Submitted by Александр Кудрявцев on ср, 28/09/2016 - 21:57.

Начинаю ставить "задачки из жизни". Вот, свеженькая, буквально в пятницу с ней завершили.

1. Бутилакрилат (БА) образуется путем этерификации акриловой кислоты бутиловым спиртом. В процессе выделения товарного БА образуются высококипящие примеси, содержащие БА. Для отгона бутилакрилата из высококипящих примесей предназначен испаритель кубового продукта.

Испаритель представляет собой роторный пленочный выпарной аппарат: верхняя часть - цилиндрическая, нижняя - коническая. Мешалка (ротор) состоит из рамы цилиндрической формы с вертикальными направляющими, в которые установлены тефлоновые вкладыши в форме гребенок. Средняя и нижняя коническая часть испарителя имеют рубашку для обогрева. Испаритель оборудован конденсатором, в межтрубное пространство которого подается охлаждающая вода, и конденсатором, в межтрубное пространство которого подается охлажденная вода.

Испаритель работает следующим образом: кубовый продукт колонны, содержащий бутилакрилат, ингибиторы (фенотиазин, дибутилдитиокарбамат меди), бутилбутоксипропионат и другие высококипящие примеси подается насосом на распределительную тарелку  испарителя кубового продукта ( расход от 0,3 до 0,5 м3/ч). Испаритель работает под абсолютным давлением от 28 до 32 мм рт.ст.  

 В рубашку испарителя подается пар. Давление пара в рубашке испарителя составляет от 0,1 до 4 кгс/см2.   Сила тока у электродвигателя мешалки составляет не более 10 А.

Пары испарителя, содержащие бутилакрилат и бутилбутоксипропионат конденсируются в конденсаторах. Образующийся дистиллят поступает в нижнюю крышку конденсатора и далее насосом передается  в резервуар-сепаратор или в резервуар.

Кубовая жидкость из конической части испарителя  поступает в приемник кубового продукта. Приемник представляет собой  вертикальный, цилиндрический аппарат вместимостью 8 м3. Объем  жидкости в приемнике составляет от 1,5 до 5,7 м3. Температура в приемнике от 70 0С до 120 0С.  Для более полного извлечения бутилакрилата производится  циркуляция  жидкости  приемника насосом с расходом от 0,8 до 2,7 м3/ч: испаритель– приемник– насос– испаритель. Жидкость с массовой долей бутилакрилата не более 12 %  из приемника постоянно откачивается насосом для утилизации.

В пленочном испарителе происходит забивка внутренних устройств твердыми отложениями, что приводит к увеличению нагрузки на мешалку с последующей остановкой. По мере увеличения нагрузки на мешалке массовая доля БА в кубовом остатке увеличивается. Это приводит к безвозвратным потерям БА.

Существует возможность увеличить расход пара на испарение БА из кубового остатка, но это приводит к более быстрому увеличению нагрузки на мешалке и вызывает необходимость проведения промывок.          

Увеличение содержания кислорода в реакционной смеси необходимо для ингибирования БА (активирует ингибиторы), но вызывает осмоление остатков БА. (приводит к засорению испарителя). Уменьшение содержания кислорода в реакционной смеси снижает осмоление остатков БА, но снижает эффективность ингибирования БА, то есть приводит к увеличению активности процессов его разложения.

Найденная на сегодня точка равновесия по уровню кислорода позволяет удерживать приемлемый уровень полезного выхода БА, но приводит к тому, что в пленочном испарителе периодически происходит забивка внутренних устройств твердыми отложениями, что вызывает увличение нагрузки на мешалку с последующей ее остановкой.

 Необходимо найти возможность повышения степени извлечения БА из высококипящих примесей при сохранении чистоты внутренних устройств испарителя  и без увеличения токовой нагрузки на мешалку.

Задачка, конечно, сложная. И даю ее практически в первоначальной формулировке. Но с добавлением от себя. Дело в том, что в этой ситуации было найдено ключевое противоречие, связанное с количеством кислорода. Я его указал в условиях, но реально его не было, это уже итоги анализа. Хоть и без противоречий будете решать, но вдруг поможет эта информация. Нам помогла.

Если же наметите другой путь решения, покажите, будет интересно.

Следующая задача, с которой также разбирались на прошлой неделе, значительно более простая, поэтому даю ее без дополнений, практически в исходной редакции.

2. Установка дегидрирования и ректификации стирола предназначена для получения стирола (мономера) методом каталитического дегидрирования этилбензола с последующим разделением продуктов в ректификационных колоннах. На установке получения стирола одним из видов отходов является Кубовый Остаток Ректификации Стирола – КОРС.

Проблем заключается в том, что КОРС содержит ≈ 65% стирола. Именно это снимает вязкость КОРСа и позволяет его перекачивать до установки, где КОРС может быть полезно использован.  Однако, при этом содержащийся в КОРСе стирол фактически пропадает.Если же мы уберем стирол из КОРСа, то перекачка становится невозможной.

Каким образом может быть решена задача снижения потерь стирола?.