Аппаратурное оформление процесса

Аппаратурное оформление процесса определяется:

1. Необходимостью подвода большого количества тепла в зону реакции.

2. Сравнительно высокой температурой процесса, до 440^oC.

3. Тем, что катализатор длительное время 12 – 16 час может работать, не снижая активности.

1. Т.к. температура процесса высокая, тепло в зону реакции подводят дымовыми газами, получаемыми при сжигании в качестве топлива метана.

2. Для равномерного распределения температуры по слою катализатор загружают в реторты небольшого сечения (10 х 5 см). В этом случае температура в середине слоя катализатора и у стенки реторты будут отличаться не более чем на 2 - 3 ^oC. Прямоугольное сечение реторт позволяет при равной его площади получить меньший перепад температуры по сечению слоя катализатора, чем в круглой трубе, и компактно разместить реторты в печи.

3. Для обеспечения высокой производительности в реактор помещают большое количество реторт от 24 до 36. Реторта представляет собой сварную стальную камеру прямоугольного сечения. Каждая реторта работает как самостоятельный реактор. Отношение высоты реторты к ширине составляет 80 : 1. Поэтому реторта работает как отдельно взятый реактор полного вытеснения.

В целом реактор представляет собой кольцевую печь в которую помещены реторты, в которые загружен катализатор. В кольцевой камере печи сжигается топливо - метан. Дымовые газы омывают реторты, нагревают катализатор и поступают в дымоход.

Технологическая схема (рис. 1)

Спирт подогревается в теплообменнике 1, испаряется за счет тепла водяного пара в спиртоиспарителе 2. Долее пары спирта поступают в перегреватель 3, где также за счет водяного пара перегревается до 120⁰C. Из перегревателя 3 пары спирта поступают в центральный перегреватель 4, помещенный в боров печи, где перегревается до температуры реакции 180 – 200^oC. Перегрев спиртовой шихты на второй ступени до 280 ^oC проводится в вертикальных прегревателях 5. Из перегревателя 5 пары спирта поступают в реторты печи 6, где происходит расщепление спирта с получением дивинила и других продуктов реакции, называемых контактным газом. Из ретортной печи контактные газы поступают в котел – утилизатор 7, где за счет тепла контактных газов вырабатывается водяной пар, который идет на заводские нужды. Примерный состав контактного газа (в вес. %): непрореагировавший этанол – 50; бутадиен – 15; диэтиловый эфир – 2; ацетальдегил – 2; углеводороды – 2; высшие спирты – 1,5; вода – 26; СО, СО₂, метан, этилен – 1,5.

С течением времени активность катализатора снижается за счет отложения кокса на поверхности катализатора. Для восстановления активности катализатора реторты продувают водяным паром для удаления продуктов реакции. После этого в реторты подают воздух. Кокс сгорает по уравнениям реакций:

2 C + O₂ = 2 CO + Q₁ C + O₂ = 2 CO₂ + Q₂

Поверхность катализатора освобождается от кокса, и катализатор полностью восстанавливает свою активность.

Катализатор регенерируется в течение 3,5 ч через каждые 16 ч. Астрономический срок службы промышленного катализатора состав­ляет 700 ч. Далее требуется полная замена его на свежий контакт.

В цехе разделения контактный газ с помощью методов сжатия, конденсации, ректификации и абсорбции выделяют чистый дивинил, и непревращенный спирт, который возвращают на контактирование.