Файл: Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам.pdf

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

няют для ректификации высококипящих органических смесей в глубоком вакууме. Контакт между парами и жидкостью осуществляется в тонкой пленке на боковой поверхности дистиллятора. Поднимающиеся вверх пары частично конденсируются на поверхности охлаждаемого ротора. Жидкость под действием центробежной силы пе­ реносится на обогреваемые стенки аппарата, где вновь происходит испарение в основном низкокипящего ком­ понента. Более легкий компонент уходит сверху аппа­ рата, тяжелый выводится снизу. Сырье вводится в сред­ ний штуцер аппарата.

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Для осуществления большинства реакций синтеза присадок необходимо нагревать или охлаждать сырье, полупродукты и конечные продукты, а также конденси­ ровать их пары. Эти процессы проводят в теплообмен­ ных аппаратах, которые в зависимости от назначения исполняют роль кипятильников, подогревателей, конден­ саторов и холодильников.

В теплообменных аппаратах тепло передается через поверхность или смешением. В поверхностных аппара­ тах теплопередача от одной среды к другой осуществ­ ляется при их движении прямотоком или противотоком через теплопроводную стенку. Противоток эффективнее прямотока, так как полнее утилизирует тепло (при про­ тивотоке нагрев происходит до более высокой темпера­ туры, охлаждение — до более низкой, чем при прямото­ ке). Чем выше скорость движения обменивающихся теплом масс, тем эффективнее теплопередача.

В производстве присадок продукты в теплообменных аппаратах нагреваются главным образом теплом пере­ гретого (Яраб=12 кгс/см2) и насыщенного (/5раб = = 3—5 кгс/см2) водяного пара. Водяной пар, вводимый непосредственно в нагреваемую среду и смешивающийся с ней, называют острым. Пар, нагревающий среду че­ рез стенку аппарата или трубы, называют глухим. При нагреве пар должен полностью конденсироваться в теп­ лообменном аппарате, так как при конденсации выде­ ляется основное (539 іккал/кг) тепло. Неполная конденса­ ция пара увеличивает его непроизводительный расход.

156

Чтобы устранить выход из теплообменного аппарата несконденсировавшегося пара, устанавливают конденса­ тосборники. Они представляют собой сосуды, снабжен­ ные регулятором уровня. Конденсат поступает в сборник по уровень жидкости. При достижении определенного уровня жидкости в сборнике открывается клапан регу­ лятора уровня и конденсат через расширитель уходит в заводскую сеть. В расширителе вследствие снижения давления конденсат вторично вокипает. Пар вторичного вскипания сверху расширителя уходит в заводскую сеть.

НАСОСЫ

Гидравлические машины для перемещения жидкостей по трубопроводам и повышения их давления называют насосами. Машины, служащие для отсасывания газов в вакууме и сжатия их до атмосферного давления, назы­ вают вакуум-насосами. По принципу действия насосы делятся на объемные, лопастные и вихревые.

Объемные насосы

Объемные насосы (насосы вытеснения) характери­ зуются тем, что их рабочие органы периодически обра­ зуют замкнутые объемы жидкости и вытесняют эту жидкость в нагнетательный трубопровод. Особенностью объемных насосов является постоянное, почти герметич­ ное разделение всасывающей и нагнетательной камер и способность их к самовсасыванию.

Рабочий расход насоса (подача) определяется гео­ метрическими размерами его рабочих органов и числом

определяется гидравлическими сопротивлениями систе­ мы и ограничивается прочностью рабочих органов. Объ­ емные насосы, как правило, снабжены предохранитель­ ными клапанами. Пускать насос можно только при от­ крытой задвижке на нагнетательной линии.

К объемным насосам относятся следующие. Поршневые насосы вытесняют жидкость поршнем или

плунжером и имеют всасывающие и нагнетательные кла­ паны. Подача поршневого насоса — пульсирующая, что является их недостатком. Поршневые насосы приводят­

157

ся в действие чаще всего от паровой машины, причем поршни гидравлической и паровой частей расположе­ ны на общем штоке.

На рис. 34 приведена схема поршневого прямодейст­ вующего парового насоса. Пар из магистрали свежего перегретого пара при помощи золотникового устройства поочередно подается в правую или левую полость паро­ вого цилиндра п приводит в движение паровые и гид­ равлические поршни. Для переключения пара золотник переставляют при помощи системы рычагов. Поочеред­ ное всасывание и нагнетание жидкости в гидравлической части осуществляется системой клапанов. Отработанный пар сбрасывается в паропровод мятого пара или в ат­ мосферу.

3

Рис. 34. Схема поршневого парового прямодепствующего насоса:

Поршневые насосы применяют для перекачки жид­ костей широкого диапазона вязкостей.

Шестеренчатые насосы (рис. 35) вытесняют жидкость в напорный трубопровод одновременным действием ра­ бочих органов корпуса (статора) и вращающихся ше­ стерен (ротора). Шестеренчатые насосы не имеют вса­ сывающих и нагнетательных клапанов. Шестерни вы­ полняют с эвольвентным зацеплением с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Насосы компактны, их всасывающая способность выше. Недостатками этих насосов являются быстрый износ рабочих органов и не­ возможность перекачки жидкостей с механическими при­ месями.

Монжусы. Разновидностью объемных насосов явля­ ются монжусы (рис. 36), применяемые для подъема

158

и транспортирования химически агрессивных жидкостей на сравнительно небольшую высоту. В качестве монжуса используют горизонтальные и вертикальные емкости.

/

Жидкость по трубе 1 через кран 2 поступает в аппа­ рат. При наполнении аппарата самотеком должен быть открыт кран 5 в атмосферу, при заполнении монжуса под вакуумом открывают кран 4 к вакуум-насосу. Жид­ кость передавливают сжатым воздухом или инертным газом, который впускают, открывая кран 3. Поступление пневмоагента в аппарат регулируют вручную краном 3 по показаниям манометра 6. Монжус наполняют жид­ костью на 2/з его высоты. Перед передавливанием за­ крывают краны 2—4. Под давлением пневмоагента жид­ кость поднимается по трубе 7 и через кран S поступает в нагнетательный трубопровод. После частичного или полного передавливания жидкости из монжуса «спуска­ ют давление», сообщив монжус через кран 3 с атмо­ сферой.

Лопастные насосы (насосы обтекания)

Основными элементами лопастных насосов (рис. 37) являются подвод, рабочее колесо, отвод, уплотнения, сальники, пята, подшипники. Назначение подвода— до­ вести поток перекачиваемой жидкости к рабочему ко­ лесу и равномерно распределить ее по нему. Основным рабочим органом лопастного насоса является колесо

159