3.5 Стадия выпаривания воды из водного раствора лактама

3.5.1 Описание технологического процесса выпаривания воды из водного раствора лактама

После очистки на ионообменных смолах 25 – 35 % водный раствор лактама концентpируется путем выпаривания воды. Анализ экспериментальных данных по равновесию пар-жидкость для системы капролактам-вода при атмосферном давлении и в умеренном вакууме показывает, что после отгонки воды из водного раствора лактама при атмосферном давлении или в умеренном вакууме дистиллят содержит заметные количества лактама. Поэтому простая дистилляция в этом случае оказывается неприемлимой, несмотря на существенную разницу в температурах кипения лактама и воды. Процесс осуществляется в каскаде выпаpных (ректификационных) колонн. На ректификационных колоннах отгонку воды ведут под низким абсолютным давлением с целью снижения энергетических расходов и улучшения качества лактама.

Концентрирование лактама производится выпариванием воды из водного раствора лактама в две ступени. На первой ступени выпариванием воды достигается концентрация с массовой долей лактама не менее 95 %. На второй ступени лактам концентрируется до массовой доли не менее 99,5 %.

При работе стадии выпаривания необходимо поддерживать заданный температурный режим. Неудовлетворительная работа стадии выпаривания приводит к образованию олигомерных соединений и снижает технико-экономические показатели процесса, затрудняет проведение очистки лактама на последующий стадии дистилляции лактама.

3.5.2 Описание технологической схемы выпаривания воды из водного раствора лактама

Предварительное выпаривание водного раствора лактама до массовой доли лактама не менее 75 % проводится в 3-х корпусной выпарной установке с использованием тепла сокового пара. Водный раствор лактама из сборника поз. Т - 711С насосом поз. Р - 750С 1/2 подается в трубное пространство подогревателя поз. E - 717А1 (площадь теплообмена 50,4 м²), в межтрубное пространство подогревателя подается пар вторичного вскипания из сборника поз. V-722 давлением не более 500 кПа. Расход водного раствора лактама от 5,2 до 19,5 м³/ч регулируется автоматически по заданию регулятором поз. QIRC 754 на потоке А и QIRC 755 на потоке В. Температура водного раствора капролактама от 80 ^оС до 120 ^оС после подогревателя поз. E - 717А1 регулируется автоматически по заданию регулятором поз. TIRCA 1E717A. Конденсат водяного пара из межтрубного пространства подогревателя поз. E - 717А1 направляется в сборник конденсата поз. Т-710.

Подогретый водный раствор лактама поступает в кубовую часть колонны поз. С - 713А (диаметр 900 мм) и далее направляется в испаритель поз. Е -717А (площадь теплообмена 115 м²). В межтрубное пространство испарителя поз. Е – 717А поступает пар вторичного вскипания из сборника поз. V - 722 с давлением не более 500 кПа. При недостаточном давлении пара вторичного вскипания из сборника поз. V - 722 предусмотрена подпитка паром давлением не более 0,6 МПа из сети предприятия. Отгонка воды из водного раствора лактама в колонне поз. С – 713А происходит при температуре парожидкостной смеси выходящей из испарителя поз. Е-717А от 100° С до 127 °С и избыточном давлении в верхней части колонны не более 85 кПа. Давление в верхней части колонны поз. С – 713А регулируется вручную отбором избытка сокового пара в конденсатор поз. Е – 718 А2. В конденсаторе поз. Е-718 А2 образуется конденсат сокового пара (КСП) который направляется в сборник поз. Т-713 или Т-708. Температура КСП после конденсатора поз. Е-718 А2 не более 50 ^оС регулируется клапаном поз. TPV 1E718A 2 (регулятор поз. TIRCAH 1E718A 2) установленным на линии оборотной воды выходящей из конденсатора.

Давление в испарителе поз. Е - 717А регулируется автоматически по заданию не более 400 кПа регулятором поз. РIC 10 на потоке А и РIC 11 на потоке В.

Для увеличения производительности стадии выпаривания шесть ситчатых тарелок в колонне поз. С - 713А заменены на вихревые массообменные (А.С. N 4988009).

Для уменьшения потерь лактама с КСП в верхнюю часть колонны поз. С - 713А из сборника поз. Т - 708 насосом поз. Р - 748 подается технологическая вода (флегма). Расход флегмы от 50 до 500 дм³/ч в колонну поз. С - 713А регулируется автоматически в соотношении с расходом водного раствора лактама в испаритель поз. Е - 717А1 (регулятор поз. FIRCAL 7АН03).

Уровень в колонне поз. С - 713А от 25 % до 90 % регулируется автоматически по заданию регулятором поз. LIRCA 7АН01 выдачей водного раствора лактама в кубовую часть колонны поз. С - 714А.

Колонна поз. С - 714А (диаметр 1 200 мм) оборудована девятью просечными тарелками и снабжена испарителем поз. Е - 718А (площадь теплообмена 199 м²). В межтрубное пространство испарителя поступает соковый пар из колонны поз. С - 713А. Отгонка воды из водного раствора лактама в колонне поз. С - 714А происходит при избыточном давлении в верхней части колонны не более 60 кПа и температуре парожидкосной смеси выходящей из испарителя поз. Е-718А в колонну поз. С-714А от 80 °С до 115 °С.

Для уменьшения потерь лактама с КСП в верхнюю часть колонны поз. С - 714А, из сборника поз. Т - 708 насосом поз. Р - 748А подается флегма. Расход флегмы от 50 до 500 дм³/ч в колонну поз. С - 714А регулируется автоматически в соотношении с расходом водного раствора лактама в испаритель поз. Е - 717А (регулятор поз. FIRCAL 7АН04). Уровень в колонне поз. С - 714А от 25 % до 90 % регулируется автоматически по заданию регулятором поз. LIRCA 1C714 выдачей водного раствора лактама в кубовую часть колонны поз. С - 715А.

Колонна поз.С - 715А (диаметр 1 600 мм) с семью ситчатыми и одной сепарирующей тарелкой снабжена испаpителем поз. Е - 719А (площадь теплообмена 199 м²). В межтрубное пространство испарителя поступает соковый пар из колонны поз. С - 714А. Отгонка воды в колонне поз. С - 715А происходит при остаточном давлении не более 24 кПа в верхней части колонны и температуре парожидкостной смеси выходящей из испарителя поз. Е-719А в колонну поз. С-715А не более 75 °С.

Для уменьшения потерь лактама с КСП в верхнюю часть колонны поз. С - 715А из сборника поз. Т - 708 насосом поз. Р - 748А подается флегма. Расход флегмы от 50 до 500 дм³/ч в колонну поз. С - 715А регулируется автоматически в соотношении с расходом водного раствора лактама в испаритель поз. Е - 717А (регулятор поз. FIRCAL 7АН05). Уровень в колонне поз. С - 715А от 25 % до 90 % регулируется автоматически по заданию pегулятоpом поз. LIRCA 7АН03 выдачей водного раствора лактама в кубовую часть колонны поз. С-716А. Пары из колонны поз. С - 715А конденсируются в конденсаторе поз. Е - 720А (площадь теплообмена 320 м²).

Расход КСП из испаpителя поз. Е - 718А от 1,2 до 6,0 м³/ч контролируется по показаниям прибора поз. FIR 2E718А и направляется в сборник поз. Т-708 (объем 50 м³) или сборник поз Т-713 (объем 30 м³). Расход КСП из испаpителя поз. Е - 719А от 1,2 до 5,0 м³/ч контролируется по показаниям прибора поз. FIR 2E719А и направляется в сборник поз. Т-708. Расход КСП из конденсатора поз. Е - 720 от 1,4 до 5,0 м³/ч контролируется по показаниям прибора поз. FIR 2E720А и направляется в сборник поз. Т-708.

Для исключения накопления лактама в сборнике поз. Т - 708, который уносится с КСП, предусмотрена возможность подачи КСП из испарителя поз. Е - 718А и конденсатора поз. Е - 718А 2 в cборник поз. Т - 713.

Остаточное давление в системе колонн поз. С - 715А создается вакуумным насосом поз. Р-753А или Р - 758А и регулируется автоматически по заданию регулятор поз. РRС 7АН08.

Водный раствор лактама из колонны поз. С - 715А самотеком поступает в кубовую часть колонны поз. С-716А (диаметр 1 000 мм). Колонна поз. С - 716А оборудована девятью ситчатыми, одной сепарирующей тарелками и испарителем поз. Е - 722А (площадь теплообмена 55 м²). Отгонка воды из водного раствора лактама в колонне поз. С - 716А происходит при остаточном давлении в верхней части колонны не более 24 кПа и температуре парожидкостной смеси выходящей из испарителя поз. Е-722А в колонну поз. С - 716А от 80 °С до 100 °С. В межтрубное пространство испарителя поз. Е - 722А поступает пар 6 из заводской сети. Давление пара в испарителе не более 300 кПа регулируется автоматически по заданию регулятором поз. PIC 7АК03. Соковый пар из колонны поз. С - 716А конденсируется в конденсаторе поз. Е - 723А1 (площадь теплообмена 39,8 м²), КСП стекает в холодильник поз. Е-723А (площадь теплообмена 56 м²) и поступает в сборник поз. V - 707С (объем 2 м³ ). Расход КСП от 0,4 до 1,4 м³/ч контролируется по показаниям прибора поз. FIR 2E723А

Уровень в колонне поз. С - 716А от 25 % до 90 % регулируется автоматически по заданию регулятором поз. LIRCA 1С716А выдачей лактама с массовой долей не менее 95 %, в трубное пространство испарителя поз. Е - 724А.

Для уменьшения потерь лактама с КСП в верхнюю часть колонны поз. С - 716А, насосом поз. Р - 748А флегма из сборника поз. Т - 708. Расход флегмы не более 500 дм³/ч регулируется автоматически по заданию регулятоpом поз. FIRCAL 7АН01. Остаточное давление в системе создается вакуумным насосом поз. Р - 757А или Р - 758А и регулируется автоматически по заданию регулятором поз. РIС 7АК02.

Лактам с массовой долей не менее 95 % поступает в трубное пространство испарителя поз. Е - 724А (площадь теплообмена 32 м²). В межтрубное пространство испарителя поступает пар 6. Концентрирование лактама до массовой доли не менее 99,5 % происходит за один проход при температуре парожидкосной смеси на выходе из испарителя поз. E-724А в сепаратор поз. S - 711А (объем 0,75 м³) от 120 °С до 130 °С и остаточном давлении в верхней части от 4 до 9 кПа. Пары воды и лактама разделяются в сепараторе поз. S - 711А. Лактам с массовой долей не менее 99,5 % из нижней части сепаратора поз. S - 711А самотеком поступает в сборник поз. Т - 709 (объем 50 м³). Пары воды, содержащие лактам, конденсируются в конденсаторе поз. Е - 725А (площадь теплообмена 70 м²) и стекают в сборник поз. V - 707С. Для контроля за потоком конденсата на линии из конденсатора поз. Е - 725А в сборник поз. V - 707С установлен смотровой фонарь и прибор для замера температуры. Остаточное давление в сепараторе поз. S - 711А создается вакуумным насосом поз. Р – 756А или Р - 758А в сочетании с эжектором поз. Х - 716А, работающим на паре давлением не более 1,2 МПа. Конденсат после конденсатора поз. Е - 726А (площадь теплообмена 20 м³) стекает в сборник поз. Т - 708. Остаточное давление в сепараторе поз. S - 711А регулируется автоматически по заданию pегулятоpом поз. PRC 7АК09.

Уровень в сборнике поз. Т - 708 от 10 % до 90 % регулируется автоматически по заданию регулятором поз. LIC 7АН101 расходом обессоленной воды в сборник из цеха ВЕН.

Конденсат водяного пара из испарителей поз. Е - 717А, Е - 722А, Е - 724А поступает в сборник конденсата поз. Т - 710.

Водогазовая смесь после вакуумых насосов поступает в сепаратор поз. S - 710. Для заполнения и поддержания уровня в сепараторе поз. S - 710 предусмотрена подача обессоленной воды из цеха ВЕН. Инертные газы из сепаратора поз. S - 710 выбрасываются в атмосферу, а вода через холодильник поз. Е – 2007-3 поступает в вакуумные насосы. Избыток воды переливается из сепаратора поз. S - 710 в сборник поз. Т - 713.

В качестве хладагента конденсаторов поз. Е - 718А 2, Е -720А, Е - 723А, E - 723А1, Е - 725А, Е -726А, холодильника поз. Е – 2007 3 используется оборотная вода третьего водооборотного цикла.