ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические особенности процесса из "Технология нефтехимического синтеза Часть 2" Основной, особенностью процесса прямой гидратации этилена является малая степень конверсии этилена за один проход — невыше 4,5%. Этим обуслов- лена необходимость рецир- Л 220 куляции значительных его количеств. [c.21] Большие объемы циркулирующего газа нужно охлаждать после реакции и вновь нагревать перед подачей в реактор, поэтому при гидратации большую роль играет выбор эффективных способов охлаждения, подогрева и парообразования. [c.21] Ч ыть значительно понижен или полностью исключен расход пара высокого давления, необходимого для проведения собственно гидратации. [c.22] Реакция прямой гидратации этилена идет с выделением зна- чительного количества тепла. Однако вследствие низкой степени конверсии этилена выделяющееся тепло расходуется иа нагревание самого этилена и водяного пара, причем в реакторе адиабатического типа (без отвода тепла) перепад температуры паро-газо- Вой смеси не превышает 18—20 °С, что вполне допустимо. По--этому проблемы отвода тепла в этом процессе не возникает. [c.22] Еще одной особенностью процесса является унос фосфорной кислоты вследствие пропускания значительного количества паро- -азовой смеси через слой катализатора. Унос кислоты паро-газовой смесью, по опытным данным, составляет 0,5 г/ч с 1 л катализатора жли 1,5—3 кг в расчете на 1 т спирта. [c.22] Ранее в промышленности использовалась технологическая схема, в которой нагревание этилена и образование парогазовой смеси осуществлялось за счет регенерации тепла обратного газа и нагревания водяным паром высокого давления в сочетании с прямым смешением с перегретым паром высокого давления. [c.22] Далее газ нагревается в подогревателе 4 паром высокого давления (80 кгс/см , или 7,85 МН/м 450 °С) до 220 °С. Такая температура установлена для начала цикла синтеза. В конце цикла эта температура должна достигать 260 °С. После подогревателя прямой газ смешивается с перегретым (450 °С) паром высокого давления (80 кгс/см , или 7,85 МН/м ) в результате температур смеси составляет 275 °С в начале цикла и 285—290 °С в конце. [c.23] В смесителе, установленном в верхней части тидрататора 5,. парогазовая смесь смешивается с 7%-ной фосфорной кислотой поступает в гидрататор 5. Газ проходит слой катализатора сверху вниз, причем за счет реакционного тепла температура повышается на 18—20 °С, т. е. до 293 °С в начале цикла и до 303—308 °С конце. Выходящий из гидрататора реакционный газ уносит с собой некоторое количество фосфорной кислоты. Нейтрализация ее осуществляется впрыскиванием в реакционный газ щелочного спирто-водного конденсата. Температура газа при этом снижается до 220 X. [c.23] Спирто-водный конденсат из скруббера 9 дросселируют и направляют в приемник 10. Выделившийся при дросселировании газ отмывают от паров спирта умягченной водой в насадочной части приемника 10 и через регулятор давления направляют в цех компрессии. Спирто-водный конденсат из приемника 10 нагревают до 80 °С в теплообменнике 11 и направляют на ректификацию в колонну 12. Температура на верху колонны 80 °С, внизу 109 °С давление 1,1—1,4 кгс/см2 (0,108—0,137 МН/м ). Подвод тепла в низ колонны осуществляют через кипятильник 16, обогреваемый паром давлением 3 кгс/см (0,294 МН/м ) из котла-утилизатора. [c.24] Пары спирта (азеотронная смесь) с верха колонны 12 поступают в конденсатор 13, где конденсируются и охлаждаются до 75 °С. Конденсат стекает в сборник 14, откуда часть спирта подается насосом 15 на орошение колонны 12. Остальное количество выводится с установки. Фузельная вода с низа колонны выводится в канализацию. [c.24] Рассмотренная схема обладает рядом существенных недостатков в первую очередь, велик расход водяного пара высокого давления. Кроме того, унос фосфорной кислоты парогазовой смесью приводит к необходимости нейтрализации смеси путем впрыскивания щелочного раствора спирто-водного конденсата это снижает температуру парогазовой смеси и уменьшает возможности регенерации тепла. [c.24] Использование пара высокого давления можно полностью иск-.лючить за счет генерации пара в системе теплообмена [7]. Для этого в поток прямого газа подают химически очищенную воду под давлением, и в процессе теплообмена с обратным газом вода испаряется. Теплообмен осуществляется в специальных теплообменниках-сатураторах (стр. 27). При этом степень насыщения газа парами воды достигает 0,6—0,7 моль/моль, а конечная температура парогазовой смеси равна 215°С. Подогревание парогазовой смеси до 275 °С осуществляется в трубчатой печи за счет сжигания топлива. Таким образом, дополнительный расход пара высокого давления также исключается. Изготовление теплообменника 2 из омедненных труб, а трубной решетки из биметалла сталь — медь позволяет исключить нейтрализацию парогазовой смеси и интенсифицировать регенерацию тёпла обратного газа. Большую экономию дает увеличение производительности агрегатов. [c.24] Характеристика основной аппаратуры. Реактор (гидрататор) представляет собой пустотелый цельнокованый цилиндрический стальной аппарат внутренним диаметром 1260—2200 мм и толщиной стенки 70 мм, футерованный слоем меди толщиной 12—15 мм (рис. 8, а). В качестве усовершенствования реактор может быть изготовлен из биметалла сталь — медь (рис. 8, б) Высота слоя катализатора я 7 м. Кроме того, для снижения уноса кислоты в нижнюю часть реактора загружают слой чистого носителя (без кислоты) высотой 1 м. Линейная скорость газа 0,2 м/с потери напора 3—4 кгс/см (0,3—0,4 МН/м ) в начале цикла работы и до 6 кгс/см (0,6 МН/м ) в конце. [c.28] Теплообменник-сатуратор — вертикальный кожухотрубный аппарат (рис. 9), в котором прямой газ проходит по трубам, а обратный — по межтрубному пространству [8] прямой газ поступает снизу вверх. Вода подается сверху, распределяется по трубной решетке через специальное устройство — паук , растекается по решетке и поступает в трубы через кольцевые зазоры между трубками и вставленными в их верхнюю часть конусами. Благодаря этому вода стекает тонкой пленкой по поверхности трубок, испаряясь и насыщая поднимающийся навстречу прямой газ. Насыщенный водой прямой газ через конусы попадает в пространство над трубной решеткой. Коэффициент теплопередачи в теплообменниках-сатураторах достигает 400 ккал/(м -ч-°С), или 466Вт/(м2-°С). [c.28] Количество этилового спирта задано Ос (в кг/ч). Количество побочных продуктов находим на основе стехиометрических уравнений (2) и (3). [c.29] На рис. 10 приведена принципиальная схема циркуляции этилена. В гидрататор 3 поступает компримированный этилен (смесь свежего и циркулирующего). Парогазовая смесь из гидрататора после конденсации разделяется на газ и конденсат в сепараторе 4 высокого давления. Поскольку этот аппарат работает под давлением, часть газа остается растворенной в спирто-водном конденсате. Последний после дросселирования направляется в сепаратор 5 низкого давления, где отделяется растворенный газ — отдувка низкого давления (н. д.). Циркуляционный газ высокого давления иэ сепаратора 4 поступает на прием компрессора 2, а часть газа отдувается в систему газофракционирования (отдувка в. д.). Тахшм образом, инертные примеси удаляются из системы двумя путями — с отдуваемым газом высокого давления и с растворенным газом из сепаратора 4 (отдувка н. д.). Вместе с отдуваемым и растворенным газом из системы выводится также этилен. Поэтому количество свежего этилена, которое необходимо подать в систему, превышает количество конвертируемого этилена и зависит от количества отдуваемого этилена (см. также рис. 10). [c.30] Количество свежего этилена В неизвестно. Найдем его значение из уравнения (1) . [c.31] Из уравнения (5) следует, что V увеличивается с уменьшением концентрации свежего этилена (ж) не увеличением концентрации этилена в циркуляционном газе (у). А из уравнения (1) следует, чТо с увеличением V увеличивается количество свежего этилена, которое необходимо подать в систему. Поэтому практически подбирают такие концентрации х п у, которые обеспечивали бы оптимальное парциальное давление этилена в системе при приемлемом с экономической точки зрения количестве отдуваемого газа высокого давления. [c.31] Для расчета отдуваемого газа и последующих расчетов задаются значениями X п у. Значения 5 и г, и определяют при расчете сепаратора высокого давления. Так как они заранее не известны, ими задаются на основе опытных данных (заводских или проёктных), а затем корректируют после окончания расчетов. Таким образом, здесь фактически приходится пользоваться методом последовательного приближения. Однако уточнение значений 5 и г не оказывает сильного влияния на результаты, поэтому обычно бывает достаточно одного повторного пересчета. [c.32] Вернуться к основной статье