Alapfolyamatok és berendezések osztályozása kémiai technológia

Attól függően mintákból Az áramlást jellemezve a kémiai technológiai folyamatokat öt fő csoportba soroljuk.

1. Mechanikai folyamatok , melynek sebessége összefügg a szilárdtestfizika törvényeivel. Ide tartoznak: szilárd ömlesztett anyagok őrlése, osztályozása, adagolása és keverése.

2. Hidromechanikai folyamatok , melynek áramlási sebességét a hidromechanika törvényei határozzák meg. Ide tartoznak: gázok összenyomása és mozgása, folyadékok, szilárd anyagok mozgása, ülepítés, szűrés, keverés folyadékfázisban, fluidizáció stb.

3. Termikus folyamatok , melynek áramlási sebességét a hőátadás törvényei határozzák meg. Ide tartoznak a következő folyamatok: melegítés, párolgás, hűtés (természetes és mesterséges), kondenzáció és forralás.

4. Tömegtranszfer (diffúziós) folyamatok , melynek intenzitását az anyag egyik fázisból a másikba való átmenet sebessége határozza meg, azaz. tömegtranszfer törvényei. A diffúziós folyamatok közé tartozik: abszorpció, rektifikálás, extrakció, kristályosítás, adszorpció, szárítás stb.

5. Kémiai folyamatok az anyagok átalakulásával és a bennük való változásokkal kapcsolatos kémiai tulajdonságok. E folyamatok sebességét a törvények határozzák meg kémiai kinetika.

A felsorolt ​​folyamatfelosztásnak megfelelően a vegyi berendezéseket az alábbiak szerint osztályozzák:

– köszörű- és osztályozógépek;

– hidromechanikus, termikus, tömegátadó eszközök;

– kémiai átalakítások végzésére szolgáló berendezések – reaktorok.

Által szervezeti és műszaki struktúra A folyamatokat periodikusra és folyamatosra osztjuk.

BAN BEN periodikus folyamat az egyes szakaszok (műveletek) egy helyen (készülék, gép) történnek, de be más idő(1.1. ábra). BAN BEN folyamatos folyamat (1.2. ábra) az egyes szakaszokat egyidejűleg, de in különböző helyeken(készülékek vagy gépek).

A folyamatos folyamatok jelentős előnyökkel rendelkeznek az időszakos folyamatokhoz képest, beleértve a berendezések specializálásának lehetőségét az egyes szakaszokra, a termékminőség javítását, a folyamat stabilizálását az idő múlásával, a szabályozás egyszerűségét, az automatizálási képességeket stb.

A felsorolt ​​eszközök bármelyikén végrehajtott folyamatok során a feldolgozott anyagok paraméterei megváltoznak. A folyamatot jellemző paraméterek nyomás, hőmérséklet, koncentráció, sűrűség, áramlási sebesség, entalpia stb.

Az áramlások mozgásának természetétől és a készülékbe belépő anyagok paramétereinek változásától függően minden eszköz három csoportra osztható: eszközök. ideál (teljes )keverés , eszközök ideál (teljes )elnyomás és eszközök köztes típus .

A legkényelmesebb a különféle szerkezetek áramlási tulajdonságainak bemutatása különféle kivitelű folyamatos hőcserélők példáján. Az 1.3a ábrán egy ideális elmozdulás elvén működő hőcserélő diagramja látható. Feltételezzük, hogy ebben a berendezésben az áramlás „dugattyús” áramlása keveredés nélkül történik. Az egyik hűtőközeg hőmérséklete a berendezés hossza mentén változik a kezdeti hőmérsékletről a véghőmérsékletre annak eredményeként, hogy a készüléken átáramló következő folyadéktérfogatok nem keverednek az előzőekkel, és teljesen kiszorítják azokat. A második hűtőfolyadék hőmérsékletét állandónak feltételezzük (kondenzáló gőz).

A készülékben tökéletes keverés A következő és előző folyadékmennyiségek ideálisan keverednek, a folyadék hőmérséklete a készülékben állandó és megegyezik a végső hőmérséklettel (1.3. ábra, b).

Valós készülékekben sem az ideális keverés, sem az ideális elmozdulás feltételei nem biztosíthatók. A gyakorlatban ezeknek az áramköröknek csak meglehetősen közeli közelítése érhető el, tehát valódi eszközök közepes típusú eszközök (1.3. ábra, c).

Rizs. 1.1. Berendezés időszakos folyamat végrehajtására:

1 – alapanyagok; 2 – késztermék 3 – gőz 4 – kondenzátum;

Rizs. 1.2. Berendezés folyamatos folyamat végrehajtására:

1– hőcserélő-fűtő; 2 – keverővel ellátott készülék; 3 – hőcserélő-hűtő; I – alapanyagok; II – késztermék III – gőz IV – kondenzátum;
V – hűtővíz

Rizs. 1.3. Hőmérsékletváltozás folyadék melegítésekor az eszközökben különféle típusok: a – teljes elmozdulás; b – teljes keverés; c – köztes típus

A folyadékmelegítési folyamat hajtóereje a berendezés bármely eleménél a különbség a fűtőgőz és a felmelegített folyadék hőmérséklete között.

A folyamatok lefolyásának különbsége az egyes készüléktípusokban különösen jól láthatóvá válik, ha figyelembe vesszük, hogy miként a hajtóerő folyamat minden típusú készülékben. A grafikonok összehasonlításából az következik, hogy a maximális hajtóerő a teljes eltolóberendezésekben, a minimális a komplett keverőberendezésekben jelentkezik.

Megjegyzendő, hogy a folyamatok hajtóereje a folyamatosan működő ideális keverőberendezésben jelentősen növelhető, ha a berendezés munkatérfogatát több részre osztjuk.

Ha egy ideális keverőberendezés térfogatát n készülékre osztjuk és ezekben hajtjuk végre a folyamatot, akkor a hajtóerő megnő (1.4. ábra).

Az ideális keverőberendezéseknél a szekciók számának növekedésével a hajtóerő értéke megközelíti az ideális eltolóberendezésekben mért értékét, és a szekciók nagy száma (kb. 8-12) esetén mindkét típusú készülék hajtóereje válik. megközelítőleg ugyanaz.

Rizs. 1.4. A folyamat hajtóerejének megváltoztatása a particionálás során

Előszó
Bevezetés
1. A kémiai technológia tárgya és a kurzus céljai
2. A folyamatok osztályozása
3. Anyag- és energiaszámítások
Az anyagmérleg általános fogalmai. Kijárat. Teljesítmény. A termelési folyamatok intenzitása. Energia egyensúly. Teljesítmény és együttható hasznos akció.
4. Méret fizikai mennyiségek
ELSŐ RÉSZ. HIDRODINAMIKUS FOLYAMATOK
fejezet első. A hidraulika alapjai
A. Hidrosztatika = [j/m 2] = [n m/m] = [n/m] az SGS rendszerben ] = erg/cm 2] = [dyne/cm 2] az MKGSS rendszerben ] = kgf m/ m 2] = kgf/m]

A nyugalmi folyadék minden pontjára a szintezési magasság és a piezometrikus nyomás összege állandó érték. (II, 18) (II, 18 d) n Az utolsó egyenlet a Pascal-törvény kifejezése, amely szerint a nyugvó összenyomhatatlan folyadék bármely pontján létrejövő nyomás egyformán átkerül a térfogatának minden pontjára.

A hidrosztatika alapegyenletének néhány gyakorlati alkalmazása Egyensúlyi feltételek kommunikáló edényekben: ábra. II-4. A kommunikáló erek egyensúlyának feltételei: a – homogén folyadék; b – eltérő (nem elegyedő) folyadékok

Nyitott vagy zárt, azonos nyomású, homogén folyadékkal feltöltött, egymással érintkező edényekben szintjei azonos magasságban helyezkednek el, függetlenül az edények alakjától és keresztmetszetétől.

Rizs. II-5. A hidraulikus tömítés magasságának meghatározása folyamatosan működő folyadékleválasztóban Fig. II-6. Pneumatikus folyadékszintmérő

HIDROMECHANIKAI FOLYAMATOK. B. Hidrodinamika 1. A folyadékok mozgásának alapvető jellemzői 2. Az áramlás folytonossági (folytonossági) egyenlete 3. Euler-féle mozgási differenciálegyenletek 4. Navier-Stokes mozgási differenciálegyenletek 5. Bernoulli egyenlete 6. A Bernoulli-féle gyakorlati alkalmazások 7. Testek mozgása folyadékokban 8. Folyadékok mozgása álló szemcsés és porózus rétegeken 9. Forrásban lévő (fluidizált) szemcsés rétegek hidrodinamikája 10. Kétfázisú áramlások hidrodinamikájának elemei 11. Az áramlások szerkezete és a folyadék tartózkodási idejének megoszlása berendezésben

Hidraulikus sugár A hidraulikus sugár r (m) alatt a csővezeték vagy csatorna elárasztott szakaszának azon területének arányát értjük, amelyen keresztül folyadék áramlik, azaz az áramlás élő keresztmetszetét a nedvesített kerülethez viszonyítva: (II) , 26)

Az egyenértékű átmérő megegyezik egy feltételezett kör alakú csővezeték átmérőjével, amelynél az S terület és a P nedvesített kerület aránya megegyezik egy adott nem kör alakú csővezeték átmérőjével.

Egyenletes és bizonytalan áramlások. A folyadék mozgása egyenletes, vagy álló, ha az áramlási részecskék sebessége, valamint a mozgását befolyásoló minden egyéb tényező (sűrűség, hőmérséklet, nyomás stb.) időben nem változik minden fix ponton. térben, amelyen a folyadék áthalad. Ilyen körülmények között minden egyes áramlási szakaszban a folyadék áramlási sebessége időben állandó.

A folyadék mozgásának módjai. n n Azt a mozgást, amelyben a folyadék összes részecskéje párhuzamos pályákon mozog, áramlásnak vagy laminárisnak nevezzük. Turbulensnek nevezzük azt a rendezetlen mozgást, amelyben a folyadék egyes részecskéi bonyolult, kaotikus pályákon mozognak, miközben a folyadék egész tömege egy irányba mozog.

Reynolds-kritérium (Re) n A Re-kritérium a viszkózus és a tehetetlenségi erők közötti kapcsolat mértéke mozgó áramlásban.

Stokes törvénye Az egyenlet Stokes törvénye, amely a sebességek parabolikus eloszlását fejezi ki egy csővezeték keresztmetszetében lamináris mozgás közben.

Poiseuille-egyenlet n Lamináris áramlás esetén a csőben a folyadék átlagos sebessége egyenlő a cső tengelye mentén mért sebesség felével.

Turbulens viszkozitás n A turbulens viszkozitás a közönséges viszkozitástól eltérően nem egy fizikai-kémiai állandó, amelyet a folyadék természete, hőmérséklete és nyomása határoz meg, hanem függ a folyadék sebességétől és egyéb paraméterektől, amelyek meghatározzák az áramlás turbulencia mértékét (in különösen a csőfaltól való távolság stb.).

Differenciális áramlási folytonossági egyenlet egy összenyomható folyadék instabil mozgására. Differenciálfolytonossági egyenlet összenyomhatatlan folyadékáramlásra.

Az állandó áramlás egyenlete n Ezek a kifejezések az áramlás folytonosságának (sűrűségének) egyenletét reprezentálják annak integrális alakjában az egyenletes mozgásra. Ezt az egyenletet állandó áramlási egyenletnek vagy anyagáramlási egyensúlynak is nevezik. 1 w 1 S 1 = 2 w 2 S 2 = 3 w 3 S 3 M 1 = M 2 = M 3 n A csepegtető folyadék sebessége a csővezeték különböző keresztmetszeteiben fordítottan arányos ezen szakaszok területével. w 1 S 1 = w 2 S 2 = w 3 S 3 = állandó Q 1 = Q 2 = Q 3

Euler-féle mozgásdifferenciálegyenletek n A (II, 46) egyenletrendszer a (II, 47) kifejezések figyelembevételével egy ideális Euler-folyadék mozgásdifferenciálegyenleteit reprezentálja egyenletes áramláshoz. (II, 46) (II, 47)

Bernoulli-egyenlet n n Bernoulli-egyenlet ideális folyadékra A mennyiséget teljes hidrodinamikai fejnek, vagy egyszerűen hidrodinamikai fejnek nevezzük.

Következésképpen a Bernoulli-egyenlet szerint az ideális folyadék egyenletes áramlásának minden keresztmetszete esetén a hidrodinamikai nyomás változatlan marad. z - szintezési magasság, más néven geometriai, vagy magassági nyomás (hg), a pozíció fajlagos potenciális energiáját jelenti egy adott pontban (adott szakaszon); – nyomásnyomás (hpress), vagy piezometrikus nyomás, egy adott ponton (adott szakaszon) jellemzi a nyomás fajlagos potenciális energiáját. A z+ összeg, amelyet teljes hidrosztatikus, vagy egyszerűen statikus fejnek (hst) nevezünk, tehát egy adott pontban (egy adott szakaszon) fejezi ki a teljes fajlagos potenciális energiát.

Bernoulli-egyenlet n n Így a Bernoulli-egyenlet szerint egy ideális folyadék egyenletes mozgása során a sebesség és a statikus nyomás összege, amely megegyezik a hidrodinamikai nyomással, nem változik, amikor az áramlás egyik keresztmetszetéből a másikba haladunk. Így a Bernoulli-egyenlet az energiamegmaradás törvényének speciális esete, és az áramlás energiaegyensúlyát fejezi ki.

FOLYADÉKOK MOZGÁSA n 1. 2. 3. 4. 5. Folyadékok mozgása Kiszorításos szivattyúk Kiszorításos szivattyúk tervezése Centrifugálszivattyúk Centrifugálszivattyúk kialakítása Más típusú szivattyúk. Szifonok

FOLYADÉKOK MOZGÁSA A folyadék energiájának és nyomásának növelése a szivattyú működési elvétől függően: 1. térfogatszivattyúkban - a szivattyú zárt teréből folyadék kiszorításával előre-hátra mozgó testekkel ill. forgó; 2. lapátos vagy centrifugálszivattyúkban - a folyadékban a lapátkerekek forgásakor fellépő centrifugális erő; 3. örvényszivattyúkban - a járókerekek forgása során keletkező örvények intenzív kialakulása és megsemmisítése; 4. sugárszivattyúkban - mozgó levegő-, gőz- vagy vízáram; 5. gázliftben - habképződés, amikor levegőt vagy gázt juttatnak a folyadékba; 6. montejuban és szifonokban - levegő, gáz vagy gőz nyomása a folyadékon.

Rizs. III-8. Szelep kialakítások. I – golyóscsap. 1 - test; 2 – szelep; 3 – borító. II – csappantyús szelep. 1 – fedél; 2 – nyereg.

Membrános (membrános) szivattyúk Fig. III-9. Membránszivattyú: 1 – ház; 2 – szelepek; 3 – henger; 4 – dugattyú; 5 – membrán (membrán).

Centrifugálszivattyúk III-13 Fig. III-13. Egy centrifugálszivattyú diagramja: 1 – bemeneti szelep; 2 - szívócső; 3 – járókerék; 4 – tengely; 5 – test; 6 – szelep; 7 – visszacsapó szelep; 8 – nyomócső.

Tömítések típusai n n I – tömítés hidraulikus tömítéssel: 1 – lámpás; 2 – olajtömítés. II – tömszelence savakhoz: 1, 2 – gyűrű alakú üregek; 3, 4 – kimeneti nyílások. III – rugótömítés: 1 – tömítés; 2 – rugó.

Tömítés nélküli szivattyú n 1 ház, 2 – fedél, 3 – járókerék, 4 – házhüvely, 5 – formázott hüvely, 6 – hüvely, 7 – bal tárcsa, 8 – csap, 9 – jobb tárcsa, 10 – hajtórúd, 11 – rugó , 12 – tengely, 13, 14 – gyűrűk.

Montaju. Rizs. III-8. Szerelés: 1 – töltőcső; 2, 3, 4, 5, 8 – csapok; 6 – nyomásmérő; 7 – csövek préselésre

Jet szivattyúk. Gőzszivattyú. Rizs. III-22. Gőzszivattyú. 1 – gőzszerelvény; 2 – gőzfúvóka; 3 – keverőfúvóka; 4 - szívókamra; 5 – szívószerelvény; 6 - diffúzor; 7 – leeresztő szerelvény; 8 – kondenzvíz szerelvény; 9, 10 - visszacsapó szelepek.

Vízsugár szivattyú. III-22 Fig. III-22. Vízsugár szivattyú. 1 – fúvóka; 2 – lyuk; 3 – szívócső; 4 1 – fúvóka; 2 – lyuk; 3 – szívószerelvény csővezeték; 4 - szerelvény III-23

Légemelés diagram Fig. III-24. Légemelés diagram: 1, 2 – csövek; 3 – keverő; 4 - elválasztó Fig. III-24

Légliftek (airlifts) és szifonok Fig. III-25. Légemelő rendszerek 1 – légcső; 2 – a keverék tápvezetéke; 3 – mixer. Rizs. III- 26. Szifonok. 1 – tározó; 2 – szifoncső; 3, 4, 5 – csapok, 6 – ellenőrző csatorna

Gázok mozgása és sűrítése (kompresszor gépek) n n n n 1. Általános információk 2. Dugattyús kompresszorok 3. Rotációs kompresszorok és gázfúvók 4. Centrifugális gépek 5. Axiális ventilátorok és kompresszorok 6. Csavarkompresszorok 7. Vákuumszivattyúk 8. Kompresszorok összehasonlítása és alkalmazásai különféle típusú gépek

GÁZOK MOZGÁSA ÉS SÖRÍTÉSE (KOMPRESSZOR GÉPEK) n n n n Általános tudnivalók A gázok mozgatására és sűrítésére szolgáló gépeket kompresszoros gépeknek nevezzük. A tömörítés mértékétől függően a következő típusú kompresszoros gépeket különböztetjük meg: ventilátorok (3.0) - létrehozásához magas nyomások; vákuumszivattyúk - légköri nyomás alatti gázok szívására.

Dugattyús kompresszorok n Egyfokozatú vízszintes egyszeres működésű kompresszor Fig. IV-1. Az egyfokozatú dugattyús kompresszorok sémái: a – egyhengeres, egyszeres működésű; b – egyhengeres, kettős működésű; c – kéthengeres, egyszeres működésű. 1 = henger; 2 – dugattyú; 3 – szívószelep; 4 – nyomószelep; 5 – hajtórúd; 6 – hajtókar; 7 – lendkerék; 8 – csúszka (keresztfej)

Többlépcsős tömörítés. Rizs. IV-2. A többfokozatú dugattyús kompresszorok sémái. a, b, c – kompressziós fokozatokkal külön hengerben (a – egyidejű kialakítás; b – kétsoros kialakítás; c – hengerek V alakú elrendezésével); d – differenciálmű dugattyúval: 1 – henger; 2 – dugattyú; 3 – szívószelep; 4 – nyomószelep; 5 – hajtórúd; 6 – csúszka (keresztfej); 7 – hajtókar; 8 – lendkerék; 9 – köztes hűtőszekrény.

Turbó gázfúvók. Rizs. IV-8. A többfokozatú turbógáz-fúvó vázlata. 1 – test; 2 – járókerék; 3 – vezetőlapát; 4 – visszacsapó szelep. Rizs. IV-9. Gázkompresszió entrópiadiagramja turbó-gázfúvóban

Heterogén rendszerek szétválasztása V. Heterogén rendszerek szétválasztása 1. Heterogén rendszerek és szétválasztásuk módszerei 2. Elválasztás folyékony rendszerek 2. Az elválasztási folyamat anyagmérséklete A. ülepítés 3. A kényszerülepedés (ülepedés) sebessége 4. Ültető tartályok B. Szűrés 5. Általános információk 6. Szűrő válaszfalak 7. A szűrő kialakítása

Folyamatos ülepítő tartály Fig. IV-3. Folyamatos ülepítő tartály gereblye keverővel 1 – ház; 2 – gyűrű alakú horony; 3 - keverő; 4 – lapátos pengék; 5 – cső a kezdeti felfüggesztés táplálására; 6 – szerelvény tisztított folyadék eltávolítására; 7 – üledék (iszap) ürítő berendezés; 8 – villanymotor.

Rizs. V-6. Folyamatos ülepítő tartály kúpos polcokkal; 1 – szerelvény a leválasztott felfüggesztés táplálására; 2 – kúpos polcok; 3 – iszapleeresztő szerelvény; 4 – csatornák a tisztított folyadék elvezetésére; 5 – szerelvény tisztított folyadék eltávolítására

Rizs. V-7. Folyamatos ülepítő tartály a szuszpenziók szétválasztásához. 1 – szerelvény emulziók adagolásához; 2 – perforált válaszfal; 3 – csővezeték a könnyű fázis eltávolításához; 4 – csővezeték a nehéz fázis eltávolítására; 5 készülék a szifon töréséhez.

B. SZŰRÉS Fig. V-8. A szűrési folyamat diagramja. 1 – szűrő; 2 – szűrő válaszfal; 3 felfüggesztés; 5 üledék

A szűrő elrendezése Fig. V-10. Nutsch 3 atm nyomás alatt üzemel. 1 – test; 2 – turbina; 3 - levehető fedél; 4 – szűrő alja; 5 – szűrő válaszfal; 6 – tartó válaszfal; 7 – védőháló; 8 – gyűrű alakú válaszfal; 9 – szerelvény a felfüggesztés ellátásához; 10 – szerelvény sűrített levegő ellátáshoz; 11 – szerelvény a szűrlet eltávolításához; 12 – biztonsági szelep

Dobszűrők. Rizs. V-13. Dobos vákuumszűrő működési rajza külső szűrőfelülettel. 1 – dob; 2 – összekötő cső; 3 – kapcsolóberendezések; 4 – tartály a felfüggesztéshez; 5 – lengő keverő; 6, 8 - az elosztó eszköz üregei; 7 – permetező berendezés; 9 – végtelen szalag; 10 – vezetőgörgő; 11, 13 – az elosztó berendezés üregei, amelyek sűrített levegő forrással kommunikálnak; 12 – kés az üledék eltávolításához.

B. Centrifugálás D. Gázrendszerek szétválasztása (gáztisztítás) VI. Keverés folyékony közegben B. Centrifugálás 1. Alapelvek 2. Centrifugák tervezése D. Gázrendszerek szétválasztása (gáztisztítás) 1. Általános tudnivalók 2. Gázok gravitációs tisztítása 3. Gázok tisztítása tehetetlenségi és centrifugális erők hatására 4 Gázok tisztítása szűréssel 5. Nedves gáztisztítás 6. Elektromos gáztisztítás VI. Keverés folyékony közegben 1. Általános információk 2. Mechanikus keverés 3. Mechanikus keverőberendezések

Centrifugák tervezése n Háromoszlopos centrifugák. Rizs. V-14. Háromoszlopos centrifuga. 1 – perforált rotor; 2 – tartókúp; 3 – késés; 4 – a keret alja; 5 rögzített ház; 6 – házfedél; 7 – ágy; 8 – vonóerő; 9 – oszlop; 10 – kézifék.

Függő centrifugák. Rizs. V-15. Felfüggesztett centrifuga. 1 - csővezeték a felfüggesztés ellátásához; 2 – forgórész tömör falakkal; 3 – tengely; 4 – rögzített ház; , 5 szerelvény folyadék eltávolításához; 6 – kúpos burkolat; 7 – összekötő bordák

Vízszintes centrifugák késes eszközzel az üledék eltávolítására. Rizs. V-16. Vízszintes centrifuga késes eszközzel az üledék eltávolítására. 1 – perforált rotor; 2 – cső a felfüggesztés táplálására; 3 – burkolat; 4 – szerelvény centrátum eltávolításához; 5 – kés; 6 – hidraulikus henger a kés emeléséhez; 7 ferde csúszda; 8 – üledék eltávolítására szolgáló csatorna

Centrifugák pulzáló dugattyúval az üledék kiürítésére. Rizs. V-17. Centrifuga pulzáló dugattyúval az üledék kiürítésére. 1 – cső a felfüggesztés ellátásához; 2 kúpos tölcsér; 3 – perforált rotor; 4 – fém hasított szita; 5 – dugattyú; 6 – szerelvény a központ eltávolításához; 7 – hordalékeltávolító csatorna; 8 – rúd; 9 – üreges tengely; 10 – előre-hátra mozgó lemez

Centrifugák csavaros berendezéssel az üledék kiürítésére. Rizs. V-18. Centrifuga csavaros eszközzel az üledék kiürítéséhez. 1 – külső cső; 2, 4 – furat a felfüggesztés áthaladásához; 3 – belső cső; 5 – kúpos forgórész tömör falakkal; 6 – a csavar hengeres alapja; 7 – csiga; 8 – burkolat; 9 – üreges csapok; 10 – lyukak az üledék áthaladásához; 11 – üledékkamra; 12 – lyuk a központ áthaladásához; 13 – centrálkamra.

Centrifugák inerciális üledékürítéssel. Rizs. V-19. Centrifuga inerciális üledékürítéssel. 1 – tölcsér a felfüggesztéshez; 2 – rotor; 3 – csatorna a folyadékfázis eltávolítására; 4 – csatorna a szilárd fázis eltávolítására; 6 – csiga.

Folyadékleválasztók. Rizs. V-20. Tárcsás folyadékleválasztó. 1 – cső az emulzió adagolásához; 2 – tányérok; 3 – lyuk nehezebb folyadék leeresztéséhez; 4 – lyukak az öngyújtó folyadék leeresztéséhez; 5 – bordák.

1. 2. 3. 4. 5. GÁZRENDSZEREK ELVÁLASZTÁSA (GÁZTISZTÍTÁS) A következő gáztisztítási módszereket különböztetjük meg: ülepítés gravitáció hatására (gravitációs tisztítás); ülepedés tehetetlenségi, különösen centrifugális erők hatására; szűrés; nedves tisztítás; lerakódás elektrosztatikus erők hatására (elektromos

Gázok gravitációs tisztítása Porülepítő kamrák. Rizs. V-21. Porülepítő kamra. 1 – kamera; 2 – vízszintes válaszfalak (polcok); 3 fényvisszaverő válaszfal; 4 – ajtók.

Gáztisztítás tehetetlenségi és centrifugális erők hatására. Inerciális porgyűjtők. Rizs. V-22. Inerciális lamellákkal ellátott porgyűjtő. 1 – elsődleges zsalugáteres porgyűjtő; 2 – ciklon; 3 – csövek tisztított gázhoz; 5 – poreltávolító cső.

Ciklon Fig. V-23. Az NIIOgaz által tervezett ciklon. 1 – test; 2 – kúpos fenék; 3 – fedél: 4 – bemeneti cső; 5 – porgyűjtő; 6 - kipufogócső.

Akkumulátor ciklon V-24. V-25. Rizs. V-26. Közvetlen áramlású akkumulátor-ciklon eleme. 1 – csavaró szerkezet; 2 bemeneti cső; 3 – gyűrű alakú rés; 4 – kipufogócső.

Gáztisztítás szűréssel A szűrőválaszfal típusától függően a következő gázszűrőket különböztetjük meg: a) természetes, szintetikus és ásványi szálakból (szövetanyagok), nem szőtt szálas anyagokból (filc, karton stb.) készült rugalmas porózus válaszfalakkal. ), porózus lemezanyagok (szivacsgumi, poliuretánhab stb.), fémszövetek; b) félmerev porózus válaszfalakkal (szálrétegek, forgács, háló); c) szemcsés anyagokból (porózus kerámia, műanyag, szinterezett vagy préselt fémpor stb.) készült merev porózus válaszfalakkal; d) szemcsés koksz, kavics, kvarchomok stb. rétegekkel.

Szűrők rugalmas porózus válaszfalakkal. Rizs. V-27. Zsákos szűrő mechanikus rázatással és a szövet visszamosásával. I-IV – szűrőszakaszok; 1, 9 – ventilátorok; 2 – bemeneti gázcsatorna; 3 – kamera; 4 – ujjak; 5 – elosztóhálózat; 6, 8 – fojtószelepek; 7 – kipufogócső; 10 – rázó mechanizmus; 11 – keret; 12 – csiga; 13 – zsilip.

Merev porózus válaszfalakkal ellátott szűrők Kerámia-fém szűrő Fig. V-28. Fém-kerámia szűrő. 1 – test; 2 – fém hüvelyek; 3 – rács; 4 - bemeneti szerelvény; 5 – kimeneti szerelvény; 6 – sűrített levegő elosztó; 7 – bunker.

Szűrők szemcsés rétegekkel. Rizs. V-29. Folyamatos szűrő egy mozgó réteg szemcsés szűrőanyaggal. 1 – test; 2 – szűrő válaszfal; 3 – szűrőanyag; 4 bemeneti szerelvény; 5 – kimeneti szerelvény; 6 – kapuk; 7 – adagolók.

V-34

KEVERÉS FOLYÉKONY KÖZEGBEN Keverési módszerek. Függetlenül attól, hogy milyen közeget keverünk folyadékkal - gázzal, folyékony vagy szilárd szemcsés anyaggal - a folyékony közegben való keverésnek két fő módja van: mechanikus (különböző kialakítású keverők használatával) és pneumatikus (sűrített levegő vagy inert gáz). Ezenkívül csővezetékekben, valamint fúvókákkal és szivattyúkkal történő keverést alkalmaznak.

Előszó.

A „Kémiai technológia folyamatai és berendezései” (PACT) tudományág az egyik alapvető általános mérnöki tudományág. A hallgató általános mérnökképzésében végleges, a speciális képzésben pedig alap.

A különféle vegyi termékek és anyagok előállításának technológiája számos hasonló fizikai és fizikai anyagot tartalmaz kémiai folyamatok, általános minták jellemzik. Ezeket a folyamatokat a különböző iparágakban hasonló működési elvű berendezésekben hajtják végre. A vegyipar különböző ágaiban közös eljárásokat, berendezéseket a kémiai technológia alapfolyamatainak és berendezéseinek nevezzük.

A PACT tudományág két részből áll:

· a kémiai technológia elméleti alapjai;

· szabványos kémiai technológiai eljárások és berendezések;

Az első rész felvázolja a tipikus folyamatok általános elméleti alapelveit; az elméleti és alkalmazott problémák megoldásának módszertanának alapjai; a fő folyamatok mechanizmusának elemzése és azonosítása általános minták lefolyásuk; a folyamatok és apparátusok fizikai és matematikai modellezésének, számításának általánosított módszereit fogalmazzák meg.

A második rész három fő részből áll, amelyek tartalma feltárja a kémiai technológia alapjainak alkalmazott mérnöki kérdéseit:

· hidromechanikai eljárások és eszközök;

· termikus eljárások és eszközök;

· tömegátviteli eljárások és berendezések.

Ezek a részek elméleti indoklást adnak az egyes jellemző technológiai folyamatokhoz, tárgyalják az eszközök alapvető kialakítását és számítási módszertanát. Előadások, laboratóriumi és gyakorlati órák, tanfolyam tervezés, önálló munkavégzés hallgatók és általános mérnökök Szakmai gyakorlat biztosítja mind a továbbtanuláshoz, mind a termelői munkához szükséges ismeretek, készségek és képességek elsajátítását.

Bevezetés.

1.1 A kurzus tárgyai és céljai.

A technológia (techne-art, craftsmanship) az alapanyagok, anyagok vagy félkész termékek feldolgozási, gyártási, állapotának, tulajdonságainak, formájának megváltoztatásának módszereinek összessége a gyártási folyamat során.

Tanul technológiai folyamatok képezi a tárgyat tanfolyam. A tudományhoz hasonlóan a technológia határozza meg a feltételeket praktikus alkalmazás természettudományi törvények (fizika, kémia, mechanika stb.) a különféle technológiai folyamatok leghatékonyabb megvalósításához. A technológia közvetlenül kapcsolódik a termeléshez, és a termelés folyamatosan változik és fejlődik.

A kurzus fő célja: a különböző anyagok átviteli és tartósítási folyamatainak általános mintáinak azonosítása; technológiai folyamatok számítási módszereinek és megvalósításukhoz szükséges eszközök kidolgozása; eszközök, gépek kialakításának, jellemzőinek megismerése.

A tudományág elsajátításának eredményeként a tanulóknak tudniuk kell:

1. Elméleti alap kémiai technológiai folyamatok; törvények; ezek leírása; folyamatok fizikai lényege, telepítési diagramok; az eszközök kialakítása és működési elve; folyamatok és eszközök számítási módszerei, beleértve a számítógép használatát is.

2. A modellezés és a nagy léptékű átmenet alapelvei, a helyes választás a releváns folyamatokat lebonyolító berendezések és azok fokozásának lehetősége.

3. A tudomány és a technika modern vívmányai a kémiai technológia területén.

Készségek, amelyeket a tanulóknak el kell sajátítaniuk:

1. Helyesen alkalmazza az elméleti ismereteket a tudatos választás konkrét problémáinak megoldása során:

a) bizonyos folyamatok végrehajtására szolgáló készülékek tervezése;

b) az eszközök működési paraméterei;

c) folyamatábrák.

2. Eszközszámítások elvégzése önállóan.

3. Önálló munkavégzés laboratóriumi kutatóhelyeken, kísérleti adatok feldolgozása, empirikus függőségek megállapítása, számítási módszerek elemzése.

4. Szabványos folyamatok és eszközök tervezése, felhasználása szakirodalomés GOST-ok, töltse ki a műszaki dokumentációt az ESKD szerint.

1.2 A kémiai technológia főbb folyamatainak osztályozása.

A modern kémiai technológia a különféle savak, lúgok, sók, műtrágyák, kőolajtermékek, ill. szén, szerves vegyületek, polimerek stb. A vegyi termékek óriási választéka ellenére azonban ezek előállítása számos hasonló folyamatot foglal magában (folyadékok és gázok mozgatása, fűtés és hűtés, szárítás, kémiai reakció stb.). Tehát a folyamatok sebességét meghatározó törvényektől függően a következő csoportokba sorolhatók:

1. Hidromechanikai folyamatok, amelyek sebességét a hidromechanika törvényei határozzák meg. Ide tartozik a folyadékok és gázok szállítása, heterogén rendszerek előállítása és szétválasztása stb.

2. Hőfolyamatok, amelyek sebességét a hőátadás törvényei határozzák meg (folyadékok és gázok hűtése és melegítése, gőzök kondenzációja, folyadékok forralása stb.).

3. Tömegátviteli folyamatok, amelyek sebességét a határfelületen keresztül az egyik fázisból a másikba történő tömegátadás törvényei határozzák meg (abszorpció, adszorpció, extrakció, folyadékok desztillációja, szárítás stb.)

4. Kémiai folyamatok, amelyek sebességét a kémiai kinetika törvényei határozzák meg.

5. Mechanikai folyamatok, amelyeket a szilárd anyagok mechanikájának törvényei írnak le (őrlés, válogatás, szilárd anyagok keverése stb.).

A felsorolt ​​eljárások a legtöbb vegyipari termelés alapját képezik, ezért a kémiai technológia alap (standard) eljárásainak nevezik.

A PACT az első három csoportot, a negyedik csoport az OCT tudományágat, az ötödik csoport a főbb tanszékek speciális tudományágait tanulmányozza.

Attól függően, hogy a folyamat paraméterei (áramlási sebességek, hőmérséklet, nyomás stb.) változnak-e vagy nem változnak az idő múlásával, ezeket a következőkre osztjuk: helyhez kötött(állandó) és nem helyhez kötött(instabil). Ha bármely paramétert azzal jelölünk U, Akkor:

Álló folyamat U(x,y,z)

Instabil folyamat U(x,y,z,t)

Kötegelt folyamat egyes szakaszai elhelyezkedésének egysége jellemzi. A folyamat nem stacionárius.

Folyamatos folyamat az idő egysége jellemzi annak minden szakaszában. A folyamat egyenletes (stacionárius).

Találkozik kombinált folyamatok - egyes szakaszokat folyamatosan, néhányat időszakosan hajtanak végre.

A PACT kurzus azonban nem a fent felsorolt ​​egyes csoportok bemutatásaként épül fel. Külön tanulmányozzuk a kémiai technológia általános elméleti alapjait, majd felvázoljuk a kémiai technológia jellemző eljárásait, berendezéseit.

1.3 Közepes kontinuitás hipotézis.

A folyékony közeg egy adott térfogatot szabad terek nélkül, folyamatosan tölt meg, vagy folytonos közeg. Az ilyen közegek leírásakor feltételezzük, hogy részecskékből állnak. Ráadásul egy folytonos közeg részecskéjén nem a térfogatának tetszőlegesen kis részét értjük, hanem annak egy nagyon kis részét, amely molekulák milliárdjait tartalmazza. Általánosságban elmondható, hogy a térbeli Δl vagy az időbeli Δt koordináta makroszkopikus léptékének felosztásának minimális költségének elég kicsinek kell lennie ahhoz, hogy figyelmen kívül hagyja a makroszkopikus fizikai mennyiségek változását Δl-n vagy Δt-n belül, és elég nagynak ahhoz, hogy figyelmen kívül hagyja az ezen mennyiségek átlagolásával kapott mikroszkopikus mennyiségek ingadozásait. idővel Δt vagy részecsketérfogat Δl 3. A makroszkopikus skála minimális osztási árának megválasztását a megoldandó probléma jellege határozza meg.

A közeg makroszkopikus térfogatának mozgása tömeg, lendület és energia átviteléhez vezet.

A szabványos kémiai technológiai folyamatokhoz szükséges berendezések tervezésénél a számítási elv megválasztása és szükséges felszerelést A kémiai folyamatok elsődleges fontosságúak.

A kémiai technológia alapfolyamatai és berendezései

Minden referencia adat és Általános információ A vegyi termelésről a Yu.I. Dytnersky által szerkesztett tervezési kézikönyv „A vegyi technológia alapfolyamatai és berendezései”.

A kézikönyv azt mondja:

• a hőcserélő és tömegátadó eszközök számításairól;
• az elpárologtató, rektifikáló és adszorpciós berendezések működéséről;
• a vegyi eszközök fő alkatrészeinek és részeinek mechanikai számításairól;
• a hidraulikai számításokról.

A kiadvány a membránelválasztó egységek működési elveit és a kristályosításra vonatkozó adatokat tartalmazza.

A kémiai eljárások és technológiák típusai

Különféle technikákat és berendezéseket alkalmaznak a késztermékek és köztes anyagok előállítására a kiindulási anyag kémiai feldolgozásával. A legtöbb művelet valamilyen anyag átvitelén alapul.

A jövőbeni cél és működés alapján a következő típusú folyamatokat különböztetjük meg:

• a hidromechanikusokat folyadékok és gázok heterogén keverékeinek mechanikai elválasztására, szilárd részecskéktől való tisztítására használják, például ülepítésre és ülepítésre centrifugában;
• termikus, amelyek hőátadáson alapulnak (párolgás, kondenzáció, fűtés, hűtés);
• a tömegátadás az anyagátvitelt foglalja magában lendület és hő együttes átadásával (abszorpció, adszorpció);
• kémiai és biokémiai akkor fordulnak elő, ha a kémiai tartalom és tulajdonságok változnak (ionos reakciók, glikolízis, fermentáció).

A technológiai folyamatok a következőkre oszthatók:

• időszakos;
• folyamatos;
• kombinált.

Az időszakos folyamatok nem mennek végbe folyamatosan, mivel a kiindulási anyagok ciklikus lerakódása következik be. A nyersanyagok berakodása és a termékek kirakodása együttesen folyamatos folyamatot jellemez. A kombinált folyamatok kétféle műveletből vagy több különálló szakaszból állnak.

A vegyipari termelésben a hangsúly a teljes mértékben gépesített és automatizálással vezérelt folyamatos folyamatok alkalmazásán van. A folyamatos folyamatok praktikusabbak, mint a szakaszos eljárások. Folyamatos folyamatban a folyamatos működési áramlásnak köszönhetően csökkennek a pénzügyi, erőforrás- és munkaerőköltségek.

Energia- és erőforrás-takarékos folyamatok a vegyiparban

Intézkedéscsoport az óvatos és hatékony alkalmazása A termelés elemei az energia- és erőforrás-megtakarítás, amely különféle módszerek alkalmazásával érhető el:

• a tőkeintenzitás és a késztermékek fogyasztásának csökkentése;
• termelékenység növekedése;
• a termék minőségének növelése.

Az erőforrás-takarékos intézkedések lehetővé teszik a késztermékek előállítását minimális üzemanyag- és egyéb nyersanyagok, alkatrészek, üzemanyag, levegő, víz és egyéb technológiai szükségletek felhasználásával.

Az erőforrás-takarékos technológiák a következők:

• zárt vízellátó rendszer;
• másodlagos erőforrások felhasználása;
• újrafeldolgozás.

Az erőforrás-takarékos technológiák anyagfelhasználást takarítanak meg és csökkentik a hatást káros tényezők termelés a környezetre.

Vegytechnológiai folyamatok, berendezések tervezése, számítása

A vegyi berendezések számításai és tervezése a következő sorrendben történik:

• a kiindulási adatokat elemzik, feltárják a folyamat irányát;
• anyagmérleget állítanak össze, és meghatározzák az anyagáramlások mennyiségi értékeit. Az anyagmérleg az egy berendezésben lévő elemek tömegáramainak be- és kiáramlásának azonossága;
• A hőmérleg alapján meghatározzák a reakció hőfogyasztását vagy a hűtőközeg fogyasztást. A hőmérleg a berendezésbe be- és kiáramló hőáramlás egyenlőségét jelenti;
• a folyamat hajtóerejét az egyensúlyi törvény alapján határozzák meg;
• kiszámítjuk a K sebességi együtthatót, amely fordítottan arányos a megfelelő művelet ellenállásával;
• a készülék méretét a fő kinetikai törvény szerint számítják ki. Ez a méret leggyakrabban a készülék felületének felel meg. A számított érték alapján speciális katalógusok vagy normálok segítségével válassza ki a tervezett berendezés legközelebbi szabványos szabványos méretét.

Vegyi folyamatokkal foglalkozó kutatócsoportokkal rendelkező cégek

Vállalatok kutatócsoportok a kémiai folyamatok nagy szervezetek nagy számú vegyipari szakértővel. Az egyik ilyen szervezet a Modcon Systems, amely termékeket fejleszt, műszaki politikát folytat mindenféle kutatási tevékenység támogatására, valamint átfogó folyamatoptimalizálást végez az olajfinomítás, a csővezetékek, a biotechnológia és a kémia területén.

A Mirrico cégcsoport kutató-mérnöki központjának laboratóriumi komplexuma olyan kutató- és vizsgálólaboratóriumokat foglal magában, amelyek új típusú termékeket és technológiákat fejlesztenek ki különféle célokra.

Az SRC GC "Mirrico" a következő ipari kutatólaboratóriumokat (SRL) foglalja magában:

• Kutatólaboratórium "Fúrási és gyártási reagensek";
• Kitermelési Osztály Kutatólaboratóriuma;
• Olaj- és Gázfeldolgozási és Petrolkémiai „folyamatok” kutatólaboratóriuma;
• "Fúrófolyadékok és -technológiák" kutatólaboratórium;
• NIL "Víz".

Vegyipari készülékek gyártói

A kémiai átalakulások végrehajtásához a petrolkémiai területen vegyi reaktorokra és berendezésekre van szükség. A vegyi reaktor egy háromfalú, nyomás vagy vákuum alatt álló, különböző fűtési módokkal rendelkező berendezés, amely gyors és kis fordulatszámú keverővel rendelkezik. A fűtési hőmérséklet és a szabályozás szükségessége alapján kerül kiválasztásra a hűtőfolyadék.

A YuVS üzem a berendezés reakciókisülése alapján különféle kialakítású reaktorok fejlesztésével és gyártásával foglalkozik, fizikai állapotösszetevők, szükséges hőszabályozás, nyomás, térfogat, a folyamat jellege. A hő- és tömegátadási folyamat felgyorsítása érdekében a reaktorokat további keverő elemekkel látják el. A gyártott berendezések minőségét szigorúan ellenőrzik a fokozott biztonsági óvintézkedések miatt. A vegyi reaktorokkal szemben támasztott követelmény a mechanikai szilárdság, a feldolgozott nyersanyagok korrozív hatásával szembeni ellenállás és a megfelelő fizikai jellemzők.

Egy másik cég, a SibMashPolymer LLC vegyi reaktorokat tervez és gyárt, valamint garanciát vállal jó minőség gyártott eszközök. A cég a készülékek radiográfiás vizsgálatával felszerelt laboratóriumban teszteli termékeit.

A "Khimstroyproekt" ipari egyesület energiatakarékos és hőcserélőket gyárt a Műszaki Szabályzat kritériumainak megfelelően Vámunió„A túlnyomás alatt működő berendezések biztonságáról” (TR TS 032/2013).