CS257472B1

CS257472B1 - Method of cooling water preparation for cooling of pentaerythritol production's reaction part and steam-jet cooling station for realization of this method

Info

Publication number: CS257472B1
Application number: CS863492A
Authority: CS
Inventors: Ivan Stavrovsky
Original assignee: Ivan Stavrovsky
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS349286A1

Abstract

Očelom riešenia je zvýšenie stability a zhospodárnenie přípravy chladiacej vody na chladenie reakčnej časti výroby pentaerytritolu. Uvedený účel sa dosiahne spósobom jej přípravy v paroprúdej chladiacej stanici s ejektormi, do ktorých sa provádza hnacia para o tlaku 0,38 až 0,45 MPa. Paroprúda chladiaca stanica přitom pozostáva z výparníka a zmiešavacieho kondenzátora so šiestimi ejektormi, v ktorých je poměr dlžky divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru 11,5 až 14,8 a dalších štyroch ejektorov, v ktorých je tento poměr v smere sfcúpania tlaku postupné 7,4 až 8,0, 5,8 až 6,6, 3,7 až 4,3 a 1,2 až 1,8.The solution is to increase stability and rationalizing the preparation of cooling water for cooling the reaction portion of pentaerythritol production. This purpose is achieved in a manner its preparation in the steam cooling station with ejectors to drive steam at a pressure of 0.38 to 0.45 MPa. Paroprúda chladiaca the station consists of an evaporator a a mixing capacitor with six ejectors, in which the ratio of the divergent length parts of Laval nozzles to their critical diameter 11.5 to 14.8 and four other ejectors, in which the ratio is in the pressure flow direction sequentially 7.4 to 8.0, 5.8 to 6.6, 3.7 to 4.3 and 1.2 to 1.8.

Description

Vynález sa týká spósobu přípravy chladiacej vody na chladenie reakčnej časti výroby pentaerytritolu a paroprúdej chladiacej stanice na uskutočňovanie tohoto spósobu.The invention relates to a process for the preparation of cooling water for cooling the reaction part of the production of pentaerythritol and a steam-jet cooling station for carrying out the process.

Pentaerytritol, dóležitý chemický medziprodukt používaný hlavně na výrobu nátěrových hmót, sa vyrába reakciou formaldehydu s acetaldehydom vo vodnom prostředí hydroxidu vápenatého alebo sodného najčastejšie pri teplotách 28 až 50 °C. V reakcii vznikajúce teplo je žiadúce intenzívně odvádzať, v opačnom případe vznikajú vo zvýŠenej miere vediajšie nežiadúce látky. V krajnom případe móže teplota v dósledku autokatalytického účinku vznikajúcich medziproduktov stúpnuť až na viac ako 55 až 60 °C, čo so sebou nesie značné ekonomické straty v dósledku zníženej selektivity a horšej spracovatelnosti reakčných roztokov v separačnej časti výrobně.Pentaerythritol, an important chemical intermediate used mainly for the production of paints, is produced by reacting formaldehyde with acetaldehyde in an aqueous medium of calcium or sodium hydroxide, most often at temperatures of 28 to 50 ° C. It is desirable to dissipate the heat generated in the reaction intensively, otherwise, undesirable undesirable substances are produced. As a last resort, due to the autocatalytic effect of the resulting intermediates, the temperature can rise to more than 55-60 ° C, resulting in considerable economic losses due to reduced selectivity and worse workability of the reaction solutions in the separation section of the plant.

Reakčnú časť. výrobně tvoří zvyčajne kaskáda dvoch až ósmich reaktorov s externými chladičmi. V nich cirkulujúci reakčný roztok sa chladí chladiacim médiom, najčastejšie chladiacou vodou. Očinnosť chladenia přitom do značnej miery závisí od teploty chladiacej vody. Bežne používaná cirkulačná chladiaca voda s teplotou okolo 25 °C je na tento účel málo vhodná. Lepších výsledkov sa dosiahne používáním chladicej vody o nižších teplotách, napr. 5 až 15 °C, aj ked jej příprava si vyžiada dodatočné náklady. Sú známe rožne spósoby přípravy chladiacej vody o teplotách 5 až 15 °C založených na vypařovaní chladivá, například s obehom parným, sorpčným alebo prúdovým.Reaction part. usually a cascade of two to eight reactors with external coolers is produced. The circulating reaction solution therein is cooled with a cooling medium, most often with cooling water. The cooling efficiency depends to a large extent on the temperature of the cooling water. Commonly used circulating cooling water at a temperature of about 25 ° C is not suitable for this purpose. Better results are obtained by using cooling water at lower temperatures, e.g. 5 to 15 ° C, although its preparation will require additional costs. Various methods for the preparation of cooling water at temperatures of 5 to 15 ° C based on evaporation of the coolant, for example by steam, sorption or jet circulation, are known.

Vo vačšine prípadov sa najmenšie náklady dosiahnu pri používaní prúdového oběhu v ejektorových chladiacich zariadeniach na chladenie vody s vodnou parou ako hnacou látkou. Základnou časťou týchto zariadení je ejektor pozostávajúci z prívodného kanála hnacej páry, Lavalovej dýzy, prívodného kanála a dýzy hnaného prostredia, zmiešavacej komory a difúzora. Aby bolo možno odvádzanie tepla pri hospodárnom rozdiele teplót, používá sa váčšinou viacnásobné radenie ejektorov vedla seba.In most cases, the least cost is to be achieved by using the current circulation in ejector water cooling systems with water vapor as the propellant. An essential part of these devices is an ejector consisting of a drive steam supply channel, a Laval nozzle, a supply channel and a driven environment nozzle, a mixing chamber and a diffuser. In order to be able to dissipate heat at an economical temperature difference, a multiple juxtaposition of the ejectors is usually used.

Na dosiahnutie požadovaného vákua v systéme výparník - kondenzátor sa používajú viacstupňové odvzdušňovacie ejektorové vývevy s medzistupňovou kondenzáciou. Takto zapojená sústava ejektorov tvoří paroprúdu chladiacu stanicu, ódo ktorej sa ako hnacie médium používá vodná para o tlaku 0,5 až 1,2 MPa. Pre správnu činnosť paroprúdej chladicej stanice sú dóležité hydraulické poměry v ejektore, hlavně v Lavalovej dýze.Multistage venting ejector pumps with interstage condensation are used to achieve the required vacuum in the evaporator-condenser system. The ejector system connected in this way forms a steam stream cooling station, from which water vapor at a pressure of 0.5 to 1.2 MPa is used as the driving medium. For proper operation of the steam-flow cooling station, the hydraulic conditions in the ejector, especially in the Laval nozzle, are important.

Nevýhodou ejektrových chladiacich zariadení je velmi úžka pracovná oblasť. Změna niektorých parametrov, například tlaku hnacej páry, móže spósobiť jav nazývaný tzv. zvrátený prúd. V takomto případe chladiaca jednotka nepracuje, naopak, chladiacu vodu otepluje.The disadvantage of ejectral cooling devices is the very narrow working area. Changing some parameters, such as the propellant vapor pressure, may cause a phenomenon called the so-called. reverse current. In this case, the cooling unit does not work, on the contrary, the cooling water warms.

To má za následok poruchy chladenia reaktorov s negativným dopadom na ekonomiku výrobně.This results in reactor cooling failures with a negative impact on the economy of production.

Nevýhodou doteraz známých postupov na přípravu chladiacej vody na chladenie reakčnej časti výroby pentaertytritolu je používanie tlakov hnacej páry 0,5 aŽ 1,2 MPa. V dósledku kolísania tlaku páry v prívodných parovodoch dochádza k ovplyvňovaniu činnosti chladiacej stanice a k zníženiu stability jej prevádzky.A disadvantage of the prior art processes for preparing cooling water for cooling the reaction part of the pentaertytritol production is the use of propellant pressures of 0.5 to 1.2 MPa. Due to the fluctuation of the steam pressure in the supply steam ducts, the operation of the cooling station is affected and the stability of its operation is reduced.

Nedostatky vyššie uvedených postupov odstráňuje spósob přípravy chladiacej vody na chladenie reakčnej časti výroby pentaerytritolu v paroprúdej chladiacej stanici s ejektormi podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že do ejektorov sa privádza hnacia para o tlaku 0,38 až 0,45 MPa.The drawbacks of the above processes are overcome by the process of preparing cooling water for cooling the reaction part of the pentaerythritol production in a steam-jet ejector cooling station according to the invention, the principle being that the ejectors are fed with a propellant vapor of 0.38 to 0.45 MPa.

Příprava chladiacej vody podlá tohto spósobu sa uskutočňuje v paroprúdej chladiacej stanici podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, ze pozostáva z výparníka a zmiešovacieho kondenzátora so šiestimi ejektormi a štvorstupftového zariadenia so štyrmi ejektormi a vloženými medzikondenzátormi, pričom v prvých šiestich ejektoroch umiestnených vo výparniku a zmiešovacom kondenzátor© je poměr dlžky divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru 11,5 až 14,8 a v dalších štyroch ejektoroch je tento poměr v smere stúpania tlaku postupné 7,4 až 8,0, 5,8 až 6,6, 3,7 až 4,3 a 1,2 aŽ 1,8,The preparation of the cooling water according to this method is carried out in a steam-jet cooling station according to the invention, which consists of an evaporator and a mixing condenser with six ejectors and a four-stage device with four ejectors and intermediate condensers, in the first six ejectors and the mixing condenser je is the ratio of the length of the divergent portions of the Laval nozzles to their critical diameter of 11.5 to 14.8, and in the other four ejectors this ratio is incrementally 7.4 to 8.0, 5.8 to 6.6, 3 , 7 to 4.3, and 1.2 to 1.8,

Vynález sa zakladá na zisteňí, že na používanie hnacej páry o tlakoch 0,38 až 0,45 MPa je účelné používat vhodné poměry divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru v jednotlivých ejektoroch chladiacej stanice. Zaistia sa tak potřebné hydraulické poměry v dýzach, a tým aj stabilná a hospodárná činnost chladiacej stanice a jej požadovaný výkon.The invention is based on the finding that it is expedient to use suitable proportions of divergent portions of Laval nozzles to their critical diameters in the individual ejectors of the cooling station for the use of propellant at pressures of 0.38 to 0.45 MPa. This ensures the necessary hydraulic conditions in the nozzles and thus the stable and economical operation of the cooling station and its required output.

Výhodou spósobu přípravy chladiacej vody podlá vynálezu je zníženie citlivosti činnosti paroprúdej chladiacej stanice na výkyvy tlaku páry v parovodoch. Výsledkem je stabilnejšia prevádzka, čo umožní zvýšiť fond pracovnej doby výrobně pentaerytritolu.An advantage of the method of preparation of the cooling water according to the invention is to reduce the sensitivity of the operation of the steam-jet cooling station to vapor pressure fluctuations in the steam pipelines. The result is a more stable operation, which will increase the working time fund of the pentaerythritol production plant.

Ďalšou výhodou je zamedzenie strát formaldehydu a acetaldehydu a dalších surovin v dósledku zníženia poruchovosti chladiacej stanice, a tým aj chladiaceho systému kaskády reaktorov. V konečnom dósledku to znamená zníženie výrobných nákladov.A further advantage is to avoid loss of formaldehyde and acetaldehyde and other raw materials as a result of reducing the failure rate of the cooling station and hence of the reactor cascade cooling system. Ultimately, this means a reduction in production costs.

Využívanie postupu podlá vynálezu umožní znížiť tlak páry v prívodných parovodoch.The use of the process according to the invention makes it possible to reduce the vapor pressure in the supply steam lines.

V dósledkov toho sa znížia celkové tepelné straty do okolia, čo je dalšia závažná výhoda postupu podlá vynálezu.As a result, the overall heat loss to the environment is reduced, which is another important advantage of the process of the invention.

Výhody postupu sú ilustrované v následujúcich príkladoch s odkazom na přiložené výkresy kde na obr. 1 je znázorněná I.avalová dýza a na obr. 2 schématické usporiadanie zariadenia.The advantages of the process are illustrated in the following examples with reference to the accompanying drawings in which FIG. 1 shows an I.aval nozzle and FIG. 2 shows a schematic arrangement of the device.

Příklad 1 (porovnávací)Example 1 (comparative)

Lavalova dýza je znázorněná na obr. 1. Pozostáva z přívodněj kónicky sa zúžujúcej časti ústiacej až ku kritickému priemeru 12 a divergentnej časti 13. Osti do nej prívodný kanál 11 hnacej páry.The Laval nozzle is shown in FIG. 1. Consists of a conically tapering portion extending up to a critical diameter 12 and a divergent portion 13. There is a driving steam supply channel 11 therein.

Schématické znázornenie zapojenia paroprúdej chladiacej stanice je na obr. 1. Vo výparníku 2 ^a zmiešovacom kondenzátore 2 J^e umiestnených šesť ejektorov (I-VI). Poměr divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru je u jednotlivých ejektorov nasledovný:A schematic representation of the wiring of the steam-flow cooling station is shown in FIG. 1. In the evaporator 2 ^and the condenser 2 mixed-J ^e located six ejectors (I-VI). The ratio of divergent parts of Laval nozzles to their critical diameter is as follows for individual ejectors:

I. ejektor 16,02I. ejector 16.02

II. ejektor 17,47II. ejector 17.47

III. ejektor 17,99III. ejector 17.99

IV. ejektor 18,09IV. ejector 18.09

V. ejektor 17,62V. ejector 17.62

VI. ejektor 16,79VI. ejector 16.79

Tlak 3,7 až 5,3 kPa v zmiešovacom kondenzátore 2 sa udržiava štvornásobnou paroprúdou ejektorovou vývevou s vloženými medzikondenzátormi 2 ^a^ j>· Poměr divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru v jednotlivých stupňoch v smere stúpania tlaku je nasledovný:The pressure of 3.7 to 5.3 kPa in the mixing condenser 2 is maintained by a quadruple steam jet ejector pump with intermediate condensers 2 ^and 4 j.

Vil. Villas. ejektor ejector (1. (1st stupeň) degree) 9,67 9.67 VIII. VIII. ejektor ejector (2. (Second stupeň) degree) 7,8 7 7,8 7 » » IX. IX. ejektor ejector (3. (3rd stupeň) degree) 5,00 5.00 X. X. ejektor ejector (4. (4th stupeň) degree) 1, 87 1, 87

Do všetkých desiatich ejektorov sa privádza hnacia para a o tlaku 0,55 MPa. Na vrch výparníka 1 sa privádza 240 rn^/h oteplenej chladiacej vody b o teplote 15 °C zo štyroch chladičov reakčnej časti výrobně pentaerytritolu. Prechodom oteplenej vody cez výparník sa jej časť odpaří, čím sa zvysná časť vody c ochladí na teplotu 10 °C a vedie sa na chladenie reaktorov výroby pentaerytritolu.All ten ejectors are supplied with propellant vapor at a pressure of 0.55 MPa. At the top of the evaporator 1, 240 rn / h of warmed cooling water b at 15 ° C is fed from four coolers of the reaction part of the pentaerythritol production plant. Passing the warmed water through the evaporator evaporates a portion of it, cooling the remaining portion of water c to 10 ° C and cooling it to the pentaerythritol production reactors.

Kondenzačně teplo sa odvádza cirkulačnou chladiacou vodou d o teplote 25 °C privádzanou na vrch znuešavaeieho kondensátora 2 a medzikondenzátorov 3 až 5.The condensation heat is removed by circulating cooling water d at a temperature of 25 ° C supplied to the top of the disturbing condenser 2 and intermediate condensers 3 to 5.

Oteplená cirkulačně voda e s teplotou 35 °C sa odvádza na chladenie do chladiacej veže. Z posledného X. ejektora sa odvádza malé množstvo páry 2·The heated circulating water at a temperature of 35 ° C is sent to the cooling tower for cooling. A small amount of steam is removed from the last X. ejector 2 ·

Příklad 2Example 2

Paroprúda chladiaca stanica s desiatimi ejektormi má rovnaké usporiadanie ako v porov-The steam stream cooling station with ten ejectors has the same arrangement as in

návacom příklade -**obr. 2. Poměr divergentných'častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru je u šiestich umiestnených v systéme výparník 1 - zmiešavací kondenzátor 2 nasledovný example - ** fig. 2. The ratio of the divergent parts of the Laval nozzles to their critical diameter at the six placed in the evaporator 1 - mixing condenser 2 system is as follows: I. I. ejektor ejector 12,69 12.69 II. II. ejektor ejector 13,84 13.84 III. III. ejektor ejector 14,22 14.22 IV. IV. ejektor ejector 14,31 14.31 v. in. ejektor ejector 12,62 12.62 VI. VI. ejektor ejector 12,21 12.21 Tlak pressure v zmiešovacom kondenzátore 2 sa udržiava štvornásobnou ejektorovou vývevou s na- in the mixing capacitor 2 is maintained by a quadruple ejector pump

sledujúcimi pomermi divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru:following ratios of divergent parts of Laval nozzles to their critical diameter:

VII. VII. ejektor ejector (1. (1st stupeň) degree) 7,70 7.70 VIII. VIII. ejektor ejector (2. (Second stupeň) degree) 6,23 6.23 IX. IX. ejektor ejector (3. (3rd stupeň) degree) 3,96 3.96 X. X. ejektor ejector (4. (4th stupeň) degree) 1,48 1.48 Do ejektorov sa The ejectors are privádzanou delivered by a hnacou parou a o tlaku 0,4 MPa vytvoří vo výpraníku 1 propellant vapor at a pressure of 0.4 MPa, forms in the scrubber 1

tlak 1,1 kPa v dósledku čoho sa 240 m^/h chladiacej vody b ochladí z 15 na 10 °C. Ochladená voda c sa vedie na chladenie štyroch cirkulačných chladičov kaskády reaktorov vo výrobní pentaerytritolu.a pressure of 1.1 kPa as a result of which 240 m ^ / h of cooling water b was cooled from 15 to 10 ° C. The cooled water c is fed to the cooling of the four circulators of the reactor cascade in the production pentaerythritol.

Rovnako ako v porovnávacom příklade sa na vrch zmiešavacieho kondenzátora 2 privádza cirkulačná chladiaca voda d na odvod kondenzačného tepla. Po přechode kondenzátorom sa oteplí a vedie sa ako prúd e do chladicích věží.As in the comparative example, circulating cooling water d is supplied to the top of the mixing condenser 2 to dissipate the condensation heat. After passing through the condenser, it warms up and passes as a flow to cooling towers.

Oproti porovnávaciemu příkladu sa pri takomto spósobe přípravy chladiacej vody zvýši spolahlivosť prevádzky. Fond pracovnej doby v dósledku zníženia porúch sa zvýši o 32 až 48 hodin, čo umožní 2výšenie výrobnosti prevádzky o 0,4 až 0,6 %. Súčasne sa tým obmedzí vznik róznych přechodových stavov v reakčnej častí výrobně, ktoré v konečnom dósledku vedú k stratám na drahých surovinách.In comparison with the comparative example, the reliability of the operation is increased in such a method of cooling water preparation. The working time fund will increase by 32 to 48 hours as a result of the reduction of failures, which will allow 2 to increase the plant's production by 0.4 to 0.6%. At the same time, this reduces the occurrence of different transition states in the reaction part of the plant, which ultimately leads to losses in expensive raw materials.

Zlepší, sa tak ich spotrebná norma oproti po-rovnávaciemu příkladu o 0,5 %. Závažným účinkom postupu podlá vynálezu je súvisiace zníženie strát energie v prívodných parovodoch. Pri poklese tlaku páry v nich z 0,55 MPa na 0,4 MPa sa ušetří 3,6 GJ na 1 tonu vyrobeného pentaerytritolu.Their consumption standard is thus improved by 0.5% compared to the comparative example. A significant effect of the process according to the invention is the associated reduction of energy losses in the supply steam pipelines. By reducing the steam pressure therein from 0.55 MPa to 0.4 MPa, 3.6 GJ per tonne of pentaerythritol produced is saved.

Claims

257472 Warm circulating water e at 35 ° C is sent to a cooling tower for cooling. A small amount of steam is withdrawn from the last X. ejector. Example 2 A steam-jet cooling station with ten ejectors has the same configuration as in the comparative example - ** fig. 2. The ratio of the divergent portions of the Laval nozzles to their critical diameter in the six placed in the system is the evaporator 1 - the mixing capacitor 2 the following I. ejector 12.69 II. ejector 13.84 III. ejector 14,22 IV. ejector 14.31 v. ejector 12.62 VI. ejector 12,21 The pressure in the mixing capacitor 2 is maintained by a quadruple ejector pump with the following ratios of the divergent portions of the Laval nozzles to their critical diameter: VII. ejector (1st degree) 7.70 VIII. ejector (2nd stage) 6.23 IX. ejector (3rd stage) 3.96 X. ejector (4th stage) 1.48 A pressure of 1.1 kPa is generated into the ejectors with a pressure of 0.4 MPa, resulting in 240 m m / h. cooling water b cooled from 15 to 10 ° C. Cooling agent c is conducted to cool the four circulating coolers of the reactor cascade in the production pentaerythritol. As in the comparative example, a cooling cooling water d is supplied to the top of the mixing condenser 2 to remove condensation heat. After passing through the condenser, it heats up and flows as a stream into the cooling towers. Compared to the comparative example, in such a way of preparing cooling water, the operation is more reliable. The working time fund as a result of the reduction of failures will increase by 32 to 48 hours, allowing 2 to increase production capacity by 0.4 to 0.6%. At the same time, there is a limitation of vigorous transients in the reaction part of the plant, which ultimately leads to losses in expensive raw materials. This will improve their consumption standard by 0.5% compared to the comparative example. A significant effect of the process according to the invention is the related reduction of energy losses in the feed steam ducts. When the steam pressure dropped from 0.55 MPa to 0.4 MPa, 3.6 GJ per tonne of erythrocythritol is saved. P R E O Μ E T OUT

CLAIMS 1. Process for preparing cooling water for cooling the reaction portion of pentaerythritol production in a vapor-stream cooling station characterized in that steam at a pressure of 0.38 to 0.45.MPa is fed to the ejectors.

2. A steam-jet cooling station for carrying out the method of claim 1, comprising an evaporator (1) and a mixing condenser (2) with six ejectors and intermediate capacitors (3, 4, 5), wherein in the first six ejectors ( I, II, III, IV, V, VI) located in the evaporator (1) and the mixing condenser (2) is the ratio of the length of the divergent portions of the Laval nozzles to their critical diameter of 11.5 to 14.8 and in the other four ejectors (V11, VIII, IX, X), this ratio in the pressure rise direction is 7.4 to 8.0, 5.8 to 6.6, 3.7 to 4.3, and 1.2 to 1.8. 2 drawings