Назначение и классификация трубчатых печей. Основные показатели работы трубчатых печей.

Цели и методы очистки газов.

Для дальнейшего использования газа или примесей, в нем содержащихся производят очистку газов. Так же данные мероприятия необходимы для профилактики охраны воздушного пространства. Очистка газов происходит благодаря применению специального оборудования.

Примеси веществ, которые содержатся в атмосфере могут быть как твердые, так и жидкие. Ну, и конечно, газообразные. Зависит от того, на каком предприятии они образуются. Так, в очистке выбросов нуждаются такие отрасли как, металлургическая, химическая, нефтяная. Используют различные установки для фильтрации цементные заводы и тепловые электростанции.

Процесс очистки осуществляется следующими методами:

Механическим.

Электрическим.

Физико-химическим.

Самое распространенное оборудование, с помощью которого проводится очистка газов – это циклоны. Так же используют рукавные фильтры. Установки подбираются индивидуально для каждого предприятия. Они производят очистку механическим способом. Для того, чтобы провести этот процесс электрическим способом, необходимы, специальные, электрические фильтры. Очистка выбросов происходит благодаря созданию неоднородного электрического поля с высоким напряжением. Используют такие установки для тонкой фильтрации.

Физико-химический метод заключается в промывке газов растворителями или растворами реагентов. Так же к данному способу относится поглощение примесей твердыми активными веществами или физическое их разделение. Очистка газов в этом случае называется абсорбция, адсорбция, конденсация, десорбция. Все эти процессы используют для различных целей и с разными выбросами.

Классификация газоочистительных аппаратов и их устройство

газоочистной аппарат — Элемент газоочистной установки, в котором осуществляется определенный избирательный процесс улавливания твердых, жидких или газообразных вредных веществ, содержащихся в отходящих газах или вентиляционном воздухе. Наличие большого числа газоочистных аппаратов, весьма отличающихся друг от друга как по конструкции, так и по принципу действия, затрудняет точную их классификацию. По способу очистки существующие пылеуловители делят на группы сухой, мокрой и электрической очистки. Для сепарации частиц пыли из газового потока в сухих аппаратах используют принципы инерции или фильтрования. В мокрых аппаратах это достигается промывкой запыленного газа жидкостью или осаждением частиц пыли на жидкостную пленку. В электрофильтрах осаждение происходит в результате сообщения частицам пыли электрического заряда. Вредные газообразные компоненты улавливают в аппаратах сорбционного типа.

Центробежные насосы, принципы действия. Характеристика, устройство и эксплуатация центробежных насосов.

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, и расположенного внутри жестко закрепленного колеса, состоящего из двух дисков, с закрепленными между ними лопастями. Они отогнуты от радиального направления в сторону противоположную той, в какую направлено вращение колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки.Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем: в наполненном водой корпусе и всасывающем трубопроводе приводится во вращение рабочее колесо. Возникающая при его вращении центробежная сила приводит к вытеснению воды от центра колеса к его периферийным участкам. Там создается повышенное давление, которое начинает вытеснять жидкость в напорный трубопровод. Понижение давления в центре рабочего колеса вызывает поступление жидкости в насос через всасывающий водопровод. Таким образом осуществляется работа по непрерывной подаче жидкости центробежным насосом. Центробежные насосы могут иметь одно или несколько рабочих колес, называются они соответственно — одноступенчатыми и многоступенчатыми. Не зависимо от количества рабочих колес, принцип действия центробежного насоса остается тем же — перемещение жидкости вызывает центробежная сила, вызванная вращающимся рабочим колесом..

Назначение и классификация трубчатых печей. Основные показатели работы трубчатых печей.

Печь создана для нагрева углеводородного сырья теплоносителем, также для нагрева и воплощения хим реакций за счет тепла выделенного при сжигании горючего конкретно в этом аппарате. Трубчатые печи применяются при необходимости нагрева среды (углеводородов) до температур более больших, чем те, которых можно достигнуть при помощи пара, т. е. приблизительно выше 230 °С. Трубчатые печи получили обширное распространение в нефтехимической индустрии, где их употребляют для высокотемпературного нагрева и обскурантистских перевоплощений водянистых и газообразных нефтепродуктов (пиролиза, крекинга). Отыскали они применение и в хим индустрии. В первый раз трубчатые печи предложены русскими инженерами В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым. Невзирая на огромное обилие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для их являются рабочая камера (радиация, конвекция), трубчатый змеевик, огнеупорная футеровка, оборудование для сжигания горючего (горелки), дымопровод, дымовая труба (рис. 2.70). Печь работает последующим образом. Мазут либо газ сжигается при помощи горелок, расположенных на стенках либо поду камеры радиации. Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, направляются в дымопровод и по дымовой трубе уходят в атмосферу. Продукт одним либо несколькими потоками поступает в трубы конвективного змеевика, проходит трубы экранов камеры радиации и подогретый до нужной температуры, выходит из печи. Термическое воздействие на начальные материалы в рабочей камере печи, является одним из главных технологических приемов, ведущих к получению данных мотивированных товаров. Главной частью трубчатой печи является радиационная секция, которая сразу является и камерой сгорания. Передача тепла в радиационной секции осуществляется в большей степени излучением, вследствие больших температур газов в этой части печи. Тепло, переданное в этой секции конвекцией, является только маленький частью от полного количества переданного тепла, т. к. скорость газов, передвигающихся вокруг труб, большей частью определяется только местной разностью удельных весов газов, и передача тепла естественной конвекцией малозначительна. Продукты сгорания горючего являются первичным и основным источником тепла, поглощаемого в радиационной секции трубчатых печей. Тепло, выделившееся при горении, поглощается трубами радиационной секции, создающими так именуемую всасывающую поверхность. Поверхность футеровки радиантной секции делает так именуемую отражающую поверхность, которая (на теоретическом уровне) не поглощает тепла, переданного ей газовой средой печи, а только излучением передает его на трубчатый змеевик, (рис. 2.71) 60…80 % всего применяемого тепла в печи передается в камере радиации, остальное — в конвективной секции. Температура газов, выходящих из радиационной секции, обычно довольно высока, и тепло этих газов можно использовать дальше в конвективной части печи. Камера конвекции служит для использования физического тепла товаров сгорания, выходящих из радиационной секции обычно с температурой 700…900 °С. В камере конвекции тепло к сырью передается в главном конвекцией и отчасти излучением трехатомных компонент дымовых газов

3. Сущность процесса адсорбции. Требования, предъявляемые к адсорбентам. Изотерма адсорбции.

Адсорбцией называется процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов газовой или жидкостной смеси поверхностью твёрдого поглотителя (адсорбента). Поглощаемый компонент (ПК), содержащийся в сплошной среде (газе, жидкости) именуется адсорбтивом, содержащийся в сорбенте – адсорбатом. Процесс адсорбции сопровождается выделением теплоты, величина которой зависит от характера взаимодействия адсорбированных молекул с поверхностью. Согласно этому, различают физическую и химическую адсорбцию.

Физическая адсорбция обуславливается действием ван-дер-ваальсовых сил. Количество выделяемой теплоты при адсорбции примерно соответствует величинам теплоты испарения (1-5 ккал/моль для простых молекул и 10-20 ккал/моль для больших молекул). Физическая адсорбция – обратимый процесс. Химическая адсорбция – необратимый процесс. Количество теплоты, выделяемое при химической адсорбции, близко к количеству теплоты химической реакции (10-100 ккал/моль). Химическая адсорбция возрастает с повышением температуры, физическая адсорбция с ростом температуры уменьшается – происходит десорбция.

Адсорбция используется для очистки газовых (жидких) смесей от нежелательной примеси или для выделения этой примеси в качестве целевого продукта; оптимальной является реализация совместно обеих целей, т.е. приближение технологии к безотходной. Благодаря селективности поглощения различных компонентов адсорбция является одним из эффективных процессов разделения. Вместе с тем она составляет одну из стадий проведения гетерогенной химической реакции – каталитической или некаталитической.

После осуществления адсорбции, производят десорбцию адсорбента. Это позволяет извлечь из сорбента ПК (нередко – целевой продукт) и вновь использовать освобождённый от него сорбент. Для этого необходимо провести активацию сорбента, чтобы восстановить его адсорбционные свойства. Стадии десорбции и активации адсорбента представляют собой его регенерацию.

Адсорбция широко применяется в химической технологии:

- для осушки газов и их очистки с выделением целевых компонентов;

- для извлечения (регенерации) растворителей из газовых или жидких смесей;

- для осветления растворов;

- для очистки газовых выбросов и сточных вод;

- в аналитических целях (метод хроматографии).

Успех процесса адсорбции во многом определяется выбором адсорбента.

Основные требования к адсорбентам: селективность; возможно большая поглотительная способность; приемлемая стоимость и доступность; лёгкость десорбции и регенерации; высокая механическая прочность; удобство в работе; негорючесть, малое эрозионное воздействие на элементы аппаратуры.

Соответственно требованию высокой поглотительной способности, адсорбенты чаще всего – высокопористые твёрдые вещества, используемые в виде зёрен размером от долей миллиметра до нескольких миллиметров.

В зависимости от размеров различают микропоры, промежуточные поры (мезопоры), макропоры. К микропорам относят поры с радиусом до 20 Å (1 Å = 10-10 м), они соизмеримы с размерами молекул ПК. Удельная поверхность достигает от нескольких сотен до 2000 м2/ч.

Промежуточными считают поры радиусом от 20 до 1000-2000 Å; удельная поверхность здесь от 10 до 500 м2/ч. Полагают, что мезопоры выполняют две роли: собственно адсорбционную и транспортную (перенос молекул ПК к микропорам).

Макропоры (их радиус превышает 2000 Å) отличаются небольшой удельной поверхностью (до нескольких квадратных метров на 1 грамм). Основная их роль – транспортная: перенос ПК к микро- и мезопорам.К наиболее распространённым промышленным сорбентам относятся: активированные угли (АУ), силикагели и алюмогели, цеолиты, иониты.

4.Устройство кристаллизаторов, применяемых в нефтепереработке.

Метод кристаллизации применяется для выделения из нефтяных фракций индивидуальных углеводородов или групп углеводородов (например, н-алканов), имеющих наиболее высокие температуры кристаллизации. Температура кристаллизации зависит от размеров молекул и степени их симметрии. Так, температура кристаллизации ^кРист н-алканов повышается с увеличением их молекулярной массы и, начиная с гептадекана (Ткрист 22,5 С), это твердые вещества при комнатной температуре. Температура кристаллизации п-ксилола (13,26°С) на 38,5 СС выше, чем о-ксилола, и на 61 °С выше, чем м-ксилола. Это объясняется наибольшей степенью симметрии молекул п-ксилола и соответственно наибольшей плотностью их упаковки в кристаллической решетке.

Фазовые диаграммы равновесия жидкость — твердая фаза могут быть двух типов: с образованием твердого раствора или эвтектической смеси. Фазовая диаграмма первого типа характерна, например, для системы фенантрен — антрацен. При охлаждении системы до температуры t\ образуется жидкая фаза А и равновесная твердая фаза В, обогащенная более высокоплавким компонентом—антраценом, однако получение чистого антрацена одноступенчатой кристаллизацией невозможно.

Диаграмма второго типа характерна, например, для системы п-ксилол — м-ксилол. При понижении температуры смеси заданного состава Л до 0°С начинается кристаллизация п-ксилола. При дальнейшем снижении температуры вплоть до эвтектической точки t3 (—52,7 °С) увеличивается выход твердой фазы, представляющей собой n-ксилол, а состав жидкой фазы изменяется в соответствии с кривой равновесия. При —52,7°С кристаллизуется эвтектическая смесь, и вся система затвердевает, поэтому охлаждение не доводят до эвтектической температуры и кристаллы п-ксилола отделяют фильтрованием или центрифугированием.

Присутствие в смеси кроме п- и м-ксилола других изомеров приводит к снижению температуры кристаллизации эвтектической смеси до —101 °С. При осуществлении процесса в промышленности сырье охлаждают до —(60-70) °С.

Получение чистого высокоплавкого компонента одноступенчатой кристаллизацией и для систем с образованием эвтектической смеси практически невозможно: в кристаллах неизбежно остается некоторое количество маточного раствора в результате адсорбции на поверхности, включений в порах и полостях кристаллов, проникновения в трещины под действием капиллярных сил. Поэтому п-ксилол приходится очищать перекристаллизацией или расплавлением части продукта и концентрированием примесей в непрерывных противоточных пульсационных колоннах. Недостатки процесса кристаллизации — низкая степень извлечения n-ксилола (как правило, менее 65 % от содержания его в сырье), а также возможность выделения лишь одного, наиболее высокоплавкого компонента. Кристаллизацией выделяют также дурол (1,2,4,5-тетраметилбензол) —наиболее высокоплавкий изомер из алкилбензолов. Сю, возможно выделение нафталина и некоторых алкилнафталинов, например 2,3,6-триметилнафталина.

Эффективным методом очистки веществ является зонная плавка. Расплавленная зона, образующаяся при нагревании твердого продукта, перемещается между двумя твердыми фазами. Может использоваться и метод зонного вымораживания, при котором расплавленный продукт очень медленно застывает. Аппарат снабжен несколькими обогреваемыми кольцами, между которыми находятся охлаждающие устройства. Вращение трубки с очищаемым веществом позволяет перемешивать жидкую фазу, особенно на поверхности раздела жидкость — твердая фаза, что улучшает теплообмен и повышает скорость прохода зоны.