ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выделение целевых продуктов из реакционных газов на примере производства пиромеллитового диангидрида из "Эффективность внедрения вихревых аппаратов" Ряд промышленных и опытно-промышленных производств получения нефтехимических продуктов методами жидкофазного (производство фенола и ацетона) и парофазного окисления (производство фталевого ангидрида, антрахинона и пиромеллитового диангидрида) исходного сырья кислородом воздуха оказался серьезным источником загрязнения атмосферы вредными веществами. Традиционная аппаратура санитарной очистки оказалась малоэффективной, поэтому в отходящих газах отмечалось содержание вредных веществ выше их предельнодопустимых концентраций (ПДК). Основная причина этого заключалась в том, что как разработчики, так и проектировщики процессов не учитывали механизма выделения продуктов из парогазовых смесей (ПГС) при их охлаждении, конденсации и сепарации. Отсюда также следует, что эффективность работы на стадии санитарной очистки должна была определяться эффективностью работы на стадии выделения целевых продуктов из реакционных ПГС. [c.98] Механизм охлаждения, конденсации, сублимации и сепарации, а также аппаратурное оформление применительно к описанным производствам подробно были изложены в первом разделе данной книги. [c.98] Следует также отметить, что аппаратура, используемая для процессов ох-лаждение-конденсация и сепарации, например, в производстве фталевого ангидрида из нафталина, не могла быть применена для получения антрахинона из антрацена и пиромеллитового диангидрида из дурола. Это связано с особенностями исходного сырья и технологией процесса относительно высокими температурами и большими отношениями масс воздуха на окисление к исходному сырьк . [c.98] В мировой практике получил распространение способ получения ПМДА парофазным каталитическим окислением полиалкилбензолов, например, 1,2,4,5-тетраметилбензола (дурола) кислородом воздуха на окисных ванадиевых катализаторах. [c.99] Поскольку технологии парофазных процессов получения фталевого ангидрида (ФА), антрахинона и ПМДА схожи, то нами были обследованы и проанализированы узлы выделения продуктов окисления из ПГС и санитарной очистки отходящих газов в действующих производствах. Была выявлена некоторая общность в свойствах и поведении исходных и целевых продуктов, таких технологических параметров, как относительно высокие температуры, большие отношения сырья к окислителю — воздуху и низкие избыточные давления процессов, а также общность в аппаратурно-технологическом оформлении узлов выделения и санитарной очистки. Для наглядности сказанного в табл. 2.4 приведены некоторые сопоставительные технологические параметры рассматриваемых процессов Б зависимости от физических свойств сырья и полученных целевых продуктов. [c.99] Эти особенности и условия определили и основной способ выделения -сублимационную конденсацию продуктов окисления из ПГС, т. е. минуя жидкую фазу, поскольку давление их паров при охлаждении ниже температуры точки росы остается еще относительно высоким. [c.99] Перед выбросом в атмосферу ПГС после конденсаторов или циклона проводят их санитарную очистку. Ее, в основном, осуществляют в насадочных, безна-садочных или пенных абсорберах-скрубберах, в которых в качестве абсорбента и промывочной скрубберной жидкости используют воду, реже щелочи и другие поглотители. После абсорбера обычно устанавливают отсасывающий вентилятор. В последние годы и у нас в стране начинают внедрять реакторы каталитической очистки отходящих газов [24]. [c.100] Анализ работы абсорберов различных типов в производстве ФА [23] показал возможность обеспечения санитарных норм по основным примесям в абсорбере с пенным режимом при работе на воде. Однако, согласно известным данным [25] и результатам нашего обследования производства ФА, антрахинона и ПМДА установлено, что пенные абсорберы работали неудовлетворительно (гидравлический режим не обеспечивался, они часто забивались продуктами реакции, и содержание выбрасываемых после них примесей значительно превышало санитарные нормы. Неудовлетворительная работа узлов санитарной очистки объяснялась и недостатками в работе узла выделения продуктов из ПГС, обусловливающими большой унос примесей из абсорбера. Поэтому требовалось выявление причин этих недостатков и не только по работе узла санитарной очистки, но и из-за экономических соображений, поскольку безвозвратно терялись ценные продукты. Повышенные концентрации примесей в газах, идущих на санитарную очистку, делали ненадежной и каталитическую очистку выбросов. [c.100] Работа узла выделения определялась многими факторами, в частности, и режимом охлаждения ПГС. Если охлаждение ПГС в конденсаторах намораживания осуществляли подачей хладоагента в оребренные трубы, на которых и сублимировались пары продуктов окисления, то в безнасадочных сублиматорах в первоначальном исполнении ПГС охлаждались через его стенки атмосферным воздухом, а в последующих исполнениях — хладоагентом, подаваемым в рубашки или непосредственно в камеры для смешения с ПГС [23]. Сублимат из конденсаторов намораживания удаляли выплавлением путем подачи в трубы вместо хладоагента горячего теплоносителя, переключив подачу ПГС на другой конденсатор. Из безнасадочных сублиматоров осевшие на дно кристаллы продуктов отбирали через люки, при этом стенки камер эпизодически обстукивали деревянными молотками процесс снятия кристаллов со стен сублиматоров в настоящее время механизирован (в случае цилиндрических аппаратов — скребками, насаженными на вал, кипящим или движущимся слоем инертной насадки). В последнем случае насадка выступает и как хладоагент. Сублимированный и отбитый продукт выносится газами из конденсаторов и должен отделяться в циклонах и рукавных фильтрах, поскольку получается в очень мелкодисперсном состоянии. [c.100] Как отмечалось в рекламных сообщениях [26, 27], западногерманская фирма КиКго в освоенном промышленном производстве ПМДА для выделения целевого продукта использовала так же сублимационные камеры. Однако недостатки аппаратурного оформления этого способа вполне очевидны малые скорости ПГС определяла его металлоемкость, необходимость значительных производственных площадей и т. д. [c.101] С другой стороны эти недостатки не дают основания считать способ объемной конденсации исчерпавшим себя. Наши исследования закрученных потоков показали возможность совмещения в едином вихревом аппарате эффективной конденсации и сепарации дисперсной фазы [9, 28, 29]. [c.101] Интересными, на наш взгляд, могли бы оказаться методы, основанные на улавливании продуктов окисления из ПГС путем непосредственного контакта его с хладоагентом в жидком или твердом гранулированном виде. [c.101] В том и другом виде хладоагент должен, в первую очередь, быть химически инертным к той среде, с которой вводится в соприкосновение, термически стойким в пределах рабочих температур, должен хорошо отделяться от уловленных продуктов окисления, недорогим и легкодоступным. Кроме того, жидкий хладоагент должен быть нетоксичным, иметь возможно более низкую упругость паров и высокую удельную теплоемкость, не действовать коррозионно на аппаратуру. Такой вариант был исследован и нами [30]. [c.101] В опытном производстве ПМДА функционировал конденсатор с фонтанирующим слоем стеклянных охлаждаемых шариков (бисера). Парогазовый поток с температурой 410-450°С проходил котел-утилизатор, образующий пар, и поступал с температурой 220-240°С в конденсатор. Увлекаемый газовым потоком охлажденный бисер конденсировал (сублимировал) продукты реакции, составляющие ПМДА-сырец. Отбитый ПМДА-сырец в пылевидном состоянии подавали в три последовательно соединенные циклоны одинакового размера, после которых отходящий газ с температурой 140-100°С выводили на санитарную очистку. Недостатками такого решения являлись разделение стадий конденсации и сепарации улавливания продукта, высокая дисперсность сублимата, мельчайшие частицы которого не улавливались в циклонах. Размеры частиц, уловленных в циклонах, колебались от 1,9 до 60,5 мкм. В продукт попадали стеклянные механические примеси. [c.101] Совершенствование способа выделения и обезвреживания продуктов реакции в значительной степени определялось свойствами целевого продукта -ПМДА. Поэтому были проведены исследования некоторых физических свойств пиромеллитового диангидрида [31]. [c.101] Термическую стабильность чистого ПМДА и ПМДА-сырца проверяли по изменению концентрации ПМДА как в стеклянных запаянных ампулах, так и в открытых пробирках при различных температурах и при различной выдержке по времени. [c.102] Были выбраны следующие температуры 150, 275, 300, 315, 325 и 350°С. Время выдержки при этих температурах составляло 1, 2, 3, 4, 5 и 6 ч. [c.102] Для каждой температуры опыты по времени проводили параллельно, т. е. все ампулы или пробирки с ПМДА находились в одинаковых условиях, но различное время. Нагревание осуществляли в ванне с нитрит-нитратной смесью, помещенной в электропечь. [c.102] Экспериментальные данные, обработанные в виде графической зависимости концентрации ПМДА от времени нагрева, представлены на рис. 2.15. Концентрацию ПМДА определяли полярографически. [c.102] Анализируя эти данные, видим, что чистота пробы очищенного ПМДА при температуре до 300-320°С не изменялась при термообработке в течении 6 ч, а чистота ПМДА-сырца в этих пределах даже повышалась. При температурах выше 320°С в результате длительной термообработки происходило снижение чистоты ПМДА за счет его разложения. Причем, в открытых пробирках разложение ПМДА происходило несколько быстрее. [c.103] Вернуться к основной статье