Инновационные технологии изготовления конструкционных материалов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………  
ЧАСТЬ 1. МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ АППАРТОВ, ТРУБОПРОВОДОВ И ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ  
1.1. Материалы…………………………………………….  
1.2. Инновационные технологии изготовления конструкционных материалов………………………...  
1.3. Защитные покрытия………………………………….  
1.4. Тепловая изоляция…………………………………...  
1.5. Трубопроводы………………………………………...  
1.5.1. Узлы и детали трубопроводов………………..  
1.5.2. Компенсаторы…………………………………  
1.5.3. Опоры трубопроводов………………………..  
1.5.4. Соединения трубопроводов………………….  
1.6. Трубопроводная арматура…………………………...  
1.6.1. Задвижки……………………………………….  
1.6.2. Вентили………………………………………..  
1.6.3. Краны………………………………………….  
1.6.4. Заслонки……………………………………….  
1.6.5. Клапаны………………………………………...  
1.7. Устройства для присоединения трубопроводов…….  
1.7.1. Штуцера и бобышки…………………………..  
1.8. Смотровые окна………………………………………..  
1.9. Люки……………………………………………………  
1.10. Опоры и устройства для строповки аппаратов…….  
1.10.1. Опоры и лапы аппаратов…………………….  
1.10.2. Устройства для строповки аппаратов………  
ЧАСТЬ 2. РЕАКЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ  
2.1. Аппараты и мешалки………………………………….  
2.1.1. Привод мешалки………………………………...  
2.1.2. Мешалки………………………………………...  
2.2. Уплотнения вращающихся валов…………………….  
2.2.1. Сальниковые уплотнения……………………..  
2.2.2. Торцевые уплотнения…………………………  
ЧАСТЬ 3. ОБОРУДОВАНИЕ РЕАКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ  
3.1. Реакционные печи……………………………………..  
3.1.1. Трубчатые печи………………………………...  
3.1.2. Печи окислительного пиролиза………………  
3.1.3. Печи для получения сажи…………………….  
3.2. Реакторы для проведения реакции в газовой фазе над твердым катализатором……………………………….  
3.2.1. Реакторы с неподвижным слоем катализатора………………………………………….  
3.2.2. Реакторы с движущимся слоем катализатора...  
3.3. Реакторы для проведения реакций в газовой фазе над жидким катализатором……………………………………  
3.3.1. Реакторы колонного типа с насадкой или тарелками……………………………………………………….  
3.3.2. Реакторы барботажного типа…………………...  
3.3.3. Реакторы пенного типа………………………….  
3.3.4. Ректоры пленочного типа……………………….  
3.3.5 Реакторы типа эрлифт……………………………  
3.4. Реакторы для проведения реакций в жидкой фазе и в эмульсиях……………………………………………………..  
3.4.1. Реакторы с мешалками………………………….  
3.4.2. Реакторы проточного типа……………………...  
ЧАСТЬ 4. РЕАКЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ  
4.1.Реакторы для полимеризации в эмульсии……………  
4.2. Реакторы для полимеризации в растворе……………  
4.2.1. Реакторы идеального смешения………………..  
4.2.2. Реакторы полного вытеснения………………….  
4.3. Реакторы для полимеризации в массе………………..  
ЧАСТЬ 5. Растворы каучуков (Обработка растворов каучуков)  
5.1. Отмывка остатков катализатора……………………...      
ЧАСТЬ 6. ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕГАЗАЦИИ  
6.1. Аппараты для дегазации латексов……………………  
6.2. Аппараты для водной дегазации каучуков…………..  
6.2.1. Емкостные дегазаторы…………………………..  
6.2.2. Многоступенчатые дегазаторы…………………  
6.3. Крошкообразователи………………………………….  
6.4. Аппараты безводной дегазации каучуков (Дегазация в смесительных машинах)……………………………………..  
6.5. Дегазация в пленочных аппаратах…………………...  
6.6. Дегазация в роторных аппаратах……………………..  
6.6.1. Вертикальные роторные аппараты……………..  
6.6.2. Горизонтальные роторные аппараты…………..  
6.7. Дегазация в струйных аппаратах……………………..  
6.8. Дегазация в валковых машинах………………………  
6.9. Дегазация в червячных машинах……………………..  
ЧАСТЬ 7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ В КАУЧУК САЖИ, МАСЛА И ДРУГИХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ  
7.1. Введение масла………………………………………...  
7.2. Введение сажи…………………………………………  
ЧАСТЬ 8. ОБОРУДОВАНИЕ АГЛОМЕРАЦИИ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЛАТЕКСОВ  
8.1. Оборудование агломерации латексов………………..  
8.2. Оборудование для концентрирования латексов…….  
ЧАСТЬ 9. Способы и оборудование коагуляции и выделения каучуков  
9.1. Методы коагуляции латексов и выделения каучуков  
ЧАСТЬ 10. ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И СУШКИ КАУЧУКОВ  
10.1. Оборудование процессов обезвоживания…………..  
10.2. Червячные машины………………………………….  
10.3. Сушилки………………………………………………  
10.3.1. Конвейерные сушилки……………………….  
10.4. Машины механотермического обезвоживания…….  
ЧАСТЬ 11. МАШИНЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КАУЧУКОВ  
11.1. Машины для формирования и упаковки каучуков в кипы……………………………………………………………..  
11.2. Машины для упаковки и формирования каучуков в брикеты…………………………………………………………  
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……….  


ВВЕДЕНИЕ

Производства синтетических каучуков (СК) отличаются многообразием химических и технологических процессов, что полностью относится и к оборудованию, применяемому для их оформления. Сложность процессов производства СК обусловлена необходимостью обеспечивать оптимальные условия проведения химических реакций полимеризации и поликонденсации, сохранение структуры и свойств полученных эластомеров в ходе их обработки вплоть до получения товарного продукта. Очевидно, что для удовлетворения требований, предъявляемых к подобным производствам, необходимо располагать знаниями технологических процессов, уметь правильно выбрать их применительно к данному производству, а также подобрать подходящее оборудование. Решение этого вопроса и является предметом данного пособия.

ЧАСТЬ 1. МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ

ДЕТАЛЕЙ АППАРАТОВ, ТРУБОПРОВОДОВ

И ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Материалы

Разнообразие материалов, применяемых в производствах СК, объясняется разнообразием процессов, условий, параметров, а также многообразием веществ, участвующих в химических процессах.

Материал, из которого изготавливается аппаратура, должен быть механически прочным, химически стойким, инертным к перерабатываемым продуктам, обладать определенными физическими свойствами (твердость, электро- и теплопроводность), легко подвергаться механической обработке, быть доступным и дешевым.

Все материалы подразделяются на металлы и не металлы.

Среди металлов наиболее распространены сталь, чугун, и их сплавы.

Сталь – общее название группы сплавов на основе Fe, содержащих не более 2% C. Углеродистые стали содержат обычно до 1,3% С, до 0,35% Si, до 0,6% Mn, а также вредные примеси: S (до 0,6%), P (до 0,7%), O, N. Маркируются стали буквами Ст. и цифрами 1, 2, 3, … , 6. Чем больше это число, тем выше содержание углерода, а следовательно, выше прочность и ниже пластичность. Существуют стали обыкновенного качества (Ст.0, Ст.1, Ст.2) с содержанием С до 0,6%, S до 0,06%, P до 0,07%, их прочность не высока (предел прочности от 300 до 470 МПа). К качественным относятся Ст.8, Ст.10, Ст.20 и легированные стали в которых отклонения в содержании С не превышают 0,07%, а P и S 0,025%. Легированные конструкционные стали маркируются буквами и цифрами (15Х, 40 Х ФА, 20Х2Н2А и так далее). Первые цифры марки обозначают среднее содержание С в сотых долях процента для конструкционных сталях и десятых для инструментальных и нержавеющих, буквами справа от цифр указан легирующий элемент: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П – фосфор, Р – бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельный, Ю – алюминий. Цифры после букв обозначают примерное содержание соответствующего легирующего элемента в %. Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной, буква Ш – особо высококачественной.

Чугун – сплав железа с углеродом (обычно более 2%). В зависимости от формы графита и условий его образования различают серый, (СЧ 18, СЧ 24, СЧ 25), высокопрочный (ВЧ 50-2, ВЧ 60-2, ВЧ 70-3) и ковкий чугун (КЧ 56-4, КЧ 60-3, КЧ 63-2). Буквы показывают основной характер или назначение чугуна, цифры указывают предел прочности при растяжении (в кгс/мм2) и относительное удлинение в %.

Применение цветных металлов ограниченно, поскольку они дороги и дефицитны. Но, тем не менее, существуют процессы, где без них обойтись нельзя. Среди цветных металлов благодаря коррозионной стойкости, тепло- и электропроводности наиболее применимы медь (М0, М1, М2) и сплавы на её основе: латуни (Л 96, Л 90) и бронзы (Бр. 0Ф6, 5 – 0, I, Бр. А Ж 9-4; Бр. К Мц 3-1; Бр. С 30).

Широко распространено использование алюминия (А 995, А99, А85) и его сплавов, обладающих коррозионной стойкостью вследствие образования тонкой пленки Al2O3, а также титана (ВТ I-00, ВТ I-0) и его сплавов благодаря высокой коррозионной стойкости и жаростойкости. Высокой прочностью обладают магниевые сплавы (МА-I, МА-5), химической стойкостью и простотой обработки никель (Н0, НП 2) и его сплавы.

Применение неметаллов связано с их относительной дешевизной, доступностью, легкостью обработки коррозионной стойкостью по сравнению с металлами.

Среди них благодаря высокой инертности к агрессивным средам, тепло- и электропроводности нашли применение графит и материалы на его основе: графитопласты, или антегмиты (АТМ-I, АТМ-I0), и графитолиты. Из них изготавливают теплообменники, испарители, абсорберы, насосы и т.д.

Благодаря стойкости к действию высоких температур и агрессивных сред широко используется керамика как в виде самостоятельных конструкций (насосы, трубопроводы, реакторы), так и в виде плит, скорлупок, сегментов и т.п.

Широкое применение нашли стекло и стеклокристаллические материалы: пирокерамы и фотокерамы. Из них изготавливают трубы.

В практику химического аппаратуростроения во всё возрастающей степени внедряются также и пластмассы в виде винипласта, полиэтилена, фторопласта, термореактивных полимеров, волокнитов, феолитов, стекловолокнитов, асбовинила, текстолита, из которых изготавливаются как самостоятельные конструкции, так и трубопроводы, арматура.

Инновационные технологии изготовления конструкционных материалов

Интенсивное развитие авиационной, космической, атомной, химической и других областей техники определяет необходимость создания новых конструкционных материалов, обладающих сложным комплексом различных свойств и способных обеспечить работу конструкций в любых условиях. Наиболее перспективным решением этой задачи является создание композиционных материалов (композитов) на основе высокопрочных углеродных, борных, стеклянных, органических и некоторых других видов волокон и нитей.

Композиционные материалы представляют собой сложные гетерогенные (неоднородные) структуры, образованные сочетанием армирующих элементов и изотропного полимерного связующего. Армирующие элементы в виде тонких волокон, нитей, жгутов или тканей обеспечивают физико-механические характеристики материала.

Важнейшим достоинством конструкционных материалов является направленный характер свойств материала. Можно создавать из конструкционных материалов элементы конструкций с заранее заданными свойствами, наиболее полно отвечающие характеру и условиям работы.

Наши рекомендации