1.5 Выбор перемешивающего устройства

Механические перемешивающие устройства (МПУ) делятся по разным признакам:

1. конструкция (турбинные с вертикальными, прямыми и изогнутыми, наклонными лопатками; пропеллерные; лопастные, якорные, рамные);

2. по типу течения (радиальный; аксиальный; тангенциальный);

3. по скорости вращения (быстроходные и тихоходные).

а) Турбинные МПУ:

- с вертикальными прямыми лопатками;

- с вертикальными изогнутыми лопатками;

- с наклонными прямыми лопатками;

- с горизонтальными дисками, к которым приварены вертикальные лопатки.

б) Пропеллерные МПУ:

- стандартный корабельный винт;

- с отверстиями (для трудносмачивающихся порошков);

- с зубчатыми краями (для волокнистых материалов).

в) Лопастные (листовые, ластовые) МПУ:

- с вертикальными прямыми низкими лопатками;

- с вертикальными прямыми высокими лопатками;

- с наклонными прямыми лопатками.

г) Якорные МПУ:

- стандартный якорь;

- с «пальцами» и отражательными перегородками.

д) Рамные МПУ:

- стандартный вариант;

- якорно-рамные.

Ввиду высокой вязкости и отсутствия внутреннего змеевика выбираем якорно-рамную мешалку.

1.6 Выбор оснастки реактора

Оснастка реактора – это система для отгонки, конденсации или улавливания летучих погонов, которые образуются в реакторе, а также для соединения реактора с внешней средой.

Тип оснастки определяется технологическим режимом процесса, в частности давлением, температурой и т.д.

Для отгонки побочного продукта можно применять следующие типы оснастки реактора:

а) оснастка для азеотропной отгонки:

- классический вариант – оборудование для данной оснастки включает теплообменник для нагревания паров азеотропной смеси; наклонный конденсатор для охлаждения паров азеотропной смеси; разделительный сосуд для разделения воды и ксилола.

Достоинства: высокая эффективность, позволяет возвращать ксилол в зону синтеза, относительная простота конструкции.

Недостатки: потери фталевого ангидрида.

- по методу Du Pont

В данном варианте вместо теплообменника устанавливается насадочная колонна, обогреваемая паром. Температура внутри колонны должна быть такой, чтобы пары азеотропной смеси свободно проходили через нее в конденсатор, а фталевый ангидрид оседал на насадке колонны. Пары азеотропной смеси конденсируются, затем в разделительном сосуде конденсат разделяется, вода сливается, а ксилол насосом подается в верхнюю часть колонны. Проходя через насадку колонны, ксилол смывает фталевый ангидрид обратно в реактор.

Достоинства: высокая эффективность, позволяет возвращать ксилол в зону синтеза, относительная простота конструкции, возврат фталевого ангидрида в реактор.

б) блочная оснастка:

Данная оснастка включает сублимационную трубу и уловитель мокрых погонов. Метод основан на том, что при высокой температуре происходит испарение воды, пары направляются в сублимационную трубу, имеющую температуру 120 0С, где нагреваются и поступают в уловитель мокрых погонов. В уловителе, через форсунку распыляется охлажденная вода, за счет чего происходит конденсация паров воды.

Достоинства: простота конструкции.

Недостатки: под действием высокой температуры фталевый ангидрид гидролизуется во фталевую кислоту, которая выводится вместе с конденсатом.

Поскольку в проекте предусмотрена стадия отгонки эпихлоргидрина и толуола, то целесообразно выбрать классический вариант оснастки. Кроме того, она является наиболее эффективной и простой в плане конструктивных особенностей.

1.7 Выбор оборудование для фильтрации

В настоящее время все аппараты для очистки лаков делятся на основные группы:

А) тарельчатые фильтры;

Б) патронные фильтры;

В) мешочные (рукавные) фильтры.

А) тарельчатые фильтры

Особенности: очищают лаки с частицами загрязнений любой плотности; эффективны при очистке лаков, требующих вызревания; позволяют совмещать процессы фильтрования и адсорбции.

Для ускорения фильтрации в лак вводят адсорбенты: микроасбест, перлит. Благодаря этим веществам на фильтре образуется пористый осадок, что увеличивает продолжительность фильтрации.

Тарельчатые фильтры по конструкции делятся на фильтры с механизированной выгрузкой осадка, фильтры с ручной выгрузкой осадка, плитные фильтры.

а) Тарельчатые фильтры с механизированной выгрузкой осадка

Особенности: работают под давлением 0,4-0,6 МПа, работают с адсорбентами, площадь поверхности фильтровального элемента 10, 15, 20 м2.

Достоинства:

- высокая механизация, минимум ручного труда;

- высокая степень очистки вязких лаков;

- возможность совмещения фильтрации и адсорбции;

- большая производительность единичного аппарата;

- полная герметичность.

Недостаток – необходимость применения дорогостоящих вспомогательных веществ – адсорбентов.

Аппарат представляет собой корпус, в котором расположен полый вал с укрепленными на нем дисками. Они представляет собой конус с горизонтальной верхней поверхностью, на которой находится фильтровальный элемент. Внутренняя часть диска (тарелки) соединяется с полым валом. При вращении вала осадок отбрасывается с дисков к стенкам и потом удаляется.

б) Тарельчатые фильтры с ручной выгрузкой осадка

Особенности: работает под давлением 0,4-0,6 МПа; наиболее часто применяется поверхность фильтровального элемента 10 м2; производительность 50-1000 кг/м2 час.

Достоинства:

- высокая степень очистки лаков, требующих вызревания;

- возможность совмещения фильтрации и адсорбции.

Недостатки:

- ручная разборка и сборка при замене фильтрующих элементов;

- более низкая производительность, чем у вышеописанного фильтра.

Фильтр представляет собой корпус, в котором имеется труба для выпуска очищенного лака, а также тарелки, которые прикреплены к этой трубе. Привод отсутствует, труба неподвижная, а выгрузка осадка производится вручную.

Б) патронные фильтры

Достоинство – очень высокая степень очистки лаков, не требующих вызревания.

Недостатки:

• ручная замена патронов;

• ограниченная производительность единичного аппарата.

Фильтровальный элемент представляет собой цилиндр определенных размеров. Материал цилиндра - волокна, пропитанные фенолформальдегидными смолами и другими смолами. Главный показатель - диаметр пор, может быть от 5 до 125 мкм.

Фильтровальный элемент одноразового действия, т.к. регенерировать его промывкой растворителем нерентабельно вследствие большого расхода растворителя и невозможности полностью очистить поры от загрязнений. Поэтому отработанные патроны либо утилизируются, сжигаются, либо их перерабатывают путем измельчения и добавляют в какие-либо ЛКМ.

Указанные патроны помещаются в корпус, в котором может быть от 10 до 42 патронов.

3) мешочные фильтры

Конструкция фильтра представляет собой цилиндрический корпус в который помещают мешок из фильтрующего материала, закрепленный на каркасе.

Материалом этих мешков может быть (используются различные волокна):

• полиэстер – хорошая химическая и термостойкость (170-190 ºС);

• полипропилен - стойкость к кислотам и щелочам (100-110 ºС;

• нейлон – химическая стойкость кроме кислот (170-190 ºС);

• NOMEX (ароматический полиамид) – химическая стойкость до 220 ºС;

• фторсодержащие полимеры - великолепная химическая стойкость (250-260 ºС);

• шерсть - хорошая устойчивость к растворителям.

Возможности фильтров:

- очистка жидких сред от твердых и гелеобразных частиц с размерами от 0,5 до 1250 мкм;

- производительность от 0,5 до 1000 м3/час;

- возможность подбора материала, устойчивого к различным химическим средам.

В зависимости от конструкции в корпусе может быть установлено от 2 до 24 мешков. Сами корпуса могут быть изготовлены из нержавеющей стали или химически стойкого стеклопластика. Кроме того, предлагается широкий выбор дополнительного оборудования: патрубки, магнитные ловушки, дополнительные прокладки, что позволяет включить систему фильтрации в любой технологический процесс.[23]

Достоинства: простота, надежность.

Для очистки толуольного раствора смолы Э-40 от хлорида натрия целесообразно применять мешочный фильтр. При этом сокращаются потери продукта и увеличивается скорость фильтрации.