Дисковые экстракторы для агрессивной среды

АО «Группа компаний «ХИМАГРЕГАТ» - известный на отечественном рынке производитель и поставщик промышленного оборудования для химической промышленности, сильной стороной которого является богатый опыт в изготовлении оборудования для работы с агрессивными средами, в частности, футерованного фторопластами. В 2013 году Казанским заводом синтетического каучука перед специалистами ГК «ХИМАГРЕГАТ» была поставлена нестандартная задача по изготовлению аппаратов для экстракции паров HCl из сложной смеси продуктов процесса получения диметилдихлорсилана. О том, как удалось осуществить данный проект, рассказывает Сергей Иванович Иванов, руководитель проекта АО «Группа компаний «ХИМАГРЕГАТ»

АО «КЗСК-Силикон», остро нуждаясь в срочном изготовлении специального оборудования для осуществления отмывки продуктов реакции от остатков соляной кислоты, обратился к поставщикам химического оборудования с заказом на дисковые экстракторы различного объема и производительности. Габаритная высота аппаратов варьировалась от 7,5 м до 14 м. Аппараты должны были работать при повышенном давлении и обогреваться конденсирующимся в рубашке водяным паром.
Многие известные производители промышленного оборудования отказывались принимать на себя обязательства по изготовлению таких аппаратов. Причиной отказов были сложная задача и сжатые сроки. Когда нашей компании было предложено рассмотреть предложение по изготовлению экстракторов, мы взвесили все «за» и «против», учитывая опыт в создании крупногабаритного оборудования для агрессивных сред, и приняли предложение завода.
В процессе проектирования аппарата мы столкнулись с рядом проблем, которые были успешно преодолены в процессе разработки КД и далее при его изготовлении. Первая – это коррозионная активность среды.
Помимо агрессивности среды, обусловленной присутствием HCl, процесс экстракции осложнялся высокой температурой (до 90оС).
Данная проблема решалась подбором специальных материалов, что в свою очередь часто требовало применения нестандартных конструкторских решений, обусловленных сочетанием свойств применяемых материалов.
Как сообщалось выше, подвод тепла в процесс по условиям технического задания должен был осуществляться от конденсирующегося в рубашке пара через стенку аппарата.
Наша компания специализируется на производстве химического оборудования для коррозионно-активных сред. Обычно проблема защиты частей оборудования от воздействия агрессивной среды решается футеровкой контактирующих со средой поверхностей стойкими в данной среде полимерами, либо изготовлением отдельных частей целиком из полимеров. Наиболее распространенным и универсальным материалом для футеровки является фторопласт – различные его марки. В ряде случаев используют более дешевые полиэтилен или полипропилен и другие полимеры.
Для раствора соляной кислоты при рабочей температуре 90оС идеальным материалом является фторопласт, в применении которого наша компания имеет богатый опыт и свои ноу-хау. Однако поставленная задача предполагала решить проблему коррозионной активности среды при одновременно высоких требованиях к теплопроводности стенки: как упоминалось ранее, необходимо обеспечить теплопередачу от конденсирующегося пара в рубашке к реакционной среде.

Рис. Вал экстрактора в процессе изготовления

Коэффициент теплопроводности фторопласта более чем в 50 раз ниже стали. Это означает, что защита стенки аппарата от коррозионной активности среды с помощью ее покрытия фторопластом недопустима – не будет обеспечиваться требуемая скорость теплопередачи. Поэтому для этой цели было решено использовать специальный сплав на основе никеля - хастеллой. Таким образом, защитное покрытие внутренней части аппарата должно было быть комбинированным и представлять собой сочетание фторопласта с хастеллоем: вращающиеся части (вал с дисками), направляющие и удерживающие вал конструктивные элементы – с покрытием из фторопласта, внутренние стенки обечайки аппарата – плакированные хастеллоем.
Технология нанесения фторопластового покрытия на стальные поверхности нашим заводом была давно отработана и успешно применялась много лет, как при изготовлении насосного оборудования, так и при изготовлении емкостей. При этом, в отличие от часто применяемого способа оклеивания поверхности фторопластовыми листами, мы используем технологию ротационного напыления. При данном способе на вращающуюся в специальной печи деталь, например, обечайку сосуда, наносится фторопластовый порошок, который под действием центробежной силы равномерно распределяется по поверхности, плотно прилегает к ней, спрессовывается и сплавляется, образуя прочное бесшовное покрытие. При этом обеспечивается высокая степень адгезии полимера к стальной поверхности.

Рис.2 Отгрузка экстракторов на заводе 

В тоже время, у нас не было опыта в плакировании стальной обечайки хастеллоем. Данная задача осуществляется посредством сварки взрывом. Обладание технологией сварки взрывом – способ, разработанный в 20 веке в СССР и США – существенно расширило бы наши возможности в машиностроении и могло бы дать существенные конкурентные преимущества на рынке химического машиностроения. Поэтому первоначально мы планировали развивать данный способ сварки на нашем предприятии. Были проведены многочисленные консультации с ведущими мировыми специалистами в этой области, и в итоге мы отказались от идей осуществить эту технологию в условях нашего производства.
Этот способ помимо специальных знаний и навыков его осуществления требует специального громоздкого и дорогого оборудования. Особую сложность представляло обеспечение плотного прилегания плакирующего материала к поверхности стальной обечайки и равномерное распределение взрывного компонента по поверхности. Кроме того, сварка поверхностей столь большого размера требовала большого количества взрывного материала и большой мощности взрыва. Обычно выполнения таких операций осуществляют в специально оборудованных подземных бункерах, либо туннелях, что являлось мало приемлемым для нас. Кроме того, стало ясно, что для освоения этого способа требуется длительное время, чего у нас не было. Поэтому было решено изготовленные обечайки передать специализированной компании с большим опытом проведения сварки взрывом. Так что данный технологический этап нам удалось осуществить на самом высоком профессиональном уровне с привлечением коллег и партнеров.
Прочие проблемы носили чисто конструктивный характер. Например – конструкция вала. Длина вала составляла почти 10 метров. При таких размерах требуются специальные меры, чтобы предотвратить искривление вала при транспортировке и монтаже аппарата. Кроме того, ввиду требований, предъявляемых заказчиком к конструкции аппарата, позволяющей производить его разборку в случае капитального ремонта в условиях ограниченного пространства, вал пришлось делать составным, что также усложнило задачу обеспечения его прямолинейности и центровки. Тем не менее, эти конструкционные трудности были решены, аппараты прошли успешное испытание на заводе и были отгружены заказчику.
Сегодня, получив новый удачный опыт, мы готовы к новым подобным проектам, а также другим интересным инженерным задачам по созданию нестандартного оборудования для химических и нефтехимических производств.