Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Наконец, равномерный по высоте сброс жидкости на теплообменную поверхность должен способствовать эффективной работе испарителя в широком диапазоне изменения нагрузок, а также теплофизических свойств, перерабатываемого продукта.
Рис. 69. Испаритель ГИАП с нижним выводом паров.
198
В результате исследования теплообмена между нагретой стенкой и испаряемой с нее жидкой пленки, испытывающей турбули-зующее воздействие струи жидкости, сбрасываемой с барабанного гофрированного ротора, был разработан метод расчета [25].
Испарительная способность разработанного испарителя сравнивалась с данными о работе испарителя «Лува» в сопоставимых условиях [26]. Результаты проведенного сравнения показывают, что для испарителя с гофрированным ротором коэффициент теплоотдачи при прочих равных условиях существенно выше, т. к. в таком испарителе достигается более высокая степень турбулиза-ции жидкостной пленки, интенсифицирующая в ней теплоперенос. Кроме того, интенсификация теплообмена в испарителе «Лува» практически приостанавливается при скорости вращения 5 м/с, а для испарителя с гофрированным ротором она происходит во всем исследованном диапазоне скоростей вращения.
При создании промышленного аппарата был проработан вариант с нижним выводом паров. Такое решение обладает рядом преимуществ, хотя малоизвестно в мировой практике. Прежде всего, получается значительный выигрыш в длине вала ротора на величину, равную высоте сепарационного пространства. При эксплуатации испарителя в качестве самостоятельного аппарата в этом варианте можно применять выносной сепаратор, а в случае использования его как испарителя ректификационной колонны необходимость в сепараторе вообще отпадает. Кроме того, испаритель с нижним выводом паров в ректификационную колонну можно скомпоновать наилучшим образом, установив их на одной высоте. Это особо важно для вакуумной ректификации, когда расположение испарителя и ректификатора, каждый из которых имеет барометрические трубы высотой до 10 м, одного под другим приводит к необходимости строительства очень высоких производственных зданий. С учетом изложенного выше разработан аппарат с нижним выводом паров, что значительно упрощает конструкцию узла для подачи питания в аппарат (рис. 69). Она состоит из трубопровода для подачи исходного продукта на вращающееся кольцо, плоскость которого несколько опущена по сравнению с плоскостью распределительной тарелки. При заполнении кольца продуктом последний поступает на распределительную тарелку и далее под действием центробежных сил затекает во впадины гофр барабана. Характеристика разработанного испарителя такова:
Внутренний диаметр корпуса, м . . . . .1,0
Диаметр барабана (внешний), м.....................0,9
Высота корпуса, м.................................3,86
Общая высота аппарата, м..........................7,25
Число нагревательных секций.......................3
Общая поверхность теплообмена, м2 . . . .9,0
Частота вращения ротора, об/мин . . . 180
Масса аппарата с приводом, кг ... 4610
Абсолютное давление в аппарате, Па 260—500
Давление пара в нагревательных рубашках, МПа До 1
14*
199
Следует отметить, что описанный аппарат был изготовлен ремонтно-механическим цехом химического комбината, без применение специального оборудования, необходимого при изготовлении и балансировке роторов испарителей других конструкций. По результатам длительной эксплуатации испарителя можно сделать следующие выводы.
1. Разработанная конструкция оказалась достаточно надежной; испаритель работал при вращающемся роторе (со скоростью 180 оборотов в минуту) без заметной вибрации, толчков, посторонних шумов и т. п.
2. На стенках аппарата не наблюдалось отложений пленки олигомеров, что свойственно работе испарителей «Лува» и «Сако» в процессе дистилляции капролактама (чистота внутренней стенки аппарата была зафиксирована при специальном осмотре); отсутствие отложений на стенке объясняется тем обстоятельством, что в испарителе с гофрированным ротором теплообменная поверхность как бы интенсивно «моется» струями жидкости, сбрасываемой с ротора.
В производстве капролактама, разработанном фирмой Stami-carbon (Голландия), для той же стадии очистки капролактама используется испаритель «Сако» (в вертикальном исполнении). Представляет интерес провестй сравнение показателей работы обоих аппаратов в идентичных условиях:
Показатель Испаритель с гофрированным ротором Испаритель «Сако»,
Внутренний диаметр, м 1,0 1,2 (вверху)
1,1 (внизу)
Поверхность нагрева, м2 9 16
Частота вращения ротора, об/мин 180 18а—230
Давление в верхней части аппарата,
кПа 0,4 0,4
Съем дистиллята с 1 м2 поверхности,
кг/ч 220 145
Отбор неиспаренного остатка, % от
питания 20 30
Гидравлическое сопротивление, Па До 133 Не измерялось
Затраты электроэнергии на вращение 9,3
ротора, кВт-ч 3,2
Таким образом, испаритель с гофрированным ротором характеризуется в данном процессе более высоким съемом дистиллята с единицы теплообменной поверхности и меньшим отбором неиспа-рившейся части продукта при обеспечении требуемого качества капролактама. Следует отметить, что указанный съем дистиллята в испарителе «Сако» достигнут при более высоких параметрах греющего пара, что в данном процессе крайне нежелательно ввиду ограниченной термической стойкости капролактама. Снижение за-
