Membrii proiectului: [305103]

Membrii proiectului:

Constantin Elena Carmen

Agiu Anamaria

Defta Mădălina

Tanasov Octavian

Chirvasa Andrei Ovidiu

2017

CUPRINS

INTRODUCERE 3

DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC 4

IDENTIFICAREA PROBLEMELOR DIN INSTALAȚIE 8

PREZENTAREA SOLUȚIILOR DIN INSTALAȚIE 9

DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC DIN SECȚIUNEA 500 GRANULARE 15

MODERNIZAREA PROCESULUI DE GRANULARE 17

INTRODUCERE

Instalația de polipropilenă a [anonimizat]. Având o capacitate de producție inițială de 60 000 tone/an aceasta a fost îmbunătățită și mărită la 80 000 tone/an prin prelucrarea procesului tehnologic și a [anonimizat] a diametrelor nominale a traseelor.

Din punct de vedere al profilului producției instalația poate produce o gamă complexă de sorturi (peste 45) având o posibilă viziune de extindere a acestora. Acest profil se poate modela în funcție de cerințele pieței.

Datorită dezvoltării profilului și a pieței din ultima perioadă se vede necesară mărirea capacității instalației actuale la 100 000 tone/an, această mărire reprezentând un procentaj de aproximativ 25%.

Luând în considerare această creștere se vor face modificări asupra utilajelor prin înlocuirea acestora cu unele de capacitate mărită.

[anonimizat]. Se concentrează pe activitățile comerciale pe piața regională fiind un furnizor constant pentru clienții din: Bulgaria, Serbia & Muntenegru, Croația, Macedonia, Grecia, Turcia, Plonia, Ucraina, [anonimizat]: Italia, Spania, Franța, Austria.

DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC

Capacitatea de producție a instalației de polipropilenă a fost proiectată inițial pentru a prelucra 60000 t/an, după îmbunătățiri aceasta a fost extinsă la 80000 t/an.

Instalația de polipropilenă cuprinde următoarele secțiuni:

100 – preparare catalizator

200 – polimerizare

300 – dezactivare – spălare

400 – uscare

500 – granulare

700 – recuperare hexan și recuperare polimer atactic

900 – utilități

1000 – [anonimizat], [anonimizat].

Prin procesul de polimerizare al propilenei în prezentă de catalizator se obține polipropilena (izomer izotactic și izomer atactic în cantități mai mici).

Procesul tehnologic de obținere a polipropilenei este alcătuit din următoarele faze tehnologice:

[anonimizat], [anonimizat] n-hexan.

polimerizarea propilenei are cel mai important rol în proces. Polimerizarea olefinelor cuprinde următoarele etape: inițiere, propagare și terminare. [anonimizat] 70-72șC și presiune de 12kg/cm2. Dupa reacție rezultă doi homopolimeri (un izomer izotactic și unul atactic).

dezactivarea, se folosesc soluții alcaline pentru eliminarea componenților metalici care vin de la catalizator, de aici rezultă precipitate de hidroxizi metalici. Hidroxizii din suspensie se îndepartează prin spălare cu apă.

centrifugarea, este etapa de separare a turtei umede (polimer isotactic) de lichidul-muma (hexan și polimer atactic), urmată de purificarea hexanului și recircularea sa în proces.

recuperare hexan, este cea mai complexă fază tehnologică ce cuprinde:

– polimerul atactic și urmele de compuși catalitici care sunt separați din hexan,

– prin distilare azeotropă hexanul este purificat, conținutul de apă admis fiind de max. 5ppm. ,

– prin scăderea conținutului de hexan concentrația izomerului atactic crește.

uscarea, este etapa prin care se elimină conținutul de hexan din masa de polimer transformându-l în pudră. Uscarea se desfășoară în două etape care diferă prin punctele de rouă ale gazului de uscare. Prima etapă se realizează cu ajutorul uscătorului pneumatic, iar cea de a doua cu uscatorul în pat fluidizat.

granularea, este etapa în care pudra de polimer se transformă în granule. În această fază pudra de polipropilenă este amestecată cu stabilizatori apoi omogenizată și topită cu ajutorul mixerului. Apoi este introdusă în extruder unde datorită presiunii utilajului trece printr-o matriță unde este tăiată sub jet de apă sub formă de granule.

Utilitați fabricarea polipropilenei necesită urmatoarele utilități:

– apă

– aer instrumental

– abur (joasă, medie, înaltă presiune)

– azot

– sola

– sodă caustică

– ulei de etansare

– energie electrică

ambalare

Generalități

Propilena este un gaz la temperatură și presiune ambiantă însă prin mărirea presiunii poate lichefia.

Propilena nu este polimerizată radicalic, ci coordinativ deoarece radicalul reactiv provenit de la propenă imediat ce se formează dă reacție de transfer de lanț cu propena, formând un radical alilic stabilizat prin conjugare cu reactivitate foarte scăzută.

R̊+ CH2=CH-CH3 CH2=CH-C̊H2 C̊H2-CH=CH

Radicalul alilic avand reactivitate scazută se adiționează foarte lent la propenă care are de asemenea o reactivitate scăzută ca urmare, reinițierea după etapa de transfer de lant decurge extrem de lent având o viteză de polimerizare redusă.

Propilena este mai puțin reactivă datorită faptului că polimerizarea decurge prin inserarea depoliolefine pe legătura metal tranzitional-carbon. Metalul are o sarcină parțial pozitivă la atomul de carbon intâlnim o sarcină partial negativă.

Polipropilena există in 3 forme:

– izotactică

– atactică

– sindiotactică

În reacția de polimerizare a propilenei cu catalizator Ziegler-Natta, polipropilena izotactică se formează preponderent însă este însoțită și de cantități mici de polimer atactic.

Acest lucru este nedorit deoarece polipropilena atactică este un polimer cu proprietăți necorespunzătoare înrăutățind proprietățile.

Catalizatorii Ziegler-Natta, sunt alcătuiți dintr-o halogenură de Ti/Zr împreună cu un derivat aluminiu organic.(TiCl3+Al(C2H5)3 .

IDENTIFICAREA PROBLEMELOR DIN INSTALAȚIE

Secțiunea 200, polimerizarea propilenei.

Incapacitatea de prelucrare a căldurii de reacție. Datorită condițiilor specifice de operare, reactorul poate funcționa la un anumit volum de lucru, în cazul de față pentru D201 avem 54 m3, ținând seama de anumiți parametric de temperature și presiune

Dimensionarea reactorului. Datorită creșterii alimentării în reactor, cantitatea de căldură produsă în timpul reacției va crește necesitând o capacitate mai mare de preluare.

Creșterea capacității conduce la nevoia unei cantități mai mari de hexan vapori pentru a putea stabiliza echilibrul lichid-vapori. Astfel vaporizatorul de hexan E205 va trebui înlocuit cu un schimbator de capacitate mărită.

E202 are incapacitatea de preluare a vaporilor de hexan din D205.

Secțiunea 400, uscarea pudrei

Debitul mare de alimentare poate provoca ruperea bolțului și oprirea centrifugii M301. La momentul de față centrifuga este subdimensionată.

Odată cu creșterea capacității și schimbării centrifugii M301, suflanta C401 va fi subdimensionată neputând face transportul pneumatic al pudrei cu azot

Secțiunea 700, recuperare hexan

Odată cu creșterea debitului de alimentare va crește și debitul hexanului care trebuie recuperate, astfel sarcina pompei P701 A/B va crește iar aceasta va fi limitată.

PREZENTAREA SOLUȚIILOR DIN INSTALAȚIE

Secțiunea 200, polimerizarea propilenei.

Înlocuirea condensatorului actual E201 cu unul de o capacitate tubulară de 18650 l și intertubulară de 12090 l.

Schimbarea reactorului actual de la 88 m3 cu unul de 176 m3, diametrul fără manta 8 700 mm și înălțime 8 860 mm.

Înlocuirea vaporizatorului E205 cu unul mai mare cu un procentaj de 66%.

E202 utilizat la condensarea gazului vaporizat ce este introdus în D207, necesită o mărire de capacitate tubulară de 5141,6 l și intertubulară de 3533,3 l.

Secțiunea 400, uscarea pudrei

Centrifuga M301 să fie înlocuită cu două centrifuge noi, verticale, moderne, în serie.

M301 este o centrifugă decantoare orizontală, cu următoarele caracteristici de proiectare:

Dimensiuni: 4300/1870/1400 mm

Presiune regim: 0,08 kgf/cm2

Temperatura regim: 35°C

Debit pudraă PP: 8,6 t/h

Debit hexan: 21 t/h

Conținut de hexan în polimer la ieșirea din centrifugă: 30 – 35%.

La ora actuală, acest utilaj vehiculeazaă un debit de pudră de 11,4 t/h și 40 t/h hexan. Ca urmare, centrifuga este suprasolicitată. Soluția acestei situații este reprezentataă de înlocuirea utilajului cu o centrifugă decantoare cu dimensiuni mai mari, în vederea creșterii capacității de separare a hexanului (25 – 30 % hexan în turtă umedă).

DP PUMPS este specializată de mai multe decenii în fabricarea, dezvoltarea de pompe centrifugale verticale cu mai multe trepte.

Toate piesele a pompelor DP, care intră în contact cu lichide, sunt fabricate din oțel inoxidabil, astfel eliminând aplicarea de fontă, care nu corespunde cerințelor privind caracteristicile de anticoroziune. Utilizarea de prese computerizate și roboți de sudare cu laser a permis aplicarea de materiale mai ușoare, însă mai rezistente, precum și metode de fabricare cu precizie. Aceste dezvoltări au avut ca rezultat mărirea randamentului și durabilitatea pompelor.

Aceste unități de pompe 1 – 4 (max. 6), cu comandă modernă, conform cerințelor, cu microprocesor, supape necesare, țevi de distribuție, rezervor membrană, pot fi instalate rapid și fiabil pe un cadru de bază în vederea deservirii de diferite tehnologii. Pe lângă dezvoltarea produselor sale, DP PUMPS pune accent deosebit pe dezvoltarea calității serviciilor prestate.

De asemenea un utilaj potrivit pentru a face fața noul debit de pudră este centrifuga TURBO-CASCADE, patentată de SIEBTECHNIK GMBH, aceasta este o unitate special utilizată în principal pentru deshidratarea particulelor. Este folosită cu success pentru polipropilenă.

Avantaje:

Proces continuu

Protecția produsului datorită designului etanș

Acțiune de separare intensivă

Consum specific energetic scăzut

Cerința mică a spațiului

Pierderi reduse de căldură datorate sistemului de circulație a aerului

Încălzire opțională și izolare opțională

Întreținerea minimă

Durată lungă de viață

Suflanta C401 cu o capacitate de 22500 m3/h este ineficientă pentru a transporta o cantitate mai mare de gaz de uscare (azot si vapori de hexan). De accea este necesară înlocuirea ei cu alta care poate transporta 45000 m3/h.

Pentru înlocuirea acesteia, se poate alege MBRM T6, construită de Ventadix, cu o putere 30 kW și de 46800 m3/h.

Secțiunea 700, recuperare hexan

Pompa P701 A/B trebuie înlocuită pentru a putea transporta debitul de hexan și urmele de pudră cu o pompă de 48 m3/h, adică 32,5 t/h.

Seria de pompe NDP-80 este cea mai modernă dintre cele fabricate de Yamada. Aceasta este pompă cu două diafragme, având debit de refulare de 48 m3/h. Materialul structurii de rezistență a pompei poate fi polimer organic sau oțel inoxidabil, iar pentru diafragmă, se poate alege construcția acesteia dintr-o mare varietate de materiale, astfel încât să fie potrivită pentru fluidul de transportat.

DESCRIEREA FLUXULUI TEHNOLOGIC DIN SECȚIUNEA 500 GRANULARE

Pentru transportul pudrei folosim azot pentru a proteja polimerul împotriva oxidării și din motive de siguranță.

Din uscătorul M402 pudra uscată ajunge în cicloanele M503 și de aici este preluată cu dozatorul Z515 și depozitată în buncărul TK503.

Din ciclonul M503 azotul care conține particule fine de pudră este dus în filtrele cu saci M511 pentru a i se reține pudra. La rândul ei această pudră cu dozatoarele Z516 va ajunge în TK503. Azotul rezultat din M511 ajunge la filtrele ceramice M515 A/B, apoi răcit în E502 și se recirculă cu suflanta C502 A/B/C.

Pudra care se depozitează în TK503 se cântărește și se alimentează în cele două linii (pantaloni) fiind prelucrată cu dozatorul Z517 A/B și cântărită automat cu Z503 A/B. după cântărire pudra intră în mixerele Z502 A/B și apoi în alimentatoarele cu șnec Z505 A/B (pudra de polipropilenă se amestecă cu stabilizatorul).

Varietatea tipurilor de stabilizatori solizi ajută la obținerea mai multor sorturi de polipropilenă.

Stabilizatorii solizi se amestecă în vazul de preparare Z511 A/B și se depozitează în buncărele TK504 A/B. După amestecare stabilizatorii sunt preluați de dozatoarele Z518 A/B, cântăriți cu Z504 A/B și alimentați in Z505 A/B (amestecător cu șnec). Din Z505 A/B se alimentează mixerele Z502 A/B unde pudra cu stabilizatorii sunt topiți. Polimerul topit se descarcă în extruderul Z501 A/B.

Temperatura polimerului este controlată cu abur sau apă caldă care sunt indroduse în mantaua extruderului. Impuritățile rămase în polimer se trec printr-un pachet de site care are rolul de a le reține.

Polimerul ajunge să fie trecut printr-o matriță și tăiat de cuțite sub apă. Cu ajutorul apei granulele se transportă la M501 pentru a se usca și separa de apă. După uscare granulele se transportă în sitele vibratoare Z508 A/B (aici are loc separarea granulelor conforme de cele neconforme).

Cu ajutorul suflantei și a aerului granulele de polipropilenă conforme sunt transportate în buncărele de granule TK 507 ABCDEFGH.

Apa care ajută la transportul granulelor și tăiere este răcită în E504 și apoi returnată în vasul D502.

Granulele neconforme se vor depozita într-un alt buncar decât cel în flux și se vor lua măsurile necesare pentru a se elimina neconformitățile.

MODERNIZAREA PROCESULUI DE GRANULARE

Plecând din a doua treaptă de uscare reprezentată de uscătorul în pat fluidizat M402, traseul pudrei este unul constant și continuu. Transportul pudrei se face cu ajutorul azotului, acesta ajută la protejarea polimerului împotriva degradării datorată procesului de oxidare dar și din motive de siguranță. Acest transport se efectuează cu suflanta C502 A/B/C, pudra uscată fiind descărcată în buncărul de pudră TK503.

Cum debitul actual de funcționare al suflantei C502 este foarte apropiat de cel maxim admis, mărirea capacității instalației impune înlocuirea acesteia. Mărirea debitului de pudră vehiculat de suflantă de la 11,5 la 13,7 tone/oră, la o densitate a polimerului de 855 kg/m3 corespunde unui debit volumic de 16,023 m3/h, adică 70,547 gal/min. Seria de pompe NDP-40 construite de Yamada Pumps oferă un debit maxim de refulare de 116 gal/min, fiind potrivită și pentru pudră de densitate mai ridicată.

Linia urmărită de pudră circulată de suflantă este alcătuită în faza premergătoare din:

Ciclonul M503 cu dozatorul corespunzător Z515

Filtrele cu saci M511 cu dozatorul aferent Z516

Pudra depozitată în buncărul TK503 este preluată prin două linii (pantalon) cu dozatorul Z517 A/B, măsurată în catronul Z503 A/B și alimentată într-un amestecător cu șnec.

Stabilizatorii vor fi depozitați în două buncăre (unul cu aditivi și altul pentru stearat de calciu) prevăzute cu cântare la partea inferioară.

În urma cercetărilor de pe teren am constatat că este necesară o modificare și extindere a sistemului actual de dozare și prepare stabilizatori.

Pentru a facilita alimentarea cu stabilizator sub formă de pudră în secția de granulare în condiții mai bune de operare, am optat pentru implementarea unui nou sistem de stocare și distribuire.

Dezavantajele sistemului actual sunt:

inhalarea pudrei de stabilizatori (influente toxice)

alimentarea manuală

preparare șarjata

posibile accidente în timpul preparării

Componentele noului sistem:

vase stocare stabilizatori prevăzute cu dozatoare

suflantă

sistem de alimentare a vaselor de stocare din saci BIG BAG

Avantajele noului sistem:

o dozare mai eficientă

calitate superioară

aditivare diversificată

prevenirea accidentelor in timpul prepararii stabilizatorilor

MIXER VERTICAL CU SNEC , TIP TV – TX – BECCARIA

Acesta este un buncăr de stocare flexibil care poate vehicula atât stabilizator pudră cât și stabilizator granule.

Sunt executate din oțel carbon vopsit sau din otel inox, cu capacitate de la 500 litri până la 28.000 litri și, la cerere, putem oferta volume mai mari .

Opțiuni disponibile :

ușa de acces mărită pentru zona cilindrică și zona conică și ușa în lungul șnecului interior pentru curățare ușoară – frecvență .

capac rabatabil pentru buncăr încărcare

buncăr încărcare cu secțiunea 1 x 1 m , pentru încărcare directă din big bag.

racord alimentare tangențial deasupra capacului pentru încarcare pneumatică

doze tensiometrice pentru cântărire continuă

indicatoare de nivel

roți pentru mixer mobil, până la max. 5000 litri

Stabilizatorul va veni ambalat în saci Big Bag de 1 tonă la cota 0 în secția de granulare. Aici sacul va fi poziționat cu ajutorul unui stivuitor în sistemul de descărcare saci Big Bags.

Detalii produs

Sisteme cu lanț pentru descărcăt sacii big bags. Numele companiei: Sillog Systems Srl.

Caracteristici:
– capacitate încarcare: 2000 kg
– înălțimea de ridicare a cârligului 5000 mm
– viteza de ridicare: între 0,6 – 2,5 m/min
– tensiune de lucru : 400 V -50 Hz
– poate fi manipulat de un singur om
– potrivit pentru granulat sau praf

Big Bag-ul care conține materia primă este adus pe stuctura de susținere cu un stivuitor, sau electropală și pregătit pentru a fi suspendat pe stație.

Ridicarea pneumatică este optimă când tipul Big Bag-ului de suspendat, dimensiunea sa variază frecvent și/sau când natura materialului conținut în el necesită reglarea în înălțime pentru a evita umflarea părții inferioare a Big Bag-ului. Această ultimă operațiune poate fi facută automat.

Cuva inferioară, elementul prin care trece materialul, poate fi echipată cu transportor cu spirală flexibilă, cu șnec sau pneumatic.

În cazul produselor toxice sau cu pulberi fine există soluția cu corp mobil etanșat care, acționat vertical de cilindrii pneumatici, comprimă partea inferioară a Big Bag-ului, făcând ermetice părțile în contact.
Aceasta face posibilă deschiderea Big Bag-ului utilizănd mânușile de cauciuc prevazute.

Dacă este necesar, particulele ușoare se aspiră aplicând o depresiune ușoară, utilizând  unul sau două racorduri pentru furtunele aspirante.

Accesorii:

racord pentru furtun aspirant

ciocan pneumatic cu acțiune directă asupra Big Bag-ului

valva cu diafragmă pentru reglarea fluxului de ieșire a produsului și pentru golirea parțială cu reînchidere a big bag-ului

sistem de cântărire a materialului extras cu celule de cântărire, pentru o dozare precisă și sigură

variante de execuție din oțel inoxidabil

Transferul stabilizatorului din sacii Big Bag aflați la cota zero a secției de granulare în buncărele de stocare pentru stabilizatori se va face cu ajutorul unei suflante. O astfel de suflantă este suflanta de la Ingersoll-Rand Technologies & Services Pvt. Ltd. ce transferă și manipulează pulberile de proces uscat mai rapid, mai curat și la un cost redus, reducând contaminarea prin transfer direct din recipientul de pulbere în rețetă.

De asemenea s-a optat pentru înlocuirea amestecătorului cu șnec cu unul orizontal mai performant fiind alcătuit din următoarele parți componente:

un buncăr cu descărcare pneumatică

amestecătorul propriu-zis cu descărcare dublă la bază

un buncăr de descărcare cu șnec de extracție

Avantajele acestui amestecător sunt prezentate în cele ce urmează:

acuratețe în amestecare

posibilitatea de extindere a capacității – datorită conceptului modular, capcitatea amestecătoarelor orizontale poate fi crescută de la 1 la 12 tone.

amestecare rapidă – datorită șnecului dublu elicoidal, amestecarea durează între 4 și 12 minute, în funcție de elementele utilizate.

control computerizat – amestecătorul poate fi pornit, oprit și diagnosticat cu flexmix.

zgomot redus și fără vibrații

Utilizarea șnecului dublu elicoidal Alimentarea multiplă

Pentru a asigura o funcționare facilă și productivitate maximă asociată sistemului de granule, am revizuit eficacitatea extruderului actual din instalație și am considerat ca o alternativă mai bună ar fi noul extruder proiectat de Coperion ZSK Mc¹⁸ Twin Screw. Accesibilitatea bună și numeroasele caracteristici de eliberare rapidă permit o curățare ușoară a extruderului în cel mai scurt timp posibil.

Avantajele Extruderul ZSK Mc¹⁸ Twin Screw:

cuplul specific mare, comparativ cu predecesorul lui ZSK megacompounder plus este cu 30% mai mare;

productivitate mare;

rata vitezei de transfer este mare;

ZSK a dovedit o siguranță mai mare datorită design-ului nou dezvoltat;

reduce temperatura compușilor la viteze mari de transfer;

flexibil, zonă largă de aplicații;

îmbunătățește calitatea compoziției prin prelucrarea ușoară cu un grad mare de umplere;

creșterea eficienței energetice prin reducerea energiei specifice introduse

ANEXĂ

M511

Z515 Z516 Z 511A

ZM 504A

TK 504

Z 518A

Z 517A

Z 504A

Z 503 A