Увійдемо в перший по ходу процесу цех - контактний, або пічної, як кажуть на заводі. Початковим відділенням, що прилягає до контактного цеху, є шіхтовальное відділення. Залізні східці невеликої сходи ведуть вниз. Цех приймання і відпуску спирту, де відбувається і складання шихти, розташований нижче рівня землі для зручності зливу самопливом спирту із залізничних цистерн, придатних до самого цеху вдень і вночі.
Нас охоплює ароматичний запах, що нагадує складний запах старого винного льоху. Кругом сталеві мірники зі спиртом і шихтою. Неголосно дзижчать відцентрові насоси. Усюди відмінна чистота і порядок. Людей небагато, всі зайняті своєю справою: записують рівні в мерниках, регулюють роботу насосів, визначають приладом питома вага приготовленої шихти.
Спиртова шихта повинна бути строго постійного складу. За цим стежать «розумні» контрольно-вимірювальні прилади, які називаються регуляторами співвідношень. Вони автоматично підтримують заданий технологами складу шихти. Насоси подають шихту в наступне відділення цеху - спіртоіспарітельние.
Тут тепло. Ми бачимо багато великих апаратів і сплетіння трубопроводів. Апарати називаються спирто-випарниками. Вони мають всередині велику кількість сталевих трубок, в які подається рідкий спирт, точніше, спиртова шихта. У міжтрубний простір апарату входить перегрітий водяний пар з тиском 4-5 ат. Відбувається процес теплопередачі: тепло пара витрачається на випаровування спирту.
Температура випаровування чистого етилового спирту при нормальному тиску (760 мм рт. Ст.) Дорівнює 78 °, 3.
З курсу фізики ми знаємо, що температура киплячої рідини залишається постійною у весь час кипіння, незважаючи на безперервний підведення тепла. Це відбувається тому, що для перетворення рідини в пару потрібно затратити певну кількість тепла, яке називається прихованою теплотою випаровування. Прихована теплота випаровування спиртової шихти дорівнює 235 ккал / кг; отже, для випаровування кожної тонни шихти їй необхідно передати 235 тис. ккал, на що потрібно затратити 0,438 m пара за умови його повної конденсації.
Пристрій спіртоіспарітелей цілком відповідає завданням, які на них покладаються. Вони мають велику поверхню нагріву, так як влаштовані у вигляді трубчатки. Це найкраща конструкція для теплообмінних апаратів, що є обов'язковою приналежністю кожного хімічного заводу. Щоб переконатися в цьому, зробимо невеликий підрахунок: візьмемо сталеву трубку довжиною 1 м і діаметром 2 "(два дюйми). Уявімо, що трубка розрізана з одного боку по всій довжині і випрямлена. Отримана залізна стрічка матиме довжину 1 м і ширину, рівну 3,14 діаметра трубки. Так як діаметр взятої трубки дорівнює 2 ", або 50 мм, то ширина стрічки буде дорівнює 3,14 · 0,05 = 0,157 м. Площа стрічки складе 0,157- 1 = 0,157 м2. Сто трубок діаметром 2 "і довжиною 10 м кожна дадуть вже поверхню в 157 м2, в виробничих же теплообмінних апаратах число трубок часто налічується сотнями.
Якщо уважно подивитися на спіртоіспарітелі, то ми майже ніде не побачимо їх металевої поверхні: вони, як кажуть виробничники, обмурувати, т. Е. Покриті товстим шаром теплоізоляції. Так теплотехніки борються з втратою тепла в навколишнє середовище, підвищуючи тим самим коефіцієнт корисної дії (ККД) апарату по теплу. Теплоізоляцію ми побачимо, побувавши на будь-якому заводі, - всюди йде боротьба за економію тепла.
Робота спіртоіспарітельного відділення повністю автоматизована. Подача шихти, температура і тиск в спіртоіспарітелях, температура вихідних з них спиртових парів - все це підтримується точно по технологічним режимом за допомогою приладів. У відділенні за столиком сидить лише один апаратник, він записує показання приладів.
Пари шихти по трубах направляються в основне відділення цеху - контактна. Увійдемо і ми туди.
Величезний виробничий цех. Правильними рядами стоять великі агрегати - контактні печі. Це - основні апарати цеху. У них відбувається розкладання спирту, і саме тут народжується бутадієн, з якого потім отримують синтетичний каучук. Підійдемо до. Одній з печей і уважно вивчимо її пристрій.
Контактний апарат, або, на виробничому мовою, піч для отримання бутадієну зі спирту (рис. 15), - це велике циліндричне споруда з вогнетривкої цегли. Через кілька форсунок з шумом вдувається суміш мазуту і повітря. Пари мазуту згорають в круглої топкової камері і розпалюють внутрішню частину печі - муфель. Дивлячись з нижньої площадки для обслуговування через спеціальний отвір ( «баньки», «око»), ми бачимо, як бушує полум'я всередині печі. У муфелі по колу розташовано 16 реторт - високих сталевих труб, наповнених дрібно роздробленим каталізатором Лебедєва. У них знизу надходять пари спирту, які перед цим перегріваються в змієвикових перегрівачів, розташованих під кожною ретортою.
Як несхожі ці величезні і складні апарати на першу маленьку лабораторну контактну піч С. В. Лебедєва, зображену на малюнку 5! Однак принцип дії їх один і той же.
Мал. 11. Печі для отримання бутадієну зі спирту на заводах синтетичного каучуку.
Контактна розкладання парів спирту відбувається при температурі в кілька сотень градусів. Це складний хімічний процес, що йде без доступу повітря, під дією каталізатора.
Спрощено реакцію розкладання можна представити таким рівнянням:
Таким чином, ми можемо собі уявити процес освіти бутадієну як результат відібрання від двох молекул спирту двох молекул води і однієї молекули водню. Каталізатор Лебедєва і складається тому з двох основних частин: водовіднімаючих (дегідратірующей) і водородоотнімающей (дегідрогенізірующей). Підрахуємо, який найбільший вихід бутадієну на спирт може бути при цій теоретичній реакції. Молекулярний вага спирту 46, а бутадієну 54; отже, на рівняння з 92 вагових частин спирту утворюється 54 вагові частини бутадієну. Звідси вихід останнього з теорії і дорівнює
54/92 · 100 = 58,69%.
Решта прореагировавший спирт йде на освіту води (39,21%) і водню (2,10%). Реакція розкладання спирту ендотермічна - на 1 кг абсолютного (100-процентного) спирту необхідно затратити ззовні близько 200 ккал тепла.
На вихід бутадієну впливають багато умов: якість каталізатора (його «активність»), температура контактування, склад шихти, тиск, час контакту парів спирту з каталізатором і ін. Все це повинні досконало знати інженери і апаратники, які обслуговують піч і невпинно спостерігають за її роботою. Людям допомагають вимірювальні і регулюючі прилади. В результаті контактні печі дають високий вихід бутадієну. Коли каталізатор «втомлюється», т. Е. Остаточно відпрацьовується і починає давати низький вихід бутадієну зі спирту, його висипають з реторт і замінюють свіжим.
Контактні печі випромінюють багато тепла. У цеху тепло; працює потужна вентиляція, освіжаюча повітря; гуде димосос, що видаляє димові гази з печей. До послуг працюють кіоски з газованою водою.
Контактні гази, що містять бутадієн, після виходу з реторт збираються в. колекторах контактного газу, наявних у верхній частині кожної печі, а потім надходять в загальний колектор. У цеху ми бачимо нагорі цю величезну трубу. Підемо по її напрямку і покинемо цікавий і гарний контактний цех з його теплом і мірним гулом.