Винил хлоридын мономер процессыг ойлгох нь
Винил хлоридын мономер (VCM) нь орчин үеийн хуванцар үйлдвэрлэлийн тулгын чулуу бөгөөд поливинил хлорид (PVC) үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай барилгын материал болдог. Барааны химийн бодисын хувьд VCM-ийг зөвхөн PVC полимержилтэд ашигладаг бөгөөд энэ нь эмнэлгийн хэрэгсэл, барилгын материалаас эхлээд утсан бүрхүүл, өргөн хэрэглээний бараа бүтээгдэхүүн хүртэл бүх зүйлийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. VCM-ийн эрэлт нь дэлхийн PVC үйлдвэрлэлтэй нягт холбоотой бөгөөд түүний аюулгүй, үр ашигтай, аюулгүй үйлдвэрлэлийг үйлдвэрлэлийн чухал ач холбогдолтой болгодог.
VCM нь орчны нөхцөлд өнгөгүй, маш шатамхай хий бөгөөд ихэвчлэн зориулалтын байгууламжид даралттай шингэн хэлбэрээр ашигладаг. Түүний химийн бүтэц болох CH₂=CHCl нь ганц хлорын атомтай холбогдсон винил бүлгийг агуулдаг. Энэхүү молекулын зохион байгуулалт нь PVC полимержих процессын үе шатуудад зайлшгүй шаардлагатай винил хлоридын полимержих урвалын үндэс суурь болох урвалд орох чадварын шинж чанарыг хялбар полимержих боломжийг олгодог. Шингэн винил хлоридын физик шинж чанарууд - тухайлбал -13.4°C буцалгах цэг, 20°C-д 0.91 г/мл нягтралтай байх нь винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх процессын дараагийн үйл ажиллагаанд зориулж нэгдлийг шингэн хэлбэрээр хадгалдаг бат бөх процессын хяналт, тусгай хадгалах системийг шаарддаг.
Винил хлоридын мономерийн процесс
*
PVC-ийн хүрээнээс гадуур VCM-ийн хэрэглээ маш бага бөгөөд энэ нь полимержилтэд зориулагдсан мономерын үүргийг онцолж байна. Үүний үр дүнд реакторын шугамын зохион байгуулалтаас эхлээд бүтээгдэхүүн хүртэл винил хлоридын мономерын үйлдвэрийн дизайны бүх талууд ...цэвэршүүлэлтболон сэргээлтийг PVC полимержих технологийг хангахын тулд их хэмжээний, тасралтгүй хувиргалтад оновчтой болгосон.
Гэсэн хэдий ч VCM-ийг боловсруулах, хадгалах нь ихээхэн аюул учруулдаг. VCM-ийг 1-р ангиллын хорт хавдар үүсгэгч гэж ангилдаг бөгөөд удаан хугацааны турш өртсөний дараа элэгний ангиосаркома болон бусад ноцтой эрүүл мэндийн үр дагавартай холбодог хүчтэй нотолгоо байдаг. Түүний хор судлалын профайл нь эсийн макромолекулуудыг холбож, биологийн процессыг тасалдуулдаг реактив метаболит үүссэнээр улам бүр дорддог. Цочмог өртөлт нь мэдрэлийн сэтгэл гутралд хүргэдэг бол ажлын байран дахь архаг өртөлт нь "винил хлорид ажилчдын өвчин" - элэгний гэмтэл, склеродерма төст шинж тэмдэг, ясны гэмтэл зэрэг хам шинжтэй холбоотой байдаг. Зохицуулалтын өртөлтийн хязгаар нь хатуу байдаг: 2024 оны байдлаар Хөдөлмөрийн аюулгүй байдал, эрүүл ахуйн алба (OSHA) нь 8 цагийн зөвшөөрөгдөх өртөлтийн хязгаарыг 1 ppm гэж тогтоосон бөгөөд хөгжиж буй хор судлалын ойлголтыг тусгахын тулд ACGIH болон NIOSH-оос бүр ч бага босгыг санал болгосон.
VCM нь мөн маш шатамхай бөгөөд агаарт 3.6% -иас 33% хооронд тэсрэх аюултай. Хордлого ба шатамхай чанарын хослол нь VCM үйлдвэрлэлийн байгууламж бүрт хатуу чанд аюулгүй байдлын арга хэмжээ авахад хүргэсэн. Технологийн шугамууд нь бүрэн хаалттай бөгөөд инертийн агаар мандал - ихэвчлэн азот - дор тасралтгүй гоожиж илрүүлэх, яаралтай агааржуулалтын системтэй байдаг. Орон нутгийн яндангийн агааржуулалт, процессын хаалт, ил гал ашиглахыг хориглох, хатуу хяналттай нэвтрэх бүсүүд нь эрсдлийг улам бүр бууруулдаг. Шингэн VCM-ийг зэврэлтэнд тэсвэртэй саванд даралтын дор хадгалж, тээвэрлэдэг бөгөөд ихэвчлэн аюултай өөрөө өдөөгдсөн урвалаас хамгаалахын тулд фенол зэрэг полимержилтийн дарангуйлагчаар тогтворжуулдаг.
VCM үйлдвэрлэлийн гол замууд
VCM үйлдвэрлэлд үйлдвэрлэлийн хэмжээний хоёр замаар зонхилдог: шууд хлоржуулалт ба оксихлоржуулалт. Хоёулаа этилен дихлорид (EDC) үүсгэх, хувиргах үйл явцтай холбоотой бөгөөд энэ нь гол завсрын бүтээгдэхүүн бөгөөд дараа нь VCM гаргаж авахын тулд хагардаг.
Шууд хлоржуулалтын замд этилен нь хлорын хийтэй өндөр экзотермик шингэн фазын процессоор урвалд орж, ерөнхийдөө төмрийн хлорид эсвэл үүнтэй төстэй катализатор дээр дараах аргаар EDC үүсгэдэг:
C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂
Эсвэл оксихлоржуулалтын процесс нь зэс (II) хлоридын катализатор ашиглан этилен, устөрөгчийн хлорид, хүчилтөрөгчийг нэгтгэж, EDC болон ус үүсгэдэг:
C₂H₄ + 2HCl + ½O₂ → C₂H₄Cl₂ + H₂O
Энэ арга нь VCM үйлдвэрлэлийн явцад үүссэн HCl-ийг дахин боловсруулснаар эдийн засгийн болон түүхий эдийн уян хатан байдлын давуу талыг олгодог бөгөөд эс тэгвээс хог хаягдлыг зайлуулах асуудал үүсэх болно.
EDC-г нийлэгжүүлсний дараа ойролцоогоор 500°C-д дулааны хагаралд оруулж, ихэвчлэн уурын үе шатанд уушгин чулуу эсвэл керамик савлагаан дээр VCM болон устөрөгчийн хлорид үүсгэдэг:
C₂H₄Cl₂ → CH₂=CHCl (VCM) + HCl
Хагарах зуухнаас гарч буй VCM бүтээгдэхүүнийг дайвар бүтээгдэхүүн болон урвалд ороогүй түүхий эдийн нарийн төвөгтэй холимогтой хольдог. Цэвэршүүлэх олон үе шат—голчлоннэрэлт-винил хлоридын мономер цэвэршүүлэх процесст онцгой анхаарал хандуулан ялгахад ашигладаг. VCM нэрэх цамхагийн ажиллагаа болон холбогдох дулааны интеграцийн схемийг өндөр чанартай PVC полимержилтэд зайлшгүй шаардлагатай цэвэршилтийг (ихэвчлэн >99.9%) дээд зэргээр нэмэгдүүлэхийн тулд оновчтой болгосон. Lonnmeter-ийн үйлдвэрлэсэн шиг шугаман нягтралын хэмжигчийг янз бүрийн температурт VCM шингэний нягтралыг хянахын тулд байнга ашигладаг бөгөөд энэ нь операторуудад стандартаас гадуурх багц эсвэл бохирдлын үйл явдлыг хурдан илрүүлэхэд тусалдаг.
Үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүд нь шууд хлоржуулалт болон оксихлоржуулалтын реакторуудыг хослуулсан нэгдсэн зохион байгуулалт, устөрөгчийн хлоридын зохицуулалттай дахин боловсруулалт, эрчим хүч сэргээх стратегийг илүүд үздэг. Эдгээр эрлийз загварууд нь түүхий эдийн зардлыг бууруулж, эрчим хүчний хэрэглээг сайжруулдаг. Орчин үеийн винил хлоридын мономер процессын технологи нь өндөр гарц, аюулгүй байдал, олон төрлийн түүхий эдийн чанарыг зохицуулах уян хатан байдлыг эрмэлздэг бол янз бүрийн процессын зангилаанууд дээрх гол шинж чанаруудыг (нягтрал, цэвэршилт зэрэг) нарийн хянах нь PVC чанар болон эрүүл мэнд, аюулгүй байдал, хүрээлэн буй орчны зохицуулалтын нийцлийг баталгаажуулдаг.
Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх нарийвчилсан процессын урсгал
Винил хлоридын үйлдвэрлэлийн процессын урсгалын диаграмм
Орчин үеийн винил хлоридын мономер (VCM) үйлдвэрлэл нь нягт нэгдсэн процессын урсгал дээр суурилдаг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн чухал алхам бүрийг харуулсан цогц диаграммаар дүрслэн харуулдаг. Энэ үйл явц нь түүхий эдийн орцоос эхэлдэг - голчлон этилен, хлор, устөрөгчийн хлорид, хүчилтөрөгч. Винил хлоридын мономерын үйлдвэрийн дизайны хүрээнд эдгээр материалыг төвийн завсрын бүтээгдэхүүн болох этилен дихлорид (EDC)-ийг нийлэгжүүлэхийн тулд шууд хлоржуулалт болон оксихлоржуулалтын реактороор дамжуулдаг.
Шууд хлоржуулалтад этилен нь хяналттай температурт (40-90°C) хлортой урвалд орж EDC үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ оксихлоржуулалтын төхөөрөмж нь устөрөгчийн хлорид (ихэвчлэн дараагийн процессын үе шатуудаас дахин боловсруулагддаг), этилен болон хүчилтөрөгчийг нэгтгэж, өндөр температурт (200-250°C) зэс дээр суурилсан катализатор ашиглан EDC болон ус үүсгэдэг. Урвалын хоёр зам нь урвалд ороогүй хийг дахин боловсруулж, ашиглалтын түвшинг оновчтой болгохын тулд зохицуулагддаг бөгөөд энэ нь тэнцвэртэй винил хлоридын мономер үйлдвэрлэлийн процессын цөмийг бүрдүүлдэг.
Түүхий EDC-ийг цэвэршүүлэхэд ус, хлоржуулсан нүүрсустөрөгчийн дайвар бүтээгдэхүүн болон бусад хольцыг зайлуулдаг нэрэх баганууд орно. Дараа нь цэвэршүүлсэн EDC нь пиролиз буюу хагарах зуухыг тэжээдэг бөгөөд энэ процесс нь 480-520°C температурт, дунд зэргийн даралттай ажилладаг. Энд дулааны задрал нь VCM үүсгэж, устөрөгчийн хлоридыг ялгаруулдаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн оксихлоржуулалтын гогцоонд буцаж ордог. Хагарсан хийг унтрааж, хурдан хөргөх нь хүсээгүй гаж урвалаас сэргийлж, аюултай дайвар бүтээгдэхүүн үүсэхийг бууруулдаг.
Үүссэн хийн урсгалыг цаашид нэрэх багана болон фазын тусгаарлагч ашиглан ялгаж цэвэршүүлдэг. Олон үе шаттай нэрэх, шингээх зэрэг тусгай VCM цэвэршүүлэх аргууд нь бүтээгдэхүүний цэвэршилтийг ихэвчлэн 99.9%-иас давсан түвшинд байлгадаг. Дэгдэмхий урвалд ороогүй EDC-ийг дахин боловсруулж, ялгарлыг бууруулж, хувиргалтыг хамгийн их байлгадаг. Хатуу битүүмжлэх систем болон үйл явцыг байнга хянаж байх нь гоожихоос хамгаалж, шатамхай, хорт хавдар үүсгэдэг шингэн винил хлоридын аюулгүй байдлын протоколыг дагаж мөрдөхийг баталгаажуулдаг.
Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх процессын туршид эрчим хүчний менежмент болон дулааныг сэргээх нь тогтвортой байдлыг хангахад чухал үүрэгтэй. Хлоржуулалт болон оксихлоржуулалтаас үүссэн экзотермик дулааныг дахин хуримтлуулж, ирээдүйн түүхий эдийг урьдчилан халаадаг эсвэл процессын уур үүсгэдэг. Дулаан солилцооны сүлжээнд чимхлийн шинжилгээ болон дулааныг нэгтгэх стратегиудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь түлшний зарцуулалт болон байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулдаг.
Процессын симуляцийн платформууд, ялангуяа Aspen Plus нь дизайн, өргөтгөл, оновчлолын салшгүй хэсэг юм. Эдгээр дижитал загварууд нь материалын баланс, урвалын кинетик, фазын зан төлөв, эрчим хүчний урсгалыг алхам тутамд дуурайлган хийдэг бөгөөд энэ нь янз бүрийн нөхцөлд үйлдвэрийн гүйцэтгэлийг хурдан баталгаажуулах боломжийг олгодог. Эрчим хүчний үр ашиг, EDC-ээс VCM хүртэлх гарц, хүрээлэн буй орчны ачааллыг симуляцийн өгөгдлийг ашиглан тогтмол тохируулдаг бөгөөд энэ нь дэвшилтэт винил хлоридын мономер процессын технологийн эдийн засгийн болон зохицуулалтын зорилгыг дэмждэг.
VCM үйлдвэрийн чухал нэгжийн үйл ажиллагаа
EDC синтез ба цэвэршүүлэлт
EDC синтез нь хоёр нэмэлт урвалын замыг ашигладаг - шууд хлоржуулалт ба оксихлоржуулалт - тус бүр нь өөр өөр үйл ажиллагааны шаардлагатай. Шууд хлоржуулалтын үед этилен ба хлорыг нарийн хяналттай холих ажлыг шингэн фазын реакторт хийдэг бөгөөд хэт их дайвар бүтээгдэхүүн үүсэхээс зайлсхийхийн тулд температурын зохицуулалттай байдаг. Экзотермик аргаар халаадаг энэхүү реактор нь хувиргалтын үр ашгийг хамгаалахын тулд нэгдсэн хөргөлт болон хийн фазын тусгаарлалтыг шаарддаг.
Оксихлоржуулалт нь хөнгөнцагаан исэл дээр суурилсан зэсийн хлоридын катализатор ашиглан тогтмол ортой эсвэл шингэн ортой реакторыг ашигладаг. Этилен, дахин боловсруулсан устөрөгчийн хлорид, хүчилтөрөгчийг хольж, 200-250°C температурт урвалд оруулдаг. Энэ процесс нь EDC болон усны уурыг хоёуланг нь үүсгэдэг. Температурыг сайтар хянаж, стехиометрийн тэнцвэржүүлэлт нь хлоржуулсан аюултай дайвар бүтээгдэхүүнийг багасгадаг.
Хоёр маршрутын хосолсон түүхий EDC урсгалууд нь үе шаттай цэвэршүүлэлтэд ордог. Эхний алхамууд нь оксихлоржуулалтын явцад үүссэн усыг фазын ялгалт болон нэрэлтээр зайлуулдаг. Хоёрдогч баганууд нь хөнгөн нэгдлүүд (хлороформ гэх мэт) болон хүнд үзүүрүүдийг зайлуулж, өндөр үр ашигтай пиролизд тохиромжтой EDC цэвэршилтийг бий болгодог. Дахин боловсруулах гогцоо нь хувиргаагүй материал болон дайвар бүтээгдэхүүнийг сэргээж, энэхүү хаалттай гогцооны тохиргоонд түүхий эдийн хэрэглээг оновчтой болгодог.
Винил хлорид руу дулааны хагарал
Дулааны хагарал буюу пиролиз нь VCM үйлдвэрлэлийн саад тотгор юм. Энд өндөр цэвэршилттэй EDC уурыг хоолой хэлбэртэй зууханд 480–520°C хүртэл халааж, температурын градиентийг тогтворжуулж, халуун цэгүүдээс зайлсхийхийн тулд ихэвчлэн шууд бусаар халаадаг. Энэхүү өндөр эндотермик урвал нь чөлөөт радикал механизмаар EDC-г задалж винил хлоридын мономер ба устөрөгчийн хлорид үүсгэдэг.
Үндсэн процессын хувьсагч болох температур, оршин тогтнох хугацаа, даралт зэргийг дэвшилтэт процессын хяналтын систем болон симуляцийн загваруудыг ашиглан оновчтой болгосон. Хэт их температур нь полимер бохирдол болон давирхай эсвэл хүнд хлоржуулсан нэгдлүүд зэрэг дайвар бүтээгдэхүүн үүсэхийг дэмждэг. Хагарсны дараа шууд хурдан унтраах нь хажуугийн урвалыг зогсоож, ашигтай бүтээгдэхүүний фракцуудыг конденсацалдаг. Процессын аналитик нь HCl үүсэлтийг хянадаг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн сэргээж, оксихлоржуулалтад буцаадаг.
VCM цэвэршүүлэлт ба нэрэлт
Винил хлоридын мономерын өндөр цэвэршилтийг бий болгохын тулд урсгалын доод хэсгийг цэвэршүүлэх нь чухал юм. Хий-шингэнийг ялгах нь үндсэн нэрэлтийн баганаас өмнө ус болон хүнд үлдэгдлийг зайлуулдаг. Винил хлоридын мономерын нэрэлтийн процесс нь даралт болон температурын хяналтан дор ажилладаг бөгөөд бусад хлоржуулсан органик бодисуудтай урвалд ороогүй EDC, HCl болон азеотропуудаас ялгарах боломжийг олгодог.
Баганын даралт болон рефлюксийн харьцааг эрчим хүчний хэрэглээг цэвэр байдлын зорилтуудтай тэнцвэржүүлэхийн тулд оновчтой болгосон - рефлюкс өндөр байх нь уур болон хөргөлтийн энергийн зардлаар ялгаралтыг сайжруулдаг. Олон үр нөлөөтэй конденсац болон ребойлерийн системүүд нь үр ашгийг сайжруулдаг, ялангуяа нэгдсэн дулаан сэргээх системтэй хослуулсан үед.
Физик тусгаарлалтаас гадна дэвшилтэт процессын хяналтын стратегиуд нь түүхий эдийн хувьсах чанар эсвэл стандартаас гажсан үйл явдлуудад хариу үйлдэл үзүүлж, баганын нөхцөлд бодит цагийн тохируулга хийх боломжийг олгодог. Тоон эрсдэлийн үнэлгээ нь үйл ажиллагааны аюулгүй байдлыг дэмжиж, энэхүү дэгдэмхий химийн бодисын хувьд чухал ач холбогдолтой алдагдлыг илрүүлэх, ялгаралтыг багасгахыг дэмждэг. Lonnmeter-ийн шугаман нягтрал ба зуурамтгай чанар хэмжигч зэрэг онлайн хэмжилтийн шийдлүүдийг хэрэгжүүлснээр бүтээгдэхүүний чанар, аюулгүй ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай үнэн зөв, бодит цагийн хяналтыг бий болгодог.
VCM үйлдвэрлэлтэй холбоотой физик ба химийн шинж чанарууд
VCM шингэний нягтрал ба VCM шингэн боловсруулах
VCM-ийн шингэний нягтрал нь температур болон даралтаас хамааран мэдэгдэхүйц хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь винил хлоридын мономерыг боловсруулах, хадгалах гол үйл ажиллагааны хувьсагч юм. Стандарт нөхцөлд (20°C) винил хлоридын мономерын нягтралыг ихэвчлэн 0.911–0.913 г/см³ гэж мэдээлдэг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр нягтрал буурч, эзэлхүүний урсгалын хурд болон савны хадгалах тооцоололд нөлөөлдөг.
Жишээлбэл, 0°C-д нягтрал ойролцоогоор 0.930 г/см³ хүртэл өсч болох бол 50°C-д 0.880 г/см³ хүртэл буурдаг. Ийм өөрчлөлтүүд нь дамжуулах төхөөрөмжийг дахин тохируулах, процессын нарийн хяналтыг шаарддаг, учир нь өөрчлөлтүүд нь PVC полимержих процессын дараагийн үе шатуудад нөлөөлдөг. Lonnmeter-ийн шугаман шингэний нягтрал хэмжигчийг эдгээр хэлхээнд тасралтгүй баталгаажуулалт хийх зорилгоор түгээмэл ашигладаг бөгөөд өөрчлөгдөж буй процессын нөхцөлд бараг агшин зуурын уншилт өгөх замаар бараа материалын хяналт болон хадгалалтын шилжүүлгийг дэмждэг.
Шингэн винил хлоридын уусах шинж чанар нь бас чухал юм. VCM нь усанд бага зэрэг уусдаг боловч органик уусгагчтай маш сайн холилддог тул хадгалах материалын сонголт болон тээвэрлэлт болон хадгалалтын үед үүсэх онцгой байдлын үед авах арга хэмжээнд нөлөөлдөг.
Аюулгүй байдал ба байгаль орчны хяналт
Винил хлорид нь маш шатамхай шингэн ба уур бөгөөд -78°C хүртэлх дөл асах цэгтэй, тэсрэх бодисын өргөн хүрээтэй байдаг. Үүний хурц хоруу чанар болон хорт хавдар үүсгэх чадвар нь винил хлоридын мономерын аюулгүй байдлын хатуу арга хэмжээг шаарддаг. Винил хлоридын мономерын үйлдвэрлэлийн процесст давхар ханатай хоолой, азотын бүрхүүл, өргөн хүрээтэй гоожих илрүүлэх сүлжээг ашигладаг.
Тээвэрлэлт болон хадгалалт нь уурын даралтыг багасгаж, улмаар эрсдэлийг гаргахын тулд тусламжийн систем болон хөргөгчтэй орчинтой тоноглогдсон даралтат савнуудыг ашигладаг. Бодит цагийн ялгарлын хяналт, хязгаарлах протокол нь ажлын байрны аюулгүй байдал болон байгаль орчны нийцлийг хангадаг. Агааржуулалттай урсгалын хувьд цэвэрлэгээний систем болон шатаах зуух нь үйлдвэрлэлийн химийн үйл ажиллагааны өөрчлөгдөж буй зохицуулалтын стандартыг дагаж мөрдөж, хлоржуулсан нүүрсустөрөгчийн ялгаралтыг бууруулдаг. Энэ нэгдэлтэй холбоотой цочмог болон архаг өртөлтийн аюулын аль алинд нь үүсэх магадлалыг харгалзан үзвэл яаралтай тусламжийн төлөвлөлт болон тогтмол сургуулилт нь орчин үеийн бүх VCM үйлдвэрүүдэд заавал хийх ёстой дадал хэвээр байна.
Үйл явцыг оновчтой болгох болон үр ашгийг сайжруулах
Эрчим хүчний оновчлол ба интеграци
Дулааны интеграци нь винил хлоридын мономер үйлдвэрлэлийн процессын дизайны гол стратеги болсон. Хавчих шинжилгээ нь халуун, хүйтэн процессын урсгалыг зураглах үндсэн арга бөгөөд хавчих цэг болох дулааны нөхөн сэргээлтийг хамгийн их байлгах дулааны саадыг илрүүлдэг. Ердийн винил хлоридын мономер үйлдвэрт EDC пиролизийн хаягдал гэх мэт хөргөлт шаардлагатай гол урсгалуудыг VCM цэвэршүүлэх үе шат дахь дахин бойлер гэх мэт халаалт шаарддаг урсгалуудтай тохируулдаг. Үүссэн нийлмэл муруй нь халуун, хүйтэн хэрэглээний хамгийн бага шаардлагыг тодорхойлоход тусалдаг бөгөөд энэ нь процесс термодинамик үр ашгийн хязгаарт ойрхон ажиллаж байгааг баталгаажуулдаг.
Оновчтой дулаан солилцуурын сүлжээ (HEN) нь гарч буй халуун урсгалаас дулааныг сэргээж, орж ирж буй хүйтэн тэжээлийг урьдчилан халаах боломжийг олгодог. Бүрэн хэмжээний VCM үйлдвэрүүдийн судалгаагаар харуулсанчлан эрчим хүчний энэхүү системчилсэн дахин ашиглалтыг нарийн чанд хэрэгжүүлснээр уур болон хөргөлтийн хэрэгслийн зардлыг 10-30% -иар бууруулдаг. Зэрэгцээ солилцуур нэмэх эсвэл урсгалыг мэдэгдэхүйц зогсолтгүйгээр дахин тохируулах замаар одоо байгаа тоног төхөөрөмжийг багтаасан шинэчлэлтийн хэрэглээ түгээмэл байдаг. Тогтвортой төлөвийн симуляциар баталгаажуулсан энэхүү үе шаттай хэрэгжилт нь эрчим хүчний хэмнэлтийг бодитой байлгахын зэрэгцээ хөрөнгийн зардлыг дунд зэрэг байлгахыг баталгаажуулдаг.
Чимхэлт дээр суурилсан интеграцчлал нь үйл ажиллагааны зардлыг бууруулахаас илүү ихийг хийдэг. Энэ нь мөн байгаль орчны нийт гүйцэтгэлийг өөрчилдөг - түлш бага зарцуулснаар CO₂ ялгаруулалт багасч, ялгаруулалтын зохицуулалтыг чангатгахтай нийцэж байна. Ялгарлын хэмнэлт нь ихэвчлэн эрчим хүч хэмнэсэнтэй пропорциональ байдаг; үйлдвэрүүд нийлмэл муруйн шинжилгээгээр баталгаажуулсан HEN-ийн шинэчлэлтийн дараа зөвхөн VCM хэсгээс CO₂ 25% хүртэл буурсан тухай мэдээлдэг.
Дэвшилтэт процессын оновчлолын техникүүд
Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэлийн процессын урсгалыг оновчтой болгохын тулд процессын симуляци нь үндэс суурь болдог. Тогтвортой төлөвийн симуляцийг ашиглан инженерүүд шинэ нэгжүүдийг зохион бүтээж, өргөжүүлж, олон үйл ажиллагааны хувилбаруудыг туршиж, эрчим хүч, материалын тэнцвэрийг нягт байлгадаг. Энэ нь процессын хэлбэлзэл болон хүлээгдэж буй үйлдвэрлэлийн хурдны дагуу бат бөх гүйцэтгэлийг баталгаажуулдаг.
Генетикийн алгоритм гэх мэт аргуудыг ашиглан олон зорилтот оновчлол нь өрсөлдөхүйц тэргүүлэх чиглэлүүдийг тэнцвэржүүлдэг. VCM үйл ажиллагаанд гол зорилго нь бүтээгдэхүүний гарц, хамгийн бага эрчим хүчний хэрэглээ, хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулах явдал юм. Орчин үеийн аргууд нь бодитой бөгөөд үйл ажиллагааны хувьд уян хатан үйлдвэрийн зохион байгуулалтыг бий болгохын тулд математик програмчлалыг эвристик процессын мэдлэгтэй хослуулдаг. Эдгээр аргууд нь ихэвчлэн PVC полимержих процессын дараагийн үе шатуудад чухал ач холбогдолтой бүтээмж болон бүтээгдэхүүний цэвэр байдлын стандартыг хадгалахын зэрэгцээ дулааныг сэргээх сайжруулсан шийдлүүдийг хүргэдэг.
Давталтын тохируулга зайлшгүй шаардлагатай. HEN-ийн анхны тохиргоог симуляциар сонгосны дараа үйлдвэрийн өгөгдлийн аналитик болон дижитал хяналт нь бодит цагийн гүйцэтгэлийн үнэлгээг өгдөг. Операторууд бодит температур болон найрлагын өгөгдөл дээр үндэслэн процессын урсгалын хурдыг тохируулах эсвэл дулаан солилцооны үүргийн хуваарилалт гэх мэт бага зэргийн тохируулга хийх боломжтой. Энэхүү санал хүсэлтийн гогцоо нь түүхий эд эсвэл үйлдвэрлэлийн эрэлт өөрчлөгдсөн ч оновчтой дизайны тогтоосон цэгүүдийн ойролцоо тогтвортой ажиллагааг хангадаг.
Lonnmeter-ийн шугаман нягтрал хэмжигч болон зуурамтгай чанар хэмжигч зэрэг хэрэгслүүд нь шингэний шинж чанарыг бодит цаг хугацаанд шууд хэмжих боломжийг олгодог. Эдгээр хэмжилтүүд нь бохирдол, процессын гажуудал эсвэл техникийн шаардлага хангаагүй тэжээлийн материалаас үүдэлтэй хазайлтыг тодорхойлдог. Нарийвчлалтай, бодит цагийн нягтрал ба зуурамтгай чанарын өгөгдлийн тусламжтайгаар операторууд зураг төсөл, ашиглалтад оруулах үе шатанд тогтоосон гүйцэтгэлийн зорилтуудыг хадгалдаг.
Эдийн засгийн үнэлгээ ба тогтвортой байдлын үзүүлэлтүүд
VCM үйлдвэрийн цогц эдийн засгийн үнэлгээ нь хөрөнгө оруулалт, үйл ажиллагааны зардал, нөхөн төлбөрийн хугацааг тоон үзүүлэлтээр тодорхойлдог. Анхны хөрөнгө оруулалтын зардалд дулаан солилцооны сүлжээг хэрэгжүүлэх эсвэл шинэчлэхэд шаардлагатай шинэ солилцуур, хоолой, дахин эргэлтийн системийн өртөг багтдаг. Шинэчлэлтийн хувьд гол технологийн тоног төхөөрөмжийг дахин ашиглах эсвэл дахин ашиглахад шаардлагатай тул нэмэгдэл хөрөнгийн зардал бага хэвээр байна. Үйл ажиллагааны зардлын хэмнэлт - голчлон эрчим хүч - нь ялангуяа байгалийн хий эсвэл уурын үнэ өндөр бүс нутгуудад 1-3 жилийн дотор хөрөнгө оруулалтыг нөхдөг.
Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх процессын тогтвортой байдлын үзүүлэлтүүд нь зөвхөн эрчим хүчний хэрэглээнээс илүү ихийг хамардаг. Гол хэмжүүрүүдэд нийт нөөцийн үр ашиг, нэг тонн бүтээгдэхүүн тутамд ногдох CO₂ ялгаруулалт, хөргөлтийн хэлхээний усны хэрэглээ орно. Сүүлийн үеийн тохиолдлын судалгааны дүн шинжилгээ нь HEN-ийн амжилттай оновчлол нь эдгээр үзүүлэлтүүдийг байнга сайжруулж байгааг баталж байна. Нэг тонн VCM тутамд ногдох нийт нөөцийн оролт буурч, ялгаруулалт буурч, тогтвортой байдлын тайлангийн хүрээний нийцэл сайжирч байна.
Эргэн төлөлтийн хувилбарууд нь шууд хэрэглээний хэмнэлт болон нүүрстөрөгчийн татварын өр төлбөрийг бууруулах, ялгаруулалтын зөвшөөрлийн зардлыг бууруулах зэрэг шууд бус ашиг тусыг хоёуланг нь хамардаг. Зохицуулалтын дарамт нэмэгдэж буй бүс нутгуудад винил хлоридын мономер үйлдвэр эдгээр үзүүлэлтүүдийг тасралтгүй сайжруулах чадвар нь урт хугацааны амьдрах чадвар болон өрсөлдөх чадварт хүчтэй нөлөөлдөг.
Товчхондоо, дэвшилтэт симуляци, олон зорилтот оновчлол, шууд шугаман хэмжилт (Lonnmeter технологиор идэвхжүүлсэн гэх мэт)-ээр тулгуурласан процессын оновчлол болон эрчим хүчний интеграци нь орчин үеийн, үр ашигтай, тогтвортой винил хлоридын мономер үйлдвэрийн дизайны цөмийг бүрдүүлдэг.
VCM ашиглан поливинил хлорид (PVC) полимержилт
PVC полимержих процессын танилцуулга
Винил хлоридын мономер (VCM) нь поливинил хлорид (PVC) үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай барилгын материал юм. Винил хлоридын полимержих урвал нь энэхүү дэгдэмхий, өнгөгүй шингэнийг дэлхийн хамгийн их ашиглагддаг хуванцаруудын нэг болгон хувиргадаг. PVC полимержилтийг голчлон суспензийн болон эмульсийн аргаар гүйцэтгэдэг.
Дотор ньсуспензийн полимержилтийн үйл явц, VCM-ийг поливинил спирт эсвэл метил целлюлоз зэрэг түдгэлзүүлэгч бодисын тусламжтайгаар усанд тараана. Энэ үйл явц нь усан фазад түдгэлзсэн нарийн VCM дусал үүсгэхийн тулд өндөр зүсэлттэй хутгалтаар эхэлдэг. Дараа нь полимержилтийн инициаторууд, ихэвчлэн органик хэт исэл эсвэл азо нэгдлүүдийг нэвтрүүлдэг. Нарийн хяналттай температурт (ихэвчлэн 40-70°C) VCM дуслууд полимержиж, PVC бөмбөлгүүд эсвэл хэсгүүд үүсгэдэг. Багцыг хутгах үед байлгаж, урвалын хурдыг инициаторын төрөл, концентраци, температурын профайлаар тодорхойлно. Эдгээр параметрүүдийг сайтар тохируулах нь нарийн, жигд бөөмийн хэмжээний тархалтыг хангахад чухал үүрэгтэй. Дууссаны дараа урвалын хольцыг хөргөж, урвалд ороогүй VCM-ийг хуулж, дараагийн шүүх, угаах, хатаах үе шатуудын өмнө тогтворжуулагч бодис эсвэл хувиргагчийг нэвтрүүлж болно.
ньэмульсийн полимержих замөөр өөр шаардлагын дагуу ажилладаг. Энд VCM-ийг гадаргуугийн идэвхт бодис (саван төст молекулууд) ашиглан усанд эмульсжүүлж, түдгэлзүүлэлтийн процесстой харьцуулахад хамаагүй бага хэмжээтэй дусал үүсгэдэг. Энэ арга нь бүрхүүл эсвэл синтетик арьс гэх мэт тусгай хэрэглээнд тохиромжтой коллоид дисперс болох PVC латексийг үүсгэдэг. Эхлүүлэгч системүүд нь харьцангуй бага температурт ажилладаг исэлдэн ангижрах хосуудад тулгуурладаг. Эмульсийн полимержилт нь морфологи, сүвэрхэг чанар зэрэг бөөмсийн шинж чанарыг илүү нарийн хянах боломжийг олгодог боловч энэ нь илүү нарийн төвөгтэй бүтээгдэхүүний нөхөн сэргээх алхмуудыг хамардаг.
Орчин үеийн PVC полимержих технологи нь бөөмийн хэмжээ анализатор эсвэл шугаман нягтрал хэмжигч (Lonnmeter-ийн үйлдвэрлэсэн) зэрэг газар дээр нь хянах хэрэгслүүдийг ихэвчлэн процесст нэгтгэдэг. Эдгээр хэрэгслүүд нь бодит цагийн санал хүсэлтийг өгдөг бөгөөд хутгах хурд, температур, эхлүүлэгч тэжээлийг тасралтгүй тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр бүтээгдэхүүний тогтвортой байдлыг сайжруулж, хаягдлыг багасгадаг.
Үр ашигтай PVC үйлдвэрлэлийн VCM чанарын үзүүлэлтүүд
PVC үйлдвэрлэлийн үр ашиг, чанар нь VCM-ийн физик болон химийн шинж чанартай нягт холбоотой. Өндөр цэвэршилттэй VCM нь полимержилтийг амжилттай явуулах, полимерийн дараагийн шатны гүйцэтгэлийг сайжруулахад чухал үүрэгтэй.
Үлдэгдэл ус, ацетилен, хлоржуулсан органик бодис, эсвэл металлын ионууд зэрэг VCM-д агуулагдах хольцууд нь санаачлагчдыг хордуулж, полимержих хурдыг удаашруулж, PVC давирхайд согог оруулж болзошгүй. Жишээлбэл, хлоржуулсан нүүрсустөрөгчийн ул мөр байгаа нь, сая тутамд ногдох хэсгүүдийн концентрацид ч гэсэн урвалын кинетикийг өөрчлөх эсвэл өнгөгүй бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэж болзошгүй юм. Винил хлоридын мономер цэвэршүүлэх үр дүнтэй процессыг урсгалын эхэнд хэрэгжүүлж, хольцыг хүлээн зөвшөөрөгдөх босго хүртэл бууруулахын тулд олон үе шаттай нэрэлт (тусгай VCM нэрэх цамхагуудад ажилладаг) зэрэг техникийг ашигладаг.
Физик шинж чанарууд, ялангуяа VCM нягтрал ба түүний хяналт нь дараагийн боловсруулалт болон процессын давтагдах чадварт шууд үүрэг гүйцэтгэдэг. VCM-ийн шингэний нягтрал нь температураас хамааран мэдэгдэхүйц хэлбэлздэг бөгөөд тунгийн нарийвчлал, полимержих үеийн фазын зан төлөв, хутгах үр ашигт нөлөөлдөг. Жишээлбэл, 0°C-д VCM-ийн нягтрал ойролцоогоор 1.140 г/см³ бөгөөд температур нэмэгдэхийн хэрээр буурдаг. VCM шингэний нягтралыг найдвартай, бодит цагийн хяналт (Lonnmeter-ийнх шиг шугаман нягтрал хэмжигч ашиглан) нь тэжээлийн зөв харьцааг хангаж, дулаан дамжуулалтын нарийн тооцооллыг хийж, бүтээгдэхүүний багц хоорондын бат бөх жигд байдлыг дэмждэг.
Үлдэгдэл бохирдуулагч, ялангуяа урвалд ороогүй VCM нь аюулгүй байдал болон бүтээгдэхүүний чанарыг хоёуланг нь алдагдуулж болзошгүй. Бэлэн болсон PVC дахь чөлөөт VCM-ийн өндөр түвшин нь хор судлалын эрсдэл учруулж, нүх сүв, механик бат бөх чанар, өнгөний тогтвортой байдал зэрэг шинж чанарт сөргөөр нөлөөлж болзошгүй. Аюулгүй, шаардлага хангасан бүтээгдэхүүний гарцыг хангахын тулд үйлдвэрлэлийн мөчлөгийн туршид бүрэн гүйцэд хуулах алхмууд болон VCM-ийн тасралтгүй хяналтыг шаарддаг журамд ерөнхийдөө заасан байдаг.
VCM чанарын PVC-д үзүүлэх нөлөөллийг дараах хүснэгтэд хамгийн сайн нэгтгэн харуулав.
| VCM чанарын шинж чанар | PVC процесс болон бүтээгдэхүүнд үзүүлэх нөлөө |
| Цэвэр байдал (химийн найрлага) | Полимержих хурд, молекулын жингийн тархалт, өнгө, дулааны тогтвортой байдалд шууд нөлөөлдөг |
| Физик төлөв (шингэний нягтрал) | Тунг тохируулах нарийвчлал, холих үр ашиг, полимерийн морфологид нөлөөлдөг |
| Бохирдлын агууламж | Энэ нь инициаторыг идэвхгүй болгох, урвалыг дарангуйлах, механик/эцсийн хэрэглээний шинж чанар муудахад хүргэдэг. |
| Үлдэгдэл (жишээ нь, ус, органик бодис) | Сүвэрхэг чанарын гажиг, бөөмсийн жигд бус морфологи, боловсруулалтын дараах асуудлуудыг үүсгэж болзошгүй |
Винил хлоридын мономерын үйлдвэрийн үр ашигтай дизайн, орчин үеийн винил хлоридын мономерын процессын технологид шаардлагатай аюулгүй байдлын арга хэмжээг хангахын тулд дэвшилтэт цэвэршүүлэлт, зохих хадгалалт, бодит цагийн нягтрал хэмжих технологиор дамжуулан VCM-ийн чанарыг чанд хянах нь чухал юм.
Байнга асуудаг асуултууд
Винил хлоридын мономерын процесс гэж юу вэ?
Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх процесс нь этиленийг PVC давирхай үйлдвэрлэхэд чухал түүхий эд болох винил хлоридын мономер (VCM) болгон хувиргах үйлдвэрлэлийн дараалал юм. Энэ нь этиленийг хлоржуулж, этилен дихлорид (EDC) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн шууд хлоржуулах эсвэл оксихлоржуулах замаар явагддаг. Дараа нь өндөр цэвэршилттэй EDC-ийг 480-520°C температурт зууханд дулааны аргаар хагалж, VCM болон устөрөгчийн хлорид (HCl) үүсгэдэг. Урсгалын доод хэсэгт олон нэрэх цамхагууд нь VCM-ийг цэвэршүүлж, хольц болон усыг зайлуулж, полимержихэд шаардлагатай >99.9% цэвэршилтийг бий болгодог. Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэлийн урсгалын диаграммын нарийн төвөгтэй байдал, тохиргоо нь үйлдвэрийн зураг төсөл, үр ашгийн зорилт, хаягдлыг нэгтгэхээс хамаарна.
Винил хлоридын мономерын үйлдвэр нь аюулгүй байдал болон байгаль орчны нийцлийг хэрхэн хангадаг вэ?
VCM нь шатамхай, хорт хавдар үүсгэгч, байгаль орчинд аюултай тул винил хлоридын мономер үйлдвэрийн зураг төсөл нь хязгаарлах, бууруулах ажлыг нэн тэргүүнд тавьдаг. Байгууламжууд нь органик хлорын уурыг таслан зогсоохын тулд олон давхаргат ялгаруулалтын хяналтын шийдлүүдийг хэрэгжүүлдэг. Автоматжуулсан алдагдал илрүүлэх систем болон процессыг зогсоох протоколууд нь санамсаргүй ялгаралтаас сэргийлдэг. Чухал газруудад хий нэвтрэхгүй битүүмжлэл болон тусгай агааржуулалтын системийг ашигладаг. HCl дайвар бүтээгдэхүүнийг бохирдлыг багасгахын тулд дахин боловсруулдаг эсвэл боловсруулдаг. EDC хагарлын дараа унтраах нь диоксин үүсэхийг зогсоодог. Агаар, усны ялгаруулалтын зохицуулалтын хязгаарыг нэгдсэн бодит цагийн хяналт, дагаж мөрдөх замаар нийцлийг хангадаг.
Шингэн винил хлорид гэж юу вэ, түүний нягтрал яагаад чухал вэ?
Шингэн винил хлорид нь VCM-ийн конденсацлагдсан, даралттай хэлбэр бөгөөд ууршилтаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд бага температур эсвэл өндөр даралттай хадгалж, тээвэрлэдэг. Шингэн винил хлоридын нягтрал нь температур болон даралтаас хамааран ихэвчлэн 0.910-0.970 г/см³ хооронд хэлбэлздэг бөгөөд хадгалах сав, замын цистерн, дамжуулах шугамыг зохион бүтээхэд чухал параметр юм. VCM шингэний нягтралын өгөгдөл нь бараа материалын хяналт, холих үйл ажиллагаа, массын нарийвчлалтай тэнцвэржүүлэлт, үйлдвэрлэлийн ажлын урсгалын дагуух процессын гарцыг баталгаажуулахад чухал үүрэгтэй. Lonnmeter-ийн үйлдвэрлэсэн шиг шугаман нягтралын хэмжүүрүүд нь үйл ажиллагааны аюулгүй байдал, үр ашгийг хангахад шаардлагатай тасралтгүй хяналтыг санал болгодог.
VCM цэвэршүүлэх процесст нэрэх цамхаг яагаад чухал вэ?
Нэрэх цамхаг нь винил хлоридын мономерыг цэвэршүүлэх процессын гол цөм юм. Эдгээр нь VCM-ийг үлдэгдэл EDC, бага буцалгах хлоржуулсан хольц, үйлдвэрлэлийн явцад үүссэн "хүнд үзүүрүүд"-ээс ялгадаг. VCM нэрэх цамхагийг зөв ажиллуулах нь полимержих тэжээлийн мономер нь чанарын хатуу стандартыг хангадаг болохыг баталгаажуулдаг. Ханаагүй нэгдлүүд эсвэл чийг гэх мэт аливаа бохирдол нь PVC полимержих процессын алхамуудад саад учруулж, стандартаас гадуурх давирхай үүсгэх эсвэл доод урсгалын катализаторыг гэмтээж болно. Дэвшилтэт VCM цэвэршүүлэх аргууд нь ялгах ажиллагааг оновчтой болгох, дайвар бүтээгдэхүүнийг нөхөн сэргээх, дахин бойлерийн бохирдлыг багасгахын тулд олон нөлөөтэй шулуутгагч болон тусгай тавиуруудыг ашигладаг.
PVC полимержих процесс нь винил хлоридын мономер үйлдвэрлэлтэй хэрхэн холбогддог вэ?
VCM-ийн цэвэршилт ба тогтвортой байдал нь өндөр чанартай поливинил хлоридын давирхайн урьдчилсан нөхцөл юм. PVC полимержих процесс нь полимержих реакторт VCM-ийг шууд хэрэглэдэг (ихэвчлэн суспенз, эмульс эсвэл бөөнөөр үйлдвэрлэх технологиор дамжуулан). VCM-ийн найрлагыг нарийн хянах нь эцсийн PVC бүтээгдэхүүний молекулын бүтэц, хольцын профайл болон физик шинж чанарт нөлөөлдөг. Винил хлоридын мономер үйлдвэрлэх процесс ба PVC полимержих технологийн хоорондох нягт холбоо нь нягтралын өөрчлөлт, ул мөрийн хольц эсвэл температурын хэлбэлзэл зэрэг VCM-ийн аливаа процессын хэлбэлзэл нь полимержих үе шат руу тархаж, үр ашиг, бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлд нөлөөлдөг гэсэн үг юм.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 12-р сарын 18
