Лако-красочные материалы — производство

К вспомогательному оборудованию производств пленкообра­зующих веществ относятся аппараты для плавления твердого сырья и отверждения смол, установки для улавливания и дезодорации летучих веществ, поступающих из реакционной аппаратуры.

10.6.1. Аппараты для плавления и отверждения смол. Аппарат для плавления канифоли периодического действия (рис. 26) снабжен змеевиком, в который поступает пар. Для защиты змеевика от ударов при падении кусковой канифоли из загрузочной воронки 2 установ­лен щит 5.

В отличие от производств пластических масс в производствах пленкообразующих синтезируемые смолы не отверждают, а раство­ряют. Только в отдельных случаях возникает необходимость отвер­ждения смол.

При применении барабанных отвердителей непрерывного дейст­вия и при периодическом методе синтеза смола должна выдерживать­ся в течение длительного времени в расплавленном состоянии в емко­сти, из которой она поступает на барабан. Поэтому данные аппараты могут быть использованы для термостабильных смол, т. е. не изме­няющих своих свойств при указанной выдержке.

На рис. 27 приведена схема барабана для отверждения смол типа, применяемого в производствах смол для пластических масс. Охлаж­дение производится орошением внутренних стенок барабана, а регу­лирование толщины слоя смолы — изменением щели между поверх­ностью барабана и краем обогреваемого бункера с помощью винтов. Производительность барабана на указанных марках смол в зависимо­сти от числа оборотов барабана колеблется примерно от 150 до 250 кг/(м2«ч). Охладительный барабан аналогичного типа диаметром 1800 мм и длиной 1500 мм при охлаждении новолачных фенолофор — мальдегидных смол в зависимости от температуры воды имеет произ­водительность 1000-2000 кг/ч.

Для получения твердой смолы в виде тонких пластинок темпера­туры смолы и стенки барабана должны быть значительно ниже тем­пературы размягчения. С понижением температуры увеличивается. хрупкость смолы и облегчается ее срезание с поверхности барабана.

В промышленности синтетического каучука применяют барабан­ные охладители с орошением внутренней поверхности барабана хо­лодильным рассолом, поступающим одновременно в нож, срезающий слой каучука.

10.6.2. Аппараты для улавливания и очистки погонов, выде­ляющихся при синтезе смол. В процессе синтеза многих пленко­образующих веществ из реактора выделяются подлежащие очистке газы, содержащие органические вещества, часто в больших количе­ствах воздух (просасываемый через неплотности и люки реактора), азот (если он подавался в реактор). Выделяющиеся газы органиче­ских веществ делятся на конденсирующиеся и неконденсирующиеся при обычных температурах. При синтезе алкидов, модифицирован­ных растительными маслами, при полимеризации и окислении рас­тительных масел к первым относятся фталевый и малеиновый ан­гидриды, маслянистые погоны (органические кислоты и другие ве­щества), ко вторым — дурнопахнущий акролеин и неконденсирую­щиеся газы.

Промывая газы водой, можно почти полностью уловить органи­ческие вещества, конденсирующиеся при обычной температуре. При этой промывке неконденсирующиеся органические вещества, напри­мер акролеин, поглощаются водой только частично.

Очистку газов проводят двумя основными методами:

1) одностадийным — промывкой водой, т. е. так называемым де — зодорационным методом (дезодорация — поглощение дурнопахнущих веществ);

2) двухстадийным — на первой стадии промывкой водой, а на вто­рой — окислением неуловленных водой органических веществ кисло­родом воздуха до углекислого газа и воды.

Оборудование для очистки газов, которые ниже условно называ­ются отбросными, рассматривается применительно к используемому методу очистки.

Вид оборудования, применяемого для промывки газов водой при дезодорационном методе очистки, зависит от содержания в них воздуха.

При синтезе алкидов блочным методом содержание воздуха мо­жет достигать 90-95%, их абсолютные объемы велики, и для промыв­ки газов применяют полый скруббер (рис. 28), орошаемый с помощью многосопловой форсунки распыленной водой.

Промытые газы отсасываются через верхний патрубок скруббера в вытяжную систему (рис. 29) и выбрасываются вентилятором через трубу в атмосферу.

1 — реактор; 2 — патрубок для отвода газов (шлем); І — скруббер; 4, 6 — форсунки; 5 — воздуховод; 7 — трубы для отвода стоков; 8 — пластинчатый каплеуловитель, 9 — вентилятор; 10 — насос

При возникновении в реакторе пламени во избежание его пере­броса из одного реактора в другой в магистральном трубопроводе между смежными скрубберами устанавливают не менее двух форсу­нок. Легко конденсирующиеся вещества вместе с водой стекают из скруббера и через сливной патрубок и гидравлический затвор посту­пают в канализацию. Сконденсированные липкие органические веще­ства могут забить канализационные трубы и сливной патрубок. Попа­дание воды в реактор может вызвать аварию. Поэтому скруббер снабжен ловушкой с откидной крышкой (для стока воды в случае за­бивки канализационных труб) и патрубком с откидной крышкой, рас­положенным ниже патрубка для входа газов в скруббер (на случай забивки сливного патрубка).

При блочном методе синтеза алкидов иногда перед скруббером устанавливают полую камеру для улавливания в ней фталевого ан­гидрида.

Существенным недостатком дезодорационного метода является высокая концентрация акролеина в газах, выбрасываемых через тру­бу. Несмотря на ее высоту 60-80 м, концентрация акролеина в при­земных слоях атмосферы в радиусе нескольких сот метров от выброса газов во много раз превышает допустимую (0,1 мг/м3).

При двухстадийном методе очистки газ сначала промывают водой в скрубберах, удаляя конденсирующиеся вещества, вызывающие за­бивку трубопроводов, соединяющих реакторы с оборудованием для окисления несконденсировавшихся органических соединений. Окис­ление газов, несконденсировавшихся при промывке водой, проводят кислородом воздуха при температуре 700-900°С в печах (сжигание) или в присутствии катализаторов в контактных аппаратах.

Для сжигания органических веществ наиболее эффективна печь с циклонной топкой. Конструкция циклонной печи для сжигания пред­варительно промытых водой газов, получаемых при синтезе алкидов, приведена на рис. 30.

Печь представляет собой горизонтальную цилиндрическую каме­ру-топку с плоскими крышками, футерованную огнеупорным кирпи­чом и заключенную в рубашку. Отбросные газы подаются по патруб­ку 5 в рубашку 6, подогреваются в ней и по тангенциально располо­женным каналам 7 поступают в печь, что создает спиральный (циклонный) поток газов в печи. Вихревая горелка для природного газа присоединяется к коническому патрубку 5. Из печи газы выходят через патрубок 4.

Рис. 30. Циклонная печь для термической очистки отброснык газов: I — камера-топка; 2 — плоские крышки; 3 — конический патрубок; 4 — патрубок для отходящих газов; 5 — патрубок для подвода отбросных газов; 6 — рубашка; 7 — каналы для отбросных газов

Природный газ сжигают, подавая в горелку воздух или часть очищаемых газов, если концентрация в них кислорода близка к 20%. В печи поддерживается температура 700-800°С. Степень очистки газов составляет 96-98%, расход природного газа — около 0,03 м3 на 1 м3 очищаемых газов

Каталитическое окисление (рис. 31) проводят в полочном контакт­ном аппарате. Общее гидравлическое сопротивление контактного аппарата не должно превышать 3 кПа. Толщина слоя меднохромового катализатора на полках — 5-10 см. Температура в слоях катализатора поддерживается в пределах 300-320°С. Газы, подлежащие очистке, и воздух (если в очищаемых газах низка концентрация кислорода) перед их подачей в полочный контактный аппарат 3 нагревают в теплообмен­нике 2 до 200-300°С. До подачи отбросных газов на каталитическое окисление органических веществ их промывают водой, как и при методе окисления сжиганием. Каталитическое окисление более сложно, чем термическое (сжиганием в печи), но при низком содержании органиче­ских веществ в газах требует меньшего расхода теплоты.

F При промывке отбросных газов водой получаются сточные воды. Обычно они содержат органические вещества, нерастворимые в воде, низкомолекулярные кислоты, фталевую кислоту и другие соединения, растворимые в воде, и насыщены акролеином. Эти сточные воды подле­жат обезвреживанию. Их сначала освобождают от нерастворимых ве­ществ с помощью ловушек обычного типа, а затем подвергают очистке от растворимых веществ. Имеется большое число химических и физико — химических методов очистки сточных вод от органических веществ. Раз­работаны методы очистки сточных вод, получаемых при промывке от­бросных газов синтеза пленкообразующих веществ, окислением содер­жащихся б них органических продуктов кислородом воздуха до двуоки­си углерода и воды в печах и контактных аппаратах, применяемых при очистке газов. Эти методы связаны со сравнительно большими затратами энергии, но позволяют, охлаждая в воздушных теплообменниках смесь газов с парами воды, осуществить возврат воды в цикл, т. е. создать замкнутый водооборот в системе очистки газов.