Составные частини реакторів гомогенних і гетерогенних процессов

Політехнікум Кохтла-Ярве Хімічне отделение.

По предмета промислова инфотехнология на тему:

Выполнила:

Проверила:

г. Кохтла-Ярве 2002 г.

Насадки Мішалки Форсунки Тарелки Насадки для колонных аппаратов.

Насадки застосовують у колонных апаратах до створення великий поверхні контакту між водою, що за нею рідиною і поднимающимся потоком парів і інтенсивного їх перемішування. Котакт і массобмен між фазами в насадочной колоні відбуваються безупинно по всьому ділянці апарату, заповненому насадкою. А, щоб насадка працювала ефективно, вона має відповідати наступним основним вимогам: 1) мати великий поверхнею в одиниці обсязі; 2) добре смачиваться орошающей рідиною; 3) надавати мале гідравлічне опір газовому потоку; 4) рівномірно розподіляти орошающую рідина; б) бути стійкої до хімічному впливу рідини і є, рухомих в колоні; 6) мати малий питомий вагу; 7) мати високої механічної міцністю; 8) мати невисоку вартість. Насадка виконується зазвичай з коррозионно-стойкого матеріалу (кераміка, порцеляна, стекло).

а) кільця Рашига, безладно вкладені (скільки завгодно); б) кільця з перегородками, правильно вкладені; в) насадка Гудлое; р) кільця Палля; буд) насадка «Спрейпак»; е) сідла Берля; ж) хордова насадка; із) сідла «Инталлокс».

Принцип дії грунтується на рівномірному проходженні рідини через завантаження насадки, форсунка дозволяє розподілити рідина на всю поверхню насадки рівномірно. Насадку вкладають безладно на колосникову грати, яка була тарілку, складену з дырчатых, просечно-вытяжных металевих аркушів чи пластинчастих решіток. Колосники мали бути зацікавленими міцними. Секції колосника повинні прагнути бути таких розмірів, щоб було легко видобувати їх із колони і вставляти у ній через люк нормальних розмірів. Інтенсивність масообміну й відвертий спротив рухливими потокам парів і рідини великою мірою залежить від насадки. Висоту й розміри насадки її елементів встановлюють підставі даних й історичного досвіду. Насадка малих розмірів та дуже складною конфігурації має велику поверхню контакту, але створює підвищену сопртивление. З іншого боку під час виборів розмірів треба знати, що дрібна насадка менш міцна і швидше забивається твердими отложениями.

Мешалки Механічні перемешивающие устрою складаються із трьох основних частин; власне мішалки, валу і приводу. Міксер є робочою елементом устрою, закрепляемым на вертикальному, горизонтальному чи похилому валу. По влаштуванню лопатей розрізняють мішалки лопатеві, пропеллерные, турбінні і спеціальні. На кшталт створюваного мешалкой потоку рідини в апараті розрізняють мішалки, щоб забезпечити переважно тангенциальное, радіальне і осьове течії. При тангенциальном перебігу рідина в апараті рухається переважно по концентрическим окружностям, паралельним швидкості обертання мішалки. Перемішування відбувається поза рахунок вихорі виникаючих на крайках мішалки. Якість перемішування буде найгіршим, коли швидкість обертання рідини дорівнює швидкості обертання мішалки. Радіальне протягом характеризується спрямована рухом рідини від мішалки до стінок апарату перпендикуляр осі обертання мішалки. Осьове протягом рідини спрямоване паралельно осі обертання мішалки. У промислових апаратах з мешалками можливі різні поєднання цих основних типів течії. Тип створюваного потоку, і навіть конструктивні особливості мешалок визначають галузі їх застосування. При високих швидкостях обертання мешалок перемешиваемая рідина втягується в циркуляція навколо валу утворюється воронка, глибина якої збільшується зі зростанням число зворотів і зменшенням щільності і в’язке середовища. Щоб запобігти освіти воронки в апараті поміщають відбивні перегородки які, ще, сприяють виникненню вихорів і збільшення турбулентності системи. Освіта воронки можна запобігти і за повному заповненні рідиною апарату, т. е за відсутності повітряної прошарку між перемешиваемой рідиною і кришкою апарату, і навіть за умови встановлення валу мішалки ексцентрично до осі апарату чи застосуванні апарату прямокутного перерізу. До того ж, відбивні перегородки встановлюють у у разі при перемішуванні в системах газ—жидкость. Застосуй отражательных перегородок, і навіть ексцентричне чи похиле становище валу мішалки призводить до збільшення споживаної нею потужності. Мішалки лопастного типу. Лопастными мешалками називаються устрою, які з двох або більшого числа лопатей прямокутного перерізу, закріплених на обертовому вертикальному чи нахили валу. До лопастным мешалкам ставляться ще й нікого мішалки спеціального призначення: якірні, рамні і листові. Основні переваги лопастных мешалок — простота устрою невисока вартість виготовлення. До вад мешалок цього слід віднести низька насосне дію мішалки (слабкий осьової поті не що забезпечує досить повного перемішування всього обсягу апарату. У результаті неважливості осьового потоку лопатеві мішалки перемішують ті верстви рідини, що у непосрственной близькості від лопатей мішалки. Розвиток турбулентності обсягом перемешиваемой рідини відбувається повільно, циркуляція рідини невелика. Тому лопатеві мішалки застосовують для перемешивав рідин, в’язкість яких становить менше 103 мн-сек/м^. З метою збільшення турбулентності середовища при перемішуванні лопастными мешалками в апаратах з великим ставленням висоти до діаметру використовують багаторядні двухлопастные мішалки із установкою на валу кількох рядів мешалок, повернених друг щодо друга на 90°. Відстань між окремими рядами вибирають не більше (0,3—0,8d), де d — діаметр мішалки, залежно від в’язкості перемешиваемой середовища. Для перемішування рідин в’язкістю трохи більше 104 mh-cck «m^, і навіть для перемішування в апаратах, обогреваемых з допомогою сорочки чи внутрішніх змійовиків, у випадках, коли можливий випадання осаду чи забруднення теплопередающей поверхні, застосовують якірні чи рамні мішалки. Вона має форму, відповідну внутрішньої формі апарату, і діаметр, близька до внутрішньому діаметру апарату чи змійовика. При обертанні ці мішалки очищають стінки і дно апарату від налипающих забруднень. Листові мішалки мають лопаті більшої ширини, ніж в лопастных мешалок, і сягають до мешалкам, які забезпечують тангенциальное протягом перемешиваемой середовища. Крім суто тангенциального потоку, що є переважним, верхні і нижні крайки мішалки створюють вихрові потоки, як ті, які виникають при обтіканні рідиною пласкою пластини з гострими краями Листові мішалки застосовують для перемішування маловязких рідин (в'язкістю менш 50 мнсек/м2), інтенсифікації процесів теплообміну, під час проведення хімічних реакцій обсягом і розчиненні. Для процесів розчинення використовують листові мішалки з отворами в лопатах. При обертанні такий мішалки на виході з отворів утворюються струменя, які б розчинення твердих матеріалів. Основні розміри лопастных мешалок змінюються залежно від в’язкості середовища. Зазвичай для лопастных мешалок приймають такі співвідношення розмірів: діаметр мішалки d == (0,66—0,9) D (D — внутрішній діаметр апарату), ширина лопаті мішалки И = (0,1—0,2) D, висота рівня рідини в посудині М = (0,8—1,3) D, відстань від мішалки до дна судини h as: 0,3D. Для листових мешалок d = (0,3—0,5) D, Т = (0,5—1,0) D, h = (0,2—0,5) D. Пропеллерные мішалки. Використовуються для лугів, кислот, реактивів, соків, напоїв. Робочої частиною пропеллерной мішалки є пропелер пристрій з кількома фасонными лопатями, вигнутими по профілю гребного гвинта. Найбільшого поширення набула отримали трехлопастные пропелери. На валу мішалки, що може бути розташований вертикально, горизонтально чи похило, залежно від висоти шару рідини встановлюють чи кілька пропелерів. У результаті більш обтічній форми пропеллерные мішалки за однакової числі Рейнольдса споживають меншу потужність, ніж мішалки інших типів. Перехід в автомодельную область їм спостерігається при щодо низьких значеннях критерію. Пропеллерные мішалки відрізняються складне конструкції та порівняно високої вартістю виготовлення. Їхня ефективність залежить від форми апарату і розташування у ньому мішалки. Пропеллерные мішалки треба використовувати в циліндричних апаратах з опуклими днищами. При установці в прямокутних баках чи апаратах з пласкими чи увігнутими днищами інтенсивність перемішування падає внаслідок освіти застійних зон. Для поліпшення перемішування великих обсягів рідин та молодіжні організації спрямованого течії рідини у судинах встановлюють спрямовує апарат, чи диффузор. Диффузор є короткий циліндричний чи конічний склянку, у якому поміщають мішалку. При великих швидкостях обертання мішалки за відсутності диффузора в апараті встановлюють відбивні перегородки. Пропеллерные мішалки застосовують для перемішування рідин в’язкістю трохи більше 2- 10s мн-сек/м2, для розчинення, освіти суспензій, швидкого перемішування, проведення хімічних реакцій в рідкої середовищі, освіти маловязких емульсій і гомогенізації великих обсягів рідини. Для пропелерних мешалок приймають такі співвідношення основних розмірів: діаметр мішалки d == (0,2—0,5) D, крок гвинта p. s = = (1,0—3,0) D, відстань від мішалки до дна судини h = (0,5—1,0) d, висота рівня рідини в посудині М ==• (0,8—1,2) D. Кількість оборотів пропелерних мешалок сягає 40 в секунду, окружна швидкість— | 15 м/сек. Турбінні мішалки. Використовуються для смол, нефтепрдуктов. Ці мішалки мають форму коліс водяних турбін з пласкими, похилими чи криволинейными лопатками, укріпленими, зазвичай, на вертикальному валу. У апаратах з турбінними мешалками створюються переважно радіальні потоки рідини. Працюючи турбінних мешалок з великою кількістю оборотів поруч із радиальным потоком можливо виникнення тангенциального (кругового) течії вмісту апарату й освіту воронки. У цьому вся разі апараті встановлюють відбивні перегородки. Закриті турбінні мішалки на відміну відкритих створюють чіткіше виражений радіальний потік. Закриті мішалки мають два диска з отворами у центрі для проходу рідини; диски зверху і знизу привариваются до пласким лопатях. Рідина вступає у мішалку паралельно осі валу, викидається мешалкой в радіальному напрямку і сягає найбільш віддалених точок апарату. Турбінні мішалки забезпечують інтенсивне перемішування в усьому обсязі апарату. Потужність, споживана турбінними мешалками, які працюють у апаратах з отражательными перегородками, при турбулентном режимі перемішування слабко від в’язкості середовища. Тому мішалки цього можна застосовувати для сумішей, в’язкість яких під час перемішування змінюється. Турбінні мішалки широко застосовують для освіти суспензій (розмір частинок для закритих мешалок може становити 25 мм), розчинення, під час проведення хімічної реакції, абсорбції газів і інтенсифікації теплообміну. Залежно від області застосування турбінні мішалки зазвичай мають діаметр d = (0,15—0,65) D при відношенні висоти рівня рідини до діаметру апарату трохи більше двох. При великих значеннях цього відносини використовують багаторядні мешалки. Число оборотів мішалки коливається не більше 2—5 в секунду, а окружна швидкість становить 3—8 м/сек.

Пропеллерные мішалки, турбінні мішалки, якорная.

Форсунки Форсунка варта распыливания рідкого палива на котлоагрегатах, печах і сушильних установках і їх у мелкодисперсное стан, у якому змішання з повітрям і наступне і плное згоряння палива облегшуються і пришвидшуються. У польшенстве трубчастих печей паливо розпорошують пором чи повітрям. Парові форсунки прості за конструкцією але у них витрачається пара. Повітряні форсунки економічні. Розпорошені паливо в процесі змішання з повітрям або ж після нього нагрівається з допомогою тепла в форсуночной амбразурі і топці до температури вспламенения суміші. У цьому воно випаровується зазнає пирогенному розкладанню. Заключним етапом є повне згоряння паливної суміші. У большенстве трубчастих печей для спалювання газоподібного палива застосовують газові пальники. Вони уявляють собою концентрично які працюють у форсуночной амбразурі кільцеві трубчасті колектори, забезпечені безліччю каліброваних сопла для виходу газу. Форсунка паромеханическая ФМП-ГМ-2: вузол розпилювача 1; стовбур рідкого палива 2; стовбур пара 3; фланец настановний 4; вузли підвода рідкого палива й пара 5,6.

Форсунка паромеханическая ФМП-ГМ-2 Форсунка варта распыливания рідкого палива на котлоагрегатах, печах і сушильних установках.

Допускается використання форсунок задля об'єднаного спалювання рідкого і газового палива на моменти переходу з однієї виду палива на другой.

Форсунка механічна ТФ-1000−20: розпилювач 1; стовбур 2; вузол підвода палива на склад якого входять штуцер 3, штуцер 5, сережка 6, болт 7, вісь 8; фланца установочного 4 з кріпильним болтом 9 (М6).

Форсунка механічна ТФ-1000−20 Форсунка механічна варта спалювання дизельного палива на котлоагрегатах типу ПТВМ у складі горілок ГГРУ-1000.

Допускается використання форсунок задля об'єднаного спалювання рідкого і газового палива на моменти переходу з однієї виду палива в інший. Тарілки Тарілки провального типу До провальним ставляться тарілки ґратчасті, колосниковые, трубчасті, ситчатые (плоскі чи хвилясті без зливальних пристроїв). Площа живого перерізу тарілок змінюється не більше 15 — 30%. Рідина і пар проходять поперемінно через кожне отвір залежно від співвідношення їхніх напорів. Тарілки мають мале опір, високий к.п.д., працюють при значних навантаженнях і вирізняються простотою конструкції. Прямоточні тарілки забезпечують тривале контактування плівки рідини з пором, рухливими зі швидкістю 14 — 45 м/с. Площа живого перерізу тарілки сягає 30%. Ситчатые тарілки є аркуш із пробитими у ньому круглими чи щелевидными отворами діаметром (шириною) 3 — 10 мм. Пара, який проходить отвори, барботирует через шар рідини, яка стікає через переливні патрубки. Швидкість пара в отворах приймають 10 — 12 м/с. Різновидом ситчатых тарілок є провальні ґратчасті, в яких відсутні переливні патрубки і рідина стікає в отвори в решітці назустріч пару. Отвори в провальних тарілках трохи за, ніж у ситчатых.

а) круглі; б) щелевидные; в) просеченные трикутні. Форма отворів в ситчатых тарілках. Ситчатые і ґратчасті тарілки прості за конструкцією й ефективніші. Недоліком їх необхідно точного регулювання заданого режиму (особливо з витраті газу) і чутливість до опадам і відкладенням, забивающим отвори. Для збільшення продуктивності та ефективності тарілок провального типу необхідна за першу чергу забезпечити рівномірний розподіл потоків по перерізу колони. І тому пропонується передбачити гофровану поверхню тарілок, на кшталт ситчатых хвилястих тарілок чи тарілок з просечного аркуша з крайками отворів чи щілин, відігнутими до однієї чи різні боки. Поверхня тарілок може бути східчастої. Експериментальне визначення основних характеристик зазначених конструкцій показало, що продуктивність їх приблизно 2 разу вищу продуктивності звичайних ґратчастих тарілок при кілька кращої чи однаковою ефективності поділу; такі тарілки створюють невеличке гідравлічне опір і утримується невеличкий шар спіненої рідини. Рівномірний розподіл потоків на противоточном контактному устрої типу ситчатой тарілки пропонується здійснювати секционированием в окремі осередки із застосуванням у кожному осередку свого переливного устрою, не доходящего до нижележащей тарілки. Контакт пара і рідини таких пристроях здійснюється одночасно у барботажном шарі у підстави тарілки й у стікаючих патьоках. Гідравлічний затвор забезпечується стовпом рідини, яка витікає через щілини внизу переливного устройства.

і з відігнутими крайками щілин; з гофрованої поверхнею; в) зі східчастим розташуванням аркушів; р) з цими двома зонами контакту; буд) з великим кількістю переливів. Усовершенствованые конструкції тарілок провального типу. Значне поліпшення експлуатаційних характеристик ґратчастих і ситчатых тарілок провального типу досягається шляхом установки більшості (70 — 80%) щілин чи отворів клапанів прямокутної чи круглої форми. Випромінення розділової здібності колон з провальними тарілками звичайній конструкції, мають клапани, показало, що продуктивність, ефективність яких і діапазон їх сталої роботи збільшуються від 20 до 50% при невеличкому збільшенні гідравлічного опору (від 20 до 40 мм вод. ст.). Ґратчасті тарілки провального типу доцільно встановлювати в колоні разом із перераспределителями рідини, з розрахунку один перераспределитель через кожні 8 — 10 тарілок, у своїй що більше діаметр колони, тим менше число тарілок має бути між перераспределителями. Високу продуктивність і низков гідравлічне опір мають також тарілки, освічені з вертикально встановлених металевих смуг невеличкий висоти. Такі конструкції успішно застосовують у вакуумних колонах, і навіть при очищенні і промиванні газів. До тарілкам пред’являються такі вимоги: вони повинні мати високий к.п.д. (забезпечувати хороший контакт між рідиною і пором), мати малим гідравлічною опором, стійко працювати у значному коливанні витрат пара і рідини. Тарілки повинні прагнути бути прості по конструкції, зручні в експлуатації, мати малу й можуть бути нечутливими до різним опадам і відкладенням, що особливо важливо при працювати з забрудненими рідинами. Колпачковые тарілки (малюнок а) найчастіше застосовують у ректифікаційних установках. Конструктивна схема устрою ковпачка і позначення основних розмірів наведено малюнку. Пари з попереднім тарілки потрапляють у парові патрубки ковпачків і барботируют через шар рідини, у якому частково занурені ковпачки. Ковпачки мають отвори чи зубчасті прорізу, расчленяющие пар на дрібні цівки збільшення поверхні його зустрічі з рідиною. Переливні трубки служать для підвода і відводу рідини та митного регулювання її на тарілці. Основний областю масообміну і теплообміну між парами і рідиною, як показали дослідження, є шар піни і бризок над тарілкою, створюваний в результаті барботажа пара. Висота цього залежить від розмірів ковпачків, глибини їх занурення, швидкості пара, товщини шару рідини на тарілці, фізичних властивостей рідини та інших. Слід зазначити, що, крім колпачковых тарілок, застосовують також клапанные, желобочные, S-образные, лускаті, провальні та інші конструкції і тарілок Клапанные тарілки (малюнок б, в) показали ефективність при значних інтервалах навантажень завдяки можливості саморегулювання. У залежність від навантаження клапан переміщається вертикально, змінюючи площа живого перерізу проходу пара, причому максимальне перетин визначається заввишки устрою, який би підйом. Площа живого перерізу отворів для пара становить 10 — 15% площі перерізу колони. Швидкість пара становить 1,2 м/с. Клапани виготовляють як пластин круглого чи прямокутного перерізу з верхнім чи нижнім обмежувачем подъема.

рис. Конструкції тарілок. а) колпачковая; б) клапанна з верхнім обмежувачем підйому; в) клапанна з нижнім обмежувачем підйому; р) з P. S — образних елементів; буд) пластинчатая; е) луската; ж) прямоточная. Тарілки, зібрані з S-образных елементів (малюнок в), забезпечують рух пара і гладкості щодо одного напрямі, сприяючи вирівнюванню концентрації рідини на тарілці. Площа живого перерізу на тарілці становить 12 — 20% від площі перерізу колони. Коробчатое поперечне перетин елемента створює значну жорсткість, що дозволить встановлювати його за опорне кільце без проміжних опор в колонах діаметром до 4,5 м. Лускаті тарілки (малюнок е) подають пар у бік потоку рідини. Вони найефективніше при струминному режимі, виникає при швидкості пара в чешуях понад 12 м/с. Площа живого перерізу становить 10% площі перерізу колони. Луски бувають арковими (малюнок е варіант перший) і лепестковые (малюнок е варіант другий), їх мають в тарілці в шаховому порядку. Простота конструкції, ефективність яких і велика продуктивність переваги цих тарілок. Пластинчасті тарілки (малюнок буд) зібрані із окремих пластин розташованих з точки 4 — 90 до обрію. У зазорах між пластинами проходить пар зі швидкістю 20 — 50 м/с. Над пластинами встановлено відбійні щитки, які зменшують брызгоунос. Ці тарілки вирізняються великою продуктивністю, малим опором і простотою конструкции.

———————————- [pic].