Наиболее широко в химической промышленности
применяют барабанные вакуум-фильтры. По конструкции эти фильтры подразделяют на
аппараты с внешней и внутренней фильтрующей поверхностью. Чередование операций
в барабанных фильтрах происходит с помощью распределительной головки или
специальных клапанов (рисунок 6.1). Барабан и ванна фильтра могут быть
чугунными или стальными, для регулирования частоты вращения барабана применяют
коробку скоростей. Способ удаления осадка зависит от его свойств и толщины. Плотный,
маловлажный осадок толщиной 8-10 мм снимается с помощью ножа.
Для удаления тонких (2 ÷ 4 мм) слоев осадка применяют
бесконечные шнуры, охватывающие барабан. Тонкие мажущие осадки удаляются
съемным валиком. Очень тонкий осадок (1 мм) снимается с помощью бесконечного
полотна фильтрующей перегородки. Для предохранения осадка от растрескивания (во
избежания уменьшения вакуума) применяют приспособлени
... Читать дальше »
К ним относятся нутч-фильтры, листовые фильтры, фильтрпрессы, патронные
сгустители. В фильтрах периодического действия фильтруемая суспензия подается
порциями, затем последовательно происходят процессы фильтрации, сушки,
промывки, разгрузки и регенерации фильтруемой ткани во всей зоне фильтра.
Нутч-фильтры. Нутч представляет собой наиболее простой фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или давлением, в котором
направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают.
Нутч, работающий под вакуумом, изготавливается в виде прямоугольного или
круглого открытого резервуара с плоским или выпуклым дном, над которым на
некотором расстоянии находится. ложное дно, предназначенное для поддержания
горизонтальной фильтровальной перегородки. Суспенз
... Читать дальше »
Фильтрованием называют процесс разделения суспензий при помощи пористой
перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей взвешенные в ней
твердые частицы.
Различают следующие виды фильтрования:
–фильтрование
с образованием слоя осадка на фильтровальной перегородке;
–сгущение –
отделение твердой фазы от жидкой не в виде осадка,
... Читать дальше »
В спиральных теплообменниках поверхность нагрева образуется
двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке
(керну) и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и
прочности, а также для фиксирования расстояния между спиралями, к листам с
обеих сторон приваривают дистанционные бобышки. Спиральные каналы
прямоугольного сечения ограничиваются торцовыми крышками. Уплотнение каналов в
спиральных теплообменниках осуществляется различными способами.
Спиральные теплообменники
отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной
интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей, но они
сложны в изготовлении, и давление рабочих сред не должно превышать 1 МПа.
Пластинчатые разборные теплообменники отличаются интенсивным
теплообменом, простотой изготовления, компактностью, малыми гидравлическими
сопротивлениями, удобством монтажа и очистки от загрязнений.
Эти теплообменники состоят из отдельных пластин, разделенных резиновыми
прокладками, двух концевых камер, рамы и стяжных болтов (рисунок 5.4). Толщина
пластин – 0,7 мм. Для увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потока
проточную часть пластин выполняют гофрированной или ребристой, причем гофры
могут быть горизонтальными или расположенными "в елку" (шаг гофр
11,5; 22,5; 30 мм; высота 4 – 7 мм). К пластинам приклеивают
резиновые прокладки круглой и специальной формы для герметизации конструкции;
теплоноситель направляют либо вдоль пластины, либо через отверстие в следующий
канал.
Оросительные теплообменники (холодильники и конденсаторы) представляют
собой петлевые змеевики с горизонтально расположенными трубами, над которыми
устанавливают оросительные устройства с отверстиями для воды. Под змеевиком
устанавливают поддон для сбора охлаждающей воды.
Достоинство этих
теплообменников – высокий коэффициент теплопередачи и сравнительно малый расход
охлаждающей воды вследствие частичного ее испарения. Оросительные теплообменники
из свинца, ферросилида, графита и других кислотостойких
материалов широко применяют при работе с кислотами.
Теплообменники этого типа состоят из плоских или цилиндрических
змеевиков, погруженных в сосуд с жидкой рабочей средой. Вследствие малой
скорости омывания жидкостью и низкой теплоотдачи снаружи змеевика погружные
теплообменники являются недостаточно эффективными аппаратами. Их целесообразно
использовать, когда жидкая рабочая среда находится в состоянии кипения или
имеет механические включения, а также при необходимости применения поверхности
нагрева из специальных материалов (свинец, керамика, ферросилид и др.), для которых
форма змеевика наиболее приемлема.
Теплообменники этого типа состоят из ряда последовательно соединенных
звеньев. Каждое звено представляет собой две соосные трубы. Для удобства чистки
и замены внутренние трубы соединяют между собой "калачами" или
коленами. Если один из теплоносителей – насыщенный пар, то его как правило,
направляют в межтрубное пространство. Побором диаметров внутренней и наружной
труб можно обеспечить обеим рабочим средам, участвующим в теплообмене,
необходимую скорость для достижения высокой интенсивности теплообмена.
Двухтрубные теплообменники типа
"труба в трубе” бывают двух видов:
–разборные
(при разности температур более 70 º
... Читать дальше »
Кожухотрубчатые теплообменники –
наиболее распространенная конструкция теплообменной аппаратуры.
Эти
теплообменники достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации и в то
же время достаточно универсальны, то есть могут быть использованы для
осуществления теплообмена между газами, парами, жидкостями в любом сочетании
теплоносителей и в широком диапазоне их давлений и температур.
Основными элементами
кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус,
крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой
и пайкой. Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью
интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки, как в трубном,
так и в межтрубном пространствах.
Теплообменные аппараты предназначены
для проведения процессов теплообмена, при необходимости нагревания или
охлаждения технологической среды с целью ее обработки или утилизации тепла.
Теплообменная аппаратура
составляет весьма значительную часть технологического оборудования в химической
и смежных отраслях промышленности. Удельный вес на предприятиях химической
промышленности теплообменного оборудования составляет в среднем
15 ÷ 18 %, в нефтехимической и нефтеперерабатывающей
промышленностях 50 %. Значительный объем теплообменного оборудования на
химических предприятиях объясняется тем, что почти все основные процессы
химической технологии (выпаривание, ректификация, сушка и др.) связаны с
необходимостью подвода и отвода тепла.
Теплообменные
аппараты можно классифицировать по следующим признакам:<
... Читать дальше »
Отстойники - это аппараты, в которых происходит процесс осаждения под
действием силы тяжести твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в
суспензии.
Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или
сгустителями. Различают аппараты периодического, непрерывного и
полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою
очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.
Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны
без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая
остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для
оседания твердых частиц на дно аппарата. После этого слой осветленной жидкости
декантируют, т.е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше
уровня осевшего осадк
... Читать дальше »
Процесс осаждения под действием сил тяжести называется отстаиванием.
Отстаивание суспензий протекает в несколько стадий, которые можно наблюдать, если
тщательно перемешать разбавленную суспензию и поместить ее в стеклянный цилиндр
Вначале твердые частицы равномерно распределены в жидкости, но через короткий
промежуток времени они начинают осаждаться, причем на дне цилиндра оседает слой
наиболее крупных; твердых частиц. Над осадком образуется слой сгущенной
суспензии, в которой твердые частицы располагаются настолько тесно, что
дальнейшее уплотнение слоя возможно только путем вытеснения жидкости из
промежутков между частицами (зона стесненного осаждения 3). Выше находится
переходная зона, плотность которой уменьшается снизу вверх по направлению к
зоне исходной суспензии (зоне 2), причем в обеих этих зонах частицы осаждаются
свободно под действием сил тяжести. Над зоной 2 расположен слой чи
... Читать дальше »
Турбинные мешалки служат для быстрого смешивания и растворения различных жидкостей и растворов.
Они обеспечивают эффективное перемешивание жидкостей большой вязкости и поэтому
пригодны для непрерывных процессов. Мешалка состоит из одного или нескольких
центробежных колес (турбинок), укрепленных на вертикальном валу.
Турбинные мешалки могут быть двух
типов: открытого и закрытого типов. Закрытые мешалки устанавливают внутри
направляющего аппарата представляющего собой неподвижное кольцо с лопатками;
последние изогнуты под углом, изменяющимся от 45 до 90°. При частоте вращения
100-350 об/мин турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание
жидкости. Недостатки мешалок этого типа относительная сложность конструкции и
высокая стоимость изготовления.
Плоские лопасти мешалок,
поверхность которых перпендикулярна направлению движения перемешиваемой
жидкости, не могут обеспечить хорошего перемешивания во всех слоях жидкости,
так как создают в ней главным образом только горизонтальные токи.
При использовании пропеллерных
мешалок, вследствие изменения угла наклона Q по всей длине лопасти, частицы жидкости при перемешивании
отталкиваются в любом направлении в результате возникают встречные токи,
способствующие интенсификации перемешивания.
Для улучшения
циркуляции перемешиваемой жидкости пропеллерную мешалку часто устанавливают в
диффузоре
Механическое перемешивание жидкостей
осуществляют лопастными, пропеллерными, турбинными и специальными мешалками.
Лопастные мешалки применяют для
перемешивания жидкостей с, небольшой вязкостью [до 0,01 кг/(м · с)] растворения
и суспендирования твердых веществ с малым удельным весом, а также для грубого
смешения жидкостей вязкостью меньше 2 кг/(м · с). Эти мешалки непригодны для
перемешивания в протоке, например в аппаратах непрерывного действия.
Пропеллерные мешалки применяют
для – интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков,
содержащих до 10 % твердой фазы с размерами частиц до 0,15 мм, а также для
приготовления суспензий и эмульсий.
Пропеллерные мешалки не пригодны дня совершенного смешивания
жидкостей значительной вязкости [более 0,06 кг/(м · с)] или жидкостей,
включающих твер
... Читать дальше »
Перемешивание в жидких средах
широко применяется в химической промышленности для приготовления эмульсий,
суспензий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации
химических, тепловых и диффузионных процессов.
Цель перемешивания определяется
назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления
дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные
срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах
аппарата, где градиент скорости жидкости имеет наибольшее значение, происходит
наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы.
В случае гомогенизации,
приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной
среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных
градиентов в объеме аппарата.
Для разделения очень тонких
суспензий и эмульсий, а также для очистки шлаков и масел в химической
промышленности применяют сверхцентрифуги. Преимущества этих машин – высокая
интенсивность разделения, компактность и герметичность. Это очень удобно для
обработки горячих и вредных жидкостей. Из недостатков сверхцентрифуг следует
отметить их небольшую емкость и периодичность действия.
Сложность и многообразие процессов
центрифугирования в значительной степени затрудняют разработку теории процесса
и точных методов расчета центрифуг. Поэтому рядом авторов предложены
приближенные методы расчета
Принцип действия этих центрифуг
состоит в следующем. Суспензия поступает через питающую трубу в барабан шнека,
а из него в наружный барабан, на стенках которого осаждаются частицы твердой
фазы.
Образующийся в барабане осадок
транспортируется шнеком к выгрузочным окнам в узкой части наружного барабана.
Жидкая фаза проходит к сливным окнам в правой торцовой стенке. Осадок и слив
выводятся из кожуха через отдельные бункеры.
Эти центрифуги отличаются высокой
производительностью и пригодны для обработки мелкоизмельченных материалов с
высоким содержанием твердой фазы. Недостатками шнековых осадительных центрифуг
является: сравнительно высокий расход энергии, значительное измельчение осадка
и загрязнение слива мелкоизмельченной твердой фазой.
Это – периодически действующие центрифуги, подвешенные на трех колонках
(опорах). Они применяются для разделения среднедисперсных и крупнодисперсных
суспензий, требующих длительного центрифугирования. Недостатками этих центрифуг
являются тяжелая ручная выгрузка, малая доступность подшипников привода и
тормоза, а также их доступность коррозии
Указанные недостатки в некоторой
мере устранены в трехколонных центрифугах с нижней выгрузкой осадка. Новейшие
конструкции этих машин оборудованы скребками. Скребок управляется
гидравлическим или пневматическим устройством, осуществляющим его
радиально-поворотную подачу. Загрузка центрифуги продуктом, промывка осадка,
сушка и выгрузка его из ротора производятся автоматически при различных
скоростях вращения ротора и регулируются с помощью реле времени.
Фильтрующие центрифуги применяют
для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических и
аморфных продуктов, отстойные предназначены для разделения плохо фильтрующихся
суспензий, эмульсий, а также для разделения суспензий по крупности частиц
твердой фазы.
Одним из основных критериев оценки эффективности работы центрифуг
является фактор разделения ФР. Он показывает, во сколько раз
центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения
свободного падения. Чем больше ФР, тем интенсивнее проходит процесс
центрифугирования.
На работу центрифуг существенно влияет вязкость жидкой фазы.
С увеличением этого параметра производительность центрифуги уменьшается,
поэтому в некоторых случаях производят подогрев суспензий.
Под центрифугированием понимают
процесс разделения неоднородных систем, в частности эмульсий и суспензий, в
поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости
перегородок.
Процессы центрифугирования проводятся в машинах, называемых
центрифугами.
Центрифуга представляет собой в
простейшем виде вертикальный цилиндрический ротор со сплошными или
перфорированными боковыми стенками. Ротор укрепляется на вертикальном валу,
который приводится во вращение электродвигателем, и помещается в соосный
цилиндрический неподвижный кожух, закрываемый съемной крышкой; на внутренней
поверхности ротора с перфорированными стенками находится фильтровальная ткань
или тонкая металлическая сетка.
Под действием центробежных сил
суспензия разделяется на осадок и жидкую фазу, называемую фугатом. Осадок
остается в рот
... Читать дальше »
Действие электрофильтра основано
на ионизации молекул газового потока,
проходящего между двумя электродами, к которым подведен постоянный
электрический ток. Основные элементы электрофильтра – коронирующие и
осадительные электроды. Отрицательное напряжение обычно подводят к
коронирующему электроду, а положительное к осадительному. Поэтому к
осадительным электродам под действием разности потенциалов движутся только
отрицательные ионы и свободные электроны. Последние на своем пути сталкиваются
со взвешенными в газовом потоке мелкими твердыми или жидкими частицами,
передают им отрицательные заряды и увлекают к осадительным электродам. Подойдя
к осадительному электроду, частицы пыли или тумана оседают на нем, разрежаются
и при встряхивании отрываются от электрода под действием собственной силы
тяжести.
Степень очистки газа в
электрофильтре в значительной степени зависит от проводимости п
... Читать дальше »
Для тонкой очистки газов от пыли
применяют мокрую очистку-промывку газов водой или другой жидкостью. Тесное
взаимодействие между жидкостью и запыленным газом осуществляется в мокрых
пылеуловителях либо на поверхности жидкой пленки, стекающей по вертикальной или
наклонной плоскости (пленочные или насадочные скрубберы), либо на поверхности
капель (полые скрубберы, скрубберы Вентури) или пузырьков газа (барботажные
пылеуловители).
Мокрая очистка газов наиболее эффективна
тогда, когда допустимы увлажнение и охлаждение очищаемого газа, а отделяемые
твердые или жидкие частицы имеют незначительную ценность. Охлаждение газа ниже
температуры конденсации находящихся в нем паров жидкости способствует
увеличению веса пылинок, играющих при этом роль центров конденсации, и
облегчает выделение их из газа. Если улавливаемые частицы находятся в
высокодиспергированном состоянии и плохо или совсем не смачив
... Читать дальше »
Центробежные пылеосадители
применяются для сравнительно грубой очистки пылей и туманов. В этих аппаратах
осаждение взвешенных в газовом потоке частиц, происходит в поле центробежных
сил.
Поступающий на очистку газ
подводится к центробежному пылеосадителю по трубопроводу, направленному по
касательной к цилиндрической части аппарата. В результате газ вращается внутри
циклона вокруг выхлопной трубы. Под действием центробежной силы, возникающей
при вращательном движении газа, твердые частицы большей массы отбрасываются от
центра к периферии, осаждаются на стенке, а затем через коническую часть
удаляются из аппарата. Очищенный газ
через выхлопную трубу поступает в производство или выбрасывается в атмосферу.
Конструкции циклонов
разнообразны, но однотипны. Наиболее распространенной конструкцией
являются циклоны НИИОГАЗа.
Осаждение взвешенных в газовом
потоке частиц в пылеосадительных камерах происходит под действием сил тяжести.
Простейшими конструкциями аппаратов этого типа являются отстойные газоходы,
снабжаемые иногда вертикальными перегородками для лучшего осаждения твердых частиц.
Для очистки горячих печных газов широко применяют многополочные
пылеосадительные камеры
Эти камеры громоздки и
малоэффективны, они используются только для предварительной грубой очистки и в
настоящее время вытесняются газоочистительными аппаратами более совершенных
типов.
При выборе аппаратов для очистки
газа следует принимать во внимание технико-экономические показатели их работы,
при определении которых необходимо учитывать степень очистки газа,
гидравлическое сопротивление аппарата, расход электроэнергии, пара и воды на
очистку, стоимость аппарата и стоимость очистки газа. При этом должны быть
приняты во внимание факторы, от которых зависит эффективность очистки:
влажность газа и содержание в нем пыли, температура газа и его химическая
агрессивность, свойства пыли (сухая, липкая, волокнистая, гигроскопическая и
т.д.), размеры частиц пыли и ее фракционный состав и пр.
Более полная степень очистки
газов может быть достигнута при использовании гидравлических пылеуловителей,
газовых фильтров и электрофильтров.
Промышленная очистка газов от взвешенных в них
твердых или жидких частиц проводится для уменьшения загрязненности воздуха,
улавливания из газа ценных продуктов или удаления из него вредных примесей отрицательно
влияющих на последующую обработку газа, а также разрушающих аппаратуру.
Очистка отходящих промышленных газов является одной из
важных технологических задач большинства химических производств. Поэтому
разделение газовых неоднородных систем относится к числу широко распространенных
основных процессов химической технологии.
В промышленных условиях пыль
может образовываться в результате механического измельчения твердых тел (при
дроблении, истирании, разламывания, транспортировке и т.д.), при горении
топлива (зольный остаток), при конденсации паров, а также при химическом
взаимодействии газов, сопровождающемся образованием твердого продукта.
Получаемая в таких процессах
... Читать дальше »
Химическая промышленность начала создаваться на рубеже XVIII
и XIX веков и за исторически короткий период, насчитывающий всего 200–250 лет,
превратилась в развитых странах в одну из основных и ведущих отраслей народного
хозяйства. С развитием химической промышленности возникла потребность в
инженерной науке, обобщающей закономерности основных производственных процессов
и разрабатывающей методы расчетов аппаратов на основе их рациональной
классификации.
Основными задачами при расчете любого химического
аппарата являются:
–определение расхода энергии, пара, воды и других
теплоэнергетических средств;