УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ПРИ ОКИСЛЕНИИ РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА

Изобретение относится к химической, нефтехимической и лакокрасочной промышленности и предназначено для снижения энергопотребления при производстве продукции, в частности в производстве алкидных лаков.
Охлаждение и нагрев химических реакторов является наиболее весомой частью расходов после стоимости самих реакторов. Процесс нагревания и охлаждения химических реакторов известен из уровня техники достаточно давно, но основная идея осталась неизменной: нагрев или охлаждение реакторов производится либо через стенки реакторов или же пропускают теплоноситель по змеевикам, помещенным внутри реакторов. (Романков П.Г. и др. Процессы и аппараты химической промышленности. Раздел «Тепловые процессы». Л. - Химия. 1989 г., Известно также решение, представленное в учебнике Касаткина А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Раздел «Тепловые процессы». М. - Химия. 2004 г. Как вариант можно использовать такую схему: прокачивать химически и теплостойким насосом жидкость из реактора через химически стойкий теплообменник и возвращать нагретую или охлажденную жидкость обратно в реактор. Основным недостатком этого способа является высокая стоимость оборудования.
Основные усилия изобретателей направлены на то, чтобы улучшить условия теплоотвода либо за счет конструкции реактора (например, патент №2486953 МПК B01J 8/18, опубл. 10.07.2013) либо за счет применения различных теплоносителей. В меньшей степени усилия направлены на использование вторичного тепла, выделяемого в процессе протекания химических реакций.
В настоящее время охлаждение большинства реакторов производится отбором тепла охлаждающей жидкостью, прокачиваемой через рубашку реактора, после чего нагретая охлаждающая жидкость возвращается в исходную емкость, где происходит ее охлаждение через градирню либо смешением с большим количеством холодной исходной охлаждающей жидкости. При этом безвозвратно теряется большое количество вторичного тепла.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемому устройству является техническое решение, описанное в патенте №2349854, МПК F28F 13/12, опубл. 20.03.2009, «Способ утилизации низкопотенциального тепла и устройство для его осуществления», в котором способ использует источники тепла для предварительного подогрева жидкости, а для утилизации тепла включает увеличение скорости потока теплоносителя путем введения дополнительной струи. В известном решении устройство (теплоутилизатор) содержит канал жидкого теплоносителя с входом и выходом и канал нагреваемой среды с входом и выходом, канал теплоносителя и канал нагреваемой среды отделены друг от друга теплопроводящей стенкой, в канале теплоносителя выполнено входное сопло. Канал теплоносителя представляет собой металлическую трубу, а канал нагреваемой среды, в виде пространственной спирали образован пространством между трубами, расположенными одна в другой. Недостатком используемого устройства является сложность конструкции, повышенное энергопотребление и недостаточно полное сохранение вторичного тепла.
Задачей предполагаемой полезной модели является использование выделяющегося при окислении растительного масла вторичного тепла, которое в настоящее время просто теряется, что позволит уменьшить энергозатраты и снизить себестоимость продукции.
Поставленная задача решается за счет оборудования устройства выносным теплообменником, через который прокачивается охлаждающая жидкость, нагретая реакционным теплом, выделяемым при окислении растительного масла в окислительной колонне. Отличием от известных технических решений является то, что через теплообменник прокачивается не рабочая жидкость, находящаяся в окислительной колонне, которая может быть химически агрессивной, а охлаждающая жидкость, имеющая нейтральные свойства. При этом теплообменник и система охлаждения окислительной колонны снабжены насосами.
Устройство иллюстрируется поясняющим чертежом (схемой компоновки оборудования).
Устройство для использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла в производстве олифы, содержит емкость 1 с охлаждающей жидкостью, возле которой установлен насос 2, связанный с рубашкой охлаждения окислительной колонны 3, рубашка охлаждения окислительной колонны связана с трубным пространством теплообменника 4, размещенного после окислительной колонны и соединенного посредством системы трубопроводов с емкостью для охлаждающей жидкости 1, а также емкость 5 для реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков, возле емкости 5 установлен насос 6, связанный системой трубопроводов с межтрубным пространством теплообменника 4, которое через систему трубопроводов связано с емкостью 5 для реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков.
3
Устройство для использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла, работает следующим образом: из емкости 1 насосом 2 охлаждающая жидкость подается в рубашку охлаждения окислительной колонны 3, где через стенку окислительной колонны происходит передача реакционного тепла от окисляемого масла к охлаждающей жидкости. Из рубашки охлаждения нагретая до температуры 110-120°C жидкость по системе трубопроводов поступает в трубное пространство теплообменника 4 и передает свое тепло реакционной жидкости, находящейся в межтрубном пространстве, а затем охлаждающая жидкость по системе трубопроводов возвращается в емкость 1. В емкости 5 находится реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков. Из емкости 5 насосом 6 производительностью 6 м/час реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, прокачивается через межтрубное пространство теплообменника 4, где происходит передача тепла через стенки труб от нагретой охлаждающей жидкости к реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков. Затем нагретая реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, по системе трубопроводов возвращается в емкость 5. Этот цикл повторяется до тех пор, пока температура реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков, не достигнет заданного значения.
Для максимальной эффективности теплопередачи движение жидкостей в теплообменнике происходит противотоком, т.е., горячая и холодная жидкости текут навстречу друг другу, при этом нагретая охлаждающая жидкость отдает тепло и охлаждается, а более холодная реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, нагревается, но движется навстречу жидкости с более высокой температурой, поддерживая значительный градиент температур, что обеспечивает высокоэффективную теплопередачу.
Технический результат предложения достигается за счет использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла в производстве олифы, которое просто теряется, на нагрев реакционной жидкости, используемой в производстве алкидных лаков, что уменьшает энергозатраты, способствует экономии энергоресурсов и снижению себестоимости. Таким образом, задача решена.