книги из ГПНТБ / Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам

Г Л А В А 4

ОСНОВНЫЕ АППАРАТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПРИСАДОК К МАСЛАМ

Устройство аппаратов, принцип их действия, основные правила эксплуатации оборудования. Классификация насосов и центрифуг.

Для осуществления процессов синтеза присадок в про­ мышленных условиях необходима аппаратура, которая должна конструктивно соответствовать требованиям про­ водимых в ней процессов, т. е. иметь форму, размеры

ивнутреннее оборудование, обеспечивающие регламен­ тированные условия. Нормальное и безопасное для об­ служивающего персонала проведение технологических процессов требует прочности, надежности, долговечности

игерметичности аппаратов. Аппараты должны быть эко­ номичными, не очень сложными по конструкции и не требующими постоянного обслуживания.

148

РЕАКЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Большинство процессов синтеза присадок осуществ­ ляется в специальных реакторах при относительно невы­ соких температурах и давлениях путем перемешивания сырья и реагентов в жидкой фазе. Улучшение массо- и теплообмена при перемешивании интенсифицирует

химическую реакцию. Выбор способа перемешивания обу­ словлен физическими свойствами смешиваемых веществ (консистентностыо, вязкостью, способностью давать оса­ док, выкристаллизовываться и т. д.).

При смешении жидкостей друг с другом, с твердыми и газообразными веществами различают два вида пе­ ремешивания: пневматическое и механическое. Пневма­ тическое перемешивание осуществляется подачей газа или воздуха через устройство (барботер, маточник), представляющее собой систему перфорированных труб. Диаметр отверстий в этих трубах и их число подбирают в зависимости от площади сечения газо (воздухо) подво­

дящей магистрали и давления пневмоагентов. Механическое пе­ ремешивание осуществляют при помощи мешалок.

Аппараты с мешалками. В этих аппаратах осуществляются периодические процессы. Мешал­ ки представляют собой переме­

ми.

Лопастные, рамные и якорные мешалки применяют для растворения твердого вещества в жидкости и под­ держания его во взвешенном состоянии, для перемеши­ вания и смешения высоковязких (до 200 000 сПз) жид­ костей. Винтовые (пропеллерные) мешалки применяют для интенсивного перемешивания жидкостей малой вяз­ кости, для образования устойчивых эмульсий и суспензий. Турбинные мешалки применяют для смешения жидко­ стей вязкостью до 20 000 сПз в больших объемах (4,5— 6 м3 и более). Устройство реактора с турбинной мешал­ кой и направление перемешивающихся потоков в нем изображены на рис. 26 и 27. Для интенсивного переме­ шивания жидкостей в аппаратах большого диаметра применяют планетарные мешалки (рис. 28).

Основные правила эксплуатации аппаратов с мешал-

150

ками следующие. Перед пуском аппарата необходимо убедиться в наличии масла в редукторе и в том, что вал вращается и его подпятник находится в жидкости, кото-

рая играет роль смазки. Не допускаются резкие колеба­ ния температуры в рубашке аппарата. Поднимать и сни­ жать температуру нужно плавно, с открытым выходом конденсата или охлаждающей воды. После того как ап­

металлической сетки. Гранулы катализатора, увлечен­ ные потоком смеси, задерживаются на сетке фильтра. Реактор оборудован предохранительным клапаном. Карманы термопар для замера температуры рас­ положены в нижней, средней и верхней частях реак­ тора.

152

РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Перегонные кубы. Для отгонки непрореагировавших полимердистиллята, фенола, легких алкилфенолов и во­ ды применяют перегонный куб (рис. 32) с установленной

на нем колонной (рис. 33) с насадкой из колец Рашига. Перегонный куб представляет собой вертикальный ци­ линдрический сосуд с внутренними нагревательными змеевиками, в которых циркулирует теплоноситель. Для улучшения отгонки легких компонентов и воды внутри куба создана интенсивная циркуляция жидкости при по­ мощи центральной трубы 3.

153

Циркуляционная центральная труба 3 работает на основе теплового конвекционного эффекта (термосифон). Более нагретые у стенок змеевика слои жидкости бла­ годаря меньшей плотности устремляются вверх по трубе,

Рис. 33. Схема насадочной колонны к кубу для разгонки алкилфенола:

1 — решетка; 2 — фланец для соединения с кубом; 3 — люк-лаз; 4 — бобыш­ ка для термопары.

Линин: / — выход паров; / / — вход орошения.

увлекая за собой менее, нагретые нижние слои жидко­ сти. Последние вступают в непосредственный контакт со стенкой нагревательного змеевика. Восприняв от тру­ бы змеевика тепло, они, в свою очередь, стремятся вверх по трубе. Отгонка улучшается также острым перегретым паром или горячим инертным газом, подаваемым внутрь куба. При периодическом процессе перегонки уровень жидкости в кубе все время понижается (насадочная ко­ лонна играет в основном роль отбойника увлеченных парами капель жидкости); при непрерывном процессе перегонки уровень жидкости в кубе колеблется в опре­ деленных пределах.

При разгонке алкилфенола температуру нужно под­ нимать равномерно, особенно в интервале 85—100°С, во

154

избежание бурного вскипания и возможного переброса. Закачивать в куб сильно обводненный продукт запре­ щается. Если вода все же попала в куб, то после от­ стаивания ее дренируют.

Змеевики куба периодически проверяют на герметич­ ность. При проверке в конденсате не должно быть сле­ дов перегоняемого продукта. Перед подачей пара в зме­ евик необходимо открыть выход конденсата. Во избе­ жание гидравлических ударов пар подают в змеевики постепенно.

В перегонном кубе можно отгонять растворитель от фугата. В этом случае сверху куба уходит растворитель, снизу — готовая присадка.

Колонные аппараты. В колонных аппаратах низкокипящие компоненты отделяются методом ректификации*. В ректификационной колонне пары перегоняемой жидко­ сти поднимаются снизу вверх, навстречу им сверху вниз стекает жидкость (флегма). Между парами и флегмой возникает массообмен, вследствие которого пары по ме­ ре их продвижения по колонне обогащаются низкокипящим компонентом. Для улучшения массообмена колон­ ну заполняют насадкой, улучшающей контактирование паров с флегмой. В ректификационных колоннах более совершенных конструкций применяют колпачковые или сетчатые тарелки. Контакт между парами и жидкостью на ректификационных тарелках улучшается благодаря барботированию (пробулькиванию) паров через гидра­ влический затвор, образуемый жидкостью на тарелке.

Для улучшения погоноразделения на верх ректифи­ кационной колонны подают орошение (конечный низкокипящий продукт); внизу колонны перегоняемую смесь компонентов подогревают и барботируют через нее пе­ регретый водяной пар (или горячий инертный газ). Ре­ жим ректификационной колонны регулируется количе­ ством орошения (чем больше орошения, тем ниже температура верха колонны), температурой ввода сырья и его расходом в колонне, температурой остатка, расхо­ дом перегретого водяного пара в нижней части колонны, глубиной вакуума (в вакуумных колоннах).

Пленочные дистилляторы (см. рис. 29 и 30) приМе­

* Ректификацией называется метод разделения жидких смесей путем многократного испарения и конденсации.

155