ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ ГАЗОВ ПРОИЗВОДСТВА ВИНИЛХЛОРИДА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Представлена расчетная оценка применения вихревых труб Ранка—Хилша для низкотемпературной очистки сбросных газов производства винилхлорида. Показано, что реализация рекуперативной схемы с вихревыми трубами позволит улучшить экологические и экономические показатели основной химической технологии. Стендовые испытания вихревых генераторов холода в составе промышленного агрегата дали возможность получить их термодинамические характеристики на реальном сбросном газе и техническом азоте. Установлено, что при отсутствии рекуперативного теплообменника конденсация паров винилхлорида протекает в самой ВТ. Рекомендовано в случае необходимости применять трехпоточную вихревую трубу. При исследовании неадиабатной ВТ, охлаждаемой хладагентом, установлено расхождение эксперимента с теорией микрохолодильных циклов. Предлагается объяснить возникшее противоречие с позиций ударно-волнового механизма эффекта Ранка—Хилша, развиваемого авторами.

Ключевые слова:
винилхлорид, сбросной газ, экология, вихревой эффект, вихревая труба, неадиабатная вихревая труба, технологическая схема, конденсация, температура, давление, холодопроизводительность, температурная эффективность, стендовые испытания.
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

1. Введение

Винилхлорид (С2Н3Сl) производится в промышленности путем хлорирования ацетилена или этилена [1]. Это сырье для получения общеизвестного пластика поливинилхлорида (ПВХ), из которого производятся технические и бытовые изделия. На рис. 1 представлена упрощенная технологическая схема производства винилхлорида (ВХ) со стендовой привязкой вихревой трубы (подробнее о стенде ниже). Реакция синтеза ВХ экзотермическая, поэтому после основного реактора следует стадия утилизации выделенной теплоты. Сконденсированный при охлаждении реакционной смеси целевой продукт отделяется в сепараторе-накопителе и идет на дальнейшую переработку. Окончательная конденсация паров ВХ осуществляется с помощью хладагента, который представляет собой водный раствор хлорида кальция (25% СаСl2). Газовая смесь (сбросной газ) после низкотемпературной стадии направляется на сжигание.

Несмотря на охлаждение при -10 ÷ -20°С, в сбросном газе в варианте хлорирования ацетилена остается значительное количество паров ВХ (до 10% объемных). Последний при горении выделяет раздражающие, токсичные и коррозионно-активные вещества, среди которых, в частности, обнаруживается и высокотоксичный фосген. Поэтому решение задачи уменьшения концентрации винилхлорида в сбросном газе промышленного производства позволит уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду и, кроме того, поможет снизить потери ВХ как целевого продукта.

Априори понятно, что понизить концентрацию ВХ в сбросном газе можно, если охладить его до более низкой температуры, чем это делается с помощью водного раствора СаСl2. Для этого, например, можно использовать дополнительную холодильную установку с соответствующим испарителем. Возможен также вариант охлаждения сбросного газа с помощью турбодетандера, который реализует перепад давления, теряемый при дросселировании. Но это, учитывая относительно небольшое количество сбросного газа (до 400 нм3/час), довольно сложные и дорогостоящие технологии.

Список литературы

1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: — М.: Химия, 1988.

2. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. — М: Машиностроение, 1969.

3. Азаров А.И. Вихревые трубы в промышленности. — СПб.: ЛЕМА, 2010.

4. Бродянский В.М., Лейтес И.Л., Мартынов А.В., Семенов В.П., Эстрин С.М. Использование вихревого эффекта в химической технологии // Химическая промышленность. 1963. № 4. — С. 32–36.

5. Комарова Г.А., Лейтес И.Л., Житкова Т.В., Червякова Л.С., Лифшиц С.М. Способ выделения аммиака из продувочных газов синтеза // Химическая промышленность. 1975. № 4. — С. 37–40.

6. Жидков М.А., Комарова Г.А., Воробьёв В.С., Курилов А.В., Селезнёв С.В., Лукьянов Е.Н. Опыт эксплуатации промышленной установки выделения метанола из продувочных газов синтеза с применением вихревой трубы // Химическая промышленность. 2000. № 5. — С. 3–6.

7. Жидков М.А., Комарова Г.А. Вихревой аппарат. Патент РФ № 2035990, 1993.

8. Жидков М.А., Девисилов В.А., Жидков Д.А., Гусев А.П., Рябов А.П. Трехпоточные вихревые трубы — экологическая значимая альтернатива сжиганию попутного нефтяного газа на факелах // Безопасность в техносфере. 2013. № 3. — С. 19–27.