Устройство для очистки теплообменников-конденсаторов от осадка фталевого ангидрида на установке синтеза алкидных смол

Полезная модель предназначена для очистки теплообменников-конденсаторов на установках синтеза алкидных смол и может быть использована в химической и лакокрасочной промышленности. Синтез алкидных смол ведется периодическим методом двухстадийным способом: 1) получение сложных эфиров - переэтерификация растительных масел многоатомным спиртом; 2) поликонденсация сложных эфиров с фталевым ангидридом. Поликонденсация эфиров - процесс взаимодействия сложных эфиров с фталевым ангидридом, является обратимым, и, чтобы реакция шла в нужном направлении, необходимо из зоны реакции непрерывно удалять образующуюся реакционную воду. Для вывода реакционной воды из зоны реакции в реакционную массу вводится ксилол, образующий с реакционной водой азеотропную смесь, которая, постепенно испаряясь, выводится из реактора, унося при этом некоторое количество фталевого ангидрида. Возврат испаренного из реакционной смеси ксилола и удаление реакционной воды происходит следующим образом: испарившиеся ксилол и вода, уносящие с собой частички непрореагировавшего фталевого ангидрида, поступают в парциальный теплообменник-конденсатор, где при температуре 100-120°C избыточное над азеотропом количество ксилола конденсируется и смывает часть унесенного фталевого ангидрида обратно в реактор, а пары азеотропа ксилол-вода поступают на конденсацию в следующий по ходу после парциального теплообменника-конденсатора водяной теплообменник-конденсатор, в котором азеотроп ксилол-вода конденсируется и стекает в разделительный сосуд (флорентину). В процессе работы в парциальном и водяном теплообменниках-конденсаторах происходит постепенное накопление осадка фталевого ангидрида, что приводит к увеличению перепада давления газовой фазы на входе и выходе теплообменников-конденсаторов на 35-40% выше нормального давления в газовой фазе - 0,03 кг/см. В таких случаях необходимо прочищать теплообменники-конденсаторы. Задачей полезной модели является создание таких условий, при которых будет выполнена очистка теплообменников-конденсаторов без разборки установки, путем создания обратного течения горячей рабочей смеси через теплообменники-конденсаторы. Для решения задачи полезной модели устанавливается трубчатая перемычка с выхода подогревателя реакционной смеси на выход водяного теплообменника-конденсатора, на входе и выходе трубчатой перемычки установлены задвижки. На трубопроводе подогрева реакционной смеси и трубопроводе конденсации ксилола также устанавливаются задвижки. Чтобы получить технический результат полезной модели, необходимо открыть задвижки на трубчатой перемычке, закрыть задвижки на трубопроводах подогрева реакционной смеси и конденсации ксилола и включить циркуляционный насос реакционной массы. Горячая реакционная смесь поступает от подогревателя через трубчатую перемычку на выход теплообменника-конденсатора, создавая обратное течение жидкости, расплавляет осадок фталевого ангидрида и смывает его в реактор. Контроль процесса очистки осуществляется по уменьшению перепада давления газовой фазы между входом в теплообменник и выходом из теплообменника до рабочего значения. 1 с. 2 п.ф., 1 илл.

Полезная модель относится к химической и лакокрасочной промышленности и предназначена для интенсификации технологических процессов, проводимых на установках синтеза алкидных лаков, которые широко используются в лакокрасочной промышленности.

Алкидные смолы - общее название термореактивных материалов на основе фталевого ангидрида и многоатомных спиртов.

Синтез алкидных смол проводится в одном реакторе периодическим методом двухстадийным способом: 1) получение сложных эфиров - переэтерификация растительных масел многоатомным спиртом; 2) поликонденсация сложных эфиров с фталевьгм ангидридом.

Процесс поликонденсации - это процесс взаимодействия сложных эфиров с фталевым ангидридом, который проводится в реакторе, оборудованном рубашкой обогрева при температуре 160-200°C. Для возможности дополнительного подвода тепла предусмотрена циркуляция реакционной смеси через выносной подогреватель (кожухотрубчатого типа), обогреваемый горячим высокотемпературным органическим теплоносителем (ВОТ). Реакция поликонденсации является обратимой и, чтобы она шла в нужном направлении, необходимо из зоны реакции непрерывно удалять образующийся низкомолекулярный побочный продукт - реакционную воду.

Для вывода реакционной воды из зоны реакции предусмотрен ввод в. реакционную массу ксилола в количестве 2-3% от количества реакционной массы, образующего с реакционной водой азеотропную смесь, которая, постепенно испаряясь, выводится из реактора.

На стадии поликонденсации предусмотрена система конденсации ксилола с фталевым ангидридом, азеотропа ксилол-вода, а также конденсация водяного пара. Эти процессы осуществляются в специальных теплообменниках-конденсаторах кожухотрубчатого типа.

Возврат испаренного из реакционной смеси ксилола, и удаление реакционной воды происходит следующим образом: испарившиеся ксилол и вода, уносящие с собой частички непрореагированного фталевого ангидрида, поступают в парциальный теплообменник-конденсатор, где при температуре 100-120°C избыточное над азеотропом количество ксилола конденсируется и смывает часть унесенного фталевого ангидрида обратно в реактор, а пары азеотропа ксилол-вода поступают на конденсацию в следующий по ходу после парциального теплообменника-конденсатора водяной теплообменник-конденсатор. В этом конденсаторе азеотроп ксилол-вода конденсируется, и конденсат подается в разделительный сосуд (флорентину), где происходит разделение азеотропа на ксилол и воду.

В процессе работы в парциальном и водяном теплообменниках-конденсаторах происходит постепенное накопление осадка фталевого ангидрида. Это приводит к тому, что сечения трубок теплообменников-конденсаторов постепенно зарастают, гидравлическое сопротивление теплообменников увеличивается, что отрицательно сказывается на времени протекания процесса.

Возникает необходимость чистки теплообменников-конденсаторов.

Известны способы очистки теплообменников, включающие в себя обязательную их разборку и последующие операции очистки, например, механическим способом.

Недостатком этих способов являются большие затраты сил, средств и времени, кроме этого, при механической очистке можно повредить тонкие трубки теплообменников.

Известен способ пропаривания теплообменников специальной паропередвижной установкой (ППУ) (И.Т. Мищенко, «Скважинная добыча нефти», М, изд-во «Нефть и газ», 2003 г., с. 522). Недостатком данного способа является то, что требуется специальная паровая установка, дополнительная арматура для соединения ее с теплообменниками, полная остановка рабочего процесса.

Известен способ очистки теплообменников промывкой растворами моющих средств (заявка РФ 2004133053, кл. B08B 9/032), включающий операции соединения устройства, подлежащего очистке, к устройству для входа-выхода промывочной жидкости, создание замкнутого циркуляционного контура для осуществления циркуляции промывочной жидкости.

Недостатком данного способа является то, что требуется специальная промывочная установка, необходимость проведения дополнительных операций присоединения установки с промывочным раствором к устройству, подлежащему очистке, что приводит к усложнению установки и увеличению массогабаритных характеристик установки.

Известен способ очистки теплообменников на пункте подогрева нефти от парафиновых отложений, заключающийся в том, что очистку проводят потоком горячей нефти с выносом нагретого и разжиженного парафина потоком нефти установки (пат. RU 2319096, кл. F28G 9/00).

Недостатком указанного способа является необходимость перекрытия подачи холодной нефти и подачи в теплообменники предварительного нагретой нефти, что усложняет процесс эксплуатации установки и приводит к ее усложнению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки теплообменников на пункте подогрева нефти от парафиновых отложений, заключающийся в том, что очистку производят потоком горячей нефти с выносом нагретого и разжиженного парафина потоком нефти (пат. РФ 2527797, кл. F28G 9/00), для чего к теплообменникам подключают линию реверсивной подачи нефти через теплообменники.

Задачей полезной модели является устранение недостатков известных технических решений.

Технический результат состоит в конструктивном изменении установки, обеспечивающем возможность очистки теплообменников без разборки установки, без ее охлаждения, без остановки рабочего процесса.

Указанный технический результат достигается, а поставленная задача решается за счет использования в качестве промывочной жидкости реакционной массы с температурой 160-200°C, для чего, как показано на схеме, ставится трубчатая перемычка 11 с выхода подогревателя 4 на выход теплообменника-конденсатора 6. Трубчатая перемычка имеет две задвижки - 12 и 13, на трубопроводе подогрева реакционной смеси ставится задвижка 14, а на трубопроводе конденсации ксилола ставится задвижка 15.

Схема очистки теплообменников-конденсаторов 5 и 6 работает следующим образом: закрывают задвижки 14 и 15, открывают задвижки 12 и 13 и прокачивают насосом 2 реакционную смесь из реактора 1 через подогреватели 3 и 4, через перемычку 11 и через теплообменники-конденсаторы 5 и 6. Реакционная смесь при этом будет протекать через теплообменники-конденсаторы 5 и 6 в обратном направлений, с выхода на вход. Реакционная смесь имеет температуру 160-200°C, этого достаточно для того, чтобы осадок фталевого ангидрида расплавился и с потоком жидкости вернулся в реактор 1.

Контроль процесса очистки производится по давлению газовой фазы в линии конденсации ксилола: по мере зарастания теплообменников-конденсаторов 5 и 6 перепад давления между давлением газовой фазы на входе в теплообменник-конденсатор 5 и на выходе из теплообменника-конденсатора 6 растет и когда оно превысит на 30-40% нормальное рабочее давление газовой фазы - 0,03 кг/см², необходимо очищать теплообменники-конденсаторы. При промывке по мере очистки давление снижается до нормального значения.

Реализация данного процесса позволяет обеспечить очистку теплообменников-конденсаторов без остановки работы установки, практически в рабочем режиме.

Таким образом, поставленная задача решена.

1. Устройство для очистки теплообменников-конденсаторов от осадка фталевого ангидрида на установке синтеза алкидных лаков, содержащее реактор синтеза алкидных лаков, циркуляционный насос, смеситель, выносной подогреватель, состоящий из двух теплообменников, установленных последовательно, парциальный теплообменник-конденсатор, водяной теплообменник-конденсатор, разделительный сосуд (флорентина), сосуд для ксилола, насос-дозатор, отличающееся тем, что между выходом выносного подогревателя и выходом водяного теплообменника-конденсатора установлена трубчатая перемычка, имеющая на входе и выходе задвижки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно установлены две задвижки: одна на трубопроводе подачи подогретой реакционной смеси в реактор, другая на трубопроводе подачи азеотропа ксилол-вода в разделительный сосуд (флорентину).