Отделение синтеза алкидного олигомера ПФ-053 мощностью 3000 т/год
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?а и насосы, необходимые при обогреве ВОТ.
Однако электроиндукционный обогрев связан с высоким расходом электроэнергии, необходимостью в строительстве мощной трансформаторной подстанции и прокладке соответствующей электросети. В реакторах с электроиндукционным обогревом вследствие перегрева реакционной смеси у стенок может происходить разложение синтезируемого пленкообразователя и, следовательно, ухудшение его качества.
Аппараты из углеродистой, нержавеющей и двухслойной стали с нормализованным объемом 1; 2; 3,2; 4; 5; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 30 и 50 м3 могут иметь рубашку сплошную или в виде приварного змеевика из полутруб. С пропеллерной и турбинной мешалками выпускаются реакторы объемом до 16 %-му с лопастной и якорно-рамной мешалками - до 50 м3. Изготовление реакторов из двухслойной стали сопряжено с расходом дорогостоящей нержавеющей стали, при синтезе продуктов, налипающих на стенки реактора и мешалку (например, поливинилацетатной дисперсии), приходится их полировать, что значительно повышает стоимость аппарата. В последние годы широкое применение получили эмалированные аппараты (налипаемость на эмаль резко снижается). Выпускаются эмалированные вертикальные аппараты объемом до 50 м3, намечается тенденция дальнейшего увеличения объемов. Эмалированные вертикальные аппараты объемом до 25 м3 имеют верхний привод мешалки, а объемом 25 м3 - с нижним.
Ранее предельный объем реакторов периодического действия ограничивался и зависел от того, какое пленкообразующее вещество синтезируется. В настоящее время это ограничение сохранилось лишь для синтезов, при которых недостаточно быстрый отвод теплоты реакции может вызвать сшивание продуктов (желатинизацию или образование козлов). Аппараты для синтеза алкидов в настоящее время имеют объемы до 80 м3, разрабатываются конструкции реакторов больших объемов. Укрупнение аппаратуры позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты, повысить производительность труда. Например, установка вместо двух реакторов одного реактора вдвое большего объема на 20-30 % уменьшает капитальные затраты и сокращает эксплуатационные расходы.
Удельная поверхность теплообмена с ростом объема реактора уменьшается и, следовательно, увеличивается продолжительность нагревания и охлаждения реакционной смеси. В результате снижается эффект, достигаемый при увеличении объема реактора. Кроме того, при невозможности быстрого отвода теплоты реакции в процессе синтеза многих алкидов возможно бурное протекание реакции, сопровождающееся желатинизацией массы (образованием козлов) и нередко приводящее к аварии. Требования к быстроте нагревания и охлаждения реакционной смеси и степень опасности, возникающей при замедлении отвода теплоты реакции, зависят от вида синтезируемого алкида.
Для сокращения затрат времени на вспомогательные операции нагревания и охлаждения реакционной смеси служат следующие приемы:
)с целью повышения коэффициентов теплоотдачи от стенок реактора к реакционной смеси применяют эффективные типы мешалок, например, комбинированные мешалки (см. рис. 1,о) или увеличивают их частоту вращения, проводят ступенчатое изменение частоты вращения мешалки в процессе синтеза, устанавливают на валу мешалки дополнительные перемешивающие устройства (лопасти, пропеллеры и др.);
)используют погружные теплообменные устройства не только для охлаждения, но и для нагревания реакционной смеси, предпочтительно с развитой поверхностью (двухрядные змеевики и т. п.);
)загружают в реактор предварительно нагретые в приемниках или в проточных теплообменниках исходные компоненты и расплавленный фталевый ангидрид;
)блокируют реактор с выносным теплообменником, с естественной (конвекционной) или принудительной циркуляцией реакционной смеси через теплообменник.
Одним из наиболее эффективных способов повышения поверхности теплообмена в реакторах периодического действия большой вместимости является установка выносных теплообменных устройств. Примером может служить используемый при синтезе алкидов горизонтальный реактор периодического действия объемом 80 м3 с выносными рециркуляционными теплообменниками (рис. 3).
Рисунок 3 - Ректор с выносными теплообменниками.
Практически полностью отсутствуют застойные зоны в стационарных условиях работы реактора, достигается хорошее перемешивание при циркуляции потока со скоростью 120-130 м3/ч, т. е. кратностью циркуляции 2.
Максимальный объем стандартных аппаратов с вертикальным перемешивающим устройством составляет 50 м3. Недостатком таких реакторов является их большая высота. В настоящее время для синтеза алкидов применяют реакторы горизонтального типа объемом 50 м3 и более, не требующие очень высоких помещений для их устайовки. Из-за малой удельной поверхности нагрева горизонтальные реакторы большого объема снабжаются выносными циркуляционными кожухотрубчатыми теплообменниками с большой поверхностью теплообмена.
В процессе синтеза алкидов отгонка реакционной воды азеотропным методом на стадии этерификации существенно ускоряется при использовании пленочного испарителя. В этом случае пленочный испаритель является тепло- и массообменным аппаратом, поскольку в нем протекает не только процесс теплопередачи, но и синтез продукта. В реакторах большого объема с недостаточной поверхностью теплообмена пленочный тепло- массообменный аппарат является основной дополнительной поверхностью теплообмена. На рис. 4 приведена