Технологическое оборудование.

Процессы и аппараты.

Технологическое оборудование.

Выполнил: Федюшин Р.И.

Химико-технологические процессы

Классификация

Характерной особенностью технологических процессов в производствах являются химические превращения, происходящие в результате химических реакций и приводящие к образованию веществ с отличными от исходных продуктов свойствами. Химическое превращение сопровождается физическими, химическими и тепловыми процессами, которые вместе с химической реакцией составляют физико-химический процесс.

Процессы химической технологии классифицируются в соответствии с законами, лежащими в их основе. Такая классификация позволяет выделить следующие группы процессов:

- гидромеханические

- тепловые

- массообменные

- механические

- химические

Гидромеханические процессы – в разделе «гидравлика» рассматривают вопросы равновесия жидкости в состоянии покоя.

«Гидродинамика» - изучает движение жидкостей и газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем, перемещение их через пористые перегородки.

Тепловые процессы – включают в себя нагревание, охлаждение реакционных масс, выпаривание растворов, конденсация паров и другие процессы, протекающие при подводе или отводе тепла. Тепловые процессы основываются на законах теплопередачи.

Массообменные и диффузионные процессы – характеризуются переносом исходных компонентов внутри фазы из одного состояния в другое средством диффузии. К этой группе относятся процессы абсорбции, перегонки, ректификации, экстракции, кристаллизации, адсорбции, десорбции и сушки.

Механические процессы – измельчение твердых тел, транспортировка, разделение и смешение сыпучих материалов, подчиняются законам механики твердых тел.

Химические процессы – протекают в соответствии с законами химической кинетики и зависят от процессов тепло и массопереноса.

Процессы химической технологии в зависимости от способа организации делятся на периодические и непрерывные. Периодические проводятся в аппаратах, которые работают в циклическом режиме. Непрерывные осуществляются в условиях непрерывной загрузки исходных материалов в аппаратах и выгрузки материалов из аппарата.

Конструкционные материалы

В химической технологии перерабатывается большое количество органических и неорганических продуктов. Эта переработка проводится в широких диапазонах температур (от 200° до 2500°) при давлении от 101,3 до 600 МПа, иногда в сильно - агрессивных средах. Для проведения химических реакций и последующей переработке полученных смесей используется различная аппаратура, которая должна удовлетворить ряд требований, основными из которых являются механическая надежность, долговечность, конструктивное совершенство, простота изготовления, удобство транспортировки и монтажа, удобство эксплуатации.

Механическая надежность – характеризуется прочностью, жесткостью, устойчивостью, герметичностью. Для деталей аппаратов подверженных сжимающим нагрузкам важна их жесткость, т.е. способность сохранения первоначальной формы, устойчивость конструкции. Важным качеством является герметичность. Это необходимое условие для аппаратов и трубопроводов, работающих под избыточным давлением или вакуумом.

Долговечность – зависит от ряда факторов и для отдельных производств. Для большинства типов оборудования химических заводов длительность эксплуатации 7-10 лет.

Конструкционное совершенство – характеризуется простотой устройства, малой массой и габаритами, небольшими затратами дорогих материалов, технологичностью исполнения.

Коррозийная стойкость металлических материалов характеризуется скоростью коррозии и глубинными показателями коррозии.

Химическая аппаратура должна удовлетворять эксплуатационным показателям: обеспечивать заданную производительность, расходы коэффициента по сырью, минимальные эксплуатационные расходы, удобство обслуживания, надежность и безопасность в работе.

Маркировки сталей

С точки зрения коррозионной стойкости особое значение в химическом машиностроении имеют высоколегированные стали. Легирующие элементы обозначают буквами:

Х – хром

Н – никель

М – молибден

Г – марганец

С – кремний

Т – титан

Б – ниобий

В – вольфрам

Д – медь

Ю – алюминий

Чугуны –при увеличении углерода в железных сплавах до 2,8 – 3,7%.Стоимость их намного дешевле, они не обладают пластичностью, детали из них изготавливают только ковкой.

Температура в аппаратах, изготовленных из чугунов, не превышает 250° и давление 0,6 МПа. Низколегированные стали и чугуны имеют недостаточно облагороженных добавок и называются черными металлами.

Цветные металлы

В химической промышленности помимо сталей и чугунов применяют: алюминий, тантан, никель, свинец, а также сплавы на их основе – латунь, бронза.

Алюминий – стоек к действию кислот (фосфорной, уксусной), сернистых соединений, органических соединений, плохо сваривается, плохие литейные свойства, применяют до 200°.

Медь – хорошо прокатывается, хорошо тянется, штампуется, но плохо обрабатывается из-за большой вязкости. Медь необходима для изготовления аппаратов работающих при низких температурах от 180° до 250°С.

Титан– по прочностным качествам приближается к стали. Он стоек против азотной кислоты, нитратов, хлоридов, органических кислот и мочевины. Используется при изготовлении труб, листа, проката.

Тантан– характеризуется прочностью, тугоплавкостью, очень дорог, употребляется в виде фольги.

Пластмассы – они обладают низким коэффициентом проводимости, поэтому с успехом применяются как теплоизоляционные материалы.

Трубопроводы

Трубопроводами называются участки труб соединенных между собой трубопроводной арматурой и предназначенные для транспортировки жидкостей, газов и сыпучих веществ.

По назначению трубопроводы бывают: магистральные, межзаводские, межцеховые, межустановочные, технологические обвязочные.

По изготовлению – бесшовные и сварные.

По материалам – металлические и неметаллические.

По расположению – наземные и подземные.

По эксплуатации – холодные (минус 50°) и горячие (более 50°).

Трубопроводы для застывающих жидкостей оснащаются параспутниками.

Трубопроводы характеризуются условным давлением и диаметром.

Ру– максимальное рабочее технологическое давление, которое может выдержать трубопровод.

ДУ – внутренний диаметр трубы.

Соединения трубопроводов.

разъемныенеразъемные

Прокладочные материалы

. Уплотнительные материалы применяются для герметизации соединений и систем, что в свою очередь обеспечивает бесперебойную работу оборудования.

При выборе прокладок, также как и для других де­талей фланцевого соединения, необходимо иметь в виду обязательные характеристики: рабочая среда, номинальное давление, рабочая температура, соот­ветствие уплотнительной поверхности фланца.

Также уплотнительные материалы должны от­вечать следующим необходимым требованиям: упругость, стойкость к среде, в которой работают, сохранение своих физических свойств при рабо­чей температуре среды и антикоррозионной стойкости. При использовании металлических прокладок, металл не должен деформировать уплотняющие поверх­ности фланца, поэтому металл прокладок должен иметь твердость ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев.

Определения

Уплотнительные материалы— вещества, используемые для герметизации вакуумных сис­тем, трубопроводной арматуры, резьбовых со­единений труб и т. п. Уплотнительные материалы применяют также для облегчения монтажа и раз­борки резьбовых и других соединений. Обычно применяют пластичные соединения, содержащие до 20 % порошка графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и т. п.

Фторопласт-4

Фторопласт-4 обладает исключительной стой­костью ко всем кислотам, растворителям, нефтеп­родуктам, щелочам (кроме щелочных металлов). Обладает достаточно широким диапазоном темпе­ратур от -269 до +260 °С, инертностью, стойкостью к водяному пару, климатическим и бактериальным воздействиям, достаточно высокой прочностью, отличными диэлектрическими, антифрикционны­ми и антиадгезионными свойствами.

Лента ФУМ

Применяется для уплотнения резьбовых соеди­нений в пищевой и медицинской промышленнос­ти, на технологических трубопроводах для транс­портировки агрессивных газовых и жидких сред в диапазоне температур от -60 до +200 °С и при высоких давлениях до 10 МПа (100 кгс/см²).

Представляет собой ленту, изготовленную из фторопласта, содержащего смазку. ФУМ является уплотнителем для различных типов резьбовых со­единений из всех материалов.

Уникальные свойства фторопласта позволяют использовать данный материал в качестве уплотнительного элемента. Выпускаются в виде:

• жгутов круглого и прямоугольного сечения;

•ленты.

Жгут ФУМ служит в качестве прокладок для неподвижных уплотнений и сальниковых набивок в насосах и арматуре, работающих при повышен­ных температурах и агрессивных средах.

Картон

Если по условиям работы прокладкам требуют­ся огнестойкие свойства, то для их изготовления рекомендуется применять:

•асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) марок КАОН-1,КАОН-2;

• асбестоармированное полотно (ГОСТ2198-76) представляет собой прорезиненную и прографитизированную ткань полотняного или саржево­го переплетения на основе латунной проволоки.

Резина

Используется для изготовления прокладок под фланцевые соединения, можно разделить на не­сколько видов: теплостойкая, маслобензостойкая, морозостойкая, кислотно-щелочестойкая и пище­вая. Этот материал обладает высокой эластичнос­тью, что позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью фланца и прокладкой, не применяя особых усилий при затяжке. Материал обладает высокой устойчивостью к различным аг­рессивным средам, а также является практически непроницаемым для газов, паров и жидкостей.

В зависимости от твердости резина подразделя­ется на мягкую, средней твердости и повышенной твердости.

В зависимости от стойкости к воздействию мас­ла и бензина -маслобензостойкая резина подраз­деляется на марки А и Б.

Для фланцевых соединений систем газорас­пределения с рабочим давлением до 6 кгс/см² (0,6 МПа) рекомендуется применять прокладки, изготовленные из листовой маслобензостойкой резины (МБ) марок А и Б (без тканевой основы) по ГОСТ 17133-83 и ГОСТ 7338-77 толщиной 3-5 мм.

Примечание. Поскольку чрезмерное сжатие ухудшает свойства резины, деформацию ее необ­ходимо ограничить 30-50 % допускаемой.

Примечание. Основным минусом некоторых неметаллических прокладок можно считать нали­чие в них асбеста, который уже запрещен во многих зарубежных странах в связи с тем, что асбест яв­ляется неэкологическим материалом и вреден для здоровья человека.

Металлические прокладки

Металлические прокладки обеспечивают высо­кую герметизацию в условиях высокого давлениях и температуры. Для уплотнения соединения дета­лей, оборудования установок сжиженных газов и на газопроводах всех давлений рекомендуемыми материалами для изготовления металлических прокладок.

Фасонные части трубопровода

Крестовина – делит поток на три потока

Тройник – разделяет поток на два потока

Переходник (фитинг)– предназначен для перехода с одного диаметра трубы на другой.

Отвод (колено)– изменяет поток на 90°

Отвод (калач)– изменяет поток на 180°

Компенсатор – устройства, предназначенные для снижения температурных деформаций (п-образные, линзообразные, лирообразные, сальниковые).

Трубопроводная арматура

На трубопроводах устанавливается арматура различного назначения и устройства. Она служит для периодического включения и отключения потока, протекающего по трубопроводу (запорная), поддержания заданного давления, температуры или расхода (регулирующая), предупреждения повышения давления выше допустимых пределов (предохранительная), специальная (обратный клапан).

а) Стальная клиновая задвижка б) обратный поворотный клапан в) вентиль обтекаемой формы г) проходной сальниковый кран

Регулирующая арматура

К регулирующей арматуре относятся: регулирующий клапан, который состоит из мембранно-пружинного организма, верхней и нижней крышки, прорезиненной мембраны, диска, направляющего стакана, штока, соединительной муфты. Клапан состоит из: золотника, кольца, седла и мембранного привода.

Клапан запорный проходной

Предохранительная арматура

К ней относится предохранительный клапан, предназначенный для автоматической защиты оборудования и трубопровода от превышения давления свыше заранее установленной величины посредством сброса избытка рабочей среды.

Устройство клапана. Клапан состоит: из корпуса, седла, упорного закрепляющего штифта, направляющего кольца, тарелки клапана, направляющей втулки, штока, пружины, гайки для регулирования клапана и устройства для подрыва клапана от руки.

Насосы

Насосы - это машины, предназначенные для перемещения жидкостей.

Конструкции насосов классифицируются в соответствии со способами передачи энергии жидкости:

Центробежные или лопастные – где кинематическая энергия сообщается жидкости с помощью вращающихся лопастей.

Поршневые (плунжерные) – где энергия передается путем периодического изменения объема рабочих камер.

Насосы общего назначения – предназначены для перекачивания воды и неагрессивных жидкостей.

Нефтяные насосы – предназначены для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов.

Работа насосов характеризуется следующими показателями:

N – Мощность (кВт)

Q – Подача (производительность м³/час)

h – Частота вращения вала (оборот/мин)

H – Напор в метрах столба жидкости (высота на которую подается жидкость)

Марки нефтяных насосов:

НГ – нефтяной горячий насос (более 200°)

НК – нефтяной консольный (подшипники находятся по одну сторону от рабочего колеса)

НД –нефтяной - двухнапорный (опоры с двух сторон, может быть до 9 рабочих колес)

НСД – нефтяной секционный с двухсторонней подачей жидкости

НПС – нефтяной секционный с плоским разъемом корпуса

НКЭ – нефтяной консолный на одном валу с электрическим двигателем.

Центробежный насос

Всасывающий патрубок

Сальник

Корпус

Рабочее колесо

Вал

Лопасти рабочего колеса

Нагнетательный патрубок

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиралевидный канал 3, в котором вращается рабочее колесо 4 , укрепленное на валу 5 . На рабочем колесе 4 укреплены лопасти 6, между которыми располагаются каналы для прохода жидкости. Подача жидкости в насос осуществляется через всасывающий штуцер 1, соединенный с центральной частью рабочего колеса. Нагнетательный штуцер 7, расположенный тангенциально по отношению к рабочему колесу служит для отвода жидкости из насоса. Для уплотнения вала рабочего колеса имеются сальники 2.

Поршневые насосы

Поршневые насосы подразделяются на приводные, (работающие от электродвигателя) и прямодействующие паровые.

Приводные насосы по количеству цилиндров бывают одно, двух, трех, четырех цилиндровые. По расположению цилиндров – вертикальные и горизонтальные. По конструкции насосы бывают собственно-поршневые, плунжерные, диафрагмовые.

Пуск парового насоса.

Готовим паровую машину к пуску:

1) открываем продувочные краны на цилиндрах паровой машины;

2) открываем задвижку на остром паре, так, чтобы поршень не начал двигаться, и прогреваем цилиндр до тех пор, пока пар пойдет без конденсата.

Одновременно готовим к пуску гидравлическую машину:

1) открываем задвижку на всасывание и на нагнетание;

2) подаем охлаждение;

3) закрываем продувочные краны;

4) открываем кран до манометра, и открываем задвижку на линии мятого пара, чтобы поршень начал двигаться. И число было 16-20 ходов в минуту. Если поршень не начал двигаться, то нужно закрыть задвижку на мятом паре, открыть продувочные краны, выпустить весь пар, а затем вручную двигать поршень.

Компрессоры

Компрессоры - это машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов. По принципу действия они бывают центробежные, поршневые; по перекачиваемой среде газовые и воздушные.

Центробежные компрессоры подразделяются на вентиляторы - (низконапорные машины p=0,1-0,15 атм.), газодувки и воздуходувки (средние напорные машины p=0,1-2,5 атм.), турбокомпрессоры – (центробежные p=4-30 атм.), вакуум-насосы - это машины предназначенные для откачивания газов из емкостей под p чуть ниже атмосферного и сжатия их до атмосферного.

Эксгаустеры - высоконапорные вакуумные машины, для откачивания газов с p ниже атмосферного, сжатия их до атмосферного давления и чуть выше.

Поршневые компрессоры по расположению бывают вертикальные и горизонтальные. По числу сжатия бывают 1-ступенчатые и многоступенчатые. Поршневые компрессоры по создаваемому давлению бывают низконапорные (p до 8 атм.); средненапорные (p от 8 до 80 атм.); высоконапорные (p от 80 до 1000 атм.) и сверхнапорные (p свыше 1000 атм.).

По числу ступеней сжатия бывают от 1 до 17 ступеней. По расположению цилиндров бывают горизонтальные, вертикальные, угловые, V-образные, W- образные, звездообразные, оппозитные (поршни располагаются по обе стороны от коленчатого вала).

Отстаивание

Отстаивание – наиболее дешевый процесс разделения неоднородных систем.

Отстойники периодического действия представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. Он заполняется суспензией, которая отстаивается в состоянии покоя в течение времени, необходимого для аппарата. После чего сливают осветленную жидкость через сифонную трубку или шланг. Осадок представляет собой шлам, его выгружают вручную. С увеличением температуры вязкость жидкости уменьшается, а скорость осаждения увеличивается.

Фильтрование

Процесс разделения суспензии с использованием пористых перегородок, которые задерживают твердую фазу суспензии и пропускают её жидкую фазу, называется фильтрованием.

Процесс осуществляется на фильтре, состоящем из сосуда, в котором имеется ложное днище. На днище уложена фильтровальная перегородка. Под действием разности давлений по обе стороны фильтрующей перегородки жидкость – фильтрат проходит через её поры, а твердые частицы суспензии задерживаются в ней, образуя слой осадка. Скорость поддерживается постоянной, если по мере накопления слоя осадка, увеличивать перепад давления.

Сепарирование.

Сепарированием называется процесс разделения двух несмешивающихся жидкостей (эмульсия) различной плотности.

Эмульсия, подлежащая разделению, вводится в корпус барабана 5 по центральной трубке 3, проходит под нижней конической перегородкой 6 и поступает во внутреннюю полость барабана. Здесь под действием центробежной силы происходит расслаивание эмульсии. Тяжелая жидкость отбрасывается к периферии, попадает в канал между корпусом 5 и перегородкой 4 и удаляется через отверстие 1. Легкая жидкость скапливается в центральной части барабана, поднимается вверх и отводится через отверстие 2.

Центрифугирование.

Центрифугированием называется процесс разделения неоднородных систем в поле центробежной сил.

В непрерывно действующей центрифуге имеются конический вращающийся барабан 4 и конический разгрузочный шнек 6, размещенный внутри барабана. Суспензия вводится по трубе 7 внутрь шнека и под действием центробежной силы выбрасывается через окна 3 во внутреннюю полость барабана 4. В барабане происходит отстаивание суспензии. Осветленная жидкость под действием центробежной силы перемещается к окнам 8, перетекает в кожух 5 и удаляется через штуцер 9. Осадок непрерывно перемещается в барабане справа налево с помощью шнека, который вращается с частотой, несколько меньшей частоты вращения барабана. Через окна 2 осадок выбрасывается в кожух 4 и выводится из центрифуги через штуцер 1.

Отстойный газоход

Устройством для очистки газа от пыли является отстойный газоход. На пути запыленного газа устанавливают камеру с перегородками, изменяющими направление, и сборниками пыли. За счет увеличения скорости потока падают частицы пыли, сохраняя прямолинейное движение за счет инерции, ударяются о перегородки и собираются в сборники. Эти устройства применяются для предварительной грубой очистки газов.

Пылеосадительныя камера

Более качественная очистка газов достигается в пылеосадительных камерах.

Устройство пылеосадительной камеры основано на принципе развития максимальной площади осаждения, в целях повышения производительности.

Аппарат с горизонтальными полками делится на ряд каналов малой высоты. Поступление запыленного газа регулируется клапанами. Осажденная пыль периодически выгружается через дверцы.

Циклон

Рукавный фильтр

Запыленный газ нагнетается вентилятором через входной газоход 1, в камеру 2. Далее газ проходит через рукава 3, нижние концы которых закреплены на патрубках распределительной решетки 4. Пыль осаждается в порах ткани, а очищенный газ через трубку 6, удаляется из аппарата. Пыль удаляется через патрубок 7.

Мокрая очистка газов.

Барботажный пылеуловитель

Состоит из корпуса 4, внутри которого расположено перфорированное днище 6. Запыленный газ поступает под днище через штуцер 1 и соприкасается с жидкостью, подаваемой на днище, образуя пенный барботажный слой. Жидкость захватывает твердые частицы и удаляется через штуцер 5, а некоторая ее часть, прошедшая через решетку уходит через штуцер 7 в днище аппарата. Очищенный газ удаляется из аппарата через штуцер 3.

Мокрая очистка газов применяется для тонкой очистки газа, но при этом происходит его увлажнение. Мокрая очистка газов проводится в аппаратах различных конструкций – скрубберах, башнях орошения, барботажных пылеуловителях.

Электрическая очистка газов

Электрическая очистка газов основана на ионизации молекул газа и сообщении частицам пыли электрического заряда. Электрически заряженные частицы под действием электрического поля осаждаются на противоположно заряженном электроде, теряют свой заряд и удаляются из газового потока. Ионизация газа возникает в газе, помещенном между электродами, соединенными с источником постоянного тока высокого напряжения. Для электрической очистки газов используется коронный заряд, возникающий в неоднородном электрическом поле, обеспечивающем прохождение тока между электродами, но не вызывающего между ними дугового электрического разряда – пробоя.

Коронирующие электроды

Встряхивающее устройство

Высоковольтные изоляторы

Внутри каждого трубчатого элемента точно по центру подвешивается выполненный из коррозионно-стойкого материала коронирующий электрод 2, укрепленный на конструкции 3 и изоляторах 5. Для удаления пыли и очистки коронирующего электрода 2 имеется встряхивающее устройство 4. Запыленный газ поступает в нижнюю часть фильтра и затем подается в трубчатые элементы, где происходит ионизация. Частицы пыли получают электрический заряд и направляются к осадительному трубчатому элементу. На заземленном трубчатом элементе частицы теряют заряд и оседают, а затем ссыпаются в нижний бункер аппарата и удаляются из него через пылевые затворы.

Тепловые процессы

Подвод и отвод тепла в химических аппаратах играют важную роль. Управление скоростью химических реакций, процессами разделения смесей выпариванием, перегонкой, ректификацией и др., осуществляются с помощью подвода и отвода тепла.

Перенос тепла, происходящий между телами, с различной температурой называется - теплообменом. Движущей силой этого процесса является разность температур, причем тепло самопроизвольно переходит от более нагретого к менее нагретому телу. Тела, участвующие в теплообмене называются - теплоносителями. В непрерывно действующих аппаратах температуры в различных точках не изменяются во времени, поэтому процессы теплообмена в таких аппаратах являются установившимися. В аппаратах периодического действия, где температуры меняются во времени, осуществляются неустановившиеся процессы.

Теплоносители бывают горячие и холодные. Горячие в процессе теплообмена тепло отдают, а холодные принимают. В процессах нефтепереработки непосредственный контакт с теплоносителем не возможен, теплообмен осуществляется в теплообменных аппаратах, через стенку.

В основе тепловых процессов лежат законы теплопередачи. К ним относятся:

- теплопроводность

- конвекция

- тепловое излучение

Теплопроводность - это процесс передачи теплоты внутри тела от одних частиц к другим, вследствие их движения и соударения. Передача теплоты только теплопроводностью может происходить лишь в твердых телах.

Пример: наружная поверхность стакана с горячим чаем становиться так же горячей за счет процесса – теплопроводности внутри стенок стакана.

Конвекция – это процесс распространения теплоты в результате движения объема и перемещения частиц жидкости или газов.

Пример: Обогрев комнаты батареей.

Различают: естественную конвекцию - движение частиц вызвано разностью плотности газа или жидкости в различных точках объёма, вследствие разности их температур в этих точках; принудительную конвекцию – перемещение газа или жидкости осуществляется специальными устройствам (вентиляторами).

Тепловое излучение – перенос энергии, обусловленный процессами испускания, распространения и поглощения электромагнитных волн.

Пример: тепло, получаемое от солнца.

Теплообменное оборудование.

Теплообменники – это аппараты, в которых осуществляется теплообмен между греющими, и нагреваемыми средами. Греющие и нагреваемые среды называются теплоносителями.

В теплообменных аппаратах происходят различные тепловые процессы: нагревание, охлаждение, испарение, конденсация, кипение и др.

Классификация по назначению:

Теплообменники - регенераторы – в них используется тепло уходящих горячих потоков.

Теплообменники – подогреватели (рибойлеры) – в них используются специальные теплоносители: горячая вода, пар, горячие масла.

Холодильники – это аппараты, в которых охлаждаются горячие потоки специальными хладагентами (сжиженные газы, аммиак, этилен, пропан).

Конденсаторы – это аппараты, в которых происходит конденсация паров.

По конструкции теплообменники бывают:

- кожухотрубчатые

- змеевиковые

- пластинчатые

Кожухотрубчатыетеплообменники по конструкции бывают:

- теплообменники с неподвижными трубными решетками ТН, применяются на давление до 40 АТ и температуру от -30° до 350° и бывают одно, двух, четырех и шести ходовыми по трубному пространству.

- теплообменники с линзовым компенсатором на корпусе ТЛ, они аналогичны с ТН. Это теплообменники жесткой конструкцией, у них трубные решетки приварены к корпусу и трубный пучок не вынимается.

- теплообменники с плавающей головкой ТП, применяются на давление до 90АТ и температуру от -30° до 450°, бывают двух и четырех ходовыми по трубному пространству, и одноходовыми - спец. конструкции.

- теплообменники с U – образным трубным пучком ТU, применяются на давление до 64 АТ и температуру от -30°до 450°, бывают только двуходовыми по трубному пространству. Ставятся только на чистые среды, т.к. из-за U-образного трубного пучка эти теплообменники сложно чистить.

А) по периметрам правильных шестиугольников

Б) по окружностям

В) коридорное расположение

Нагревание горячей водой.

Вода является наиболее доступным теплоносителем и позволяет нагреть рабочую смесь до t =100. Применяется в рибойлерах и водогрейных котлах.

Нагревание топочными газами

Топочные газы обеспечивают нагревание рабочих смесей до t= 1000-1100 гр. Этот процесс осуществляется в технологических печах.

Охлаждающие агенты и способы охлаждения. Конденсация.

Для охлаждения рабочей среды до 10-30 гр. широко применяют воду и воздух. Вода имеет более высокие значения теплоемкости и коэффициент теплоотдачи, чем воздух.

На предприятиях вводится система водооборота, которая позволяет сократить в целях экономии потребление воды из внешних источников и уменьшить сброс загрязненной воды в водоемы.

Оборотную воду из теплообменных устройств охлаждают в градирнях- башнях с размещенным слоем насадки, по которой стекает вода. За счет частичного испарения вода охлаждается в потоке движущегося противотоком воздуха и снова используется в качестве охлаждающего агента.

При использовании атмосферного воздуха в качестве охлаждающего агента в градирнях и теплообменных аппаратах осуществляют его принудительную циркуляцию с помощью вентиляторов. Преимущества воздуха обусловлены доступностью и практически не загрязняют окружающую среду, к его недостаткам следует отнести низкий коэффициент теплоотдачи и невысокую удельную теплоемкость, вследствие чего, требуется большой расход воздуха.

Лед применяют для охлаждения рабочей среды до 0 градусов. Если ко льду или снегу добавить поваренную соль, то t таяния этой смеси будет ниже 0. Для охлаждения до температуры ниже 0 градусов, применяется аммиак, имеющий низкую температуру кипения. Конденсация паров и газов в химической промышленности осуществляется путем их охлаждения. Данный процесс используется при выпаривании растворов, ректификации, сушке и др.

В зависимости от свойств и назначения конденсируемых продуктов процесс проводится в конденсаторе смешения или поверхностных конденсаторах.

В конденсаторах смешения отработанные пары смешиваются с водой, подаваемой для охлаждения пара, конденсируются, затем сбрасываются в канализацию.

Теплообменник типа “труба в трубе”

Внутренняя труба

Наружная труба

Калач

Соединение

I II –потоки теплоносителей

Несколько отрезков труб 2,каждый из которых, заключен в трубу, 1 большего диаметра. Внутренние трубы соединены друг с другом последовательно калачами 3, наружные – патрубками с фланцами. Отдельные элементы теплообменника собирают в вертикальные секции. В такой конструкции, благодаря малой площади сечения внутренней трубы и узкому кольцевому зазору даже при небольшом расходе теплоносителей достигается высокая скорость их потоков, что обеспечивает эффективную теплоотдачу. К недостаткам относятся: громоздкость и металлоемкость.

Испаритель (рибойлер)

Испаритель состоит из корпуса 4, в котором находится трубный пучок 7 с «плавающей головкой» 6.В нутрии корпуса установлена сливная пластина 5. Трубный пучок одной стороной соединён с распределительной камерой 8, имеющей внутри сплошную горизонтальную перегородку. Камера имеет два штуцера для входа и выхода теплоносителя (пар или горячий нефтепродукт). Корпус имеет три штуцера: один – для входа нагреваемого углеводородного продукта, второй – для выхода отпаренного нефтепродукта после сливной перегородки и третий – для выхода паров и направления их в ректификационную колонну. Уровень продукта поддерживается за счёт сливной перегородки 5, так что при нормальной работе пучок 7 полностью покрыт отпариваемым нефтепродуктом. По трубному пучку направляют теплоноситель (насыщенный пар или горячий нефтепродукт). Отдав своё тепло нагреваемой среде, теплоноситель выходит из пучка через другой штуцер.
Эксплуатация и технологическая обвязка теплообменника

Барометрический конденсатор

а) с сегментными полками б) с кольцевыми полками

Схема аппарата воздушного охлаждения с горизонтальным расположением секции (АВГ)

Технологические печи

Трубчатые печи – предназначены для высокотемпературного нагрева нефти и нефтепродуктов в процессе их переработки.

Печи работают следующим образом:

Топочный мазут или газ сжигается в форсунках – горелках, расположенных в камере радиации. Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, затем направляются в дымоход (в нём установлен шибер – заслонка для регулирования тяги) и по дымовой трубе уходят в атмосферу.

Газ или нефтепродукт одним, или несколькими потоками поступает в верхние трубы конвекционного змеевика, проходит трубы на стенных экранах камеры радиации и, нагревшись до необходимой температуры, выходят из печи.

Таким образом, трубчатая печь состоит из камер: камеры сгорания или