Устрій та принцип роботи устаткування загального призначення

Реактори

Якісний продукт може бути виготовлений за умов строгого дотримання вимог технології по кожній стадії хімічного виробництва і правильного вибо-  ру устаткування. Якщо ці умови враховані правильно, процес відбувається гладко з проектною швидкістю і потужністю. Внаслідок цього вибір типу і конструкції реактора є відповідальним актом на шляху реалізації процесу у виробничих масштабах. Конструкційні особливості реакторів, насамперед, обумовлюються фізико-хімічною природою речовин, що переробляються, та способом їх перетворення. Нижче приведені ці визначальні фактори:

- аґрегатний стан вихідної сировини, проміжних і кінцевих продуктів реакції та консистенція реакційної маси;

 - температура і тепловий ефект процесу;

 - надлишковий тиск;

 - швидкість реакції;

 - спосіб організації процесу.

Аґрегатний стан вихідної сировини, проміжних і кінцевих продуктів реакції та консистенція реакційної маси обумовлюють інтенсивність перемішування, тип мішалки, спосіб організації процесу. Більшість хіміко-технологічних процесів у промисловості тонкого органічного синтезу здійснюються у гетерогенному середовищі певної в’язкості. Для проведення процесу у заданому режимі потрібно забезпечити високу поверхню контакту фаз на протязі усього процесу, що досягається змішуванням, дисперґуванням, емульґуванням, створенням розвинутої поверхні твердих тіл тощо.

Температура і тепловий ефект процесу впливають на конструкцію реактора у меншій мірі, ніж аґрегатний стан реакційної маси. Більшість хімічних процесів відбуваються з виділенням або поглинанням тепла. Тому важливе значення має не тільки ентальпія власне хімічної реакції, але і витрати на підтримку тієї температури, яка забезпечує необхідну для проведення процесу швидкості хімічної реакції.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

13

Тепло витрачається на підігрів та випарювання реаґентів, виділяється або поглинається в процесі розчинення речовини, при  кристалізації. Взагалі, для здійснення фізико-хімічних процесів у промислових реакторах необхідно безперервно або періодично підводити або відводити тепло. Відповідно до температурного режиму в реакторі проводиться вибір матеріалів апаратури, вибір теплоносіїв та хладоаґентів і конструкційне оформлення поверхні теплообміну.

Підвищений тиск та його величина в першу чергу обумовлюють геометричні форми апарата і матеріал, з якого він виготовляється. Апарати циліндричної або кулькоподібної форми відрізняються більш високою механічною міцністю, ніж прямокутні апарати. Циліндричний апарат тим легше витримує тиск, чим меншим є його діаметр. Для апаратів, що працюють під низьким тиском відношення висоти до діаметру коливається в межах 1÷3.

Для апаратів, що працюють під великим тиском, це відношення повинно зростати пропорційно зростанню тиску. При високих значеннях тиску реактор перетворюється у довгу трубу, яку зазвичай, конструюють у вигляді змійовика. Відповідно до потрібного тиску підбирається матеріал, з якого виготовляється реактор. Для виготовлення реактора, що працює в умовах високого тиску, слід використовувати матеріал з підвищеною механічною міцністю. Форма реактора впливає і на конструкцію обладнання для переміщування. Якщо розміщення обладнання для перемішування в реакторі, що працює під тиском, неможливо, перемішування досягається за рахунок турбулізації потоку реагуючих речовин.

За способом організації процеси підрозділяються на безперервні, періодичні і напівперіодичні.

Для безперервних процесів характерним є постійне транспортування реакційних мас скрізь систему, структура потоку в яких описується рівнянням гідродинаміки. В залежності від швидкості хімічних реакцій та консистенції реакційних мас реактори безперервної дії розділяють на трубчасті, колонні та ємнісні апарати

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

14

   

Типи реакторів безперервної дії

а – трубчастий реактор з подачею теплоносія у міжтрубний простір;

б – колонний реактор з інертною насадкою або каталізатором;

в – каскад ємнісних апаратів                  

Технологічні схеми для періодичних хіміко-технологічних процесів досить легко запускаються, обслуговуються і зупиняються.

 

Хімічні реактори періодичної дії

а – ємнісний апарат з оболонкою і якірною мішалкою;

б – апарат з приварним змійовиком і рамною мішалкою;

в – апарат з внутрішнім змійовиком і пропелерною мішалкою;

г – горизонтальний апарат з оболонкою і реверсивною рамною мішалкою

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

15

Сушарки

Сушіння - це процес видалення вологи з твердого або пастоподібного матеріалу шляхом випаровування міститься в ньому рідини за рахунок підведеної до матеріалу тепла.Сушіння широко застосовується в хімічній, хіміко-фармацевтичній, харчовій та інших галузях промисловості.

По своїй фізичній сутності сушіння є складним дифузійним процесом, швидкість якого визначається швидкістю дифузії вологи з глибини висушуваного матеріалу в навколишнє середовище. Видалення вологи при сушінні зводиться до переміщення тепла і речовини вологи усередині матеріалу і їх перенесення з поверхні матеріалу в навколишнє середовище. Таким чином, процес сушіння є поєднанням пов'язаних один з одним процесів тепло - і масообміну (вологообміну).

Розрізняють наступні способи підведення теплоти:
конвективне сушіння, проводиться шляхом безпосереднього контакту матеріалу і сушильного агента. Підведення теплоти здійснюється газовою фазою (повітря або суміш повітря з продуктами згоряння палива), яка в процесі сушіння охолоджується зі збільшенням свого вологовмісту;
контактну (кондуктивний) сушку, яка реалізується шляхом передачі теплоти від теплоносія до матеріалу через стінку, що розділяє їх;
радіаційну сушіння, при якому тепло передається тонкому шару матеріалу, або його поверхні, покритої лаками або фарбами, від електричних або газових інфрачервоних випромінювачів; сублімаційний сушіння, при якій волога видаляється з матеріалу в замороженому стані (зазвичай у вакуумі).

Обладнання для цього методу сушіння відрізняється складністю;
діелектричну сушіння, при якій матеріал висушується у полі струмів високої частоти. Застосовується для сушіння деревини, пінопласту, штучного волокна і т. д. Цей метод сушіння відрізняється дорожнечею.

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

16

Класифікація сушарок
За технологічними ознаками сушарки можна класифікувати наступним чином:
1) по тиску (атмосферні і вакуумні);
2) по періодичності процесу (періодичного, напівбезперервної і безперервної дії);
3) за способом підводу тепла (конвективні, контактні, радіаційні і сушарки з нагріванням матеріалу струмами високої частоти);

4) за родом сушильного агента (повітряні, газові сушарки і сушарки на перегрітому або насиченому парі);
5) за напрямом руху матеріалу і теплоносія (прямоточні, протиточні і перехресного струму);
6) по тепловій схемі (калориферні, з додатковим внутрішнім обігрівом, з рециркуляцією частини відпрацьованого повітря, зі ступінчастим підігрівом і об'єднані, наприклад, із ступінчастим підігрівом і рециркуляцією);
7) за способом обслуговування (з ручним обслуговуванням і механізовані);
8) за способом нагріву (з паровим, вогневим, газовим і електронагрівом);
9) за циркуляції теплоносія (з природною, штучною циркуляцією, одноразовою і багаторазовою циркуляцією).

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

17

 

 

Камерні сушарки

1 - сушильна камера; 2 - вагонетки; 3 - козирки; 4, 6, 7 - калорифери;
5 – вентилятор; 8 – шибер.
Сушарка працює з проміжним підігрівом і частковою рециркуляцією повітря, тобто за варіантом, що забезпечує низьку температуру і більш м'які умови сушіння.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

18

Тунельні сушарки

1 - вагонетки; 2 - вентилятор; 3 - калорифер; 4 –герметичні двері; 5 – поворотні круги
Тунельні сушарки зазвичай працюють з частковою рециркуляцією сушильного агента, і вони використовуються для сушіння великих кількостей штучних матеріалів
Стрічкові сушарки

1 - камера сушарки; 2 – нескінченна стрічка; 3 – провідні барабани;
4 - ведені барабани; 5 – калорифер; 6 – живильник; 7 – опорні ролики

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

19