4.4. Нитраторы.
В нитраторах, как правило, перерабатываются две несмешиваемых жидкости: углеводород и нитрующая смесь. Поэтому в этих аппаратах необходимо обеспечивать интенсивное перемешивание реакционной смеси с образованием эмульсии. В качестве перемешивающих устройств используют пропеллерные и турбинные мешалки.
Процессы нитрования протекают в температурном интервале 0¸ 100 °С и с большим выделением тепла, которое необходимо быстро отводить. Перегрев реакционной массы приводит к опасным последствиям, вплоть до взрыва. Поэтому главным условием нормального течения нитрования является интенсивный отвод тепла. Скорость отвода тепла определяет производительность нитратора. Скорость отвода тепла пропорциональна коэффициенту теплопередачи, средней разности температур и поверхности теплообмена. Очевидно, что повышение производительности нитраторов можно добиться в первую очередь за счет развития поверхности теплообмена.
Выбор конструкционного материала определяется коррозионными свойствами реакционной массы, находящейся в нитраторе. Обычно нитраторы изготавливают из чугуна или кислотостойкой стали 1Х18Н9Т.
Конструкция нитратора должна исключать контакт хладоагента (воды) и реакционной массы, так как в противном случае выделяется огромное количество тепла, что приводит к вскипанию массы, образованию газообразных продуктов разложения и взрыву. Поэтому нитраторы толстостенны, а встроенные элементы теплообмена (змеевики) выполняются из кислотостойкой стали.
В качестве нитраторов периодического действия, с учетом факторов изложенных выше, применяют аппараты, аналогичные изображенному на рисунке 4.1. Часто эта конструкция усложняется встроенным змеевиком для дополнительного охлаждения реакционной массы (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Схема нитратора с рубашкой и змеевиком: 1 - мешалка; 2 - крышка; 3 - корпус нитратора; 4 - рубашка; 5 - змеевик; 6 - диффузор.
Установка диффузора в аппарате повышает интенсивность перемешивания реакционной массы.
В качестве нитратора непрерывного действия применяют аппарат, схема которого приведена ниже. Следует отметить, что такие нитраторы, как и все аппараты непрерывного действия, обладают рядом достоинств: большая производительность при небольших габаритах, легкость автоматизации процесса, стабильность качества продукции. Рассмотрим схему нитратора непрерывного действия (рис. 4.4). Аппарат работает следующим образом. Углеводород по трубе 1 поступает в центральную полость трубчатки 5 и мешалкой 2 подается в нижнюю часть аппарата, где смешивается с нитрующей смесью. Реакционная масса поступает в трубное пространство, где при охлаждении продолжается взаимодействие реагентов. Продукты реакции выходят из нитратора через штуцер 8. Вход охлаждающей воды в межтрубное пространство осуществляется через штуцер 7, а выход через штуцер 3. Недостатком рассмотренного реактора является наличие отверстия в днище, что нежелательно для аппаратов, заполненных коррозионной средой.
Рис. 4.4. Нитратор непрерывного действия: 1 - труба ввода углеводорода;
2 - мешалка; 3 - штуцер выхода охлаждающей воды; 4 - корпус аппарата (цилиндр); 5 - трубчатка;
6 - штуцер входа нитрующей смеси;
7 - штуцер входа воды; 8 - штуцер выхода продукта.
|
|
|
|