ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Планирование опытных работ из "Основы создания технологического процесса получения полимеров" Исходя из изложенного выше, можно предложить следую-шую стратегию опытных работ при создании нового технологического процесса синтеза нового полимерного материала. [c.164] Необходимо еще раз уточнить различие между наработочной и пилотной установками. В данном контексте под наработочной установкой понимается опытная установка, созданная по самой простой технологической схеме, обеспечивающей наибольшую надежность работы узлов. Схема по возможности не должна содержать узлов и аппаратов, требующих специального конструирования, доводки и испытаний. Используемые технические решения вовсе не обязательно должны в дальнейшем использоваться для масштабирования. Основное назначение этой установки-—обеспечить весь комплекс работ по анализу, переработке и поискам областей применения нового полимерного продукта. Поэтому создание такой установки оправдано только в случае получения нового типа полимерного материала. [c.164] Пилотная установка создается для масштабирования процесса, когда характеристика продукта достаточно определена, т. е. комплекс работ по установлению структуры, определению свойств, способов переработки и областей применения в основном завершен. [c.164] Попытки объединить решение обеих задач (наработку нового продукта и масштабирование технологического процесса) на одной установке приводят не к уменьшению, а к увеличению затрат времени и средств. [c.164] Позднее, при разработке технологии синтеза сополимера формальдегида специальная наработочная установка уже была не нужна и для пилотной установки были точно сформулированы требования к свойствам продукта. Это позволило провести весь цикл опытных работ за полгода. [c.165] Вместе с тем жидкофазный процесс в суспензии оказался в данном случае вполне универсальным, и постепенно жидкофазная опытная установка взяла на себя функции наработочной. Газофазную установку пришлось законсервировать. [c.165] Пример 3. При разработке технологии синтеза поликарбоната наработочная установка была не нужна, так как требования к качеству продукта были хорошо известны. Задача созданной пилотной установки заключалась в отработке непрерывного процесса синтеза и выделения продукта на специально сконструированном оборудовании по разработанному режиму. Производительность установки составляла 14 кг/ч. Ее непрерывная эксплуатация в течение нескольких суток (конечно, после того как все режимы и аппаратура были отработаны) позволила продемонстрировать устойчивость процесса, стабильность показателей качества продукта, работоспособность аппаратуры. Демонстрация этой установки была заключительным этапом при продаже лицензии инженерной машиностроительной фирме (Италия), которая должна поставлять покупателям комплектное промышленное оборудование для синтеза поликарбоната по отечественной технологии. [c.165] К главнейшим вопросам организации опытных работ можно отнести следующие. [c.165] Имеющийся опыт, безусловно, свидетельствует в пользу создания больших опытных комплексов. Помимо всего остального, это позволяет накапливать аппаратуру, арматуру, насосное оборудование, измерительную технику для мобильного создания и реконструкции установок. [c.165] Третий вопрос — наиболее сложный. Можно привести множество аргументов как в пользу первого, так и второго варианта расположения опытных установок. Близость местоположения опытной установки к научному центру позволит исследователям работать на ней большее время. Это особенно важно в первое время функционирования установки, когда необходимо обучить персонал и убедиться в работоспособности ее узлов. Зато во втором варианте можно максимально использовать промышленные сырьевые коммуникации, очистительные сооружения, что позволяет упростить и удешевить строительство установки. Очень важно, что на ней можно обучить персонал буду-ш,его промышленного производства. В мировой практике преобладает тенденция сосредоточения комплекса опытных установок вблизи научно-исследовательского центра. Это позволяет максимально использовать опыт научных сотрудников. Будуш,ий промышленный персонал проходит обучение в этих центрах. [c.166] К вопросам тактики опытных работ можно отнести следующие. [c.166] Подобных вопросов возникает огромное множество, но остановимся на перечисленных. В промышленной практике доминируют процессы непрерывного действия, отличающиеся большими стабильностью и однородностью продукта, чем периодические. Кроме того, при больших масштабах производства затраты ка организацию непрерывного процесса ниже, так как выше удельная производительность аппаратуры. Исключение составляют процессы суспензионной полимеризации, некоторые процессы полимеризации в блоке, поликонденсации в массе и другие, протекающие с низкими скоростями. Для этих процессов переход к непрерывному режиму синтеза не дает преимуществ. [c.166] Пример 4. Катионная низкотемпературная полимеризация изобутилена представляет собой сверхбыстрый процесс, определяемый скоростью смешения реагентов. Впервые он был создан для производства бутилкаучука еще в 40-х годах нашего века. В настоящее время получают широкий ассортимент полимеров с молекулярной массой от 300 (олигомеры) до 200 тыс. Применяемые во всем мире реакторы полимеризации изобутилена представляют собой емкостные аппараты с интенсивным перемешиванием и встроенными теплообменными поверхностями (рис. 4.1). Хладоагентом является жидкий этилен или аммиак. Среднее время пребывания реакционной смеси в промышленных реакторах составляет около 1 ч. [c.167] Долгое время среди технологов существовало убеждение, что процесс протекает в режиме идеального смешения. Однако с помощью кинетических расчетов, проделанных недавно, было установлено, что характерные времена химической реакции равны 10 —10 с. Это означает, что реакция полимеризации заканчивается на расстоянии 1—10 см от места ввода катализатора в реактор. Макрокинетический анализ работы реактора, в котором учитывалась химическая реакция, процессы тепло- и массопереноса, показал [76], что сверхбыстрые процессы бессмысленно проводить в емкостных реакторах, так как большая часть их объема является балластной. Хотя точные расчеты гидродинамики процесса смешения оказались невозможными из-за усложнений, вызванных изменением плотности среды вследствие контракции мономера и его кипения в зоне реакции, все же приблизительно были оценены значения коэффициентов турбулентной диффузии. Авторы предложили реактор трубчатого типа со ступенчатым вводом катализатора. Вполне очевидно, что такой реактор может эксплуатироваться только в непрерывном режиме. Даже при самых маленьких его размерах производительность оказалась слишком велика для лабораторной установки. Поэтому экспериментальный реактор смонтировали сразу в промышленном цехе параллельно существовавшему емкостному реактору. Длина экспериментального реактора составила около 2 м при диаметре около 0,5 м. Удельная производительность такого реактора оказалась примерно в 200 раз выше, чем реактора с мешалкой. [c.167] Остро дискуссионным является до сих пор вопрос о выборе объема реакторов (производительности) опытной установки. Для материалов общего назначения их производительность определяется потребностями переработчиков и потребителей, которым для полной оценки материала обычно необходимо от нескольких десятков до нескольких сот килограммов на каждый вид изделия. Часто выгодно проектировать наработочную установку со значительным резервом производительности. Это обусловлено тем, что для натурных испытаний образцов изделий могут понадобиться партии однородного (стандартного) материала. Вместе с тем на начальных стадиях разработки потребности в материале могут составлять несколько килограммов. [c.168] Пример 5. При развертывании производства полиформальдегида заявленные потребляющими отраслями потребности на новый материал изменялись, пройдя через максимум. Длительная задержка с созданием опытнопромышленного, а затем промышленного производства привела к тому, что потребности с 50 тыс. т/год снизились до 7 тыс. т/год. В конечном счете это привело к замедлению темпов развития производства этого высокоэффективного материала. [c.168] Объем реактора пилотной установки обычно выбирают в соответствии с масштабным фактором, принятым для проектирования промышленного или опытно-промышленного производства. Масштабный фактор в большой степени зависит от имеющегося опыта, сложности процесса. Чаще всего для реакторов полимеризации он составляет 1 5,1 10. [c.168] При создании промышленного производства ударопрочного полистирола в массе непрерывным способом масштабный фактор составил 1 30, но это скорее исключение из общего правила. При создании газофазного производства полиэтилена был принят масштабный фактор 1 20. [c.168] Выбор режима работы персонала опытной установки зависит от вида процесса и интенсивности работы. Для непрерывного процесса необходима трехсменная работа. В других случаях многое зависит от конкретной задачи и подготовленности персонала. Например, наработка продукта по стандартному режиму или вообще работа на проверку устойчивости процесса может вестись круглосуточно. [c.168] Вернуться к основной статье