ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоклавы из "Техника высоких давлений в химии" В современной технике громадное количество самых разнообразных закрытых сосудов, работающих периодически при условиях повышенного давления и температуры, принято называть автоклавами, начиная с больших сосудов для проведения различных химических реакций и кончая небольшими автоклавами для стерилизации парами воды перевязочного материала. [c.83] Б дальнейшем будут рассмотрены автоклавы, служащие для проведения химических реакций под высокими давлениями и при повышенных температурах, когда один или оба эти фактора ускоряют реакцию или дают более высокие выходы продукта. [c.83] В автоклавах проводят, как правило, реакции, в которых один или все компоненты находятся в жцдкой фазе, поэтому в них часто предусматривают перемешивание, которое обеспечивает равномерное и более быстрое протекание реакции в желаемом направлении. По характеру своей работы автоклавы являются аппаратами периодического действия и применяются, в частности, для таких процессов, как гидрирование, дегидрирование, аминирование, карбонизация, полимеризация, гидролиз, окисление, гидратация и ряд других синтезов. [c.83] С механической точки зрения, конструкция не обеспечивает получения удовлетворительной продукции. [c.84] Исходные данные при проектировании установки должны, по возможности, включать сведения о ее производительности, сырье, технологическом процессе, протекающих реакциях и конечном продукте. Особое внимание следует обратить на физические характеристики реагентов, в частности, на вязкость при различных стадиях процесса, на давление паров, теплоемкость, точку кипения, удельный вес, теплоту реакции и коррозионное воздействие. Необходимы также данные о температуре и давлении в продолжение всего цикла. Если установку предпола- гают использовать в дальнейшем для другого процесса или расширить, то эти возможности следует учесть в первоначальном проекте. [c.84] Важную роль в проведении автоклавного процесса играет выбор рациональной системы нагрева, а если это необходимо, то и быстрого охлаждения. В автоклавах высокого давления эта роль приобретает особое значение, так как неравномерная температура стенок и их перегрев не только нарушают процесс, но могут привести и к взрыву аппарата, последствия которого тем тяжелее, чем выше было давление и чем больше емкость автоклава. В зависимости от требующейся скорости и температуры нагрева, величины установки и экономических факторов применяют нагрев при помощи огня, топочных газов, горячей воды, водяного пара, электрического тока, минерального масла, дау-терма, легкоплавких металлов, ртути, расплавленных солей и т. д. [c.84] Непосредственный огневой нагрев до сих пор имеет широкое применение в установках, работающих при температурах до 500° и выше. Топливом служат газ, мазут, уголь, кокс и реже дрова — первые два позволяют легко регулировать температуру. [c.84] На рис. 35 изображена автоклавная установка с огневым нагревом. Оба автоклава имеют мешалки и самостоятельные печи, оборудованные форсунками, работающими на мазуте. Соотношение между поступающим в топку топливом и воздухом регулирует специальный автомат. Внутри автоклава расположен охлаждающий змеевик, предназначенный для регулирования температуры процесса и для быстрого охлаждения автоклава перед разгрузкой. [c.84] Часть топочных газов выводится после автоклава в дымовую трубу, а вместо них в топку поступает свежий воздух, поддерживающий горение. Этим способом можно одновременно нагревать несколько автоклавов, а также реакторы трубчатого типа. Подогрев дымовыми газами равномерен, температура его хорошо регулируется и пожароопасность при проведении процессов с горючими продуктами значительно меньше, чем при непосредственном огневом нагреве. [c.87] К недостаткам этой системы следует отнести довольно высокую первоначальную стоимость. [c.87] Водяной нагрев применяют для процессов, требующих относительно невысоких температур. Нагревательные системы делают открытыми (до 100°) или закрытыми (до 350°). Более проста открытая система, состоящая из циркуляционного насоса, открытого резервуара для воды, подогреваемой острым паром, трубопроводов, соединяющих резервуар с нагревательной поверхностью автоклава, и терморегулятора, управляющего паровым вентилем. [c.87] Для процессов, требующих температуры до 350°, применяют нагрев водой под высоким давлением. Воду для этой цели нагревают в трубчатом котле, а к обогревательной поверхности автоклава она поступает за счет естественной или принудительной циркуляции. [c.87] Вода может быть нагрета до критической температуры 374°, которой соответствует давление около 225 ат. По условиям механической прочности применение обогревательных рубашек при таких давлениях недопустимо и вместо рубашки к наружной поверхности корпуса приваривают змеевик (рис. 37) или же помещают его внутрь автоклава (рис. 35). [c.87] При нагреве от 100 до 180° насыщенный пар является наиболее распространенным теплоносителем, однако на установках, располагающих паром высокого давления, применяют нагрев до 230° и выше. [c.88] Нагревание острым паром, подаваемым внутрь автоклава, применяется при процессах, протекающих под высоким давлением, очень редко, а при давлении в автоклаве свыше 225 ат подавать в него острый пар вообще невозможно. [c.88] Нагрев другими теплоносителями. В тех случаях, когда необходимо работать при сравнительно высоких температурах или же хотят избежать нагревательных систем, требующих применения высоких Давлений, воду и водяной пар заменяют другими теплоносителями. При жидкостном нагреве для этой цели применяют минеральное масло (до 275—300°), дифенильную смесь (т. кип. 258° и около 400° при 9,5 аг), расплавленные соли (140—540°), свинец (т. плавл. 327°) или эвтектические сплавы легкоплавких металлов. [c.88] Для парового нагрева пользуются дифенильной смесью (до 380°), ртутью (т. кип., 327°) и парами некоторых органических соединений. [c.88] Электрический нагрев методом сопротивления распространен как в промышленной, так, в особенности, и в лабораторной практике, где стоимость энергии не играет большой роли. Нагревательные элементы могут быть расположены как вне, так и внутри реакционных сосудов, причем в автоклавах, за редким исключением, их помещают снаружи. [c.88] Ленту сопротивления наматывают по изоляции, наложенной на корпус автоклава или же располагают на специальных изоляторах на некотором расстоянии от автоклава, образуя небольшой воздушный зазор между лентой и корпусом. [c.88] Установки, оборудованные электрическим нагревом, компактны и просты, температура легко регулируется, при этом не требуется насосов, печей, дымовых труб и т. д. Пуск установки прост и опасность пожара минимальна. Для промышленных установок электрический нагрев обычно применяют до 400—500°, но лабораторные автоклавы с наружным нагревом часто работают при температуре порядка 600° и выше. [c.88] Вернуться к основной статье