CS257472B1

CS257472B1 - A method of preparing cooling water to cool the reaction portion of the pentaerythritol production and the vapor current cooling station to perform this process

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 purpose of the solution is to increase the stability and economy of the preparation of cooling water for cooling the reaction part of the pentaerythritol production. The stated purpose is achieved by the method of its preparation in a steam-jet cooling station with ejectors, into which the driving steam with a pressure of 0.38 to 0.45 MPa is supplied. The steam-jet cooling station consists of an evaporator and a mixing condenser with six ejectors, in which the ratio of the length of the divergent parts of the Laval nozzles to their critical diameter is 11.5 to 14.8 and another four ejectors, in which this ratio in the direction of pressure reduction is successively 7.4 to 8.0, 5.8 to 6.6, 3.7 to 4.3 and 1.2 to 1.8.

Description

257472257472

Vynález sa týká spósobu přípravy chladiacej vody na chladenie reakčnej časti výrobypentaerytritolu a paroprúdej chladiacej stanice na uskutočňovanie tohoto spósobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the preparation of cooling water for cooling the reaction portion of a pentaerythritol and a vapor-flow cooling station to perform this method.

Pentaerytritol, dóležitý chemický medziprodukt používaný hlavně na výrobu nátěrovýchhmót, sa vyrába reakciou formaldehydu s acetaldehydom vo vodnom prostředí hydroxidu vápe-natého alebo sodného najčastejŠie pri teplotách 28 až 50 °C. V reakcii vznikájúce teploje žiadúce intenzívně odvádzat, v opačnoip případe vznikajú vo zvýŠenej miere vedlajšienežiadúce látky. V krajnom případe móže teplota v dósledku autokatalytického účinku vznika-júcich medziproduktov stúpnuí až na viac ako 55 až 60 °C, co so sebou nesie značné ekono-mické straty v dósledku zníženej selektivity a horšej spracovatelnosti reakčných roztokovv separačnej časti výrobně.Pentaerythritol, an important chemical intermediate used mainly for the production of paint coatings, is produced by reacting formaldehyde with acetaldehyde in aqueous medium of calcium hydroxide or sodium hydroxide most frequently at 28-50 ° C. In the heat-generating reaction, it is desirable to intensively evacuate, in the opposite case, the side-reactants are formed. In extreme cases, the temperature due to the autocatalytic effect of the resulting intermediates can rise to more than 55-60 ° C, which entails considerable economic losses due to the reduced selectivity and worse workability of the reaction solutions in the separation section of the plant.

Reakčnú část výrobně tvoří zvyčajne kaskáda dvoch až ósmich reaktorov s externýmichladičmi. V nich cirkulujúci reakčný roztok sa chladí chladiacim médiom, najčastejŠiechladiacou vodou. Účinnost chladenia přitom do značnej miery závisí od teploty chladiacejvody. Bežne používaná cirkulačná chladiaca voda s teplotou okolo 25 °C je na tento účelmálo vhodná. Lepších výsledkov sa dosiahne používáním chladicej vody o nižších teplotách,napr. 5 až 15 °C, aj ked jej příprava si vyziada dodatočné náklady. Sú známe rožne spósobypřípravy chladiacej vody o teplotách 5 až 15 °C založených na vypařovaní chladivá, napříklads obehom parným, sorpčným alebo prúdovým.The reaction part of the plant is usually a cascade of two to eight reactors with external coolers. The reaction solution circulating therein is cooled with a cooling medium, most often with cooling water. The efficiency of cooling depends largely on the temperature of the cooling water. A commonly used circulating cooling water of about 25 ° C is suitable for this purpose. Better results are achieved by using lower temperature cooling water, e.g. 5 to 15 ° C, although its preparation requires additional costs. It is known to produce coolants for the preparation of cooling water at temperatures of 5 to 15 ° C based on evaporative refrigerant, for example steam, sorption or jet circulation.

Vo vačšine prípadov sa najmenšie náklady dosiahnu pri používaní prúdového oběhu v ejek-torových chladiacich zariadeniach na chladenie vody s vodnou parou ako hnacou látkou. Základnoučastou týchto zaríadení je ejektor pozostávajúci z prívodného kanála hnacej páry, Lavalovejdýzy, prívodného kanála a dýzy hnaného prostredia, zmiešavacej komory a difúzora. Aby bolomožno odvádzanie tepla pri hospodárnom rozdiele teplót, používá sa vSčšinou viacnásobnéradenie ejektorov vedla seba.In most cases, the least cost is achieved by using a current circuit in ejector cooling devices for water-cooled water with propellant. The essential part of these devices is an ejector consisting of a driving steam feed channel, a Laval nozzle, a feed channel and a driven environment nozzle, a mixing chamber and a diffuser. In order to allow heat dissipation at an economical temperature difference, it is usually used to multiply the ejectors by themselves.

Na dosiahnutie požadovaného vákua v systéme výparník - kondenzátor sa používajú viac-stupňové odvzdušňovacie ejektorové vývevy s medzistupňovou kondenzáciou. Takto zapojenásústava ejektorov tvoří paroprúdu chladiacu stanícu, ódo ktorej sa ako hnacie médium používávodná para o tlaku 0,5 až 1,2 MPa. Pre správnu činnost paroprúdej chladicej stanice súdóležité hydraulické poměry v ejektore, hlavně v Lavalovej dýze.In order to achieve the desired vacuum in the evaporator-condenser system, multi-stage vent ejector pumps with intermediate condensation are used. The ejector system thus connected forms a steam current coolant station, with steam at a pressure of 0.5 to 1.2 MPa being used as the propellant. For proper operation of the steam-jet cooling station, the hydraulic conditions in the ejector are important, mainly in the Laval nozzle.

Nevýhodou ejektrových chladiacich zaríadení je velmi úžka pracovná oblast. Změna nie-ktorých parametrov, například tlaku hnacej páry, móže spósobit jav nazývaný tzv. "zvrátenýprúd". V takomto případe chladiaca jednotka nepracuje, naopak, chladiacu vodu otepluje.The disadvantage of the electrically cooling devices is the very narrow working area. Changing some parameters, such as driving steam pressure, may cause a phenomenon called "perverted flow". In this case, the cooling unit does not work; on the contrary, it cools the cooling water.

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 production economy.

Nevýhodou doteraz známých postupov na přípravu chladiacej vody na chladenie reakčnejčasti výroby pentaertytritolu je používanie tlakov hnacej páry 0,5 aŽ 1,2 MPa. V dósledkukolísania tlaku páry v prívodných parovodoch dochádza k ovplyvňovaniu činnosti chladiacejstanice a k zníženiu stability jej prevádzky.A disadvantage of the hitherto known processes for the preparation of cooling water for cooling the reaction part of the pentaertritol production is the use of driving steam pressures of 0.5 to 1.2 MPa. As a result of the vapor pressure fluctuations in the steam supply lines, the operation of the refrigeration plant is affected and the stability of its operation is reduced.

Nedostatky vyššie uvedených postupov odstraňuje spósob přípravy chladiacej vody nachladenie reakčnej časti výroby pentaerytritolu v paroprúdej chladiacej stanici s ejektor-mi podlá vynálezu, ktoreho podstatou je, že do ejektorov sa privádza hnacia para o tlaku0,38 až 0,45 MPa. Příprava chladiacej vody podlá tohto spósobu sa uskutočňuje v paroprúdej chladiacejstanici podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, ze pozostáva z výparníka a zmiešo-vacieho kondenzátora so Siestimi ejektormi a štvorstupftového zariadenia so štyrmi ejektormia vloženými medzikondenzátormi, pričom v prvých šiestich ejektoroch umiestnených vo výpar-·niku a zmiešovacom kondenzátor© je poměr dlžky divergentných častí Lavalových dýz k ichkritickému priemeru 11,5 až 14,8 a v dalších štyroch ejektoroch je tento poměr v smerestúpania tlaku postupné 7,4 až 8,0, 5,8 až 6,6, 3,7 až 4,3 a 1,2 aŽ 1,8, 3 257472The drawbacks of the above processes are eliminated by the method of preparing the cooling water to cool the reaction portion of the pentaerythritol production in a vapor-stream refrigeration station according to the invention, which is driven by a driving steam of 0.38 to 0.45 MPa. The preparation of the cooling water according to this process is carried out in a vapor-cooling system according to the invention, which consists of an evaporator and a mixing condenser with six ejectors and a four-stage device with four ejector tubes intercondensers, in the first six ejectors located in the evaporator. The Mixer and Mixer Capacitor © is the ratio of the divergent portion lengths of the Laval nozzles to the Critical Diameter of 11.5 to 14.8, and in the other four ejectors, this pressure ratio is 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 MPaje účelné používat vhodné poměry divergentných častí Lavalových dýz k ich kritickému prieme-ru v jednotlivých ejektoroch chladiacej stanice. Zaistia sa tak potřebné hydraulické poměryv dýzach, a tým aj stabilná a hospodárná činnost chladiacej stanice a jej požadovaný výkon. Výhodou spósobu přípravy chladiacej vody podlá vynálezu je zníženie citlivosti činnostiparoprúdej chladiacej stanice na výkyvy tlaku páry v parovodoch. Výsledkem je stabilnejšiaprevádzka, čo umožní zvýšit fond pracovněj doby výrobně pentaerytritolu. Ďáíšou výhodou je zamedzenie strát formaldehydu a acetaldehydu a dalších surovinv dósledku zníženia poruchovosti chladiacej stanice, a tým aj chladiaceho systému kaskádyreaktorov. V konečnom dósledku to znamená zníženie výrobných nákladov.The invention is based on the discovery that it is expedient to use suitable proportions of the divergent portions of the Laval nozzles to use their propulsion steam at a pressure of 0.38 to 0.45 MPa to their critical degree in the individual ejectors of the cooling station. This will provide the necessary hydraulic ratios in the nozzles and thus the stable and economical operation of the cooling station and its required performance. An advantage of the method of the cooling water preparation according to the invention is the reduction of the sensitivity of the operation of the current cooling station to the vapor pressure fluctuations in the steam lines. The result is a more stable operation, which will allow the working time fund to increase pentaerythritol. A further advantage is the avoidance of the loss of formaldehyde and acetaldehyde and other raw materials as a result of the reduction in the failure rate of the cooling station and hence of the cascade reactor cooling system. Ultimately, this means a reduction in production costs.

Využívanie postupu podlá vynálezu umožní znížit tlak páry v prívodných parovodoch. V dósledkov toho sa znížia celkové tepelné straty do okolia, čo je dalšia závažná výhodapostupu podlá vynálezu. Výhody postupu sú ilustrované v následujúcich príkladoch s odkazom na přiložené výkresykde na obr. 1 je znázorněná Lavalová dýza a na obr. 2 schématické usporiadanie zariadenia. Příklad 1 (porovnávací)The use of the process of the invention will make it possible to reduce the vapor pressure in the feed steam lines. As a result, the overall heat loss to the environment is reduced, which is another major advantage of the process of the invention. Advantages of the process are illustrated in the following examples with reference to the accompanying drawings. Figure 1 shows a Laval nozzle and in Figure 2 a schematic arrangement of a device. Example 1 (Comparative)

Lavalova dýza je znázorněná na obr. 1. Pozostáva z přívodněj kónicky sa zúžujúcejčasti ústiacej až ku kritickému priemeru 12 a divergentnej časti 13. Osti do nej prívodnýkanál 11 hnacej páry.The Laval nozzle is shown in FIG. 1. It comprises a supply conical tapering portion extending up to a critical diameter 12 and a divergent portion 13.

Schématické znázornenie zapojenia paroprúdej chladiacej stanice je na obr. 1. Vo vý-parníku _1 a zmiešovacom kondenzátore _2 le umiestnených šest ejektorov (I-VX). Poměr diver-gentných častí Lavalových dýz k ich kritickému priemeru je u jednotlivých ejektorov nasle-dovný: I. ejektor 16,02 II. ejektor 17,47 JII. ejektor 17,99 IV. ejektor 18,09 V. ejektor 17,62 VI. ejektor 16,79A schematic representation of the wiring of the steam flow station is shown in FIG. 1 with six ejectors (I-VX) disposed in the evaporator 1 and the mixing condenser. The ratio of diverter parts of Laval nozzles to their critical diameter is as follows for the individual ejectors: I. ejector 16.02 II. ejector 17,47 JII. ejector 17.99 IV. ejector 18.09 V. ejector 17.62 VI. ejector 16,79

Tlak 3,7 až 5,3 kPa v zmiešovacom kondenzátore 2 sa udržiava štvornásobnou paroprúdouejektorovou vývevou s vloženými medzikondenzátormi _3 až 5. Poměr divergentných častí Lavalo-vých dýz k ich kritickému priemeru v jednotlivých stupňoch v smere stúpania tlaku je nasle-dovný:The pressure of 3.7 to 5.3 kPa in the mixing condenser 2 is maintained by a quadruple vapor jet pump with intermediate capacitors 3 to 5. The ratio of divergent portions of Laval nozzles to their critical diameter in individual steps in the upward pressure direction is as follows:

Vil. ejektor (1. stupeň) 9,67 VIII. ejektor (2. stupeň) 7,8 7 IX. ejektor (3. stupeň) 5,00 X. ejektor (4. stupeň) 1, 87Vil. Ejector (1st Grade) 9.67 VIII. ejector (2nd stage) 7,8 7 IX. Ejector (3rd Grade) 5.00 X. Ejector (Grade 4) 1, 87

Do všetkých desiatich ejektorov sa privádza hnacia para a o tlaku 0,55 MPa. Na vrchvýparníka 1 sa privádza 240 rn^/h oteplenej chladiacej vody b o teplote 15 °C zo štyrochchladičov reakčnej časti výrobně pentaerytritolu. Prechodom oteplenej vody cez výparníksa jei časti odpaří, čím sa zvyšná časti vody c ochladí na teplotu 10 °C a vedie sa na chla-denie reaktorov výroby pentaerytritolu.All of the ten ejectors are fed with driving steam and a pressure of 0.55 MPa. The top evaporator 1 is charged with 240 [mu] m / h of warmed cooling water b at a temperature of 15 [deg.] C. from the four coolers of the reaction part of the pentaerythritol production plant. The passage of warmed water through the evaporator vaporizes portions to cool the remaining water c to 10 ° C to cool the pentaerythritol-producing reactors.

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

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