Массообменные аппараты: абсорбционные аппараты. Физические основы процесса абсорбции. Типовые конструкции абсорберов. Принцип действия.

Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой смеси жидким поглотителем. Абсорбцию применяют в промышленности для получения готового продукта (производство кислот), разделения газовых смесей (получение бензола из коксового газа) и т.д

При абсорбции происходит контакт жидкости и газа; при этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жид­кую фазу

Наиболее широкое распространение получили насадочные и барботажные тарельчатые абсорберы.

Насадочные абсорберы представляют собой ко­лонны, заполненные насадкой, которую укладывают в один или несколько слоев. Жидкость стекает по насадке в виде пленки, газ движется противотоком. В качестве насадок используют кольца, седла, куски кокса или кварца, бруски дерева, полиэти­леновые розетки и др. Выбор насадки определяется как ее хими­ческой и механической стойкостью так и характеристиками насадки (удельной поверхностью и свободным объемом . Обычно в промышленности используют колонны диаметром от 1000 до 3000 мм.

Барботажные тарельчатые абсорберы также работают при противотоке газа и жидкости, которая перели­вается с тарелки на тарелку по сливным патрубкам . Газ распределяется между колпачками и барботирует сквозь слой жидкости на тарелке. Помимо колпачковых широкое распространение получили ситчатые и провальные тарелки, используемые также в процессах ректификации. Обычные диаметры колонн от 1000 до 3600 мм. Вы­бор материала колонн определяется технологическими гребованиями Колонны изготовляют из стали (ст. 3 и Х18Н10Т), керамики, чугуна, титана и графита. В тарельчатых колоннах легче отводить тепло, выделяющееся при абсорбции.

Поверхностные абсорберы обычно выполняют из керамики и используют при выделении растворимых компо­нентов и одновременном отводе тепла; их применяют ограни­ченно. Пленочные абсорберы работают при прямо­токе и противотоке газа и жидкости. Жидкость подается сверху, распределяется по трубам или вертикальным пластинам и сте­кает вниз тонкой пленкой. Пленочные абсорберы отличаются малым гидравлическим сопротивлением (при нисходящей пленке) и значительной поверхностью контакта фаз. В этих абсорберах довольно удобно отводить выделяющееся тепло.

В распылительных абсорберах поверхность контакта фаз образуется при распыливании жидкости в газе на мелкие капли. В этих абсорберах распыливание жидкости производится либо форсунками, либо за счет кинетической энергии движущегося потока, либо при помощи вращающихся деталей

16. Массообменные аппараты: ректификационные колонны. Типовые конструкции. Принцип действия.

Для разделения смесей жидкостей и сжиженных газовых сме­сей в промышленности применяют способы простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паром, мо­лекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой. Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или в общем случае нескольких жидкостей с раз­личными температурами кипения одной или нескольких жидко­стей в более или менее чистом виде. Это достигается нагревани­ем и испарением такой смеси с последующим многократным тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента—из паро­вой фазы в жидкую.

Процесс ректификации осуществляют в ректификационной ус­тановке, включающей ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сбор­ники дистиллята и кубового остатка. Дефлегматор, холодильник-конденсатор и подогреватель представляют собой обычные теплообменники

Основным аппаратом установки является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жид­кости поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жид­кость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы.В большинстве случаев конечными продуктами являются дистил­лят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый ос­таток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).

Степень разделения смеси жидко­стей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистил­лята и кубового остатка зависят от того, насколько развита по­верхность фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленоч­ные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата

Тарельчатые колпачковые колонны

Пары с предыдущей тарелки попадают в паровые патрубки колпачков и барботируют через слой жидкости, в которую час­тично погружены колпачки. Колпачки имеют отверстия или зуб­чатые прорези, расчленяющие пар на мелкие струйки для увеличения поверхности соприкосновения его с жидкостью. Переливные трубки служат для подвода и отвода жидкости и регулирования ее уровня на тарелке

Основной областью массообмена и теплообмена между парами и жидкостью, является слой пены и брызг над тарелкой, создаю­щийся в результате барботажа пара. Высота этого слоя зависит от размеров колпачков, глубины их погружения, скорости пара, толщины слоя жидкости на тарелке, физических свойств жидкости и др.

Кроме колпачковых тарелок, приме­няют также клапанные, желобчатые, чешуйчатые, провальные и другие конструкции тарелок.

Ситчатые колонныприменяют главным обра­зом при ректификации спирта и жидкого воздуха. Допустимые нагрузки по жидкости и пару для них относительно невелики, и регулирование режима их работы затруднительно. Массо- и теп­лообмен между паром и жидкостью в основном происходят на некотором расстоянии от дна тарелки в слое пены и брызг. Дав­ление и скорость пара, проходящего через отверстия сетки, дол­жны быть достаточны для преодоления давления слоя жидкости на тарелке и создания сопротивления ее стеканию через отвер­стия. Ситчатые тарелки необходимо устанавливать строго гори­зонтально для обеспечения прохождения пара через все отвер­стия тарелки, а также во избежание стекания жидкости через них. Обычно диаметр отверстий ситчатой тарелки принимают в пределах 0,8—3,0 мм.

Насадочные колонныпредставляют собой ци­линдрические аппараты, заполненные инертными материалами в виде кусков определенного размера или насадочными телами, имеющими форму, например, колец, шаров для увеличения по­верхности фазового контакта и интенсификации перемешивания жидкой и паровой фаз.

Трубчатые пленочные ректификационные колоннысостоят из пучка вертикальных труб, по внутренней поверхности которых тонкой пленкой стекает жидкость, взаимодействуя с поднимаю­щимся по трубам паром.

17. Оборудование для восстановления изношенных покрышек: оборудование для подготовки покрышек к восстановлению, оборудование для наложения протектора, для вулканизации.

Затраты на восстанов­ление составляют всего около 30% затрат на изготовление но­вых покрышек. Осмотр покрышек, поступающих на восстановление, являет­ся первой производственной операцией.

Места, в которых подозревается расслоение каркаса, про­веряют с помощью пневмодефектоскопа — полой иглы, соеди­ненной с магистралью сжатого воздуха (давление 0,2— 0,4 МПа). Прокалывая покрышку, игла открывает доступ сжа­того воздуха внутрь каркаса. При наличии расслоения каркаса на покрышке появляется вздутие.

После контрольного осмотра покрышки подвергаются мойке и сушке Сушка проводится в камер­ных сушилках с воздушным теплоносителем.

После сушки покрышка подается на операции восстановления протектора, включающие: обработку протекторной части с целью полного удаления старого протектора; придание по­крышке требуемой формы, а ее поверхности — шероховатости, необходимой для прочной связи с новым протектором; наложе­ние нового протектора; вулканизацию.

Протекторная часть покрышки обрабатывается на копировалыю-шероховальных станках

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Патрон шинодержателя 7 установлен на кронштейне 8. Закрепленную на патроне 7 покрышку вращает фрикционный ролик 10, приводимый в движение дви­гателем 11. Шинодержатель и привод его смонтированы на ползуне 13, который перемещается по направляющим станины 77. Привод шиподержателя перемещается относительно ползу­на 13 по направляющим с помощью пневмоцилиндра. Продоль­ное и поперечное перемещения шинодержателя производятся с помощью маховичков 15 и 16.

На плите 21 смонтирован поворотный кронштейн 23, на ко­тором установлены режущие устройства. Кронштейн 23 пово­рачивается с помощью двигателя 30 через клиноременную пе­редачу и червячный редуктор, зубчатое колесо которого 20 си­дит на кронштейне. На этом же кронштейне монтируется пол­зун 26, перемещающийся пневмоцилиндром вместе с режущим устройством. Управляет перемещением следящий ролик 28, ко­торый касается шаблона 29, с заложенной в нем программой движения. В результате режущий механизм обрабатывает по­крышку по заданному профилю.

Шероховальная головка 27 имеет вал, на котором укреплен шероховальный инструмент 6. Режущим инструментом служит наборная фреза, приводимая в движение электродвигателем 1 через ременную передачу. Устройство 2 служит для поворота головки и, следовательно, смены инструмента. Шероховальная головка включает в себя также резцедержатель 3 и кожух 5, ограждающий фрезу; он соединен с системой отсоса воздуха, загрязненного пылью, образующейся при фрезеровании. Ппевмоподъемпик 18 облегчает установку покрышки па патрон шинодержателя. Управление станком сосредоточено па пульте 14. Этот станок может работать как при ручном управлении, так и в автоматическом режиме.

Для снятия протектора сначала включают резец, имеющий вид диска с острыми зубьями. Шероховку выполняет дисковая фреза. Смена инструмента производится поворотом головки. Покрышка крепится на патроне с помощью кулачков и под-дутой камеры. Имеются конструкции патронов, для которых камера в покрышке не нужна. Ее заменяет штатная диафраг­ма, укрепленная в патроне-держателе. В эксплуатации нахо­дятся также станки других типов.

После шероховки покрышки поступают на участок наложе­ния протектора. Тип оборудования, применяемого для наложе­ния протектора, зависит от способа проведения процесса.

Покрышка устанавливается на патрон станка, крепится раздвижными секторами и удер­живается с помощью воздуха, подаваемого в диафрагму; затем

на нее накладываются промежуточный слой и собственно про­тектор и производится прикатка их роликами

Все большее распространение получило наложение протектора методом навивки тонкой разогретой ре­зиновой ленты.

Метод навивки протек­тора тонкой лентой позволяет получать более монолитные протекторы и обеспечивает лучшую их адгезию к каркасу, большую точность наложения и формы.

Агрегат для наложения протектора методом навивки со­стоит: из червячной машины холодного питания, выпускающей точно калиброванную ленту из разогретой резиновой смеси; системы наложения и прикатки ленты; системы установки по­крышки и системы управления, выполняющей функции синхро­низации работы отдельных механизмов и ориентации покрышки относительно головки для наложения протектора. Все процес­сы на этом агрегате выполняются автоматически. Наложенный протектор вулканизуется в вулканизаторах тех же типов, какие используются для выпуска новых покры­шек, и в специально сконструированных машинах для шиновос-становительного производства.