СПОСОБ ПОДАЧИ ЖИДКИХ КОМПОНЕНТОВ В РЕАКТОР СО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДОЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛКИДНЫХ ЛАКОВ И СПОСОБ ПОДАЧИ ЖИДКИХ КОМПОНЕНТОВ В РЕАКТОР СО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДОЙ
METHOD OF FEEDING LIQUID COMPONENTS INTO REACTOR WITH EXPLOSIVE MEDIUM DURING PRODUCTION OF ALKYD VARNISH AND METHOD OF FEEDING LIQUID COMPONENTS INTO REACTOR WITH EXPLOSIVE MEDIUM

Изобретение относится способу подачи жидких компонентов (воспламеняющейся и взрывоопасной жидкости) в реактор со взрывоопасной средой и может быть использовано, например, в лакокрасочной промышленности при получении различных лакокрасочных материалов на его основе и покрытий различного назначения.
Из монографии М.Л.Лифшиц, Б.И.Пшиялковский «Лакокрасочные материалы», М., Химия, 1982, с.28-30, известна установка для получения алкидных лаков и лаков на их основе, включающая реактор, смеситель, разделительный сосуд, конденсатор, смеситель для получения готового лака и другое вспомогательное оборудование (отстойники, насосы, дозировочные сосуды, промежуточные емкости). Для получения алкидного лака используют реактор, например, с электроиндукционным обогревом.
Из RU 5538, 1997.12.16 известна установка для получения алкидных, содержащая реактор и смеситель. Установка содержит единый реактор для переэтерификации и полимеризации, который соединен со смесителем для получения готового продукта.
Из SU 1761247, 15.09.1992 известна установка для приготовления многокомпонентных суспензий, содержащая реактор, на входе в который размещен дозатор, а на выходе - циркуляционный насос, нагнетательный трубопровод, фильтр, систему управления. Установка снабжена многосекционной мельницей, а реактор снабжен рубашкой для обогрева. Система управления содержит контур регулирования температуры, соединенный через первый блок управления с исполнительным механизмом на линии подачи пара в реактор, контур регулирования дозированием и загрузкой реактора, состоящий из датчиков расхода ингредиентов, соединенных через второй блок управления с мельницей и дозаторами, а также контур управления очисткой фильтра, состоящий из датчиков, соединенных с третьим блоком управления.
Технической задачей заявленной полезной модели является оптимизация процесса подачи жидких компонентов в реактор со взрывоопасной средой, улучшение его пожаро- и экологической безопасности.
Поставленная задача в части способа подачи жидких компонентов в реактор со взрывоопасной средой при производстве алкидных лаков решается за счет того, что в способе согласно изобретению реактор сообщен с технологическими трубопроводами, снабженными запорной арматурой, и снабжен, по меньшей мере, одним штуцером с запорной арматурой, системой вакуумирования, снабженной, по меньшей мере, одним вакуумным насосом, и системой загрузки жидких компонентов, причем перед началом подачи жидких компонентов в реактор включают систему вакуумирования взрывоопасной среды реактора и по достижении необходимой степени вакуумирования открывают запорную арматуру на штуцере, а после введения в реактор необходимого количества указанного компонента или указанных компонентов закрывают упомянутую запорную арматуру, герметизируя реактор.
При этом в качестве жидких компонентов при производстве алкидных лаков могут использовать, по меньшей мере, необходимые для процесса производства алкидных лаков компоненты, выбранные из группы растительных масел или их сочетание.
В качестве растительного масла могут использовать подсолнечное масло.
В качестве растительного масла могут использовать соевое масло.
В качестве растительного масла могут использовать рыжиковое масло.
В качестве растительного масла могут использовать жирные кислоты талового масла.
В качестве растительного масла могут использовать дистиллированное таловое масло.
В качестве жидких компонентов могут использовать жирные кислоты растительного масла.
В качестве жидких компонентов при производстве алкидных лаков могут использовать, по меньшей мере, ксилол.
Перед подачей жидких компонентов в реакторе могут создавать вакуум глубиной не менее, чем 0,10 атм, предпочтительно, 0,2 атм.
Вакуум могут создавать посредством вакуумного насоса, снабженного входным и выходным патрубками, причем последний сообщен с внешней атмосферой.
Запорная арматура на штуцере может быть выполнена в виде термостойкой заслонки, предпочтительно, с дистанционным управлением.
Запорная арматура на штуцере может быть выполнена в виде задвижки с ручным или автоматизированным приводом.
Регулирование запорной арматуры при загрузке жидких компонентов в реактор могут осуществлять дистанционно, автоматически с отображением операций на мониторе или мнемосхеме.
Включение-выключение системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора могут осуществлять дистанционно, автоматически с отображением операций на мониторе или мнемосхеме, при этом выключение системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора производят, предпочтительно, после закрытия запорной арматуры на штуцере.
Поставленная задача в части способа подачи жидких компонентов в реактор со взрывоопасной средой решается за счет того, что в указанном способе согласно изобретению реактор сообщен с технологическими трубопроводами, снабженными запорной арматурой, и снабжен, по меньшей мере, одним штуцером с запорной арматурой, системой вакуумирования, снабженной, по меньшей мере, одним вакуумным насосом, и системой загрузки жидких компонентов, причем перед началом подачи жидких компонентов в реактор включают систему вакуумирования взрывоопасной среды реактора и по достижении необходимой степени вакуумирования открывают запорную арматуру на штуцере, а после введения в реактор необходимого количества указанных компонентов закрывают упомянутую запорную арматуру, герметизируя реактор.
Запорная арматура на штуцере может быть выполнена в виде термостойкой заслонки, предпочтительно, с дистанционным управлением.
Запорная арматура на штуцере может быть выполнена в виде задвижки с ручным или автоматизированным приводом.
Подачу жидких компонентов во взрывоопасную среду реактора могут осуществлять при производстве органических лаков.
В качестве органических лаков могут применять алкидные лаки, а в качестве алкидных лаков могут применять пентафталевые лаки.
В качестве органических лаков могут применять нитроцеллюлозные лаки.
В качестве органических лаков могут применять полиорганосилоксановые лаки.
Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков изобретением, заключается в повышении экономичности, пожаро- и экологической безопасности при одновременном снижении трудоемкости и энергоемкости процессов производства алкидного лака за счет автоматических операций загрузки реактора жидкими компонентами, при этом существенное повышение экологической безопасности достигается за счет разработанной в изобретении закрытой системы загрузки жидких компонентов во взрывоопасную среду реактора и включения системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора на период непосредственного введения в реактор жидких компонентов.
Техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором представлен частный случай исполнения системы загрузки жидких компонентов в реактор со взрывоопасной средой при производстве алкидных лаков, не охватывающий, и, тем более, не ограничивающий весь объем притязаний данного решения.
В способ подачи жидких компонентов в реактор 1 с взрывоопасной средой при производстве алкидных лаков реактор 1 сообщен с технологическими трубопроводами 2, снабженными запорной арматурой, и снабжен, по меньшей мере, одним штуцером (не показано) с запорной арматурой, системой вакуумирования, снабженной, по меньшей мере, одним вакуумным насосом 3, и системой загрузки жидких компонентов, причем перед началом подачи жидких компонентов в реактор 1 включают систему вакуумирования взрывоопасной среды реактора и по достижении необходимой степени вакуумирования открывают запорную арматуру на штуцере, а после введения в реактор необходимого количества указанного компонента или указанных компонентов закрывают упомянутую запорную арматуру, герметизируя реактор.
Запорная арматура на штуцере выполнена в виде термостойкой заслонки 4, предпочтительно, с дистанционным управлением или выполнена в виде задвижки с ручным или автоматизированным приводом.
В качестве жидких компонентов при производстве алкидных лаков используют, по меньшей мере, необходимые для процесса производства алкидных лаков компоненты, выбранные из группы растительных масел или их сочетание. При этом в качестве растительного масла используют подсолнечное масло, соевое масло, рыжиковое масло, жирные кислоты талового масла, дистиллированное таловое масло, а также используют жирные кислоты растительного масла.
В качестве жидких компонентов при производстве алкидных лаков используют также, по меньшей мере, ксилол.
Перед подачей жидких компонентов при производства алкидных лаков в реакторе 1 создают вакуум глубиной не менее, чем 0,10 атм, предпочтительно, 0,2 атм. Вакуум создают посредством вакуумного насоса 3, снабженного входным и выходным патрубками, причем последний сообщен с внешней атмосферой.
Регулирование запорной арматуры при загрузке жидких компонентов в реактор осуществляют дистанционно, автоматически с отображением операций на мониторе или мнемосхеме. Включение-выключение системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора осуществляют дистанционно, автоматически с отображением операций на мониторе или мнемосхеме, при этом выключение системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора производят, предпочтительно, после закрытия запорной арматуры на штуцере.
В способ подачи жидких компонентов в реактор 1 со взрывоопасной средой реактор 1 сообщен с технологическими трубопроводами 2, снабженными запорной арматурой, и снабжен, по меньшей мере, одним штуцером (не показано) с запорной арматурой, системой вакуумирования, снабженной, по меньшей мере, одним вакуумным насосом 3, и системой загрузки жидких компонентов, причем перед началом подачи жидких компонентов в реактор 1 включают систему вакуумирования взрывоопасной среды реактора и по достижении необходимой степени вакуумирования открывают запорную арматуру на штуцере, а после введения в реактор необходимого количества указанного компонента или указанных компонентов закрывают упомянутую запорную арматуру, герметизируя реактор.
Запорная арматура на штуцере выполнена в виде термостойкой заслонки 4, предпочтительно, с дистанционным управлением или выполнена в виде задвижки с ручным или автоматизированным приводом.
Подачу жидких компонентов во взрывоопасную среду реактора осуществляют при производстве органических лаков. При этом в органических лаках применяют алкидные (пентафталевые) лаки, а также нитроцеллюлозные лаки и полиорганосилоксановые лаки.
Способ подачи жидких компонентов в реактор со взрывоопасной средой иллюстрируется ниже на примере производства алкидных лаков.
3
Алкидный лак приготавливают в виде раствора пентафталевой смолы в уайт-спирите и сольвенте. Синтез смолы предусмотрен в реакторе 1 вместимостью, предпочтительно, 16,0 м с системой электроиндукционного обогрева, снабженным одним штуцером с установленной на нем запорной арматурой, выполненной в виде термостойкой заслонки 4 или в виде задвижки, и оснащенном насадочной колонной 5, вертикальным теплообменником-холодильником 6, конденсатором 7 и разделительным сосудом 8.
Синтез смолы включает стадии: переэтерификации (алкоголиза) растительного масла пентаэритритом при температуре (250±5)°С в присутствии катализатора - кальцинированной соды и полиэтерификации.
Загрузку жидких компонентов в реактор из существующего склада 9 жидкого сырья (сборники масла, ксилола, уайт-спирита) осуществляют по индивидуальным технологическим трубопроводам 2. Перед началом подачи жидких компонентов в реактор включают систему вакуумирования взрывоопасной среды реактора для улавливания вредных веществ, уносимых из реактора, и по достижении необходимой степени вакуумирования открывают термостойкую заслонку 4, а после введения в реактор необходимого количества указанного компонента или указанных компонентов закрывают упомянутую термостойкую заслонку 4, герметизируя реактор.
Если в соответствии с рецептурой и технологической картой предусматривают загрузку канифоли (в виде раствора ее в масле), то температуру в реакторе поднимают до 150°С и отключают подачу инертного газа в реактор. Реактор 1 через конденсатор 7 подключают к вакууму, создаваемому вакуумным насосом 3, через насадочную колонну 5, орошаемую раствором щелочи для улавливания паров вредных веществ из реактора во время загрузки компонентов.
Нагрев масла и переэтерификацию проводят в токе инертного газа, подаваемого через ротаметр на слой реакционной массы.
Реакция полиэтерификации (поликонденсации) проходит с выделением реакционной воды в количестве одного кг/моля на каждый кг/моль фталевого ангидрида, свободной жирной кислоты и канифоли. Для облегчения удаления воды из зоны реакции добавляют в реактор 1 ксилол по жидкостному счетчику 10 со склада 9 жидкого сырья по технологическому трубопроводу 2 подающим насосом 11. Для процесса циркуляции ксилола (отгонки воды) допускается использование регенерированного ксилола.
При загрузке ксилола реактор 1 через теплообменник 6 подключают к системе вакуумирования действующего производства лаков для улавливания вредных веществ, уносимых из реактора. Существующий узел улавливания включает насадочную колонну 5, орошаемую раствором щелочи.
Смесь - ксилол-вода, пройдя насадочную колонну 5, конденсируется в конденсаторе 6 и поступает в разделительный сосуд 8, откуда ксилол через переливную трубу возвращают обратно в реактор 1, а вода стекает в аппарат.
Пары воды в виде азеотропной смеси вместе с парами ксилола направляют в насадочную колонну 5 и холодильник 6, охлаждают, избыток ксилола конденсируется и стекает обратно в реактор 1, а смесь и не сконденсировавшаяся часть ксилола поступает в конденсатор 7, где конденсируется и стекает в разделительный сосуд 8. В нижней части разделительного сосуда собирается вода с частично растворенным ксилолом, в верхней части - ксилол с частично растворенной водой.
Ксилол из разделительного сосуда 8 через переливной штуцер и гидрозатвор стекает обратно в реактор 1 или подается на орошение в верхнюю часть насадочной колонны. В начале процесса полиэтерификации в течение 4-6 часов отгонный ксилол подают на насадочную колонну для улавливания паров вредных веществ, уносимых из реактора, и возврата его в реакционную массу.
С момента начала циркуляции ксилола начинается вывод реакционной влаги из зоны реакции в разделительный сосуд 8.
После каждого слива реакционной воды из системы циркуляции ксилола выводят соответствующее количество ксилола, и температуру реакционной массы постепенно повышают.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет получить алкидный лак более совершенным экологически чистым и пожаробезопасным способом за счет разработанной в изобретении закрытой системы загрузки жидких компонентов во взрывоопасную среду реактора и включения системы вакуумирования взрывоопасной среды реактора для улавливания вредных веществ, уносимых из реактора, на период непосредственного введения в реактор жидких компонентов.