PVC fabrikası optimizasyonu PVC sıyırma kolonu modellemesi ve simulasyonu
PVC plant optimization PVC stripping column modelling and simulation
Yazar: SERCAN SERTDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. FEMİN YALÇIN
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Sistem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: PVC = PVC ; Sürekli kolon sistemi = Continual column system

Özet:
Bu çalışmada VCM'nin ayrıştırılması amacıyla kullanılan mevcut degazör ve sıyırma kolon sistemlerinin bilgisayar ortamında Aspen Plus simülasyon programı kullanılarak modellemesi ve benzetimi yapılmıştır. Bu simülasyon çalışmasındaki amaç, PVC reçine içinde kalan VCM miktarının 1 ppm'nin altına düşürülmesini sağlamak ve sıyırma işleminde kullanılan optimum buhar miktarını elde etmektir. K sayısı 68 olan pencere kapı profil yapımında kullanılan türe ait miktarlar tasarım değerlerine göre belirlenmiş ve bir reaktör yüklemesi baz alınmıştır. Mevcut sistemin simülasyon modellemesinde ekipman olarak dram ve pompa kullanılmıştır. Degazörde işlem üç aşamada gerçekleşmiştir. Birinci aşamada reaksiyonu biten ürün degazöre transfer edilmiştir. İkinci aşamada basıncı düşen degazör buhar ile ısıtılmıştır. Son aşamada ise degazör belirli sıcaklığa düşene kadar soğutulmuştur. Mevcut sistem kesikli bir prosestir. Degazörde PVC reçine içinden VCM'yi geri kazanma işleminin düşük sıcaklıkta ve uzun sürelerde gerçekleştiğinden dolayı VCM'nin verimli ve yüksek saflıkta geri kazanılamadığı sonucuna ulaşılmıştır. 
Sıyırma kolon sistemin modellemesi için dram, pompa, ısı değiştirici ekipmanı ve sıyırma kolonu kullanılmıştır. Sıyırma kolonu ile yapılan simülasyon (benzetim) çalışmasında farklı raf sayıları kullanılmıştır. Her bir tasarım için kolona beslenecek buhar akış debisi hesaplanmıştır. VCM bileşeninin kolon dibinde 1 ppm'den daha düşük değeri sağlayan buhar debisi raf sayısı değiştirilerek hesaplanmış, ısı değiştirici dizaynı yapılarak optimum ısıl yük bulunmuştur.  Raf sayısı arttıkça kolona dipten beslenen buhar miktarı azaldığı bulunmuştur. Raf sayısı arttıkça kolon yüksekliği de arttığından dolayı yatırım maliyetinin arttığı görülmüştür. Fakat buhar miktarı da düştüğünden dolayı raf sayısı arttıkça enerji maliyetinin de düştüğü görülmüştür.
Simülasyon sonuçlarına göre mevcut sistemin eski metot, kesikli bir proses olması ve işlem süresinin uzun sürmesi bir üretim kaybı olduğu gibi PVC reçine içinden VCM'yi geri kazanmanın yeterli olmadığı görülmüştür. Sıyırma kolon sisteminin ise sürekli bir proses olduğu, yüksek sıcaklıkta çalıştığı ve işlem süresinin kısa olmasının yanında buhar tüketimininde mevcut sisteme oranla daha az olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Kelimeler: PVC reçine, VCM, sıyırma kolonu, degazör

Abstract:
In this study, modeling and simulation of the existing degasser and stripping column systems used for the decomposition of VCM were performed by using Aspen Plus simulation program in computer environment. The purpose of this simulation study is to ensure that the amount of VCM remaining in the PVC resin is reduced to below 1 ppm and to obtain the optimum amount of steam used in the stripping process. The quantities belonging to the type used in the construction of window profile with K value 68 are determined according to design values and a reactor load is taken as basis. In the simulation model of the present system, drum and pump are used as equipment. Degassing process was carried out in three stages. In the first step, the reaction product is transferred to the degasser. In the second stage, the pressurized degasser is heated by steam. In the last stage, the degasser cooled down to a certain temperature. The current system is a batch process. The recovery of VCM from the PVC resin in the degasser is achieved at low temperature and for a long time, thus achieving the result that the VCM can not be recovered efficiently and in high purity. 
In the stripping column system modelling, blowdown flash drum, pump, heat exchanger equipment and stripping column were used for the simulation. Numerous shelf numbers were used in the simulation study with the stripping column. For each design, the vapor flow rate to be fed into the column is calculated. The amount of steam, which gives a value lower than 1 ppm in the column bottom of the VCM component, was calculated by changing the number of shelves, and the optimum heat load was found by designing the heat exchanger. As the number of shelves increased, the amount of steam fed from the bottom of the collar was found to decrease. As the number of shelves increased, the cost of investment increased because of the increase in column height. However, as the amount of steam dropped, the cost of energy also decreased as the number of shelves increased. 
According to the simulation results, It was seen that the existing system is old method batch process that recovery of VCM is not sufficent from the slurry PVC and long process time is loss of production. Instead, the stripping column system is continuous process which is achieved at a higher temperature and a shorter process time, as compared to the existing system in terms of steam consumption.

Key words: PVC slurry, VCM, stripping column, degasser