ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные аппараты и технологический режим процесса из "Производство синтетического глицерина" Технологическая схема хлорирования пропилена изображена на рис. 7. Нагретый до 340—360 °С сухой пропилен при давлении 2,5—3 кгс/см2 вводят в верхнюю часть хлоратора 11, б смеситель. [c.43] Осушенный хлор при том же давлении поступает в боковой штуцер смесителя. Реакция хлорирования начинается в смесителе и заканчивается в самом хлораторе 11. Продукты хлорирования с температурой 500 °С проходят циклон 12 для частичного отделения сажи, образовавшейся в хлораторе, и направляются в закалочный аппарат 15. По межтрубному пространству этого аппарата циркулирует хладоагент (трихлорпропан или другой продукт), который затем охлаждается в рассольном холодильнике 14, стекает в емкость 13 и насосом вновь подается в закалочный аппарат. [c.43] Хлоратор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из двух частей смесителя и собственно хлоратора. Аппарат изготовлен из легированной стали Х18Н10Т или Х17Н13М2Т. Основное требование к конструкции смесите.тя — как можно лучше и быстрее смешать хлор с пропиленом. Для этого в средней части смесителя имеется сужение, в котором скорость пропилена достигает 80—100 м/с. К этому месту под углом 135° приварен патрубок для ввода хлора патрубок также имеет сужение, -что обеспечивает скорость подачи хлора 150—200 м/с. Скорости потоков рассчитаны таким образом, чтобы струя хлора, пересекая поток пропилена, не достигала противоположной стенки смесителя. За очень короткий промежуток времени, пока струя хлора пересекает смеситель, хлор должен полностью и равномерно смешаться с потоком пропилена. [c.44] В месте ввода хлора в пропилен (температура 340—360 С) начинается процесс образования хлористого аллила и дихлорпропана. За счет выделяющегося тепла температура в зоне реакции поднимается, и по мере ее увеличения возрастает доля образующегося хлористого аллила. В промышленных хлораторах большой производительности подъем температуры до 470—480 °С (температуры, обеспечивающей получение 80—85% хлористого аллила) достигается на расстоянии примерно 1 м от места ввода хлора. При средней скорости потока 150 м/с это должно происходить за 0,01 с. Однако за такой короткий промежуток времени весь хлор не успевает вступить в реакцию, так как не удается достичь равномерного распределения его в пропилене. Практически это происходит через 0,5—1 с, что соответствует подъему температуры до 500 °С. Чтобы выдержать такое время, сохранив хлоратор небольшой высоты, после зоны смешения диаметр аппарата значительно увеличивают, и тогда скорость потока снижается до 8—10 м/с. Реакция заканчивается именно в этом объеме хлоратора, что контролируют достижением температуры 500 °С и отсутствием хлора в реакционном газе. [c.44] С1г СзНб должно быть всегда стабильным. Это достигается авто магическим регулированием обоих потоков блоком соотношения Схема состоит из расходомеров и регулирующих клапанов на по токах хлора н пропилена и вторичных приборов. Последние авто магически поддерживают заданное отношение, воздействуя на кла паны в зависимости от показаний расходомеров. Для надежной ра боты блока соотношения требуется постоянное давление пропи лена и хлора, поступающих в хлоратор. При разных давлениях один и тот же объем содержит различные количества газа. Про мышленные расходомеры газов (дифференциальные манометры) работают по принципу измерения объемов и дают правильные показания только при том давлении, на которое они рассчитаны. Поэтому колебания давления приводят к большой ошибке в измерении. [c.45] Второе условие — температура поступающего в хлоратор пропилена должна быть такой, чтобы температура в зоне реакции на расстоянии 1 м от места ввода хлора была 470—480 °С. Чем ниже эта температура, тем ниже выход хлористого аллила. Указан ную температуру можно поддерживать, предварительно подогревая пропилен. При более низких температурах в указанной зоне высокая температура сдвигается в низ аппарата и, хотя весь хлор успег вает вступить б реакцию, выход хлористого аллила падает до 60—70%. [c.45] Наиболее выгодным режимом работы хлораторов является мак- симальное приближение зоны высоких температур к месту ввода хлора. Однако следует помнить, что существует предел повышения температуры ни в одной из зон хлоратора температура реакционной смеси не должна подниматься выше 510 °С. [c.45] Пуск хлоратора в работу осуществляется в такой последовательности. Через хлоратор пропускают предварительно нагретый до 250°С пропилен в количестве, обеспечивающем полную производительность. Затем через штуцер для ввода хлора подают не большое количество азога для вытеснения попавшего в него про,-пилена и, не прекращая подачи азота, начинают подачу хлора. Как только хлор начнет поступать в хлоратор, подачу азота прекращают (практически это достигается одновременным открыванием хлорного и закрыванием азотного вентилей). [c.45] Вытеснение пропилена из хлорного трубопровода необходимо, так как в момент подачи хлора здесь создается большой его избыток по отношению к пропилену. Это всегда ведет к резкому росту температуры и соответственно к образованию сажи. Размер частиц сажи не превышает сотых долей микрона. Основная часть образующейся сажи уносится из хлоратора вместе с продуктами реакции, но небольшое количество оседает на стенках хлоратора и на гильзах термопар. Для предупреждения образования сажи отношение С12 СзНб в момент пуска хлоратора не должно быть ниже 1 7. Поэтому в первый момент работы хлоратора содержание дихлорпропана повышенное, но сажа не образуется. [c.45] Постепенно аппарат переводят на рабочий режим, увеличивая в течение 30—40 мин температуру пропилена до 340—360 °С и снижая отношение С1г sHg до 1 5,5. Проводят анализ продуктов хлорирования. Если выход хлористого аллила около 80%, температуру подогрева пропилена поднимают очень медленно, т. е. сокращают зону низких температур в хлораторе. Когда температура в верхней части хлоратора достигнет 470—480 °С, аппарат считается выведенным на нормальный режим (с оптимальным выходом хлористого аллила 80—85%). [c.46] При неправильном пуске хлоратора образуются значительные количества сажи, наблюдается повыщенное сопротивление потоку хлора, из-за чего не удается довести количество хлора до требуемого. В таких случаях хлоратор останавливают и проводят необходимую чистку. При условии непрерывной работы и предотвращении резких и значительных колебаний в подаче хлора и пропилена, а также колебаний температуры пропилена хлоратор работает без остановок 3—4 недели. В процессе работы режим может быть изменен в сторону снижения температуры или увеличения избытка пропилена. Это не уменьшит времени пробега хлоратора до следующей остановки, но снизит выход или производительность. Изменения в сторону увеличения температуры и снижения избытка пропилена недопустимы по причинам, указанным ранее. [c.46] Поскольку в промышленной практике не исключены внезапные остановки, резкие толчки -в подаче газов и т. п., для защиты хлоратора от забивания сажей или прогорания его стенок, кроме ранее указанных приборов контроля и регулирования, установлены системы автоматических блокировок. Одна система отключает подачу хлора при повышении температуры в хлораторе сверх 515 °С, вторая — при резком снижении подачи пропилена. В зимнее время в случае возможной конденсации хлора в трубопроводах с нарушенной изоляцией (или отключенным обогревом) проскок жидкого хлора в хлоратор может привести не только к образованию сажи, но даже к прогоранию стенок хлоратора в результате очень высокого подъема температуры. [c.46] Циклон — аппарат для очистки реакционных газов от сажи изготовлен из тех же марок стали, что и хлоратор. Поток реакционных газов со значительной скоростью входит по касательной в корпус циклона (в верхнюю часть) и приобретает вращательное движение. При этом частицы сажи за счет снижения скорости газового потока и центробежной силы отбрасываются к стенкам циклона и оседают в нижней его части. Очищенные газы уходят из циклона по центральной трубе. При такой конструкции циклона можно отделить только крупные частицы сажи. Поэтому в циклоне отделяется меньше половины всего количества сажи. Выгружают сажу из циклона только в момент остановки хлоратора. [c.47] Продукты хлорирования пропилена в присутствии хлористого водорода не требуют мгновенного охлаждения, поэтому в рассматриваемой схеме используют кожухотрубный теплообменник. Это вертикальный аппарат, изготовленный из стали Х18Н10Т. Реакционные газы поступают в верхнюю часть теплообменника и проходят по трубкам вниз. В межтрубное пространство подают охлаждающую жидкость (хладоагент). Поверхность теплообменника рассчитана таким образом, чтобы реакционные газы охлаждались с 500 до 50 С. [c.47] Большой температурный перепад от 50 до 500 °С ставит работу закалочного аппарата в очень жесткие условия. Для компенсации удлинения трубок при нагревании нижнюю трубную решетку делают скользящей (аппарат с плавающей головкой) верхние концы трубок приваривают к трубной решетке. Это предохраняет места развальцовки труб от разуплотнения. В случаях разуплотнений хладоагент попадает в реакционные газы. В связи с этим нельзя использовать в качестве охлаждающей жидкости воду, так как произойдет быстрая и очень сильная коррозия. Обычно применяют соляровое масло или трихлорпропан в контакте с реакционными газами они не оказывают никакого влияния и легко отделяются от хлористого аллила при ректификации. [c.48] Система охлаждения включает рассольный холодильник, ем-крсти, насос и трубопроводы. Охлажденный в рассольном холодильнике до О—5 °С хладоагент насосом подают снизу в межтрубное пространство закалочного аппарата. Поднимаясь навстречу потоку реакционных газов, жидкость отнимает их тепло и нагретая выходит с верха аппарата. Пройдя рассольный холодильник, жидкость поступает в емкость, из которой насосом возвращается В закалочный аппарат. [c.48] Следует иметь в виду, что усиленная коррозия трубок в теплообменных аппаратах довольно часто наблюдается из-за газовой . .подушки . Это объясняется тем, что вода содержит растворенный воздух (кислород). При нагревании воды в теплообменнике растворимость воздуха уменьшается, газ собирается в верхней части, а на границе раздела жидкой и газовой фаз кислород очень агрессивен по отношению к металлам. [c.49] Технологическая схема жидкостной закалки значительно отличается от рассмотренной выше. Продукты хлорирования при 500 °С поступают в специальный аппарат, куда подают определенное количество тяжелых кубовых остатков после ректификации хлористого аллила. В результате испарения жидких продуктов реакционные газы охлаждаются. Меняя количество и температуру подаваемой на закалку жидкости, можно охладить газы до любой температуры. [c.49] Поскольку газообразные продукты хлорирования содержат сажу и смолистые вещества, жидкостную закалку совмещают с их очисткой. Для этого на закалку подают жидкости больше, чем требуется для охлаждения, и этим избыточным количеством жидкости промывают охлал денные газы. Газообразные продукты после жидкостной закалки содержат повышенное количество дихлор-производных пропилена. Затем их либо направляют в конденсационно-отпарную колонну, либо они проходят предварительную частичную конденсацию. [c.49] Жидкость из закалочного аппарата после отстойника, где частично осаждаются сажа и смолы, и холодильника насосом возвращают в процесс. Количество циркулирующей жидкости постоянно увеличивается за счет растворения и конденсации продуктов хлорирования, поэтому часть ее выводят из системы. Предварительно отгоняют хлористый аллил, абсорбируемый в процессе закалки . Для этого отбираемая жидкость проходит отпарную колонну. Легкие продукты отгоняют и присоединяют к общему потоку продуктов хлорирования, направляемых в конденсационно-отпарную колонну. Тяжелые продукты — дихлориды — поступают на переработку вместе с тяжелыми кубовыми остатками после ректификации хлористого аллила. [c.49] Вернуться к основной статье