Вариант 6

Вариант6

Производство органических веществ из торфа

Первая фаза производства

В связи с высокими темпами развития химической промышленности по производству различных синтетических материалов: пластических масс, волокон, пластификаторов, смазочных масел и других продуктов возрастает потребность в различных органических соединениях, в том числе, и органических кислотах. Для удовлетворения запросов промышленности в органических кислотах расширяется сырьевая база их производства. Необходимы недорогие, с большими запасами источники сырья. Одним из видов сырья для производства различных органических продуктов, в том числе и органических кислот, служит торф, запасы которого в стране огромны. Проведенными исследованиями, установлена возможность получения органических кислот окислением торфа кислородом воздуха в водно-щелочной среде.

Технологический процесс производства одно - и многоосновных кислот по описываемой схеме представляет совокупность отдельных взаимосвязанных стадий: гидролиза, окисления, фильтрации, нейтрализации, экстракции и этерификации. Обезвоженный торф, предварительно измельченный до размера частиц »1 мм, подвергают гидролизу в водном растворе щелочи. Гидролиз торфа осуществляется в аппарате-гидролизере 4, снабженным рубашкой для подогрева суспензии и якорной мешалкой. В аппарат 4 дозируют воду и водный раствор едкого натра с помощью мерников 1 и 2 соответственно. Жидкости из мерников сливаются через штуцеры в плоских днищах и поступают в гидролизер 4 через приемные штуцеры в верхней части корпуса на противоположных сторонах обечайки. Затем при включенной в работу мешалке в гидролизер 4 производят загрузку обезвоженной торфяной крошки из бункера 3 через выгрузочную горловину в его днище. В аппарат 4 торф поступает через загрузочный штуцер в крышке. Дозировка компонентов выполняется в расчете на приготовление суспензии, содержащей 170…200 грамм сухого торфа на один литр воды; масса дозируемой щелочи составляет 40% от исходной массы торфа.

Торф подвергается гидролизу в течение одного часа при температуре в гидролизере 95°С и постоянном перемешивании якорной мешалкой. Температура в реакторе поддерживается теплотой конденсирующегося в рубашечном пространстве греющего пара при давлении 0,3 МПа. Греющий пар поступает в рубашку аппарата через верхний штуцер рубашки, а образующийся конденсат отводится через нижний штуцер рубашки и возвращается к парогенераторам.

Образующиеся при обогреве суспензии пары отводятся из гидролизера через штуцер в крышке и поступают в верхнюю трубу односекционного наклонно установленного теплообменника 5 типа "труба в трубе", выполняющего функции конденсатора. Пар в трубе конденсируется холодной водой, которая подводится в межтрубное пространство противотоком конденсирующемуся пару через штуцеры в трубе-рубашке. Конденсат из аппарата 5 стекает в гидролизер 4 через штуцер в верхней части корпуса. Во время реакции большая часть органического вещества в составе торфа разлагается водой, превращаясь в растворимые в щелочной среде соединения. Это благоприятно для технологического процесса, поскольку снижает вязкость суспензии торфа, которая становится более транспортабельной. Положительный эффект проявляется и на последующих стадиях переработки суспензии, поскольку с большими скоростями протекают химические превращения и кроме того увеличивается выход готового продукта за один её цикл.

После завершения гидролиза суспензия из аппарата 4 через штуцер в коническом днище направляется в промежуточную емкость 6. Входной штуцер расположен вверху корпуса. В емкость 6встроен барботер, представляющий собой трубу, верхний конец которой заканчивается штуцером подачи в барботер воздуха. Нижняя часть барботера, выполненная в виде незамкнутого тора с мелкими отверстиями по верхней образующей трубы. Тор барботера установлен соосно с корпусом аппарата.

При охлаждении суспензии вязкость её увеличивается и для исключения прилипания к стенкам ёмкости 6, суспензию периодически перемешивают воздухом, поступающим в барботер из газодувки 7. Воздух в виде пузырьков из отверстий барботера, всплывает в массе суспензии, т.е.барботирует, и покидает ёмкость через штуцер в крышке, выходя в атмосферу через воздушник(трубопровод) ёмкости 6. На воздушнике установлен дроссельный клапан 8. Емкость 6 используется как монжус. Сжатым воздухом суспензию из емкости 6 через штуцер в коническом днище подают на окисление в газлифтный реактор10. Штуцер входа расположен вверху корпуса реактора. Воздух для этой цели поступает в ёмкость 6 через штуцер в верхней части ее корпуса из той же магистрали, из которой он поступает в барботер для перемешивания суспензии. Окисление суспензии ведется кислородом воздуха, нагнетаемым компрессором 11 в реактор 10 через штуцер в днище. Воздушная магистраль от компрессора 11 непосредственно перед вводом в реактор 10 имеет ∩- образный гидрозатвор с установленным перед ним обратным клапаном 9. Верхняя часть трубопровода гидрозатвора расположена выше уровня жидкости в реакторе. Воздух из компрессора11 поступает в циркуляционную трубу реактора 10 и барботирует через слой жидкости. Пузырьки воздуха, пребывая в жидкости заполняющей центральную трубу, уменьшают реальную плотность эмульсии. Это сопровождается возникновением циркуляции жидкости во внутреннем контуре реактора. Жидкость вместе с пузырьками воздуха поднимается по центральному каналу и, затем, опускается по кольцевому, освободившись от вышедшего через ее поверхность воздуха…

Процесс окисления продолжается 3,5…4 часа при температуре 225С и давлении 4,0 Мпа. За это время окисляется до 80...85% от массы торфа. В результате одновременно протекающих реакций окисления образуются кислоты: щавелевая, уксусная, янтарная и другие, которые при взаимодействии со щелочью превращаются в водорастворимые соли.

Влажный воздух с небольшим количеством паров удаляется из реактора 10 через штуцер в крышке и попадает в межтрубное пространство наклонно установленного конденсатора-холодильника 12. Штуцер входа расположен в нижней части корпуса на верхней образующей наклоненного аппарата. Противотоком воздуху и парам по трубам аппарата 12 движется холодная вода. Конденсат из аппарата 12 отбирают через штуцер над нижней трубной решеткой, расположенный на нижней образующей наклоненного аппарата и возвращают в газлифтный реактор 10 через штуцер, расположенный в средней части корпуса. Не сконденсировавшийся воздух из конденсатора-холодильника 12 через штуцер в верхней части корпуса на верхней его образующей выводится и через дроссельный клапан 13 выбрасывается в атмосферу.

После завершения процесса окисления суспензия из газлифтного реактора 10 через второй штуцер в днище подается, путем повышения давления воздуха над уровнем жидкости, в промежуточную емкость 14, снабженную рубашкой… Входной штуцер емкости расположен на плоской крышке. В пространстве рубашки снизу вверх движется холодная вода, охлаждающая суспензию. Охлажденная суспензия из емкости 14 через штуцер в коническом днище стекает в барабан центрифуги16. Фильтрат и промывные воды из центрифуги 16 насосом 15 подают в буферную емкость 17, из которой жидкость направляют на нейтрализацию. Осадок - смесь минеральной части торфа и неокисленных его остатков, представляет собой отходы производства. Его накапливают и направляют на утилизацию.