3) пропилен (СН3-СН=СН2) – Ткип. = -47,75 °С; Твсп.=

-107,8 °С; Тсамовоспл.= 410 °С; растворим в спирте, эфире, плохо в воде; концентрационные пределы взрываемости – 2,2-10,3 %;

обладает слабым наркотическим действием; ПДК – 30 мг/м3;

4) бензол (С6Н6) – Ткип. = 80,1 °С; d420= 0,879 г/см3;

nd20 = 1,5011; Твсп. = -12 °С; Тсамовоспл. = 534 °С; практически не-

растворим в воде; смешивается с неполярными органическими растворителями; концентрационные пределы взрываемости –

1,4-7,1 %; ПДК – 5мг/м3.

Описание установки пиролиза

Установка предназначена для проведения пиролиза жидких индивидуальных углеводородов, в том числе бензина, в присутствии водяного пара при различном соотношении сырьевода.

Технологические параметры установки

Предусмотрены следующие пределы изменения технологических параметров:

1) температура,оС:

3)давление на входе в испаритель, кгс/см2 – до 1,0;

4)выход установки на режим, ч – не более 1,5.

Описание принципиальной схемы установки

Все детали установки изготовлены из металла (нержавеющая сталь) и стекла. Соединения между деталями выполнены из трубок из нержавеющей стали и фторопласта-3. Техноло-

-84-

гическая последовательность работы установки представляет следующее:

–сырье (бензин) и вода насосами подаются в испаритель;

–затем пары воды и бензина проходят через дополнительный подогреватель и поступают в реактор;

–продукты реакции и пары воды охлаждаются в холодильнике и ловушке, а образовавшийся сухой газ фиксируется газовыми часами и отводится в вытяжной шкаф (см. принципиальную схему установки, рис.14).

Работы проводят только при включенной тяге!

Проверка установки на герметичность.

Предварительно проверяют идентичность соединения деталей между собой со схемой установки и достаточно ли подтянуты нажимные и накидные гайки соединений. Затем отсоединяют сборник 14 и заглушают выход из холодильника 13. При закрытом вентиле 7 открывают вентиль 8 и в системе создают давление порядка 1 кгс/см2 по манометру 10. Если после полного закрытия вентиля 8 давление в системе не падает в течение 5 мин, считают, что установка герметична. В противном случае все соединения обмазывают мыльным раствором пены. Найденные течи устраняют, а проверку проводят снова. В первую очередь обращают внимание на течи в резиновых мембранах испарителя 9, через которые с помощью инъекционных игл поступают вода и бензин. Если затягивание нажимных гаек не прекращает течь, прокладки (мембраны) заменяют на новые.

Проведение пиролиза

Заглушку с холодильника 13 снимают, а сборник 14 устанавливают на место. В первую очередь включают нагрев испарителя 9, так как он выходит на режим за 1,5 ч, причем режим нагрева, установленный на терморегуляторе испарителя не соответствует истинной температуре внутри испарителя (установленные 500 оС соответствуют приблизительно 250 оС внутри испарителя).

-85-

-86-

Рис.14. Принципиальная схема установки пиролиза бензинов: 1,4-мерные цилиндры; 2,5-капельницы; 3,6-микронасосы; 7,8-вентили; 9-испаритель с термопарой и терморегулятором; 10-манометр; 11-предварительный подогреватель с термопарой и терморегулятором; 12-реактор для пиролиза; 13-водяной холодильник; 14-сборник жидких продуктов реакции; 15-охлаждаемая ловушка; 16-газовые часы; 17,18,20-шестиходовые краны; 19-указатель пузырьков; 21-трехходовой кран; 22,23-испарители хроматографа; 24,25-хроматографические колонки; 26-детектор по теплопроводности; 27-переключатель термопар; 28-милливольтметр

Одновременно включают подачу газа-носителя в хроматограф, блоки термостатов колонок и детекторов (см. инструкцию по эксплуатации хроматографа «Цвет-100») и цифровой (стрелочный) милливольтметр 28. Вентили 7 и 8 должны быть полностью закрыты.

Нагрев испарителя контролируют путем отсчета показаний термопары при использовании стрелочного прибора в оС (деления шкалы Х10), а в случае использования цифрового милливольтметра - в мВ (по стандартной таблице для термопары ХА переводят мВ в оС).

Проверяют точность установки газовых часов 16 и уровень воды, так как точность показаний газовых часов зависит от этих параметров.

После того, как температура в испарителе достигнет приблизительно 230 оС, включают нагрев предварительного подогревателя (ПП) 11 и реактора 12. Температуру во всех трех включенных объектах контролируют путем коммутации позиций термопар переключателем 27. Выход установки на режим определяют по постоянству температур в испарителе 9, ПП 11 и реакторе 12. При необходимости температуру в объектах корректируют при помощи цифровой регулировки терморегуляторов испарителя 9 и ПП 11 и применением стрелки приборарегулятора реактора 12.

Не забывайте включить подачу воды в холодильник 13, иначе эксперимент будет испорчен!

В это же время включают питание детектора и электронный потенциометр хроматографа.

Расход бензина и воды устанавливают заранее, используя для этой цели микрометрические винты подачи поршня насосов 3 и 6, мерные цилиндры и секундомер. В дальнейшем установленные расходы даже при прокалывании резиновых мембран сохраняются, так как насосы могут работать при противодавлении до 20 кгс/см2 (на установке не выше 1), а жидкости при этих давлениях практически несжимаемы. В емкости 1 и 4 заливают

-87-

воду и бензин и капельницы 2 и 5 наполовину заливают жидкостями, сжимая и отпуская их пластмассовые корпуса. Для полного заполнения насосов инъекционными иглами нагнетательных патрубков насосов прокалывают резиновую мембрану на стеклянном сосуде, в котором создают небольшой вакуум. После появления на концах игл капель, иглы вытаскивают из мембраны и включают насосы. Постоянные падения капель в капельницах 2 и 4 и на концах игл в нагнетающих патрубках насосов, а также отсутствие пузырьков воздуха в трубках из фторопласта указывает на стабильную работу насосов. Насос подачи бензина выключают, а иголкой подачи воды прокалывают одну из мембран испарителя, не выключая подачу воды насосом. Перед прокалыванием нажимную гайку мембраны ослабляют, а после вновь зажимают. Через 3-5 мин. на конце сливной трубки сборника 14 появляются первые капли сконденсированной воды. Как правило, манометр 10 указывает на отсутствие давления в системе, а стрелка газовых часов остается неподвижной. Затем включают насос подачи бензина 6 и, убедившись в стабильной работе насоса, прокалывают вторую резиновую мембрану, используя те же приемы – процедуры, как и в случае подачи воды. Буквально через мгновение сборник 14 заполняется белым туманом от смеси газообразных продуктов реакции и паров воды; давление в системе начинает повышаться; стрелка газовых часов

приходит в движение. Минут через 8 10, достаточных для установления равновесия температуры и массопередачи, начинают эксперимент: фиксируют уровень воды в цилиндре 1 (V1B), бензина в цилиндре 4 (V1Б), показания газовых часов (V1Г) и засекают время начала эксперимента.

Калибровку хроматографа проводят при стабильной нулевой линии на потенциометре хроматографа следующим образом. Кран 17 переводят в положение «калибровка», кран 18 с дозой - в положение «набор дозы», а краны 20, 21 - «колонка-1». Открывают баллон с калибровочным газом и продувают дозу крана 18, контролируя интенсивность продувки по пузырьково-

-88-

му указателю 19. Кран 18 переводят в положение «запуск пробы», а через приблизительно минуту возвращают в исходное положение. На колонке К-1, 24, длиной 5 м и внутренним диаметром 3 мм, заполненной активным оксидом алюминия с 6% мас. NаНСО3, калибровочную смесь разделяют на компоненты: метан, этилен, пропилен. Чувствительность детектора подбирают так, чтобы ни один пик не был зашкален, как при калибровке, так и при запуске пирогаза. Проводят три параллельных определения для усреднения полученных данных.

Продолжительность эксперимента выбирают в зависимости от поставленной задачи, но обычно время реакции составляет не более 1 ч. Следует запомнить, что с увеличением продолжительности эксперимента возрастает как точность измерений (в случае работы без отклонений от технологических параметров процесса), так и вероятность нарушения этих параметров.

При проведении эксперимента необходимо строго следить за:

–температурой испарителя, предварительного подогревателя и, особенно, реактора;

–стабильной работой насосов подачи воды и бензина;

–охлаждением водяного холодильника;

–движением стрелки газовых часов;

–давлением на входе в испаритель (не выше 1 кгс/см2);

–требуемой температурой в ловушке 15.

По истечении приблизительно¾ выбранного продолж и- тельности времени опыта проводят запуск пирогаза на анализ. Кран 17 переводят в положение «пирогаз», кран 18 - в положение «набор дозы», краны 20 и 21 - «колонка-1». Продувку дозы наблюдают по движению стрелки газовых часов 16. По прошествии 2-3 мин. кран 17 возвращают в положение «калибровка», а кран 18 - в положение «запуск пробы» и записывают хроматограмму газов пиролиза.

В конце опыта отсчитывают конечные показания уровня воды (V2В), бензина (V2Б) и показания газовых часов (V2Г). Вы-

-89-