشود تا پودر خشکی تولید شود که حدوداً کمتر از ppm1، VCM در آن باقی مانده است
برای دریافت اینجا کلیک کنید
تعداد کل پیام ها : 0