1. Описание технологической схемы

Рис. 1. Принципиальная схема ректификационной установки:

К-1 -ректификационная колонна; ЕС - емкость сырья; РЕ - рефлюксная емкость;

ЕД - емкость для сбора дистиллята; ЕК - емкость для сбора кубовой жидкости;

Н-1 и Н-2 - насосы; Т-1 - подогреватель сырья горячей водой; Т-2 - подогреватель сырья насыщенным водяным паром; Т-3 - рекуперативный подогреватель сырья отходящей кубовой жидкостью; Т-4 - кипятильник; Т-5 - конденсатор; Т-6 - холодильник дистиллята; Т-7 - холодильник кубовой жидкости.

Свежий и рециркулирующий этилбензол вместе с небольшим количеством пара подают в теплообменники 3 и 4, где пары нагреваются горячей реакционной смесью до 520— 530°С. Перегретый до 700 °С водяной пар вырабатывают в труб­чатой печи, откуда он поступает на смешение с парами этилбензола и затем в реактор 5.

Реакционная смесь на выходе из реактора имеет темпера­туру 560°С. Она отдаст свое тепло вначале в теплообменниках 4 и 3 для подогрева этилбензола и затем в котле-утилизаторе 2 для получения пара низкого давлении (этот пар служит для испарения и разбавления этилбензола перед теплообменни­ком 3). Затем парогазовую смесь охлаждают в системе холо­дильников 6 водой и рассолом, отделяют в сепараторе 7 конден­сат от газа, который поступает в линию топливного газа. После этого в сепараторе 8 конденсат разделяют на водную и органи­ческую фазы. Последнюю, содержащую непревращенный этилбензол, стирол и побочные продукты (бензол, толуол), назы­вают печным маслом. Оно поступает па ректификацию, которую оформляют с учетом довольно значительной склонности стирола к термической полимеризации. Чтобы ее предотвратить, исполь­зуют ингибиторы (например, гидрохинон), снижают темпера­туру перегонки за счет применения вакуума, сокращают время пребывания стиролсодержащих жидкостей в колоннах путем применения насадок, специальных конструкций кубов и т. д. Ректификация затрудняется также близостью температур кипе­ния этилбензола (136°С) и стирола (145°С).

Печное масло поступает в вакуум-ректификационную ко­лонну 9, где от него отгоняют бензол, толуол и большую часть этилбензола. Этот дистиллят в колонне 10 делят па бензол-толуольную фракцию (бентол) и этилбензол, возвращаемый на дегидрирование. Кубовую жидкость колонны 9, содержащую стирол, направляют в вакуум-ректификацион- ную колонну 11, где отгоняют остатки этилбензола вместе с некоторой частью стирола. Эту смесь возвращают на ректификацию в колонну 9. Кубовую жидкость колонны 11 подвергают заключительной рек­тификации в вакуумной колонне 12. Дистиллятом является 99,8%-й стирол, удовлетворяющий по качеству требованиям к этому мономеру. В кубе колонны остается тяжелый остаток, содержащий полимеры стирола. Из него в двух перегонных ку­бах (на схеме не изображены) периодически отгоняют более ле­тучие вещества, возвращаемые на ректификацию в колон­ну 12.

3. Описание конструкции аппарата и обоснование его выбора

В данной работе рассчитываем конструкцию горизонтального кожухотрубчатого подогревателя при производстве толуола.

Кожухотрубчатый горизонтальный двухходовой теплообменник с неподвижными трубными решетками состоит из цилиндрического корпуса, который с двух сторон ограничен приваренными к нему трубными решетками с закрепленными в них греющими трубами. Пучок труб делит весь объем корпуса теплообменника на трубное пространство, заключенное внутри греющих труб, и межтрубное. К корпусу прикреплены с помощью болтового соединения два днища. Для ввода и вывода теплоносителя и хладоагента корпус и днища имеют патрубки. Вода вводится в трубное пространство, проходит по трубкам и выходит из теплообменника через патрубок в верхнем днище. Жидкость направляется в межтрубное пространство теплообменника, омывает снаружи трубы и выводится из корпуса теплообменника через патрубок.

Горизонтальные кожухотрубчатые теплообменники применяются тогда, когда нет ограничений по занимаемому аппаратом месту. В горизонтальных кожухотрубчатых теплообменниках загрязненная вода проходит по трубному пространству, которое значительно проще очистить, чем межтрубное пространство. Еще одно достоинство горизонтального аппарата в том, что он намного легче в обслуживании, чем вертикальный.