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.