ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Оборудование уксусно-кислотного производства

Отстойники для жижки служат для отделения отстойной (осадочной) смолы от жижки. Раньше их делали из деревян­ной клепки хвойных пород, теперь же все отстойники изготов­ляются из нержавеющей стали или стальные футерованные. Батарею баков общей вместимостью не менее 2—3-суточного запаса жижки соединяют между собой трубами, по которым жижка перетекает сверху первого бака во второй и т. д. От­стойная смола оседает в основном в первых двух баках и имеет влажность 5—8% и кислотность 4—5%. Ее откачивают из нижней части баков центробежными насосами.

Обесспиртовывающий аппарат (см. рис. 4.1)—обычно мед­ная тарельчатая колонна, разделенная для удобства чистки на исчерпывающую и укрепляющую части. Нижняя исчерпываю­щая колонна высотой 8 м и диаметром 1,1—1,4 м составлена из царг высотой 0,4—0,5 м, на каждой из которых с противопо­ложных сторон устроены овальные люки для чистки. Крышки люков скрепляются с горловинами струбцинами и стягиваются болтами, тарелки аппарата многоколпачковые или коридорного типа с широкими треугольными прорезями на нижних краях колпачков. Чтобы тарелки не провисали, к нижней их стороне приклепаны ребра жесткости из уголкового металла. Между бортами каждой царги фланцами зажимают по одной тарелке (их всего 15 шт.). Такое устройство исчерпывающей колонны упрощает ее чистку (через каждые 1 —1,5 мес) от накапливаю­щейся на тарелках и колпачках смолы без разборки всей ко­лонны.

Исчерпывающая колонна обесспиртовывающего аппарата снабжена попеременно работающими кипятильниками (каланд - риями), в качестве которых использованы кожухотрубные теп­лообменники с поверхностью нагрева по 80 м2, обогреваемые глухим паром, подаваемым в межтрубное пространство. Во избежание быстрого засмоления диаметры труб трубчатки уве­личены до 40 мм. Пространство под нижней трубной решеткой и низ исчерпывающей колонны соединяются прямыми широ­кими трубами, образующими крестовину, через которую удаля­ются смолистые загрязнения при чистке низа колонны и труб­чатки после снятия крышки кипятильника.

Укрепляющая колонна засмоляется меньше, чем исчерпы­вающая, диаметр ее 1 —1,2 м. Число колпачковых тарелок 22—24 (по 3—4 шт. в каждой царге), расстояние между ними не менее 250 мм. Зазоры между бортами тарелок (кроме флан­цевых) и обечайкой царг уплотняют асбестовым шнуром, при­жимаемым сверху проволокой. Между тарелками установлены опорные стойки из бронзы по 4 шт. Верхние концы их прохо­дят через отверстия вышележащей тарелки и имеют резьбу для привинчивания к ним последующих стоек.

Дефлегматор к колонне, который является и подогревате­лем жижки, с поверхностью нагрева 40—60 м2, отличается от обычных кожухотрубных теплообменников лишь большими диа­метрами трубок трубчатки, так как в трубное пространство подается жижка со смолой и трубчатку приходится часто чи­стить.

Промежуточные емкости для жижки и напорные баки изго­товляются из стали или меди.

Выпарной аппарат предназначен для перегонки жижки (см. рис. 4.2). Каждый из трех его корпусов диаметром 1,5—1,8 м и общей высотой до 6 м состоит из двух частей: нижней!— трубчатки (кипятильника) и верхней — парового простран­ства— высокого полого сосуда, расположенного непосредст­венно над кипятильником. В рабочем состоянии вся трубчатка с поверхностью нагрева 190 м2 высотой более 3 м заполняется кипящей жижкой несколько выше уровня верхней трубной ре­шетки. Для самоциркуляции жидкой фазы в центре трубчатки устанавливают широкую трубу диаметром не менее 200 мм при диаметре остальных трубок по 30—40 мм. По этой трубе избы­ток жижки непрерывно стекает под нижнюю трубную решетку трубчатки, оттуда снова попадает в периферийные трубки ки­пятильника и по принципу действия эрлифта в виде пенистой парожидкостной смеси выбрасывается в верхнюю часть аппа­рата. За счет перепада скоростей здесь происходит пеногаше - ние и отделение жидкой фазы от паров. Пары направляются в сепаратор-брызгоуловитель через вводной штуцер, располо­женный тангенциально к его кожуху. Унесенная парами жид­кость стекает из сепаратора через гидрозатвор, связанный с низом парового пространства. Предусмотрена также линия периодической сдувки накапливающегося в паровом простран­стве воздуха (поступившего в растворенном виде с исходной жижкой) из середины парового пространства в предпоследний конденсатор; без этой меры ухудшается теплопередача. Для наблюдения за степенью вспенивания жижки и ее уровнем в аппаратуре в нижней половине парового пространства вмон­тированы двусторонние смотровые окна.

Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией жижки, установленный на Моломском ЛХЗ, состоит из трех корпусов, каждый из которых включает испаритель и сепаратор, соеди­ненные циркуляционными трубами большого диаметра, а также циркуляционный насос производительностью 4750 м3/ч с элек­тродвигателем мощностью 125 кВт.

Аппарат перерабатывает 17 т жижки в час и выдает 15,5 т/ч перегнанной жижки. Давление греющего пара в испарителе первого корпуса до 0,4 МПа; в испарители второго и третьего корпусов поступает вторичный пар из предыдущего корпуса; система находится под разрежением и температура вторичного пара составляет соответственно 70—80 °С и 50—60 °С. Разре­жение в системе создается водокольцевыми вакуум-насосами.

В конусной части каждого сепаратора установлена кресто­вина, что устраняет вращение потока жижки перед циркуля­ционными насосами и предотвращает гидравлические удары на их лопасти.

Чтобы смола, оседающая на поверхности нагрева в испари­телях, не превращалась в пек, необходимо поддерживать тем-

Рис. 4.13. Экстрактор для извлечения уксусной кислоты из жижки

Пературу исходном жижки в пре­делах 50—60 °С, обеспечивать высокие скорости перетока жид - •f кости из корпуса в корпус, а также добавлять к жижке ™ ингибитор. Так, добавление к жижке 0,1 — 1 % ингибиторной фракции древесно-смоляных ма­сел значительно удлиняет про­должительность работы аппарата без чистки.

Выпарные аппараты для жижки можно изготовлять из меди или нержавеющей стали.

Экстрактор. В уксусно-кис - лотном производстве применя­ется противоточный многополоч­ный колонный экстрактор (рис. 4.13), изготовляемый из меди или титана, полки которого горизон­тальные, ситчатые, типа проваль­ных тарелок, расположены на расстоянии 0,4—0,5 м друг от друга; живое сечение полок 10— 18 %• Часть полок зажата флан­цами между бортами царг, часть нанизана на отрезки труб внутри обечаек и скреплена стяжными болтами; эти трубы прикреплены к нижнему кольцу каждой обечайки. Зазоры между стенками колонны и полками, а также между фланцами, должны быть уплотнены.

Над верхней полкой расположен кольцевой барботер с от­верстиями внизу для ввода жижки, а под нижней полкой такой же барботер с отверстиями вверху для подачи экстрагента. Эфировода отстаивается в верхней, расширенной полой царге экстрактора и выводится через боковой штуцер, расположен­ный на самом верху колонны. Аналогично эфировода отстаива­ется в нижней полой царге и выводится через боковой штуцер снизу экстрактора. Над сферической крышкой имеется воздуш­ник, а под днищем штуцер большего диаметра с краном на слу­чай аварийного опорожнения аппарата.

В нижней и верхней царге вмонтированы указатели уровня жидкости и смотровые окна. Последние имеются также и на других царгах, но они меньшего диаметра. Через эти окна можно наблюдать за жидкостными потоками по всей высоте колонны. Гребенка с 4—5 вентилями для отбора эфироводы,
поднятая до высоты верха экстрактора, позволяет поддержи­вать требуемый уровень жидкости в аппарате по закону сооб­щающихся сосудов.

Размеры экстракторов на разных заводах: диаметр 0,8— 1,2 м, высота 12—18 м, число полок 30—36 шт. Через такие экстракторы можно пропустить 5,5—8 т/ч жижки. Линейная скорость жидкостного потока не менее 6 м/ч соответствует про­должительности процесса 2—2,5 ч, а удельная производитель­ность ситчатых экстракторов на 1 м2 сечения до 20 т жижки в час.

Несмотря на значительную высоту аппарата, число ступеней экстракции в описанном экстракторе не превышает 5—6. Объ­ясняется это отсутствием принудительного перемешивания среды, а следовательно, и малой величиной удельной поверх­ности контакта фаз. Более эффективными в этом отношении яв­ляются. роторно-дисковые экстракторы, или экстракторы с при­менением пульсационной подачи экстрагента, или ступенчато - струйного перемешивания. При этом необходимо учитывать, что вследствие низкого показателя поверхностного натяжения у этилацетата и малой разности между его плотностью и плот­ностью жижки продолжительность отстаивания эфирокислоты в верхней части экстрактора приходится увеличивать, иначе возможен проскок эмульгированной жижки в эфирокислоту.

Расчеты теоретически необходимого числа ступеней экстрак­ции п производят применительно к периодическому процессу с учетом желаемой степени извлечения основного продукта Е, константы его распределения D0 и соотношения объемов орга­нического V3 и водного VB слоев по формуле „= ■

При Do~0,8 и соотношении фаз 1 : 1 коэффициент извлече­ния Е доходит до 0,95 после 5 ступеней периодической экстрак­ции, а при соотношении 2: 1—после 3 ступеней. Оптимальным считается соотношение >1:1 и <2: 1, что и практикуется для непрерывного процесса.

Пример расчета экстрактора. Требуемая степень извлечения (экстракции) уксусной кислоты из ее водного раствора £=0,96; константа распределения кислоты между экстрактом и рафинатом (по табл. 4.3) О0 = 0,80; соотноше­ние объемов органического экстрагента и водного раствора кислоты Va : VB = = 1,5; искомое число необходимых теоретических ступеней экстракции

_________ Lg (1 — 0,96) _ Lg 0,04 = _ (0,60206 — 2) =

~ Lg (0,80-1,5+ 1) ~ Lg2,20 0,34242

_ _ — 1,39794 _ ^ J

0,34242 _ '

При КПД полок экстрактора 0,3 необходимо иметь в экстракторе полок N=14 шт.; высота эквивалентная одной теоретической полке экстрактора

ВЭТП = 0,60 м; высота активной зоны противоточного экстрактора H=N ВЭТП = 14-0,60 = 8,4 м; высота отстойных зон в экстракторе (верх и низ) H = = 1,4+1,2=2,6 м; общая высота корпуса экстрактора //+/г=8,4 + 2,6=11 м.

При диаметре экстрактора />=1,1 м, площади его сечения S = 0,95 м2 и условной линейной скорости нисходящего потока раствора кислоты к>= 10 м/ч через него можно пропустить кислой воды Q = SOj = 0,95-10=9,5 м3/ч.

Эфироводный аппарат — колонный тарельчатый аппарат диаметром в исчерпывающей части 1,3—1,4 м, в укрепляющей части 1—1,2 м и общей высотой 7,2—7,4 м. Он имеет горизон­тальный трубчатый подогреватель эфироводы с поверхностью теплообмена 45 м2 и длиной трубчатки 3 м. Низ колонны обо­гревается острым паром, подаваемым через барботер. Дефлег­матор к колонне горизонтальный, сдвоенный, трубчатый с по­верхностью охлаждения 20—38 м2.

Колонна для отгонки спирта из отбросной воды диаметром 1,4 и 1,1 м имеет общую высоту 8 м, дефлегматор на 35 м2 и конденсатор на 20 м2.

Эфирокислотный аппарат состоит из исчерпывающей ко­лонны диаметром 1 —1,2 м и высотой 3,5—4,5 м, укрепляющей колонны диаметром 2 м и высотой до 5 м, подогревателя и Каландрии с поверхностями теплообмена соответственно по 30 и 40 м2, горизонтального семикорпусного конденсатора с сум­марной охлаждающей поверхностью 130—185 м2 и дополни­тельного холодильника на 10 м2. Чтобы не перегружать ка - Ландрию, вместо подогревателя лучше установить испаритель эфирокислоты.

Эфироводный и эфирокислотный аппараты указанных выше размеров обеспечивают переработку полупродуктов, получае - мых при экстракции 5,5—8 т кислой воды в час.

Флорентины служат для разделения слоев расслоившейся жидкости. Это пустотелые сосуды, имеющие штуцера для ввода дистиллята в средней части, вывода эфира сверху и водного слоя снизу.

Гидрозатворы при небольшом перепаде давления между аппаратами представляют собой U-образные трубы. К эфиро - водному, эфирокислотному и другим аппаратам, работающим под избыточным давлением, гидрозатворы устроены по типу «труба в трубе» (рис. 4.14, см. также рис. 4.3, поз. 25). На­ружная труба, закрытая сверху и снизу, обычно забита в грунт ниже уровня пола; она образует «колодец». Высота Н от входа жидкости до низа внутренней трубы должна быть больше нор­мального гидростатического напора жидкости в аппарате Р; запас высоты H не менее 0,5 м. Высота Hi от входа жидкости до уровня ее в колодце равна Р.

Аппарат для разложения уксусно-кальциевого порошка (см. рис. 4.5). Это чугунный или стальной куб 1 диаметром 2370 мм, высотой 850 мм, вместимостью 4,2 м3, снабженный па­ровой рубашкой. В крышке 2 имеется люк 3 для загрузки по­рошка, отверстие для стержня 4 мешалки, штуцер для при-

-г

0,0

V-

А

Рис. 4.14. Затворы:

А — гидравлический; б-

Соединения трубопровода 5 для подачи серной кислоты из мер­ника 6, патрубок 7 для отвода из аппарата парогазовой смеси. Сбоку куба, внизу, имеется разгрузочная дверца 8. Нижний ко­нец вала мешалки опирается на подпятник, расположенный на днище куба, а верхний проходит через скобу на крышке аппа­рата и присоединяется к системе конических шестерен 9, свя­занных с приводным механизмом вращения мешалки (эти де­тали и электродвигатель на рисунке не показаны). Парогазовая смесь отводится через стояк 10, трубу 11 и холодильник 12 Со змеевиком 13. Аппарат работает под небольшим разре­жением.

Ректификационные аппараты. Для освобождения уксусной кислоты от воды и примесей, а также для переработки других полупродуктов используются многоколонные тарельчатые рек­тификационные аппараты. Они имеют подогреватели подавае­мого полупродукта, кипятильники, дефлегматоры и конденса- торы-холодильники.

Тарелки этих аппаратов (рис. 4.15) обычно многоколпачко - вые барботажного типа (реже ситчатые) расположены гори­зонтально на расстоянии до 200 мм друг от друга и более, опи­раются на стойки, а зазоры между бортами тарелок и обечай­кой колонны уплотняются набивкой.

Колпачки должны быть равномерно размещены по всей

Площади тарелки, но не ближе 35—40 мм один от другого. Живое сечение тарелки должно составлять не менее 12—14 % от площади сечения всей колонны. Размеры прорезей должны &ыть по высоте 14—17 мм и по ширине 3—5 мм, а при пере­гонке смолистых жидкости — еще больше. Расстояние от верха прорезей до уровня жидкостей на тарелках, называемое мини­мальным барботажным слоем, чаще всего составляет не менее 15 мм (лучше 20—25 мм). В связи с этим высота сливных ста­канов должна быть 35—40 мм, а высота паровых стаканов под колпачками на 5 мм больше, т. е. 40—45 мм.

Скорость паров в колоннах 0,4—0,6 м/с, КПД тарелок не превышает 0,5—0,6, так как полного равновесия в системе жидкость — пар не достигается из-за малой поверхности кон­такта фаз, обусловленной недостаточной дисперсностью пу­зырьков паров, барботирующих через слой жидкости на тарел­ках, а также наличия брызгоуноса.

Перфорированные (ситчатые) тарелки (рис. 4.16) проще в изготовлении. Они могут быть с переливными устройствами или без них (провального типа). В последнем случае строго органичен интервал скоростей паров в колоннах: при малых скоростях тарелки оголяются («провал» жидкости), а при уве­личении скорости неизбежно «захлебывание» колонны; в обоих случаях массообмен резко снижается. Преимуществом ситчатых

Рис. 4.16. Ситчатые тарелки:

А — обечайка колонны; б — ситчатая та­релка; в — зона барботажа; г — кольцо; Д — опорные планки

Тарелок является возможность работы колонн при повышен­ных скоростях паров (до 0,8— 1,2 м/с) без заметного сниже­ния величины КПД.

Более эффективны в работе так называемые вихревые рек­тификационные колонны. Они отличаются жалюзийно-щеле - вым устройством тарелок и наличием вертикальных пере­городок, которые позволяют направлять поток паров в ко­лонне по спирали — витку в несколько ярусов, усиливая турбу­лентность движения парожидкостной смеси. Щелевые отверстия на тарелках располагаются радиально; интенсивность массооб - мена в завихренной зоне над отверстиями возрастает в извест­ных пределах пропорционально скорости паров (до 2 м/с). Число витков по высоте колонны может быть 10 и больше при шаге витка не менее 0,25 м.

Изготовление и монтаж вихревых колонн сложнее, чем ко­лонн с колпачковыми тарелками, но производительность их выше. Равновесное состояние в них достигается через 30— 40 мин после пуска против 1,5 ч в колоннах с ситчатыми та­релками. Показатель высоты эквивалентной одной теоретиче­ской тарелке (ВЭТТ) в вихревых колоннах равен 0,4—0,5 м при скорости паров 0,6—0,7 м/с, КПД составляет около 0,6.

Расчет необходимого числа тарелок в ректи­фикационных колоннах, предназначенных для раз­деления сложных много­компонентных смесей, не дает точных результатов. Весьма приближенно этот расчет можно вести графическим способом (рис. 4.17). На диаграмме

Рис. 4.17. Расчет числа таре­лок в ректификационной ко­лонне:

1 — равновесная кривая; 2 — рабо­чая линия укрепляющей части ко­лонны; 3 — то же исчерпывающей части колонны; JIJIK — легколету - чнй компонент
осей координат X—Y вычерчивают равновесную кривую 1 си­стемы жидкость-пар для условно взятых двух основных ком­понентов разделяемой смеси. До диагонали наносят точки а и Ь, соответствующие мольному проценту легколетучего ком­понента в дистилляте Хя и кубовом остатке Хп. По данным Хд, мольному проценту легколетучего компонента в исходной разделяемой смеси Х и в парах YI над этой смесью определяют минимальное флегмовое число R, т. е. отношение количества дистиллята Д, возвращаемого на орошение верха колонны, к отбираемому продукту:

^мии = Хл— УИУ-—^i).

Коэффициент избытка флегмы находят по равенству

A = XJ(R+l) :

И полученную величину наносят на график (отрезок Od на оси ординат). Реальное флегмовое число а — АминС практически до­ходит до 3—5 (иногда и больше) и зависит от трудностей раз­деления смеси. Чем больше R, тем меньше нужно тарелок в ко­лонне, но при этом растет расход тепла на испарение флегмы.

Далее точку D на графике соединяют прямой линией с точ­кой а и из точки Xi проводят перпендикуляр до пересечения его с линией Da в точке с; точку B также соединяют прямой линией с точкой с. В результате получают две рабочих линии для раз­дельного подсчета числа теоретических ступеней (тарелок) рек­тификации: ас — в укрепляющей части колонны, Be — в исчер­пывающей (для наглядности одна из ступеней на рисунке за­штрихована) .

Подсчитанное на этом упрощенном графике число ступеней ректификации составляет «исч = 3 для исчерпывающей части ко­лонны и иУкр = 6 для укрепляющей части. Это число делят на КПД тарелок. Величина КПД зависит от типа и режима ра­боты тарелок и определяется опытным путем, при этом в укреп­ляющей части колонны среднее значение КПД всегда меньше, чем в исчерпывающей. В результате деления получают реально необходимое число тарелок в исчерпывающей части NllC4 = = 3:0,6 = 5 шт. и в укрепляющей части iVyKP = 6 : 0,5= 12 шт., а всего в колонне 5+12=17 тарелок.

Для более точного расчета числа тарелок в ректификацион­ных колоннах можно использовать метод термодинамико-топо - логического анализа свойств компонентов (не более четырех) разделяемой смеси, т. е. графического изображения этих свойств в плане. Эти расчеты ведут с помощью ЭВМ. Использование ЭВМ облегчает также расчеты по так называемому способу от тарелки к тарелке, когда по равновесному состоянию системы жидкость — пар данного состава на питающей тарелке колонны определяется состав системы на последующей вышележащей тарелке и т. д. вплоть до достижения заданного состава про­дукта, отбираемого сверху колонны. Аналогично по требуемому составу кубового остатка подсчитывают число теоретических тарелок и для исчерпывающей части колонны.

Производительность ректификационной колонны определяют по данным материального баланса с учетом количества отби­раемого продукта, объема его паров, числа флегмы, темпера­туры вверху колонны и допустимых скоростей паров в колонне. Одновременно подсчитывается расход тепловой энергии от­дельно на подогрев исходной смеси, испарение отбираемого продукта, повторное испарение флегмы и учитываются тепло - потери через стенки аппарата (примерно 5—10 % от суммар­ного расхода тепла).

Ректификационные колонны должны быть хорошо теплоизо­лированы, иначе происходит не только перерасход тепла, но и нарушается технологический режим: из-за излишних теплопо - терь в окружающую среду, т. е. в результате частичной кон­денсации паров в самой колонне образуется нерегулируемая («дикая») флегма. Это затрудняет управление аппаратом, так как дополнительная флегма перегружает колонну, особенно ее нижнюю часть, что мешает наступлению равновесия в системе.

Теплообменники. В зависимости от производительности, га­барита и условий размещения применяются теплообменники горизонтальные и вертикальные; однокорпусные и многокорпус­ные; трубчатые, спиральные, пластинчатые и иных конструк­ций. В качестве дефлегматоров и конденсаторов-холодильников к ректификационным колоннам используются типовые кожухо - трубные теплообменники с возможно меньшим диаметром тру­бок (20—30 мм). В межтрубочное пространство направляют конденсируемые пары, а в трубки — охлаждающую воду, чтобы трубки можно было чистить от накипи, причем вводной штуцер для подачи воды под трубчатку (скорость потока в шту­цере не более 2 м/с) располагают тангенциально к кожуху, иначе нарушается равномерность поступления воды во все трубки. Сечение штуцера для стока охлаждающей воды (тем­пература не более 40 °С) должна быть в 1,5 раза больше, чем у вводного штуцера.

Поверхность теплообмена, м2, рассчитывают по формуле

F = Q/MK

С учетом общего количества отнимаемого тепла Q в соответ­ствии с тепловым балансом процесса, средней разности темпе­ратур At в системе и коэффициента теплопередачи К через стенки трубок (по данным справочников). Величину F находят отдельно для стадии конденсации паров и для охлаждения по­лучаемого дистиллята, так как At И К в этих стадиях различ­ные. Число трубок диаметром D и длиной I

Л/тр = F/ndl.

Найденное число а также величины D и I трубок сопо­ставляют с данными каталога на типовые теплообменники и уточняют для окончательного выбора его размеров.

Стабилизация технологических процессов. В уксусно-кислот - ном и других смежных с ним производствах почти повсеместно применяются непрерывнодействующие аппараты (НДА) со ста­бильным режимом их работы. Поэтому управление основными параметрами процессов на НДА (материальными потоками, температурой, давлением) можно стабилизировать в ряде слу­чаев установкой простейших приборов и приспособлений. Так, при наличии бачка постоянного напора для подаваемого сырья с переливом избытка жидкости в исходную емкость сохраняют любую заданную скорость питания аппарата при непрерывной работе насоса. Постоянство уровня жидкости в подкубках ко­лонн обеспечивают через трубки перелива, постоянство отбора дистиллятов — путем автоматического направления избытка его в флегму.

В необходимых случаях устанавливают саморегулирующие приборы для перекачки жидкостей; при превышении или сни­жении уровня жидкости в сборниках сверх заданного автома­тически включается или выключается насос, связанный через реле с датчиком уровня. Непрерывный вывод остатка из кубов различных НДА осуществляется через регулировочные кла­паны, соединенные с уровнемерами жидкости в кубах. Регуля­торы давления в кубах связаны с манометрами на линиях по­дачи пара в каландрии. Имеются регуляторы температуры и количества отбора дистиллятов; установлены манометрические уровнемеры в сборниках и автоматический титрометр на линии отбора товарного продукта.

При разложении уксусно-кальциевого порошка купоросное масло и пар подаются в аппарат по показаниям регулятора дав­ления, связанного с клапанами их ввода. Давление на мано­метр передается от датчика, установленного в перекидной трубе. Температуру отбираемой уксусной кислоты-сырца регу­лируют клапаном подачи охлаждающей воды в холодильник по сигналу от датчика температуры.

Для обеспечения точного соблюдения заданного оптималь­ного технологического режима НДА вводятся системы автома­тической стабилизации (САС) и автоматического регулирова­ния (САР) параметров процесса.

Пожаро- и взрывобезопасность производства. Применяемые в этом производстве растворители и антренеры имеют значи­тельную летучесть и образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Так, этилацетат взрывоопасен при объемном содержании его в смеси в пределах 3,55—16,8%, бутилацетат при 2,2—14,7%. Взрывоопасна и сама уксусная кислота. Поэтому производ­ственные помещения в уксусно-кислотном производстве отне­сены к категории пожаро - и взрывоопасных.

Для повышения безопасности особо важна тщательная гер­метизация аппаратуры; недопустимы даже малейшие подтеки экстрагента и утечки паров через неплотности или фланцевые соединения. На воздушных и дыхательных линиях от аппара­тов и емкостей, содержащих легковоспламеняющиеся вещества, устанавливают огнепреградители.

В химических цехах применяют электродвигатели только во взрывобезопасном исполнении, электроосветительные устрой­ства должны быть закрытого типа, должна действовать эффек­тивная приточно-вытяжная вентиляция. Концентрацию взрыво­опасных и вредных веществ в воздухе необходимо система­тически контролировать, а в наиболее опасных помещениях устанавливать автоматические газоанализаторы — сигнализа­торы довзрывоопасных концентраций, сблокированные с ава­рийной вентиляцией. Химические цехи должны быть оборудо­ваны пожарной сигнализацией и автоматическим пожароту­шением.

Емкостная технологическая аппаратура с легковоспламе­няющимися, горючими и вредными веществами должна иметь устройства для их быстрого слива в случае пожара или аварии.

Инструменты, используемые при чистке или ремонте аппа­ратов, должны быть изготовлены из материалов, не дающих искрения, или же омеднены. Смолистые вещества, удаляемые при чистке аппаратов, способны самовозгораться. Их необхо­димо собирать в специальные емкости и немедленно удалять из цеха.

Перечисленные меры предосторожности относятся и к про­изводству ацетатных растворителей, описанному в главе 5.

Материалы для аппаратуры и борьба с коррозией. Под кор­розией металлов понимают их разрушение, вызванное химиче­ским или электрохимическим взаимодействием с окружающей средой.

Различают два основных вида коррозии — химическую и электрохимическую. При химической коррозии, например в без­водных жидких или газовых средах, происходит непосредствен­ная реакция металла с неэлектролитом. При наиболее распро­страненной электрохимической коррозии, возникающей в рас­творах электролитов, во влажных газах и пр., на поверхности металла протекают электрохимические процессы: окислитель­ный (растворение металла) и восстановительный (восстановле­ние компонентов среды).

По характеру коррозионного разрушения различают сплош­ную, или общую, коррозию, и местную коррозию. Сплошная коррозия может быть равномерной и неравномерной. Большую опасность представляет местная коррозия — язвенная, точечная, сквозная, подповерхностная и др.

Основным показателем скорости коррозионного разрушения является глубина проникновения, измеряемая в миллиметрах в год; при сплошной равномерной коррозии пользуются также показателем потери массы металла в г/(м2-ч). г. ,

По скорости коррозии металлы для изготовления аппара­туры подразделяются на совершенно стойкие (менее 0,001 мм/год), весьма стойкие (до 0,01 мм/год), стойкие (до 0,1 мм/год), пониженно-стойкие (до 1 мм/год), малостойкие (до 10 мм/год) и нестойкие.

Для аппаратуры лесохимических производств рекоменду­ется подбирать весьма стойкие или стойкие материалы, чтобы срок службы реакторов и кубов был не менее 10 лет, выпарных и ректификационных аппаратов — 15 лет, емкостей — 25 лет.

Для уменьшения коррозии имеются следующие пути: пра­вильный выбор конструкционных материалов; применение за­щитных покрытий; введение ингибиторов коррозии в реакцион­ную среду; применение электрохимической защиты; рациональ­ное конструирование оборудования;использование непрерывных процессов производства (при периодических процессах в резуль­тате попадания в аппараты кислорода воздуха коррозия мно­гих металлов усиливается).

До недавнего времени основным конструкционным материа­лом в уксусно-кислотном производстве была медь. Однако в ап­паратах с горячими крепкими кислотами она малоустойчива. Взамен ее целесообразно использовать легированные нержа­веющие стали: хромистые 08Х17Т и 15Х25Т, хромоникелевые 08Х22Н6Т и 12Х18Н10Т, хромоникельмолибденовые 10X17H13M3T. Марка стали характеризует ее состав, например в обозначении 12Х18Н10Т цифра 12 впереди — содержание угле­рода в сотых долях процента, Х18—18% хрома, НЮ—10 % никеля, Т — добавка титана в пределах до 1 % (остальное — железо).

Указанные стали применяют и в виде биметаллов. Это двух­слойные материалы, получаемые совместной прокаткой или го­рячим прессованием двух металлов — обычной углеродистой стали и нержавеющей стали.

Химическая стойкость нержавеющих сталей в значительной степени зависит от содержания в них легирующих элементов, в частности хрома, играющего главную роль в образовании пас­сивирующей защитной пленки окислов на поверхности металла.

Для изготовления цистерн, трубопроводов, флорентин при работе с уксусной кислотой, если температура не выше 50 °С, пригоден алюминий марок АД1 и А85, а также алюминиево-маг - ниевый сплав АМг2.

В последние годы в уксусно-кислотном производстве исполь­зуют титан ВТ1-0. Из него изготавливают экстракторы, эфиро - кислотные, эфироводные, чернокислотные аппараты, кубы-эте - рификаторы, оборудование для производства пищевой уксусной кислоты. Это обеспечивает долговечную, надежную работу ап­паратуры.

Важное значение имеет правильный выбор конструкции аппаратуры. Неудачные конструкции могут вызвать появление внутренних напряжений, местных перегревов, зазоров, щелей, неплотностей, застойных зон, обусловливать контакт разнород­ных металлов. Все эти факторы способствуют возникновению или развитию очагов коррозии, поэтому их следует избегать. Например, в местах соединений (сварки) должна быть исклю­чена возможность возникновения узких зазоров и щелей, спо­собствующих щелевой и язвенной коррозии. Сварку листов следует производить встык или внахлестку сплошным швом, причем химический состав электродов должен соответствовать составу свариваемого металла. При соединении деталей из раз­нородных металлов контактирующие поверхности их изолируют друг от друга неэлектропроводными прокладками.

Насосы для агрессивных жидкостей можно изготавливать из высоколегированных сталей, кремнистого или хромистого чугуна, фарфора и других механически непрочных, но химиче­ски стойких материалов.

Высокой химической стойкостью обладают некоторые неме­таллические материалы. Так, чугунные кубы и стальные емко­сти успешно защищают от коррозии путем их футеровки в два слоя кислотоупорными плитками — керамическими, метлах­скими, диабазовыми, используя для крепления плиток силикат­ные связующие, в частности диабазовую замазку. Поскольку эта замазка частично проницаема для агрессивных жидкостей, в последнее время чаще используют полимерсиликатзамазку (диабазовую замазку с полимерными добавками) или арза - мит-5. Для защиты стальных и чугунных реакторов применяют кислотостойкие эмали.

В некоторых случаях применяют винипласт — продукт тер­мообработки полихлорвиниловой смолы с добавкой стабилиза­торов и мягчителен, а также полиэтилен. Винипласт стоек к различным кислотам, но имеет невысокую теплостойкость, может применяться для изготовления вентиляционных воздухо­водов, труб и др. Теплостойкость полиэтилена значительно выше и доходит до 120 °С.

При использовании трубопроводов из полимерных материа­лов необходимо учитывать, что на их поверхности накаплива­ется статическое электричество. Если его не отводить, то при движении легковоспламеняющихся жидкостей по таким трубам возникает опасность взрыва. Поэтому их применяют только для перекачки негорючих и невзрывоопасных жидкостей.

Теплообменные аппараты иногда изготовляют из графита, пропитанного термореактивными фенолформальдегидными смо­лами, трубы, краны и вентили из фаолита. Надежно работают чугунные вентили, футерованные фторопластом.

Для защиты от атмосферной коррозии наружной поверхно­сти металлических конструкций, вентиляционных воздуховодов, емкостей, трубопроводов, а также строительных конструкций чаще всего используют лаки и эмали на основе перхлорвинило - вых, эпоксидных и полиэфирных смол, наносимые в три-четыре слоя.