Гидрогенизация

Переливные трубы и  служат для соединения автоклавов в батарею при непрерывной их работе. Переда продукта из автоклава в автоклав может также осуществляться с помощью газлифта.

 Автоклав снабжен луком на крышке и там же штуцерами для ввода катализатора, водорода и для установки приборов. Герметичность в месте прохождения вала через корпус обеспечивается сальниковым узлом подшипника.

 Работа автоклава в  периодическом режиме осуществляется  следующим образом. Аппарат заполняется  жиром, туда же вводится суспензия  масла и катализатора. Далее за счет глухого пара подаваемого в три змеевика для нагрева происходит предварительный нагрев до температуры реакции 180-220^оС в зависимости от вида получаемого саломаса. Затем начинают проводить реакцию гидрогенизации с этой целью в автоклав через барботер подается водород с кратностью 2-4 , с целью интенсификации процесса и проводят процесс охлаждения реакционной массы за счет покачивания через охлаждающие змеевики масла идущего на гидрогенизацию. После завершения процесса саломас охлаждают до температуры 100^оС с помощью охлаждающих змеевиков, в которых в качестве хладагента используется вода и масло идущее на гидрогенизацию.

Техническая характеристика автоклава

Вместимость полная, м3	12,5
Площадь поверхности нагрева  змеевиков, м2	22
Температура среды, град	190-250
Частота вращения мешалки, мин-1	59
Мощность электродвигателя, кВт	10
Габаритные размеры, мм	2500´5400

 

Колонный аппарат для  гидрогенизации жиров [3, с. 212, рис. 106] используется для непрерывного получения технического саломаса и низкогодных стеаринов с использованием неподвижного (стационарного) катализатора. Он состоит из вертикального корпуса, с эллиптическим днищем и крышкой,  соединенных с корпусом фланцевыми соединениями. В колонну при помощи тельфера загружают корзины с неподвижным катализатором. Корзины имеют перфорированное дно для прохода гидрируемых жиров и водорода. Кольцевое пространство между цилиндрическим стенками корзин и корпусом колонны должно иметь хорошее уплотнение, чтобы не допускать движения жиров и водорода в этом кольце в обход слоя катализатора.

Нижняя корзина опирается на решетку, расположенную примерно на  1,5 м выше днища. Следующие корзины опираются одна на другую. Всего в колонну загружают корзин высотой по 0,6 м, в каждой из которых находится по 0,5 т катализатора. Верхняя корзина закрепляется решеткой. общая высота слоя катализатора представляющая собой активную зону колонны Н_к=7,2 м.

 В нижней части реакционной  колонны находится глухой спиральный греющий змеевик, работающий при давлении водяного пара 3 МПа, и запасной барботер для водорода.

Работает аппарат следующим  образом – эмульсия водорода в  жире поступает в реакционную  колонну через патрубок 4, поднимается  к верху, происходит через слой катализатора, где начинает, проходит реакция гидрогенизация и через патрубок в следующую колонну или газоотделитель выходит реакционная смесь масла с водородом и образовавшийся саломас. Люк служит для внутреннего осмотра колонны. Реакционный аппарат снабжен предохранительным клапаном, пробоотборником, комплектом контрольно-измерительных и регулирующих приборов. Патрубки подводящих и отводящих трубопроводов обеспечивают необходимую маневренность аппарата для переключения его с одного режима на другой и измерения последовательности соединения колон в линии.

Техническая характеристика колонного аппарата

Вместимость, м3	5
Давление в аппарате, МПа	2,0
Количество корзин, шт	12
Габаритные размеры, мм	824´10410

 

Саломасоприемники[3, с. 214, рис. 107] предназначены для промежуточного приема саломаса, выходящего из автоклавов или колонных аппаратов, пред их подачей на охлаждение.

Одновременно в саломасоприемниках отделяется остающийся в саломасах водород.

Применяют два типа саломасоприемников – без механической мешалки и с механической мешалкой.

Саломасоприемники без механической мешалки (рис. 107,а) – стальной сварной цилиндрической формы герметичный вертикальный аппарат с приваренными сферической крышкой и конусным дном. Для избежания осаждения и слеживания катализатора и в нижнюю часть аппарата введен барботер для водорода. Отходящий водород отводится через патрубок. Люк служит для осмотра и чистки аппарата.

Работа аппарата происходит следующим образом.

На каждую батарею автоклавов непрерывного действия устанавливается  по два саломасоприемника.

 Саломас из батареи  непрерывно поступает в саломасоприемники. В то время как один саломасоприемник заполняется, из другого производится фильтрование.

Цикл саломасоприемника слагается из двух чередующихся операций (заполнение и фильтрование), каждая по одному часу. Полный цикл работы аппарата 2 часа.

Для прима специальных марок из автоклавов периодического действия устанавливается отдельныйсаломасоприемник.

 

Саломасоприемник с мешалкой [3, с. 214, рис. 107, б]. Это химический аппарат с цельносварным корпусом, имеющим сферическое дно и крышку. Внутри аппарата находится рамная мешалка с частотой вращения 0,5 с^-1. Мешалка приводится в движение электродвигателем через редуктор. Дополнительное взмучивание оседающего катализатора может осуществляться водородным барботером. Для обогрева служит рубашка.

Техническая характеристика саломасосборников.

	Без мешалки	С мешалкой
Вместимость полная, м3	10,0	16,0
Мощность электродвигателя, кВт	4,8	8,0
Габаритные размеры, мм (диаметр´высота)	2200´4100,2200´15500, 2400´6600

 

Аппарат для расходного катализатора устанавливается в автоклавном участке для приема расходного катализатора и подачи его в автоклавы.

Аппарат [3, с. 215, рис. 108] имеет цилиндрический корпус с плоским днищем и крышкой. Для нагревания суспензии служит наружный паровой змеевик, закрытый слоем тепловой изоляции с защитным кожухом. Расположенный вне аппарата греющий змеевик предотвращает осаждение катализатора на его стенках. Для механического перемешивания служит мешалка, приводимая во вращение двигателем во взрывоопасном исполнении через редуктор.

Техническая характеристика аппарата

Вместимость полная, м3	5,0
Мощность электродвигателя, кВт	5,2
Габаритные размеры, ии (диаметр´высота)	1800´2000

 

Оборудование для получения  водорода

Промышленное получение  водорода возможно различными методами, из которых на гидрогенизационных заводах применяют электролитический, конвенссионный и железо паровой (контактный).

Электролитический метод  является наиболее прогрессивным и  в основном вытеснил все остальные. Этим методом обеспечивается высокая  степень чистоты получаемого  водорода (на менее 98,8%), что особенно важно для введения гидрогенизации при получении пищевых саломасов, создаются хорошие условия обслуживания, устраняются ручные операции, упрощается процесс и обеспечивается автоматизация  его управления.

При электролитическом методе водород получается электролизом воды, разлагаемой постоянным электрическими током на составные части –  водород и кислород.

2Н₂О—2Н₂+О₂

т.е. на два объема водорода получается один объем кислорода.

В промышленности процесс  получения водорода описанным методом  ведут в электролизах фильтр-прессного  типа с бесполярными электродами производительностью 80, 250 и 500 м³/ч водорода. Побочным продуктом при этом является кислород (соответственно 40, 125 и 250 м³/ч), который компремируют с помощью компрессоров. Электролизеры отечественного производства ФВ-250 и ФВ-500 однотипны и различаются в основном числом электролизерных ячеек (136-160)

Электролизер типа ФВ показан  на [3, с. 216, рис.109]. Он состоит из электролизерных ячеек, стянутых при помощи кольцевых плит и стяжного устройства, газосборников для водорода и кислорода, отводов каплеотделителей и конденсаторов, фильтра, питательного насоса и средней камеры.

Электролизерная ячейка состоит из [3, с. 217, рис. 110] пустотелой рамы изготовленной из профильного металла. Внутри этой рамы к полке крепиться асбестовая диафрагма, через которую свободно проходит раствор электролита и которая непроницаема для пузырьков образующихся водорода и кислорода. Таким образом, диафрагма разделяет газы электролиза. По обеим сторонам диафрагмы находятся выносные дырчатые электроды и, прикрепляемые анкерами к двум соседним стальным электродам, представляющим собой сплошные стальные листы. Эти листы прижимаются к раме через электроизоляционные прокладки.

Поверхность выносных электродов не одинакова. Поверхность анодов во-избежании коррозии и для снижения энергии перенапряжения покрыта тонким слоем никеля, к поверхности катодов для снижения энергии перенапряжения прикрепляют железную сетку.

В верхней части каждой рамы по обе стороны диафрагмы расположены да отверстия, которые патрубками соединяются с каналами. По этим каналам получаемые водород и кислород отводятся в свои газгольдеры.

В нижней части рамы имеются  кольцевые выточки с прокладками, по которым в каждую ячейку электролизера поступает раствор электролита.

Процесс электролиза проводится в электролизерных ячейках в электростатическом поле, образованном между двумя параллельно расположенными в водяной ванне пластинами, одна из которых (катод) заряжена отрицательными зарядами, другая (анод) – положительными.

Молекулы воды (электролита) в этих условиях разделяются (диссоциируют) на положительно заряженные ионы водорода Н⁺ и отрицательно заряженные  ионы гидроксида ОН^-, которые под действием электростатического притяжения движутся к соответственно заряженным пластинам, на которых происходит разряд этих ионов с образование молекул кислорода и водорода.

2Н⁺+2е=Н₂ (на катоде);

2ОН^—2е=Н₂О+0,5О₂ (на аноде).

Этот процесс может  начаться непрерывно, если разность напряжения на пластинах составляет не менее 1,65-1,7 В.

Поскольку электропроводность дистиллированной воды очень мала, то процесс электролиза можно  значительно ускорить, если в качестве электролита применить водные растворы едкого калия КОН или натрия NaОН.

Водород и кислород, образовавшиеся после электролиза поступает через каплеотделители и конденсатор в газосборники. Конденсатор и газосборник разделены на две части (для водорода и кислорода), что позволяет направлять газы раздельно в соответствующие газгольдеры.

В центральной части корпуса  электролизера расположена средняя камера, предназначенная для охлаждения и перемешивания электролита. Она разделят электролизер на две группы ячеек, каждая из которых может работать самостоятельно. Боковыми стенками камеры служат электроды, плотно прижимаемые при сборке электролизера. Средняя камера разделена на две части: одна часть предназначена для охлаждения раствора из анодного пространства ячеек электролизера (анолит), а другая для охлаждения раствора из катодного пространства (католит). Анолит в результате естественной циркуляции поступает в соседнюю камеру, где охлаждается встроенным змеевиком. Благодаря этому из анолита выделяется растворенный кислород, который поступает в газосборник, а из него через отвод – в газгольдер кислорода. Католит охлаждается змеевиком другой части средней камеры, откуда выделяющийся водород поступает в водородное отделение газосборника, а из него через другой из отводов – в газгольдер водорода.

Охлажденные и свободные  от газов анолит и католит смешиваются в средней камере и проходят фильтр, где освобождаются от механических примесей. Затем раствор поступает в смесительную коробку (на схеме не показана) средней камеры. В смесительной коробке он разбавляется водой и по пиктельному каналу равномерно распределяется по электролитическим ячейкам.

 

Газгольдер предназначен для хранения получаемого водорода на гидрогенизационных заводах. Он состоит [3, с. 219, рис. 111] из металлического колокола с эллиптической крышкой, погруженного своей открытой частью в заполненный водой бассейн, бака, трубопроводов, сборных бочков, гидравлических затворов и емкостей с водой.

Работа газгольдера осуществляется следующим образом.

Под давлением водорода, поступающего в газгольдер из газового цеха по трубопроводу далее по стояку, колокол постепенно поднимается из воды и свободно плавает в бассейне. Высота подъема колокола зависит от количества газа в газгольдере и с помощью ограничителя верхнего уровня устанавливается такой, чтобы нижняя кромка колокола была погружена в воду бассейна не менее чем на 0,2-0,3 м. Этим предотвращается проскок водорода в атмосферу через бассейн.