Самые высокие аппараты

Ректификационные колонны, пожалуй, самые высокие химические аппараты, высота их достигает 42 м - это 14-этажный дом. Выше их на заводе только трубы ТЭЦ и газоочистки. Диаметр ректификационной колонны тоже немалый - до 5 м. Весит каждая такая громадина до 150 т. Всего их в цехе 5 -6, и работают они последовательно.

Принцип ректификации состоит в следующем. Если нагревать до кипения смесь двух веществ, то в парах будет больше содержаться того вещества, которое кипит при более низкой температуре. Например, если вскипятить смесь равных количеств воды и спирта, то в парах окажется больше спирта, чем воды, потому что он кипит при 78° С, а вода - при 100° С. Если такой смешанный пар затем сконденсировать, то получится жидкость, в которой спирта больше, чем в исходной смеси. Повторив эту операцию множество раз, можно получить практически чистый спирт.

Чтобы не ставить в цехе сотни испарителей и конденсаторов, ученые и инженеры изобрели ректификационную колонну, в которой оба процесса - испарение и конденсация - происходят одновременно и многократно. Колонна устроена таким образом: вдоль всей ее оси расположены перегородки, называемые тарелками, в которых имеются отверстия, и над каждым таким отверстием поднимается вверх короткая трубка. На тарелках собирается смесь, которую пытаются разделить. Уровень жидкости определяется высотой трубки - излишек перетекает на нижнюю тарелку. Самый низ колонны - куб обогревается мощным кипятильником длиной около 5 м. Пары смеси поднимаются вверх по колонне, проходя сквозь трубки в тарелках. На каждом таком "этаже" пары, соприкасаясь с жидкостью, стекающей вниз, все более обогащаются легко летучим компонентом. И к самому верху колонны приходят пары, содержащие в основном именно легко летучий компонент. А продукт, кипящий при более высокой температуре, остается внизу, в кубе. Поднявшиеся вверх пары отводят из колонны, конденсируют в холодильнике и подают на следующую ректификационную колонну - там из смеси выделяют еще один нужный компонент, и так постепенно смесь разделится на все составные части.

Чтобы облегчить разделение веществ, которые имеют слишком высокую температуру кипения, ректификацию проводят в вакууме, т. е. при давлении ниже атмосферного, а следовательно, и при более низкой температуре. Для этого колонну приходится оборудовать еще и вакуумными насосами. Естественно, что такие огромные аппараты, как ректификационная колонна, ни в какое здание не влезут, поэтому их строят прямо под открытым небом, а в помещение прячут только щит управления и насосы. Насосов много: одни качают смесь, другие подают охлаждающую воду, третьи гонят пар, четвертые создают вакуум.

Ректификация - процесс многоступенчатый. Сначала отгоняют легко летучий циклогексан и возвращают его обратно в цех окисления. То; что осталось в кубе колонны, подают на следующий ректификационный аппарат, там отгоняется смесь циклогексанола и циклогексанона. Затем смесь перекачивают еще на одну колонну и уж только там разделяют, причем с большим трудом, потому что температуры кипения циклогексанола и циклогексанона отличаются всего на 5° С.

Чтобы выделить 1 т циклогексанона из продуктов окисления, нужно затратить около 10 т пара и свыше 1000 м³ холодной воды - вот сколько энергетических ресурсов уходит на операцию, которая даже и не обозначена в самой химической реакции. Эти дополнительные процедуры, рожденные технологией, необходимостью иметь дело с большими массами веществ и большими аппаратами, и составляют характерную особенность химической промышленности. Если судить по реакции, приведенной в учебнике химии, завод капролактама, даже самый мощный, должен был бы уместиться на небольшой территории - ну сколько места займут 4-5 мощных химических аппаратов? А на самом деле современный завод простирается приблизительно на 2 км в длину и на 1,5 км в ширину. Во-первых, цехи разрастаются из-за многочисленного вспомогательного оборудования, которое нередко занимает больше площади, чем основные аппараты. Во-вторых, все цехи и все аппараты внутри цеха должны отстоять друг от друга на определенном расстоянии - из соображений противопожарной безопасности. Кроме того, надо, чтобы машины имели возможность подвезти запасные детали к любому месту, где требуется ремонт, чтобы было где развернуться подъемному крану. В 150-тонной колонне масса отдельных деталей достигает нескольких тонн, их вручную не поднесешь!

Противопожарной безопасности на химических производствах уделяют большое внимание, особенно в таких цехах, как цех окисления циклогексана. Здесь предусмотрено автоматическое тушение пожара (см. ст. "Техника тушит пожары"). Под всеми аппаратами проложены трубы с водой и пенообразующей жидкостью. Они сконструированы таким образом, что автоматически начинают выбрасывать вверх фонтаны воды и пены, как только температура воздуха около них повысится, скажем, выше 70° С. Одновременно автоматически отключается подача сырья, сбрасывается в аварийную емкость конечный продукт... Словом, все делается для того, чтобы в случае пожара освободить аппараты от горючих веществ в считанные минуты.

Дата добавления: 2015-08-10