Рубрика: Процессы и аппараты

Posted on by

Очистка газов под воздействием центробежных сил

Очистка газов под воздействием центробежных сил. Мокрая и электрическая очистка газов. Очистка газов под воздействием центробежных сил в специальных аппаратах – циклонах.

ЦиклонЦиклон состоит из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем и крышкой. Запыленный газ поступает через входной штуцер, который расположен по касательной к корпусу циклона в верхней его части. В корпусе циклона поток запыленного воздуха начинает вращаться вокруг центральной выводной трубы вдоль внутренней поверхности стенок циклона. При таком вращательном движении частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к периферии на внутренней поверхности корпуса, и опускается коническое днище. Очищенный газ выводится из циклона через центральную трубу.

Степень очистки газов в циклонах зависит от размеров частиц и радиуса вращения потока газа в циклонах.

Мокрая очистка газов применяется для тонкой очистки от пыли, но при этом происходит их увлажнение, что не всегда допустимо. Барбатажный уловитель состоит из корпуса, внутри которого расположено перфорированное днище. Запыленный газ поступает под днище через штуцер, соприкасается с жидкостью, подаваемой на днище, образуя пенный барбатажный слой. Жидкость захватывает твердые частицы и удаляется через штуцер, а некоторая её часть, прошедшая через решетку, уходит через решетку в днище аппарата. Очищенный газ удаляется из аппарата через штуцер.

Электрическая очистка газов основана на ионизации молекул газа и сообщения частицам пыли электрического заряда. Электрически заряженные частицы под действием электрического поля осаждаются на противоположно заряженном электроде, теряют свой заряд и удаляются из газового потока.

Ионизация газа возникает в газе помещенным между электродами соединенными с источниками постоянного тока высокого напряжения (20-10 кВт). Для электрической очистки газов используется коронный разряд, возникающий в неоднородном электрическом поле, обеспечивающим прохождение тока между электродами, но не вызывают между ними дугового электрического разряда – пробоя. Он представляет собой начальную стадию электрического разряда, в резко неоднородном поле сопровождаемую свечением.

В электрофильтрах очистку можно проводить при повышенных температурах и во влажных средах. Поэтому они находят широкое применение в самых различных производствах.

Posted on by

Разделение газовых систем. Гравитационная очистка газов.

Разделение газовых систем. Гравитационная очистка газов. В промышленных условиях пыль образуется в результате механического измельчения твердых тел и горения топлива. Промышленная очистка газов от взвешенных в них твердых или жидких частиц производится для уменьшения загрязненности воздуха или улавливания из газов ценных продуктов.

Отстаивание твердых частиц в газовой среде подчиняется тем же закономерностям что и осаждение под действием сил тяжести в капельножидкой. Скорость отстаивания пропорциональна разности плотности частиц и газа, обычно плотность газа во много раз меньше плотности твердых частиц. Несмотря на это очистка газов отстаиванием малоэффективна т.к. силы, под действием которых происходит осаждение, не велики, по сравнению с другими силами, действующими на частицы.

Простейшим устройством, предназначенным для очистки газов от пыли является отстойный газоход. На пути запыленного газа устанавливают камеру с перегородками, изменяющими направление, и  сборниками пыли. За счет увеличения сечения скорость потока падает, частицы пыли сохраняя прямолинейное движение за счет инерции, ударяются о перегородки и собираются в сборнике. Эти устройства применяются для предварительной грубой очистки газов.

Более качественная очистка газов достигается в пылеосадительных камерах.

Очистка газовых фильтров.

При очистке фильтров газосодержащие взвешенные твердые частицы проходят пористые перегородки, пропускающие газ и задерживающие на поверхности твердые частицы. Пористые фильтровые перегородки делятся на гибкие, жесткие и с зернистым слоем. Гибкие перегородки изготавливают из тканевых материалов, нетканных (войлок, шлаковата) и пористых (губчатая резина). Для изготовления жестких перегородок применяются зернистые материалы: пористые пластмассы, слой кокса. Выбор пористой перегородки зависит от химического свойства фильтруемого газа, его температуры и размеров взвешенных  в газе частиц.

Среди фильтров с гибким пористыми перегородками наибольшее распространение получили рукавичные фильтры. Запыленный газ нагнетается вентиляторами через входной газоход, в камеру фильтра. Далее газ проходит через рукава, нижние концы которого закреплены на патрубках распределительной решетки. Пыль осаждается в норах ткани, а очищенный газ через трубу удаляется из аппарата. Пыль удаляется через патрубки. Периодически фильтры отключают для очистки ткани от накопившейся пыли. Для этого рукава продувают очищенным газом в направлении обратном движению запыленного газа. Одновременно с продувкой производится механическое встряхивание рукавов, для чего специальный механизм приподнимает и опускает раму, к которой подвешены верхние концы рукавов. Пыль падает в распределительную камеру и выгружается через раствор.

В рукавных фильтрах достигается высокая (98-99%) степень очистки газа от тонкой дисперсной пыли. Недостатками этих фильтров является быстрый износ тканей и закупорка пор в ней. 

Posted on by

Центрифугирование

Центрифугирование — это процесс разделение неоднородных систем (эмульсий и суспензий) в поле центробежных сил. Разделение суспензий производится в фильтрующих центрифугах, стенки которых имеют отверстия.

На внутренней поверхности стенок центрифуги уложена фильтровая перегородка, которая проталкивая фильтрат, движется под действием центробежной силы и задерживает осадок. Отстойные центрифуги имеют сплошные стенки, и разделение суспензии и эмульсии происходит по принципу отстаивания, причем действие силы тяжести заменяется центробежной силой. Фаза с большей плотностью располагается ближе к стенкам ротора, а фаза меньшей плотности представляет собой осветленную жидкость – фугат, располагается ближе к оси.

Разделение эмульсии в отстойных центрифугах обычно называется сепарацией, аппараты в которых производится процесс – сепараторами. В зависимости от организации процесса центрифуги делятся на периодические и непрерывные. Выгрузка осадка может производится вручную или автоматически.

По расположению вала различаются горизонтальные и вертикальные центрифуги. Эмульсия, подлежащая разделению, вводится в корпус барабана; по центробежной трубе проходит под нижней конической перегородкой, и поступает во внутреннюю полость барабана. Здесь под действием центробежной силы происходит расслаивание. Тяжелая жидкость отбрасывается к периферии, попадает в канал между корпусом и перегородкой и удаляется через отверстие. Легкая жидкость скапливается в центральной части барабана, поднимается вверх и отводится через отверстие.

Для более полного и быстрого разделения жидкости в тарельчатых сепараторах устанавливают ряд конических перегородок.

Применение центробежной силы для процессов разделения суспензий и эмульсий значительно интенсифицирует процесс. Однако полного распределения достичь практически не удается и в некоторых случаях необходимо проводить дополнительную обработку (отжим, сушку пасты, обезвоживание).

Posted on by

Фильтрование. Аппаратное оформление

Фильтрование. Аппаратное оформление. Процесс разделения суспензии с использованием пористых перегородок, которые задерживают твердую фазу суспензии и пропускают её жидкую фазу — называют фильтрованием.

Этот процесс в простом случае осуществляется на фильтре, состоящем из сосуда, в котором имеется ложное (перфорированное) днище. На ложное днище уложена фильтрующая перегородка. Под действием разности давлений обе стороны фильтрующей перегородки жидкость называемая фильтратом проходит через её поры, а твердые частицы суспензии задерживаются на ней, образуя слой осадка. Необходимую разность давления по обе стороны фильтровальной перегородки создают с помощью вакуума под перегородкой или избыточного давления над перегородкой.

Если перепад давления по обе стороны перегородки поддерживают постоянным, то количество фильтрата уменьшается, и скорость фильтрования падает ввиду накопления осадка и увеличения сопротивления. Поэтому достаточная скорость фильтрования поддерживается увеличением перепада давления, в лучшем случае создавая для этого под перегородкой вакуум.

Фильтрующие перегородки являются основным элементом фильтра, обеспечивающим наряду с маленьким гидравлическим сопротивлением высокую частоту фильтрата. Фильтрующие перегородки изготовляют из асбестовых, стеклянных, хлопчатобумажных, шерстяных и синтетических тканей, для сильнокислотных жидкостей используют перегородки из пористой керамики, а в некоторых случаях применяются тканные металлические сетки.

Фильтры бывают периодического и непрерывного действия, работающие под давлением или под вакуумом (последние предпочтительнее).

Фильтры периодического действия. Нутч (Кутч) фильтр работает под вакуумом, изготавливаются в виде открытого круглого или прямоугольного резервуара. На некотором расстоянии от дна резервуара находится ложное днище, на котором уложена фильтрующая перегородка. Суспензия заливается сверху, после чего под перегородкой создается вакуум и жидкая фаза в виде фильтрата через нижний штуцер отсасывается в емкость, а твердая фаза накапливается на перегородках и периодически загружается.

Нутч (Кутч) фильтр работает под давлением, состоит из корпуса, съемной крышки и фильтрующей перегородки, лежащей на ложном днище. Для подачи суспензии сжатого газа служит штуцер, а фильтрат удаляется через другой штуцер.

Фильтры непрерывного действия. Наиболее распространенной конструкцией этого типа является барабанный фильтр, а также дисковые фильтры.

Ленточный фильтр состоит из  бесконечной резиновой ленты, имеющей отверстия. Лента натянута на двух барабанах: приводном и натяжном. Верхняя ветвь ленты при движении скользит по горизонтальному столу, по всей длине которого присоединены вакуумные камеры. Благодаря боковым направляющим борта ленты отгибаются, и лента принимает форму желоба. Суспензия заливается на верхнюю ветвь ленты, лента медленно движется и фильтрат попадает под действием вакуума в камеры.

Posted on by

Перемещение жидкостей и устройства трубопроводов

Перемещение жидкостей и устройства трубопроводов. Значительная часть исходных веществ и готовой продукции, находится в жидком или газообразном состоянии. В процессе переработки это вещество необходимо перемещать по территории цеха или предприятия.

Перемещение жидкости и газов осуществляется в основном по трубопроводу за счет создания разности на концах трубопровода. По назначению трубопроводы разделяются на цеховые, магистральные.Для перемещения жидкости по трубам применяют насосы, а для перемещения газов – компрессоры, которые создают необходимый перепад давлений.

Для малокоррозийных свойств применяется малоуглеродная сталь. При транспортировке агрессивных сред применяют трубы из легирующих – нержавеющих сталей. Применяются также трубы, выполненные из пластмасс, полиэтилена, поливинилхлорида, которые обладают стойкостью к агрессивным средам, но как правило не могут применятся при повышенных температуре и давлении.

Стеклянные трубы применяют при изготовлении пищевых  и формоцентричных продуктов, где требуется особая чистота, строгий контроль, высокая стойкость против химических реагентов и прозрачность. Иногда применяются трубопроводы из меди, алюминия, латуни и т.д.

Для выполнения канализационных стоков и вспомогательных линий применяют чугунные, керамические трубы и асбоцементные. В зависимости от материала труб, их диаметра и давления используют различные типы соединения трубопроводов:

Разъёмные соединения применяются при необходимости периодически проводить осмотр, очистку или замену трубопровода.

Неразъёмные соединения дешевле и проще в изготовлении, применяются в случаях, когда не требуется разборка трубопроводов, основной вид этих соединений сварка.

К числу разъемных соединений относится муфтовое соединения труб для трубопроводов небольшого диаметра, на концах которого имеется контргайка и удлиненная резьба. Широкое применение для всех типов и размеров труб применяется фланцевое соединение, между которым помещены прокладки из упругого мягкого материала – резины, асбеста, паронита.

Posted on by

Основы гидравлики. Гидростатика

Основы гидравлики. Гидравлика – наука, в которой изучаются физические процессы, происходящие в жидкостях, находящихся в состоянии покоя или движения.

В гидростатике изучается равновесие жидкостей, находящихся в состоянии относительного покоя (при перевозке в цистернах), когда нет перемещения частиц жидкости между собой и абсолютного, когда жидкость находится внутри неподвижного сосуда.

На жидкость действуют силы тяжести и давления. Сила тяжести действующая на некоторый объем жидкости равна произведению массы этого объема жидкости на ускорение свободного падения g.

G = mg , если в сосуде выделить мысленно объем жидкости с прямоугольным основанием на дне сосуда, то на площадку f действует сила гидростатического давления ро равная выделенному весу столба жидкости.

Гидростатическим давлением р называется сила, действующая на единицу поверхности

Давление атмосферное, измеряемое барометром, называется барометрическим.

Давление выше атмосферного называется избыточным, измеряется манометром и называется манометрическим. Сумма барометрического и манометрического давлений называется абсолютным давлением. Рабс = Рад + Ризб.

Основное уравнение гидростатики.

Из уравнения гидростатического давления следует, что давление покоящейся жидкости изменяется по вертикали, оставаясь одинаковым во всех точках любой горизонтальной плоскости. Пусть в открытом сосуде жидкость находится в состоянии покоя в точке А лежащей на поверхности жидкости действует только атмосферное давление Ро. определим абсолютное давление Р2 действующее на точку В.

На этом уровне жидкость испытывает атмосферное давление Ро и давление слоя жидкости лежащего выше точки В. Это давление согласно уравнения гидростатического давления пропорционально разности высот h1 и h2 точек А и В.

Таким образом, абсолютное давление в точке В равно Р2 = ро + ρg (h1 – h2). В общем случае, который необходимо определить давление находится на произвольной глубине h от поверхности сосуда. Тогда предыдущее уравнение принимает вид: Р2 = ро + ρgh – это основное уравнение гидростатики, позволяющее вычислить давление Р в любой точке несжимаемой жидкости.

Posted on by

Основные конструкционные материалы и их выбор

Основные конструкционные материалы и их выбор. При выборе материала для изготовления аппаратов и трубопроводов учитываются прочностные характеристики, теплофизические свойства, стоимость, коррозийная стойкость, удобство обработки.

Металлы

Стали – основная и важнейшая группа конструкционных материалов на основе железа. Они прочны, вязки, способны выносить динамические нагрузки, свариваться. Они дешевы и доступны. Стали бывают углеродистые и легированные, т.е. с добавками других металлов, например: хрома, никеля, молибдена, титана, марганца и вольфрама.

Хром улучшает износостойкость, повышает коррозийную стойкость и делает сталь жаропрочной.

Никель – повышает пластичность и прочность и т.д.

Легирующие элементы обозначаются следующими буквами: Х – хром; Н – никель; М – молибден; Г – марганец; С – кремний; Т – титан; Д – медь; Ю – алюминий. Например, сталь Х18Н12М2Т содержит углерода менее 0,1%, хрома – 18%, никеля – 12%, молибдена – 2%, титана менее 1%.

Стали соединяются сваркой (дуговой и автогенной).

Чугуны

При содержании в сплаве железа углерода до 2,8 – 3,7 % получаем чугуны, которые не пластичны и детали из них изготавливают только отливкой. Чугуны обозначаются СЧ (серый чугун). Применяются при температуре не более 250 oС, умеренно стойки к химически агрессивным средам, намного дешевле стали. Низко легированные стали и чугуны называются черными металлами.

Цветные металлы и сплавы.

Чаще всего применяется алюминий, медь, титан, никель, свинец, а так же сплавы на их основе латуни, бронзы. Стойкость к воздействию агрессивной среды зависит от их чистоты.

Алюминий химически стоек к действию азотных, сернистых соединений и паров серы, фосфорной, уксусной. Имеет малую плотность, высокую теплопроводность, однако плохо сваривается и обрабатывается. Применяется для аппаратов, работающих при температуре до 200 oС.

Медь – хорошо прокатывается, штампуется; плохо обрабатывается, режется; соединяется сваркой, пайкой, клепкой. Устойчива к щелочам, применяется для аппаратов пищевой промышленности, а также аппаратов, работающих в установках глубокого холода при температуре до 250 oС. Прочность и теплопроводность при этом резко возрастают.

Титан – приближен по прочности к стали, но имеет значительно меньшую плотность. Химически стоек против азотной кислоты, нитратов, хлоридов, сульфидов, фосфорной кислоты.

Латунь – сплав меди с цинком (20 – 55% цинка) обладает более высокой коррозийной стойкостью, чем чистая медь, высокой теплопроводностью.

Бронза – сплав меди с оловом, кремнием, марганцем, никелем. Применяется для ответственных деталей (наружные манометры).

Пластмассы

Пластмассы обладают высокой коррозийной стойкостью, отсутствием электрохимической коррозии как у металлов, низкой плотностью. Хорошо обрабатывается литьем, штамповкой. Механическая прочность в сочетании со стекловолокном превосходит прочность стали. Часть пластмасс не проводит электрический ток (диэлектрики). Недостатки – невысокая термостойкость, способность поглощать воду и набухать.

Пенопласт – вспененная пластмасса, хороший теплоизоляционный материал.

Полиэтилен – обладает высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами и морозостоек (трубы, шланги).

Полипропилен – обладает большей морозостойкостью, чем полиэтилен. Используют для изготовления труб и в качестве защитных свойств к футеровке.

Полистирол – диэлектрические свойства, прозрачен, водостоек.

Фторопласты – (3,4) очень коррозийно стоик ко всем минеральным и органическим кислотам. Менее стоик к расплавленным щелочам. Сохраняет гибкость при to от -250 o до 250 o  по этому применяется для уплотнения прокладок.

Полиметилметакрилат – оргстекло

Стеклопластики – пластмассы армированные стекловолокном

Стекло – реакционный аппарат до 200 л для особой частоты трубопроводов для соляной кислоты и так далее.

Posted on by

Требования к химической аппаратуре

Требования к химической аппаратуре. Химические технологии – компоненты перерабатывающие в широком диапазоне температур от -200 oС до +250 oС, давлениях от 100,3 Па до 600 МПа, иногда в сильно агрессивных средах. Поэтому аппаратура для проведения химических реакций должна отвечать ряду требований:

1)Механическая надежность – характеризуется прочностью, жесткостью, устойчивостью, герметичностью, особенно важным качеством химического аппарата является герметичность. Из-за её нарушения опасные химические вещества загрязняют атмосферу. Чаще всего неплотности появляются в разъемных соединениях: фланцах трубопроводов и аппаратов, сальниках, лабиринтных уплотнителей.

2)Конструктивное совершенство характеризуется простотой устройства малой массы и габаритами технологичностью изготовления.

3)Коррозийная стойкость металлических материалов характеризуется скоростью коррозии и глубины показателей коррозии (1 мм в год). Коррозия металла  вызывается различными причинами и появляется под влиянием химического, электрохимического и механического воздействия вызываемого эрозией. Эта причина разрушения наиболее часто встречается в машинах, предназначенных для измельчения материала. Коррозия начинается с поверхности металла и распространяется вглубь, вызывая изменения состава металла и его свойств, при этом металл частично растворяется или образуются продукты взаимодействия, например ржавчина при коррозии железа. Процессы коррозии протекают значительно быстрее, если присутствует ещё и влага.

Так 100% — ная Н2SO4 практически не действует на железо (Ст3 и др.), тогда как Н2SO4 с 25% концентрацией растворяет его чрезвычайно быстро. Такое же воздействие оказывает влага в присутствии Cl и SO2. Химическая аппаратура должна обеспечивать заданную производительность, удобство обслуживания, надежность в работе.

Posted on by

Общие сведения о химико-технологических процессах

Общие сведения о химико-технологических процессах. Химическое превращение, сопровождающееся физическими, химическими и тепловыми процессами вместе с химической реакцией составляют химико-технологический процесс.

В соответствии с законами, лежащие в их основе процессы химической технологии можно выделить следующие группы:

1)Гидромеханические процессы, которые рассматривают вопросы равновесия жидкостей в состоянии покоя и изучают движения жидкостей и газов, разделение жидких газовых неоднородных систем, перемещение их через пористые перегородки и другое.

2)Тепловые процессы, которые включают нагревание, охлаждение реакционных масс, выпаривание растворов, конденсацию паров и ряд других процессов, протекающих при подводе и отводе тепла.

3)Массообменные и диффузионные процессы, которые характеризуются переносом компонентов исходной смеси внутри фазы и из одной фазы в другую посредством диффузии.

К этой группе относят процессы абсорбции, перегонки, экстракции, кристаллизации, адсорбции, сушки и др.

4)Механические процессы измельчение твердых тел, транспортировки, смешения и разделения сыпучих материалов подчиняются законам механики, твердых тел.

5)Химические процессы протекают в соответствии с законами химической кинетики и зависят от процессов тепло- и массо- переноса.

Процессы химической технологии в зависимости от способа и организации делятся на:

1)Периодические, которые проводятся в аппаратной работе в циклическом режиме. Цикл начинается с загрузки исходных веществ, затем в аппарате идет процесс переработки и через некоторое время готовые продукты выгружают из аппарата, затем цикл повторяется.

2)Непрерывные, при которых загрузка и выгрузка осуществляется непрерывно. Все стадии процесса протекают одновременно, но в различных частях технологической установки.