Установка термической очистки капролактама

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ КАПРОЛАКТАМА(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Гуринов Павел Кузьмич Лакомкин Александр Андреевич Покровский Дмитрий Геннадьевич Паштепа Николай Павлович Иванов Геннадий Борисович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Установка термической очистки капролактама, содержащая системы обезвоживания капролактама, очистки от высококипящих компонентов и извлечения капролактама из кубовой жидкости, выполненных на основе роторно-пленочных испарителей, содержащих вертикальный цилиндрический корпус с установленным внутри ротором, снабженный снаружи рубашкой, соединенной индивидуально с источником греющего теплоносителя через запорно-регулирующую арматуру, соединенный в верхней части с сепаратором,подключенным последовательно к конденсатору и к системе создания вакуума, отличающаяся тем, что роторно-пленочные испарители подключены к различным источникам, как минимум двум, греющего теплоносителя. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что роторно-пленочные испарители систем обезвоживания капролактама и извлечения капролактама из кубовой жидкости подключены к низкопотенциальному источнику греющего теплоносителя, а роторно-пленочные испарители системы очистки от высококипящих компонентов подключены к высокопотенциальному источнику греющего теплоносителя.(56) 1. Производство капролактама / Под ред. В.И. Овчинникова, В.Р. Ручинского. М. Химия, 1977. - С. 192-195 (аналог). 2. Промышленный технологический регламент 38. Производство капролактама мощностью 60 тыс. тонн/год 2-й очереди. Книга 1 часть технологическая. - Гродно ОАО Гродно Азот, 1997. - С. 39-43 (прототип). Полезная модель относится к тепло-массообменным установкам и может быть использована для осуществления термических процессов обезвоживания и выделения высококипящих компонентов из термически не стойких растворов в химической и нефтехимической промышленности, например в производстве капролактама для процессов обезвоживания и выделения высококипящих компонентов из упаренного раствора капролактама. Известна установка термической очистки капролактама 1, содержащая последовательно соединенные системы обезвоживания капролактама, очистки от высококипящих компонентов, извлечения капролактама из кубовой жидкости и обессмоливания, выполненных на основе роторно-пленочных испарителей, содержащих вертикальный цилиндрический корпус с установленным внутри ротором, снабженный снаружи рубашкой, соединенной с источником высокопотенциального греющего теплоносителя, соединенный в верхней части с сепаратором, подключенным последовательно к конденсатору и к системе создания вакуума. Основным недостатком известной установки является ее высокая энергоемкость, обусловленная значительным количеством роторно-пленочных испарителей (6 единиц), потребляющих дорогостоящий высокопотенциальный пар. Использование высокопотенциального пара в качестве источника греющего теплоносителя обуславливает его высокую начальную температуру, что вызывает потерю продукта (капролактама) за счет его термического разложения, одновременно приводит к образованию отложений олигомера на внутренней поверхности испарителей и необходимости остановки системы обезвоживания для ее очистки от отложений. Это снижает производительность установки термического обезвоживания капролактама. В качестве прототипа полезной модели выбрана установка термической очистки капролактама 2, содержащая последовательно соединенные системы обезвоживания капролактама, очистки от высококипящих компонентов и извлечения капролактама из кубовой жидкости, выполненных на основе роторно-пленочных испарителей, содержащих вертикальный цилиндрический корпус с установленным внутри ротором, снабженный снаружи рубашкой, соединенной индивидуально с источником греющего теплоносителя через запорно-регулирующую арматуру, соединенный в верхней части с сепаратором,подключенным последовательно к конденсатору и к системе создания вакуума. Основным недостатком прототипа является недостаточная экономичность процесса из-за высокой стоимости потребляемого тепла. Обусловлено это тем, что все роторнопленочные испарители используют в качестве греющего теплоносителя единый источник водяной пар высокого энергетического потенциала (около 15 ати). Задача, на решение которой направлена полезная модель, - повышение экономичности установки термического обезвоживания капролактама за счет снижения стоимости тепла путем частичной замены дорогостоящего греющего теплоносителя более дешевым греющим теплоносителем. Технико-экономический результат, достигаемый с использованием полезной модели за счет частичного перевода роторно-пленочных испарителей установки термического обезвоживания капролактама с греющего пара давлением 15 ати на греющий пар давлением 46 ати обеспечивается снижение стоимости потребления тепла более чем в 2 раза. При этом существующая производительность установки термического обезвоживания капролактама в полезной модели полностью сохраняется. Сущность полезной модели заключается в том, что в известной установке термической очистки капролактама, содержащей системы обезвоживания капролактама, очистки 2 26272006.04.30 от высококипящих компонентов и извлечения капролактама из кубовой жидкости, выполненных на основе роторно-пленочных испарителей, содержащих вертикальный цилиндрический корпус с установленным внутри ротором, снабженный снаружи рубашкой,соединенной индивидуально с источником греющего теплоносителя через запорно-регулирующую арматуру, соединенный в верхней части с сепаратором, подключенным последовательно к конденсатору и к системе создания вакуума, согласно полезной модели роторнопленочные испарители подключены к различным источникам, как минимум двум, греющего теплоносителя. При этом роторно-пленочные испарители системы обезвоживания капролактама подключены к источнику греющего теплоносителя низкого потенциала, а роторно-пленочные испарители системы очистки от высококипящих компонентов подключены к источнику греющего теплоносителя высокого потенциала. Существенность отличий заявляемой полезной модели состоит в том, что подключение испарителей к различным источникам греющего теплоносителя придает новое свойство системе при сохранении диапазона существующих нагрузок обеспечивается работа системы обезвоживания капролактама от источника греющего теплоносителя с низким термодинамическим потенциалом (определяемым давлением и температурой) и, следовательно, более дешевым. Это снижает энергетические затраты процесса термической очистки капролактама и обеспечивает достижение цели полезной модели. При этом дополнительно обеспечивается создание более мягких температурных условий для реализации процесса обезвоживания капролактама, что уменьшает наступление процессов деструкции капролактама и способствует повышению качества продукции. Установка термической очистки капролактама поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны составляющие системы установки термической очистки капролактама, блок-схема на фиг. 2 - установка термической очистки капролактама, схема на фиг. 3 - роторнопленочный испаритель, фронтальный разрез. Установка термической очистки капролактама содержит последовательно соединенные системы обезвоживания капролактама 1, очистки капролактама от высокипящих компонентов 2 и извлечения капролактама из кубовой жидкости 3. Система 1 содержит роторно-пленочный испаритель 4, конденсатор 5 и вакуумную установку 6. Система 2 содержит роторно-пленочные испарители 7 и 8, соединенные параллельно, конденсатор 9 и вакуумную установку 10. Система 3 содержит роторно-пленочный испаритель 11, конденсатор 12 и вакуумную установку 13. Роторно-пленочный испаритель содержит вертикальный цилиндрический корпус 14, штуцер ввода питания 15, расположенный в верхней зоне корпуса, штуцер вывода жидкой фазы 16, расположенный в нижней зоне корпуса, сепаратор 17, размещенный сверху корпуса, снабженный штуцером вывода пара 18. Внутри корпуса установлен ротор 19, соединенный с приводом 20. Снаружи корпуса расположена рубашка 21. В роторно-пленочных испарителях 4 и 11 рубашка подключена посредством линии 22, содержащей запорно-регулирующую арматуру 23 и 24, к низкопотенциальному источнику греющего теплоносителя 25, представляющего собой перегретый на 5-10 С водяной пар давлением 5-6 ати. В роторно-пленочных испарителях 7 и 8 рубашка подключена посредством линии 26, содержащей запорно-регулирующую арматуру 27 и 28, к высокопотенциальному источнику греющего теплоносителя 29, представляющего собой перегретый на 8-12 С водяной пар давлением 12-15 ати. Установка термического обезвоживания капролактама работает следующим образом. Исходный раствор капролактама, содержащий влагу и высококипящие компоненты,поступает в роторно-пленочный испаритель 4 через штуцер 15 и размазывается ротором 19 по внутренней поверхности корпуса 14, образуя на ней тонкую жидкостную пленку. За счет одновременного воздействия на жидкостную пленку тепла и вакуума происходит выделение влаги из жидкости, которая в виде пара поступает в сепаратор 17, где из паровой фазы выделяются капли раствора, и выводится через штуцер 18 в конденсатор 5. Основная часть паров переходит в конденсаторе в жидкую фазу и выводится из системы, а не сконденсированный пар поступает в вакуумную установку 6 и выводится из системы. Кубовая 3 26272006.04.30 жидкость, содержащая обезвоженный капролактам и высококипящие компоненты, выводится через штуцер 16 и подается в качестве потока одновременно в роторно-пленочные испарители 7 и 8 через штуцер 15. Из пленки, образованной на внутренней поверхности корпуса, происходит переход капролактама в паровую фазу путем частичного испарения потока питания и обогащение жидкой фазы высококипящими компонентами. Капролактам в паровой фазе выходит из роторно-пленочных испарителей 7 и 8 через штуцер 18,поступает в конденсатор 9, где переходит в жидкую фазу и выводится в качестве готового продукта на следующую технологическую стадию. Не сконденсированные пары поступают в вакуумную установку 10 и выводится из системы Кубовая жидкость, содержащая капролактам, обогащенный высококипящими компонентами, выводится из роторнопленочных испарителей 7 и 8 через штуцер 16 и поступает в качестве потока питания в роторно-пленочный испаритель 11 через штуцер 15. Из пленки, образованной на внутренней поверхности корпуса, происходит частичный переход капролактама в паровую фазу путем его испарения из потока питания и дальнейшее обогащение жидкой фазы высококипящими компонентами. Капролактам в паровой фазе выходит из роторно-пленочного испарителя 11 через штуцер 18, поступает в конденсатор 12, где переходит в жидкую фазу и возвращается в технологический процесс. Кубовая жидкость, обогащенная высококипящими компонентами, выводится из роторно-пленочного испарителя 11 через штуцер 16 и поступает на следующую технологическую стадию для переработки. Греющий пар с температурой около 160 С и давлением около 5 ати поступает из низкопотенциального источника греющего теплоносителя 25 по линии 22 через запорнорегулирующую арматуру 23 и 24 в рубашку 21 роторно-пленочных испарителей 4 и 11. Отработанный пар в виде конденсата выводится из системы. Греющий пар с температурой около 200 С и давлением около 15 ати поступает из высокопотенциального источника греющего теплоносителя 29 по линии 26 через запорно-регулирующую арматуру 27 и 28 в рубашку 21 роторно-пленочных испарителей 7 и 8. Отработанный пар в виде конденсата выводится из системы. Использование в роторно-пленочных испарителях 4 и 11 низкопотенциального пара в качестве источника греющего теплоносителя снижает стоимость потребляемого тепла и при этом обеспечивает создание более мягких температурных условий для реализации процесса термической очистки капролактама, что уменьшает наступление процессов деструкции капролактама и способствует повышению качества получаемого продукта. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4