ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пленочные ректификационные колонны из "Ректификация термически нестойких продуктов" Современная химическая промышленность развивается как в направлении нараш,ивания производственных мош,ностей по выпуску химической продукции, уже нашедшей широкое применение, так и в направлении разработки методов получения новых химических продуктов и материалов. Появление таких методов особенно важно для производства мономеров — исходных продуктов синтеза различных полимерных материалов синтетических волокон, пластмасс, пленок. [c.7] Внедрение полимерных материалов в народное хозяйство исключительно эффективно, поэтому их производство развивается ускоренными темпами. К числу широко применяемых полимерных материалов относятся полиамиды (капрон, найлон) и полиэфиры (терилен, рильсан и др.), на основе которых производятся синтетические волокна и пластмассы. На базе вновь разработанных синтезов мономеров создаются новые виды полимерных материа лов. [c.7] Развитие производства полимерных материалов выдвигает повышенные требования к чистоте исходных мономеров, так как присутствие в мономерах посторонних примесей снижает физико-механические свойства получаемых на их основе полимеров и изделий из них. Как правило, допустимые количества примесей в мономерах не должны превышать сотых долей процента. [c.7] в СБОЮ очередь, обусловливает повышенные требования как к технологии, так и к аппаратуре для очистки мономеров. [c.7] Например, основной стадией получения капролактама из бензола методом окисления циклогексана [1] является жидкофазное окисление последнего. Процесс протекает с конверсией 4—7%. При этом образуется сложная реакционная смесь непрореагировавшего циклогексана и продуктов его окисления циклогексанона, цикло-гексанола, органических кислот, некоторых спиртов и др. Для последующей стадии используют циклогексанон, который оксимирует-ся в циклогексаноноксим, а последний перерабатывают в капролактам. Циклогексанол превращают в циклогексанон дегидрированием. Задача разделения сводится главным образом к выделению из реакционной смеси чистых циклогексанона и циклогексанола. Вследствие того, что разница в температурах кипения этих продуктов при атмосферном давлении мала — составляет всего 5°, прибегают к ректификации под вакуумом, что способствует улучшению условий разделения. Кроме того, переход к вакууму улучшает температурные условия разделения, что весьма существенно, ввиду недостаточной термической стойкости циклогексанона. [c.8] Для разделения и очистки полупродуктов и самих мономеров применяют различные физические и физико-хи-мические методы ректификацию, экстракцию, дистилляцию, обработку ионообменными смолами и селективными адсорбентами. Применение химических методов очистки (таких, как обработка окислителями и гидрирование примесей для перевода их в более летучие соединения) ограничено тем, что добавляемый реагент должен быть впоследствии удален. В ряде случаев это сопряжено со значительными трудностями. Поэтому на практике распространены главным образом физические и физико-химические методы разделения и очистки полупродуктов и мономеров. Из них наиболее широко примен ется ректификация. [c.8] К распространенным в промышленности методам ректификации относятся разделение под атмосферным давлением и в вакууме, в токе инертного газа или водяного пара, азеотропная и экстрактивная перегонка. [c.8] Методы азеотропной и экстрактивной ректификации, широко распространенные в настоящее время, все же нельзя признать универсальными, отвечающими всем задачам разделения термически нестойких продуктов. Эти методы и практическое их использование рассмотрены в работе 2]. [c.8] Ректификационное разделение на практике часто осложняется тем обстоятельством, что неизбежно в той или иной степени связано с термическим воздействием на разделяемые продукты, в то время как смеси полупродуктов и сами мономеры обладают ограниченной термической стойкостью. Пренебрежение влиянием термического воздействия на разделяемые продукты может привести к серьезным ошибкам. [c.9] Результат термического воздействия проявляется в возникновении нежелательных побочных процессов, таких, как термическое разложение, конденсация и поликонденсация, смолообразование. [c.9] С образованием высококипящего продукта 1-циклогекси-лиденциклогексанона-2 и воды. Указанная реакция может продолжаться с образованием продуктов поликонденсации, содержащих три, четыре и более нафтеновых колец [3]. [c.9] Из приведенных выше примеров очевидно, что в аппарате для ректификационного разделения термически лабильных продуктов степень термического воздействия должна быть минимальной. [c.10] Степень термического воздействия характеризуется двумя факторами интенсивным — температурой и экстенсивным — временем пребывания продукта в зоне нагрева. [c.10] Для снижения температуры ректификации процесс осуществляют под пониженным давлением. Возможность снижения давления обычно ограничивается усложняющимися при этом условиями конденсации образующихся паров. Практически предельной областью температур, допускающих применение в системах конденсации воды в качестве хладоагента, является 45—50 °С. Применение специальных хладоагентов (рассол, фреон и др.) возможно, но только в тех случаях, когда сниженная за счет понижения остаточного давления температура конденсации все еще существенно выше температуры тройной точки. В противном случае процесс конденсации паров может сопровождаться выпадением кристаллов продукта, т. е. сублимацией. К тому же применение специальных хладоагентов требует дополнительных энергетических затрат и влечет за собой удорожание процесса. Тем не менее решающим фактором, определяющим остаточное давление (а поэтому и температуру), остается термостойкость перерабатываемых продуктов. [c.10] Аналогичные трудности возникают при ректификации в токе инертного газа (азота) и ректификации с водяным паром. Следует отметить, что на практике указанные процессы применяются значительно реже. При ректификации в токе инертного газа условия конденсации оказываются еще более тяжелыми, чем при вакуумной ректификации, из-за низких значений коэффициентов теплопередачи. При ректификации с водяным паром неизбежна осушка получаемого продукта. Во многих случаях вода образует с продуктом, переходящим в дистиллят, азеот-ропную смесь. Это способствует селективности процесса. Однако необходимость последующей осушки продукта сохраняется. [c.10] Для разделения термически лабильных продуктов наибольшее распространение получила ректификация при пониженном давлении. [c.11] Различают следующие области пониженных давлений (в мм рт. ст.у. [c.11] Отметим, ЧТО глубокий вакуум применяют лишь в процессах молекулярной дистилляции, т. е. при использовании метода разделения, основанного на увеличении длины свободного пробега молекул с уменьшением остаточного давления. Остаточное давление в аппарате подбирается таким образом, что расстояние между поверхностями испарения и конденсации оказывается несколько меньше длины свободного пробега молекул дистиллируемого ве-ш,ества. [c.11] Для создания вакуума в ректификационных агрегатах обычно применяются паро-эжекциониые и масляные насосы, обеспечивающие в промышленных установках остаточное давление до 1 мм рт. ст. Остаточное давление в колонне устанавливают в зависимости от содержания летучих примесей, герметичности системы, производительности вакуумного насоса и гидравлического сопротивления колонны. [c.11] Вернуться к основной статье