Конструирование химических реакторов

И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Назначения и основные требования, предъявляемые к

Оборудованию

В качестве орудий производства в химической про-

мышленности используют машины и аппараты с целевыми на-

значениями. Успешное ведение процесса с высокими технико-

экономическими показателями возможно лишь тогда, когда эти

аппараты отвечают определенному комплексу требований.

Аппараты и оборудование должны обладать высокими экс-

плуатационными характеристиками, быть механически надёж-

ными и конструктивно совершенными.

Механическая надежность характеризуется прочностью, же-

сткостью, долговечностью и герметичностью. Прочность тесно

связана с требованиями долговечности и безопасности аппарата.

Однако проектирование оборудования предусматривает создание

оптимального запаса прочности с учетом массы и стоимости кон-

струкции. Для некоторых аппаратов определяющим требованием

может быть не прочность, а жёсткость.

Важный показатель качества оборудования – его долговеч-

ность (срок службы). Различают расчётную и действительную

долговечность. Первая из них – величина условная, задаваемая

отраслью. Для многих видов оборудования её принимают равной

10–12 годам и берут за основу при определении аморти-

зационных отчислений. Действительный срок службы аппаратов

обычно превышает эти значения. Долговечность определяется

многими факторами, в частности коррозионным и эрозионным

износом оборудования. Планирование оборудования излишне

долговечным не всегда экономично ввиду его морального старе-

ния.

Целесообразно через определённые сроки заменять аппара-

ты новыми, более производительными и совершенными, чтобы

достичь более высоких экономических показателей. В ряде слу-

чаев конструкторы предусматривают долговечность оборудо-

вания до 6 лет. Но нет необходимости сокращать долговечность

аппаратов, слабо подверженных моральному старению и не тре-

бующих частого и дорогостоящего ремонта. С целью сокращения

расходов на капитальный ремонт конструкционные материалы

различных узлов и деталей одного аппарата следует подбирать

так, чтобы их срок службы был примерно одинаков.

Герметичность оборудования является важным требованием

с точки зрения техники безопасности и промышленной экологии,

охраны труда, особенно для аппаратов, перерабатывающих ток-

сичные, едкие, огне- и взрывоопасные вещества.

Конструктивное совершенство оборудования характеризу-

ется простотой устройства, малыми габаритами, массой и затра-

тами дефицитных материалов, высоким КПД. Оно должно обес-

печивать технологичность и эксплуатационные достоинства обо-

рудования.

Под технологичностью понимают дешевизну, лёгкость и

удобство изготовления, простоту сборки и монтажа, достигаемые

за счет простоты формы, малого числа деталей и операций на их

изготовление. Эксплуатационные достоинства оборудования оп-

ределяются удобством, простотой и дешевизной эксплуатации,

обеспечиваемой ремонтопригодностью, технологической надеж-

ностью, безопасностью ведения процесса, транспортабель-

ностью.

Ремонтопригодностью называют свойство аппарата, заклю-

чающееся в его приспособленности к предупреждению, обнару-

жению и устранению неисправностей и отказов. Она обеспечива-

ется удобством, простотой и дешевизной сборки, разборки и ре-

монта, легкостью замены вышедших из строя частей.

Технологическая надежность характеризуется бесперебой-

ностью в работе и легкостью поддержания технологического ре-

жима, малочисленностью обслуживающего персонала, возмож-

ностью подсоединения КИП и трубопроводов обвязки, обеспечи-

вающих быстрое отключение аппарата от технологической схе-

мы, его опорожнение, продувку или промывку.

Безопасность призвана обеспечить охрану труда. Конструк-

ция должна быть герметичной, отличаться бесшумностью и от-

сутствием вибраций во время работы, исключать избыточное из-

лучение теплоты и выбросы, обеспечивать возможность контроля

за состоянием аппарата и проведения испытаний.

Транспортабельность характеризуется удобством транспор-

тирования и гарантией сохранности и исправности при перевозке.

Аппаратура, предназначенная к перевозке по железной дороге,

должна отвечать существующим нормам перевозки по габариту и

другим покзателям. Аппараты диаметром до 3,25 м и длиной до

10,5 м могут перевозиться по железной дороге без специального

согласования. Перевозка аппаратов больших габаритов требует

специального согласования с органами управления железных до-

рог.

Водным транспортом можно перевозить аппараты диамет-

ром до 8 м, длиной до 55 м, а буксировкой на плаву – диаметром

до 10 м и длиной до 100 м.

Аппараты с очень большими размерами собирают на месте

монтажа из отдельных частей и деталей.

Наиболее общими критериями, характеризующими степень

совершенства оборудования, являются технико-экономические

показатели: удельная производительность, стоимость аппарата и

расходы на его эксплуатацию. Удельная производительность по-

казывает количество продукции, получаемой с 1 м3 или 1 кг мас-

сы оборудования за единицу времени.

Стоимость оборудования определяет величину единовре-

менных капитальных вложений. Иногда дорогой, но более совер-

шенный, аппарат может оказаться значительно рентабельнее де-

шевого. Чем выше удельная производительность оборудования,

тем меньше расходы на эксплуатацию и меньше себестоимость

продукта, которая характеризует степень совершенства аппаратов

и всего технологического процесса в целом.

Увеличение выпуска химической продукции при одновре-

менном снижении себестоимости обеспечивается не только

строительством новых заводов или увеличением числа дейст-

вующих производств. Оно достигается совершенствованием тех-

нологии и созданием аппаратов большой единичной мощности.

Такие аппараты более экономичны, занимают меньшую площадь,

менее металлоемки и требуют меньше обслуживающего персона-

ла, чем эквивалентное по мощности число малопроизводитель-

ных аппаратов.

При значительном росте производительности отдельных ус-

тановок и цехов становится экономически нецелесообразным

применение резервных и буферных емкостей для обеспечения

ритмичной работы производства, так как это требует резкого уве-

личения производственных площадей. В связи с этим весьма ак-

туальной становится задача повышения надежности машин и ап-

паратов. Последнее достигается усовершенствованием конструк-

ции, применением новых материалов и надежных способов защи-

ты от коррозии. Увеличение габаритов аппаратов ограничивается

технологическими возможностями их изготовления и эксплуата-

ции, а также сложностью транспортировки.

Технология и применяемое оборудование тесно взаимосвя-

заны. Каждому процессу соответствует определенный оптималь-

ный набор типов машин и аппаратов. Создание надежного и эко-

номичного производства требует от специалиста четких знаний о

машинах, аппаратах и устройствах, которыми оборудовано дан-

ное производство. От него требуется знание устройства и прин-

ципов действия машин и аппаратов, их достоинств и недостатков,

методов расчета производительности, умение ориентировочно

оценивать механическую надежность аппаратуры, а также знание

основных способов защиты аппаратов от коррозии и антикорро-

зионное поведение различных материалов.