Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

Таблица VI.2. Конструкционные материалы, из которых изготавливают оборудование, применяемое для хранения

и перевозки алюминийалкилов

атмосферу. Давление азота в системе определяется уровнем масла

в затворе 8; открывают вентиль /ив контейнер подается азот,

который стравливается в атмосферу через масляный затвор 5;

последовательно закрывают вентили 3 и 1. На этом заканчивают

подготовительные операции и начинают слив продукта, выполняя

от остатка продукта в специальную емкость или в хранилище про­

чительное расширение перевозок алюминийалкилов, приведенные

здесь сведения могут быть полезными при конструировании KOH-

314

установках в нашей стране и за рубежом. Триизобутилалюминий

получают в две стадии. В первой стадии синтеза участвует ТИБА,

который является затравкой процесса:

Процесс синтеза триизобутилалюминия экзотермичен и в про­

мышленных условиях осуществляется при температуре не более

150 oC и давлении до 50 кгс/см2.

Рис. VI.3. Принципиальная технологическая схема периодического синтеза ТИБА:

затвор; /5 — емкость для изобутилена.

Промышленный синтез ТИБА в нашей стране осуществляется

периодическим или непрерывным способами.

На рис. VI.3 показана принципиальная технологическая схема периодического синтеза ТИБА. В аппарате 1, оборудованном ме­

316

ческих фляг, при этом воздух производственного помещения за­ грязнялся алюминиевой пылью.

Между тем алюминиевая пыль в виде аэровзвеси взрывоопас­

на: нижний предел взрываемости составляет 40 г/м3; температура

самовоспламенения 640 °С; минимальная энергия зажигания

15 мДж, максимальное давление взрыва 6,3 кгс/см2. Осевшая алю­ миниевая пыль пожароопасна, ее температура самовоспламенения

470 0C. Впоследствии рационализаторы сконструировали загрузоч­ ный бункер-дозатор, исключающий загрязнение атмосферы про­

изводственных помещений алюминиевой пылью. Все аппараты узла приготовления суспензии оборудованы азотным дыханием,

исключающим контакт продуктов с атмосферой. Стравливание

давления из указанных аппаратов осуществляется через сепара­ тор 13 и гидрозатвор 14, заполненный веретенным маслом. На

воздушке после гидрозатвора имеется огнепреградитель. Суспен­ зия из аппарата 1 передавливается азотом в реактор 7, оборудо­ ванный пропеллерной мешалкой с экранированным электродвига­

телем. Объем реактора 2 м3.

При осуществлении первой стадии синтеза ТИБА реактор 7,

загруженный расчетным количеством суспензии, продувается азо­ том, после чего насосом 6 из емкости 15 загружается изобутилен.

Содержимое реактора при работающей мешалке подогревается

горячим веретенным маслом, которое циркулирует через рубаш­

ку реактора. По мере достижения заданной температуры в реак­

тор подается водород. За счет химической реакции взаимодейст­

вия компонентов выделяется реакционное тепло, вследствие чего

возрастает температура в реакторе. Во избежание опасного повы­

шения давления в реакторе за счет роста температуры в нем, а

также для исключения возможности разложения продуктов синте­ за в рубашку реактора подается холодное веретенное масло с

температурой 10—20 °С. Этим обеспечивается проведение первой

стадии синтеза ТИБА при температуре не выше 150 °С и давлении не более 60 кгс/см2.

По окончании первой стадии синтеза — образования диизобутилалюминийгидрида — реакционная смесь охлаждается до 70— 85°С за счет циркуляции холодного веретенного масла через ру­

башку реактора. После этого в реактор загружается остаточное количество изобутилена, необходимого для проведения второй стадии синтеза ТИБА — процесса алкилирования диизобутилалю-

минийгидрида.

По окончании алкилирования реакционная смесь охлаждается

до температуры ниже +50°С, затем из реактора стравливаются непрореагировавшие изобутилен и водород через сепаратор 8,

гидрозатвор 9 и дополнительный отбойник 10. Аппараты узла стравливания непрореагировавших компонентов оснащены систе­

мой азотного дыхания (на рисунке не показана).

Концентрированный раствор ТИБА из реактора 7 выдавлива­

ется азотом в сборник 11, а из него в отстойник 12. Реактор 7

317

оборудован предохранительным клапаном, аварийное стравлива­ ние из которого направляется в сепаратор 8.

Стравливаемые газы после реактора постепенно насыщали масло в гидрозатворе продуктами реакции (ТИБА и диизобутилалюминийгидрид), при резком стравливании газов происходил выброс

масла через воздушку в атмосферу. Масло, насыщенное триизо-

бутилалюминием, попадая на влажную поверхность мягкой кров­ ли производственного здания, загоралось, вследствие чего возни­ кали пожары. Впоследствии заменили малообъемный гидрозатвор 9 аппаратом объемом 2 м2 и дополнительно смонтировали от­ бойник 10. Кроме этого установили строгий контроль за содер­ жанием ТИБА в масле гидрозатвора и сепаратора: масло при со­ держании в нем ТИБА более 5% заменялось.

В связи с тем, что процесс синтеза ТИБА ведется при высоком

давлении и сравнительно высоких температурах, учитывая пожа-

ро- и взрывоопасные свойства исходных продуктов синтеза и пи­ рофорные свойства готового продукта, реактор следует распола­

гать в изолированном боксе. Такие требования предусмотрены

нормативами [2]. По этим нормативам отсеки (боксы) должны

отделяться от других отделений цеха несгораемыми стенами, пре­

дел огнестойкости которых должен быть не менее 5 ч, а друг от друга — стенами с пределом огнестойкости не менее 2,5 ч.

Арматура для остановки производственного процесса при ава­ риях и пожарах, спуска давления в реакторах и других аппара­

тах должна находиться вне пожаро- и взрывоопасных помещений.

Между тем в первоначальном исполнении практически вся запор­

ная арматура размещалась непосредственно на реакторе или вблизи реактора.

Однажды из-за нарушения герметичности фланцевого соедине­

ния на крышке люка реактора во время синтеза ТИБА образо­ вался пропуск продуктов, которые при контакте с кислородом воздуха сразу загорелись. Огненная струя длиной в несколько мет­ ров бушевала в реакторном боксе. Для ликвидации пожара необ­

ходимо было прежде всего прекратить подачу воздуха, стравить

давление с реактора и спустить содержимое реактора в сборник

готовой продукции. Однако это удалось сделать с большим трудом и риском для обслуживающего персонала, так как пламя не дава­

ло возможности пользоваться запорной арматурой, расположен­

ной на реакторе или вблизи него.

Впоследствии вынуждены были вынести практически всю за­

порную арматуру в смежный отсек цеха и сконцентрировать ее на сборном коллекторе. Кроме улучшения условий безопасной экс­ плуатации это позволило облегчить условия ведения ремонта ре-

318

актора. Несмотря на то, что мероприятия, выполненные в процес­ се пуска и освоения периодического способа синтеза триизобутилалюминия, улучшили безопасность работы, этот способ остается

опасным и не обеспечивает стабильного качества продукции. Но­ вые промышленные установки получения ТИБА эксплуатируются

на принципе непрерывного синтеза.

Технологическая схема непрерывного синтеза ТИБА (рис. ѴІ.4)

отличается от периодического способа существенными изменения­ ми схемы, а также указанными ранее изменениями в технических

решениях. Непрерывный способ синтеза осуществляется в каска­ де, который состоит из трех однотипных реакторов, соединяемых

последовательно. Исходные продукты синтеза ТИБА подаются в

реактор 7, продукты химических превращений из этого реактора

перетекают в реактор 7' и далее в реактор 7". Выдерживание

заданного уровня в реакторах 7 и 7’ обеспечивается внутренними

стояками, а в реакторе 7" — регулятором давления, клапан кото­

рого смонтирован на отводящем трубопроводе. Строгое выдержи­

вание уровня жидкости необходимо прежде всего для обеспечения

расчетного времени реакции. Однако это условие также связано с требованиями безопасной эксплуатации технологической уста­

новки: при отсутствии жидкости или резком снижении ее уровня

319