ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоносители и хладоагенты из "Основы технологического проектирования производств органического синтеза" Теплообменную аппаратуру по конструктивному оформлению можно подразделить на две группы встроенную в аппараты и отдельно стоящую. К встроенным теплообменникам относятся рубашки, змеевики, электронагреватели в химических реактора с, трубчатки в выпарных аппаратах, кипятильники в кубах колонн. Такие теплообменники являются частями аппаратов и выбираются по нормалям на эти аппараты, либо конструируются вместе с ними (при индивидуальном изготовлении). К отдельно стоящим теплообменникам относятся холодильники, конденсаторы, нагреватели и испарители, соединенные с аппаратами газовыми и жидкостными трубопроводами. Такие теплообменники, как правило, выбирают по каталогам машиностроительных заводов. [c.172] Для выбора теплообменников технолог должен в первую очередь определить их производительность и температурный режим. [c.172] При Од = 1000 кг/ч и Оф = 1500 кг/ч величина О = 522 500 ккал/ч. [c.172] Третьей стадией проектирования теплообменников является выбор теплоносителя и определение коэффициентов теплопередачи. Практический интерес представляют значения коэффициентов теплопередачи, найденные для некоторых процессов органического синтеза. [c.173] В Производстве стирола на одном из заводов установлены воздушные конденсаторы. Коэффициент теплопередачи в них от воздуха к конденсирующемуся стиролу при скорости воздуха 2,5 м/сек равен 25 ккал/ м ч град), а при скорости 6 м/сек К находится в пределах 126—134 ккал/(м ч град). [c.173] Начальная температура пресной воды в зависимости от климатических и погодных условий и характера рек (горные, равнинные) колеблется от 4°С (подледная) до 30°С (летом в южных районах). Минимальную разность температур воды охлаждаемой среды обычно принимают за 10° С. Пресная вода из глубинных скважин выходит на поверхность при температуре 8—10° С. Как правило, она не содержит механических примесей. Если в глубинных водах растворены значительные количества солей кальция и магния, необходима специальная очистка или выпуск отработанной воды из теплообменников при такой температуре, при которой эти соли не выпадают в осадок. [c.174] Вода используется также для нагревания реакционных масс, которые соприкасаются с поверхностью теплообмена, имеющей температуру не выше 60° С. [c.175] Морская вода в Каспийском, Черном и Балтийском морях содержит 0,3—1,8% растворенных солей. У берегов и на поверхности соленость воды меньше, чем в открытом море и в глубине. Кроме того, в разных районах морей соленость воды неодинакова например в западной части Балтики она составляет 1,1—1,3%, в восточной части 0,6—0,8%. Температура кипения морской воды на 0,1— 0,3° С выше, чем пресной, а температура замерзания на 0,4—1° С ниже. Морская вода также должна отстаиваться и отфильтровываться до подачи в аппаратуру. [c.175] Температура воды, охлажденной в пароэжекционных или аммиачных холодильных установках, должна быть не ниже 5° С. Перегретая вода может иметь температуру до 360° С (при давлении 186 аг). Дистиллированная вода (конденсат) нагревается в специальных огневых печах и циркулирует по стальным цельносварным трубам (с минимальным количеством фланцев и арматуры) между печью и нагреваемым аппаратом. Эти трубы вмуровывают в чугунный корпус аппарата или приваривают к его стенкам. Циркуляция воды осуществляется либо благодаря разности уровней аппарата и печи, либо при помощи специальных насосов. Такой способ обогрева применяется, например, в кипятильниках колонн дистилляции фталевого ангидрида, оксидифенилов и в аппаратах для синтеза некоторых марок сернистых цветных красителей (процесс запекания ) и др. В связи с внедрением высококипящих органических теплоносителей (ВОТ) применение перегретой воды для обогрева химической аппаратуры в промышленности органического синтеза сократилось. [c.175] Кипящая вода, применяемая для отвода тепла, далее поступает под давлением в котлы-утилизаторы. Давление в котле зависит от допустимой разности температур теплоносителя и реакционной массы, заданной по условиям технологического процесса. Если эта разность не лимитирована, давление в котле принимают таким, что образующийся пар мог быть направлен в цеховые сети (избыточное давление пара 3 или 8 ат). Котлы-утилизаторы могут быть встроенными в реакционный аппарат (например, в контактные аппараты с кипящим слоем катализатора) или выносными. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде в котлах-утилизаторах составляет 1750—5000 ккал [м ч град) в зависимости от диаметра труб, в которых происходит парообразование. Для питания котлов-утилизаторов применяют паровой конденсат, что позволяет избежать образования накипи на теплообменных поверхностях. [c.175] Водяной пар — один из наиболее эффективных теплоносителей для цэгревания реакционных масс до 165—170° С (при избыточном давлении 8 ат температура насыщенного пара 175°С). Теплота конденсации пара при избыточном давлении 8 ат составляет 486 ккал/кг, коэффициент теплопередачи от пара к стенке 3-10 — 10 10 ккал ч град) в зависимости от скорости движения пара, его давления и средней разности температур между паром и стенкой. Из турбин ТЭЦ, как правило, отбирают пар под давлением 3—5 и 8—9 аг. Пар более высокого давления (до 40 ат) отбирается непосредственно из паровых котлов. При использовании пара высокого давления требуются теплообменники специальной конструкции. [c.176] Типовые аппараты с теплообменной поверхностью до 500 рассчитаны на давление до 10 ат. При более высоком давлении (до 40 ат) применяют типовые теплообменники с поверхностью не более 20 м . В реакционных аппаратах пар высокого давления проходит по погружным или приварным змеевикам. Насыщенный пар давлением 20 ат имеет температуру около 200° С. Однако применение пара высокого давления также сокращается в связи с распространением высококипящих органических теплоносителей. [c.176] В некоторых случаях (например, в вакуум-вальцовых сушилках для изопропил- и изобутилксантогенатов калия) применяется пар под давлением примерно 0,5 ат, конденсирующийся при 80° С, что позволяет вести процесс в мягких температурных условиях. Коэффициент теплоотдачи от вакуумного пара к стенке составляет 2000—6000 ккал м ч град). [c.176] Водяной пар применяется и как хладоагент, если допустимо его смещение с реакционной массой. Достоинство такого способа охлаждения — отсутствие поверхности теплопередачи. [c.176] Если в качестве хладоагента используют лед, то в зависимости от начальной температуры реакционной массы 1 кг льда при таянии отбирает 100—150 ккал тепла. При этом температура реакционной массы снижается до О — минус 5° С. К недостаткам применения льда следует отнести необходимость его дробления и транспортирования, что связано с большими потерями этого хладоагента. В последние годы выпускаются льдогенераторы, в которых получают чешуированный лед при —9° С. Ведется разработка конструкций более совершенных льдогенераторов. [c.176] Чешуированный лед поступает на хранение в бункер вместимостью 27 т. Для поддержания температуры около —6° С стенки бункера снабжают теплоизоляцией (слой пенополиуретана толщиной 7,5 см). Загрузка льда в бункер и выгрузка производятся при помощи механических гребков. В случае переполнения бункера ледогенератор автоматически выключается. В ходе эксплуатации установки было найдено, что добавление к воде небольшого количества поваренной соли (в соотношении соль вода 30 1 ООО ООО) облегчает срезание льда с рабочей поверхности. [c.177] Рассолы применяют для охлаждения реакционных масел примерно до —30° С. Предварительно рассолы охлаждают на типовых аммиачных и фреоновых установках, выбор которых относится к компетенции энергетиков. [c.177] Аммиачные холодильные установки состоят из трех основных узлов компрессора, конденсатора и испарителя. В компрессоре. аммиак сжимается максимум до 16 аг в конденсаторе он охлаждается до 30° С и сжижается, а в испарителе при давлении 1 аг снова превращается в газ, имеющий температуру —30° С (при испарении в вакууме можно понизить температуру до —50° С). [c.177] Охлаждение путем испарения может происходить и непосредственно в реакционном аппарате, но чаще всего испаряющимся. аммиаком охлаждается промежуточный хладоагент (раствор СаСЬ, органический теплоноситель и др.), температура которого понижается до минус 5 — минус 20° С. Холодопроизводительность аммиачной машины и ее к. п. д. тем больше, чем ниже температура промежуточного хладоагента. [c.177] Для проектирования или выбора системы охлаждения технолог должен сообщить энергетикам не только необходимое количество холода, но и его параметры. Тогда энергетики смогут установить соответствующий режим работы для разных холодильных машин и направить промежуточный хладоагент с разными параметрами по раздельным трубопроводам (например, хладоагенты при температурах —10 и —30°С). [c.177] Вернуться к основной статье