Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
200
трат электроэнергии обусловлено меньшей массой и меньшим моментом вращения гофрированного барабанного ротора по сравнению с лопастным ротором «Сако». Качественные показатели' очищенного капролактама полностью соответствовали нормам ГОСТ 7850—74.
В качестве ректификаторов для очистки капролактама применяются роторно-пленочный ректификатор с охлаждаемым ротором, колонны Киршбаума — Штора и колонны со спиралеобразным ротором.
В ректификаторе с охлаждаемым ротором, производство которых впервые было освоено фирмой Luwa (Швейцария), а позднее
Рис. 71. Устройство ступени ректификационной колонны Киршбаума— Штора:
1 — корпус; 2 — сепарационные пластины; 3 — тарелка; 4 — вал; 5 — конусы; 6 — паровой патрубок.
Рис. 70. Схема ректификатора типа «Лува».
в ГДР, использован принцип термической ректификации. Пары, проходя через колонну, контактируют с охлаждаемой изнутри поверхностью ротора. Часть паров конденсируется, и образующийся конденсат попадает на обогреваемую поверхность корпуса, где происходит его повторное испарение. В результате многократных актов испарение — конденсация происходит массообмен с обогащением паровой фазы легколетучим компонентом, а жидкости тя-желокипящим.
Ректификатор типа «Лува», применяемый в шестиступенчатых установках очистки капролактама (рис. 70), представляет собой вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого вращается полый лопастной ротор. Корпус снабжен обогревающей рубашкой. Исходный продукт поступает в аппарат через верхний штуцер и вращающимся ротором, распределяется на внутренней поверхности корпуса в виде закрученной стекающей вниз жидкостной пленки.
201
Из испарителя по нижнему штуцеру в аппарат поступают пары и проходят -снизу вверх. По мере прохождения паров они конденсируются на поверхности охлаждаемого водой ротора и конденсат распределяется на обогреваемую стенку; таким образом происходят многократные испарение и конденсация. Жидкий продукт с низа ректификатора самотеком поступает на питание ниже расположенного испарителя.
Достоинство ректификатора «Лува» состоит прежде всего в небольшом гидравлическом сопротивлении. Что касается эффективности аппарата, то имеющиеся в литературе данные оказываются на первый взгляд противоречивыми, так для аппарата диаметром 0,1 м получено значение ВЭТТ, равное 0,14 м [27]. При этом автор полагает, что удельная эффективность ректификатора вообще не зависит от диаметра. В то же время обстоятельные исследования [28] заставляют усомниться в воспроизводимости этих данных при переходе на больший диаметр. На колонне диаметром 0,18 м при ректификации смеси этиленгликоль-1,2 — пропиленгли-коль зафиксирована эффективность для ВЭТТ, равная 0,85 м. При испытаниях ректификатора диаметром 0,65 м на смеси н-гек-санон — циклогексанон при атмосферном давлении величина ВЭТТ составила около 1 м.
Таким образом, с увеличением диаметра ректификатора «Лува» неизбежно снижается его удельная эффективность. Причина этого явления заключается в следующем. Для массообмена при «термической» ректификации достаточно существенным является эффект адиабатического массообмена, происходящего при обычном контактировании пара и жидкости. Вклад адиабатического массообмена в суммарную эффективность падает с увеличением масштаба течения паровой фазы, где и сосредоточено основное сопротивление массообмену при ректификации. Экспериментальная проверка подтвердила это предположение [29], что и определяет сильную зависимость эффективности ректификатора «Лува» от величины диаметра.
Кроме того, ректификаторы «Лува» естественно сохраняют те недостатки конструкции, которые свойственны испарителю, выпускаемому той же фирмой. Сложность создания достаточно крупного аппарата с минимальным зазором, между стенкой и лопастью ротора достаточно очевидна.
Ректификационные колонны типа Киршбаума—Штора, предложенные Киршбаумом и-впервые изготовленные шведской фирмой Stora, также относятся к колоннам роторного типа. В вертикальном цилиндрическом аппарате соосно с корпусом 1 вращается вал 4 ротора, на котором закреплены вращающиеся элементы. Каждый элемент (рис. 71) состоит из набора конусов 5, погруженных нижними кромками в жидкость, заполняющую неподвижную тарелку. При этом происходит ее разбрызгивание в виде струй и капель в пространство отдельной ступени и контакт с парами, попадающими в это пространство через паровые патрубки.
202
Колонна обладает низким гидравлическим сопротивлением. С увеличением диаметра колонны эффективность снижается, что объясняется невозможностью скомпенсировать возрастающую с увеличением диаметра поперечную неравномерность. Как было отмечено, такие колонны непригодны для укомплектования достаточно мощных технологических линий.
Значительным шагом вперед в деле усовершенствования аппаратурного оформления ректификационной очистки капролактама явилось применение колонны со ЯоББ
спиральным ротором [30]. Anna- Пар Жидкость
рат выполняется ' многосекцион- ' в |7 8 g I !
ным (рис. 72) и представляет со- \ \ \______' ' щ
бой вертикальный цилиндрический корпус 1, внутри которого соосно с ним размещен вал 3, общий для всех массообменных секций. Каждая секция выполняется в виде одно- или многоза-ходной спирали Архимеда 7, которое изготавливаются из металлической ленты. Пары, поднимаясь по колонне, проходят в каждой секции в зазорах между витками спирали и при вращении спиралей воспринимают от них вращательное движение.
