УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ВВОДА ВОЗВРАТНОГО КСИЛОЛА В РЕАКТОР

Устройство предназначено для безопасного ввода возвратного ксилола в реактор в процессе поликонденсации полиэфиров растительных масел в производстве алкидных смол - основы алкидных лаков и может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности для проведения различных технологических процессов.
Подробное описание рабочей схемы производства алкидных смол - основы алкидных лаков приводится в журнале «Лакокрасочные Материалы» №7-8/2007 г., стр. 64-71, «Технология как фактор эффективности лакокрасочных производств», Б.Б. Кудрявцев, ЗАО «Лакма-Имэкс». Эта рабочая схема взята за прототип.
В рабочую схему было внесено изменение, состоящее в том, что для стабильного поддержания температурного режима реакционной массы установлены дополнительно выносные пленочные подогреватели, через которые прокачивается реакционная смесь.
Важной стадией процесса производства алкидных смол является полиэтерификация (поликонденсация) продуктов алкоголиза ангидридами многоатомных кислот (фталевый, малеиновый), потому что от соблюдения стабильности технологического процесса, поддержания заданного соотношения количества реагентов значительно зависит качество конечной продукции.
В процессе полиэтерификации продуктов алкоголиза образуется реакционная вода, из-за чего процесс является обратимым, поэтому в реактор вводят ксилол, образующий с реакционной водой азеотропную смесь, с помощью которой из зоны реакции удаляется образующаяся реакционная вода, чтобы реакция поликонденсации стала необратимой.
Многие производители алкидных смол используют азеотропный метод синтеза, позволяющий снизить температуру синтеза, тем самым сократить энергетические затраты, стабилизировать процесс синтеза, проводя его в более мягких условиях. Азеотропный метод состоит в том, что в реактор вводят определенное количество ксилола, который смешивается с реакционной водой, образуя смесь - азеотроп.Важной задачей является поддержание концентрации ксилола в реакторе в заданных стехиометрических пределах, улавливание ксилола и возврат в реактор для обеспечения удаления реакционной воды с необходимой скоростью.
Температура кипения смеси (116-120°C) ниже, чем температура кипения ксилола (150°C), что позволяет обеспечить отвод из реактора смеси, а затем разделение ее в теплообменниках-холодильниках на ксилол и воду. На первом этапе азеотропная смесь поступает в вертикальный теплообменник-холодильник, где происходит частичная конденсация паров ксилола, который стекает в реактор, затем в дальнейшем азеотропная смесь поступает в горизонтальный теплообменник-холодильник, где происходит конденсация паров воды и ксилола. Конденсат поступает в разделительный сосуд, и разделяется: в нижней части находится вода, в верхней части - ксилол, который сливается непосредственно в реактор по трубопроводу, что является небезопасным, потому что в точке поступления ксилола в горячую реакционную массу создается повышенная концентрация паров ксилола. На практике большинство предприятий использует систему 2
периодического ручного слива реакционной воды из разделительного сосуда через штуцер в нижней части сосуда. При этом уровень разделительного слоя постоянно меняется от максимального к минимальному, что приводит к неравномерному поступлению возвратного ксилола в реактор, и, соответственно, к дестабилизации процесса полиэтерификации (поликонденсации), увеличению времени протекания реакции, и, как следствие, ухудшению качества готовой продукции.
Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего безопасное равномерное поступление возвратного ксилола в реактор.
Технический результат достигается, а поставленная задача решается за счет того, что возвратный ксилол поступает из разделительного сосуда не в реактор, а в дополнительно установленную емкость, и установки дополнительного насоса-дозатора, который забирает возвратный ксилол из этой емкости и через смеситель подает в циркулирующую реакционную массу, которая проходит через обогреваемый пленочный теплообменник, а затем поступает в реактор уже в смеси с реакционной массой.
Устройство для реализации поставленной задачи иллюстрируется графическими материалами.
На рисунке приведена схема устройства.
Устройство для безопасного ввода возвратного ксилола в реактор содержит последовательно установленные реактор 1, циркуляционный насос 2, пленочные подогреватели 3 и 4, вертикальный теплообменник-холодильник 5, горизонтальный теплообменник-холодильник 6, разделительный сосуд 7, емкость для приема возвратного ксилола 8, насос-дозатор 9, смеситель 10.
Устройство для безопасного ввода возвратного ксилола в реактор работает следующим образом: реакционная масса прокачивается циркуляционным насосом 2 из реактора 1 через подогреватели 3 и 4 и возвращается в реактор 1, образовавшаяся азеотропная смесь вода-ксилол из реактора 1 поступает в вертикальный теплообменник-холодильник 5, где происходит частичная конденсация ксилола, который стекает обратно в реактор 1, затем азеотропная смесь поступает в горизонтальный теплообменник-холодильник 6, где происходит конденсация паров воды и оставшегося ксилола, конденсат поступает в разделительный сосуд 7 и разделяется: в нижней части находится вода, а в верхней части - ксилол. Ксилол сливается из верхней части разделительного сосуда 7 в емкость для приема возвратного ксилола 8, откуда насосом-дозатором 9 подается в смеситель 10, вмонтированный в трубопровод для циркуляционной реакционной массы, где смешивается с реакционной массой, затем образовавшаяся смесь проходит через подогреватель 3 и 4 и возвращается в реактор 1.
Такой способ возврата ксилола в реактор не создает опасных концентраций паров ксилола в реакторе и позволяет поддерживать необходимое соотношение реагентов в технологическом процессе, что стабилизирует процесс и позволяет получать продукт высокого качества.
Таким образом, поставленная задача решена.