ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Виды вспомогательного оборудования

Емкостная аппаратура. К емкостной аппаратуре относятся вер­тикальные, горизонтальные и сферические емкости, отделители высоко­го и низкого давления, сферические и цилиндрические резервуары, мер­ники и др.

Основными исходными данными для выполнения проекта сбор­ника являются:

• назначение сборника;

• рабочий объем;

• физико-химические свойства среды;

• рабочие давление и температура.

Большие сборники (объемом более 25 м ), работающие под давле­нием или вакуумом, обычно выполняются в виде горизонтальных ци­линдрических аппаратов с приварными эллиптическими днищами. С це­лью уменьшения теплопередающей поверхности, при необходимости сохранения максимального объема, сборники для сжиженных углеводо- родов часто проектируют в виде сфер емкостью до 400 м. С целью эко­номии рабочего места сборники, работающие при атмосферном давле­нии, рекомендуется выполнять в виде вертикальных цилиндрических аппаратов с плоскими приварными днищами и плоскими сферическими или коническими крышками. Форма крышек зависит от диаметра аппа­рата и вида конструкции аппарата. Стальные аппараты диаметром до 1400 мм имеют плоские объемные крышки, а свыше 1400 мм - привар­ные. Для мерников и отстойников обычно проектируют конические днища.

На технологической схеме должны быть показаны все трубопрово­ды, связанные с рассматриваемым аппаратом, и приведены их условные проходы. Количество штуцеров должно быть равно количеству трубопро­водов, а их условные проходы должны быть не меньше условных прохо­дов труб. Минимальный условный проход штуцера составляет 40 мм. В общем случае на емкостной аппаратуре могут размещаться штуцеры следующих назначений:

• входы и выходы продукта;

• входы и выходы тепло - или хладагента;

• для воздушника;

• установка предохранительного клапана;

• опорожнение аппарата;

• установка манометра, термометра сопротивления (термопары, регуляторы уровня);

• перелив избытка продукта;

• установка мерных стекол;

• отбор проб;

• установка погружных насосов или перемешивающего устройства;

• установка дыхательного клапана, смотрового стекла, а также лаз и вентиляционный люк.

Входные штуцеры обычно располагаются в верхней части аппара­та. Они могут быть простыми или с сифоном, т. е. с трубой, опущенной внутрь аппарата на максимально возможную глубину. Наличие сифона предотвращает разбрызгивание жидкости и уменьшает возможность об­разования электростатического электричества.

Штуцеры для входа воздуха или азота, для перемешивания, а так­же для острого пара снабжаются распределительными устройствами - барботерами. Диаметры отверстий в барботерах выбираются в пределах 3...10 мм, а их суммарное сечение должно быть в 2...3 раза меньше се­чения подводящего трубопровода.

Штуцеры сборников, предназначенные для выхода газообразного продукта, располагаются в верхней части аппарата. Штуцеры для выхо­да жидкого продукта могут располагаться как в нижней, так и в верхней его части.

Диаметр воздушника выбирается из условия обеспечения выпуска воздуха, вытесняемого из сборника жидкостью при ее максимально воз­можном поступлении, при этом скорость газа в воздушнике не должна превышать 15 м/сек. Таким же образом определяется диаметр штуцера для дыхательного клапана.

Дренажные штуцеры, как правило, устанавливаются в днище вер­тикального аппарата или на уровне нижней образующей обечайки гори­зонтального аппарата. При недостатке высоты для установки аппарата дренажный штуцер врезается сбоку и снабжается сифоном.

Для замера и регулирования уровня чаще всего применяются ре­гуляторы уровня - камерные цилиндрические с поплавками (РУКУ). Для их установки на обечайке вертикальных аппаратов или на одном из боковых днищ горизонтального аппарата предусматривается два штуце­ра Dy = 40 мм.

Для обслуживания арматуры предусматриваются металлические площадки. Их форма и способ крепления зависят от взаимного располо­жения аппаратов. Все штуцеры должны быть расположены так, чтобы обеспечить трубопроводную связь между аппаратами по кратчайшим путям и с минимальным числом поворотов.

Теплообменники. Значительную часть капиталовложений на обо­рудование химических предприятий составляют расходы на теплооб­менную аппаратуру.

По назначению теплообменная аппаратура делится:

• на холодильники;

• подогреватели;

• испарители;

• конденсаторы.

Кроме того, теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы. Рекуператорами называется теплообменная аппаратура, в которой движение теплоносителей является стационарным, т. е. оба по­тока теплоносителей проходят через аппарат одновременно.

Регенераторами называется теплообменная аппаратура, в которой два потока теплоносителей проходят через одно и то же пространство попеременно. В регенераторах тепло, передаваемое от одного из тепло­носителей твердым стенкам, аккумулируется ими, а затем отдается вто­рому теплоносителю, когда наступает его очередь движения через аппа­рат. Простейшая конструкция регенератора - это труба, через которую поступает сначала один теплоноситель справа налево, затем через нее же, только слева направо, другой теплоноситель. Передача тепла стен­кам и отвод от них регулируются величинами входных температур. Это аппараты периодического действия. Большая часть теплообменной ап­паратуры относится к рекуператорам.

Основными исходными данными для проектирования и выбора теплообменной аппаратуры являются следующие:

• назначение аппарата;

• расходы теплоносителей;

• температуры теплоносителей на входе и выходе из аппарата;

• физико-химические свойства потоков теплоносителей;

• схема движения потоков теплоносителей;

• допустимые потери давления в потоках;

• расчетная поверхность теплообмена и др.

Наиболее распространенным типом теплообменников являются кожухотрубчатые теплообменники, к основным достоинствам которых относятся: простота изготовления, надежность в эксплуатации, сравни­тельно высокая поверхность теплообмена при незначительных габаритах.

К недостаткам кожухотрубчатых теплообменников можно отнести их высокую металлоемкость и ограниченную длину труб (не более 9 м).

Существуют следующие разновидности кожухотрубчатых тепло­обменников:

• с неподвижными трубными решетками (Н);

• с температурным компенсатором на кожухе (К);

• с U-образными трубами (У);

• с плавающей головкой и компенсатором (ПК).

При выборе конструкции теплообменника необходимо придержи­ваться следующих правил:

• теплоноситель с более высоким давлением направляют в трубное пространство;

• теплоноситель, способный вызывать коррозию металла, следует направлять по трубам во избежание коррозии корпуса аппарата;

• теплоноситель, загрязненный или способный давать твердые от­ложения, необходимо направлять с той стороны теплообмена, которая дос­тупна для очистки;

• для улучшения теплообмена не всегда требуется увеличение ско­рости движения теплоносителя;

• более нагретый теплоноситель следует пропускать по трубам, так как при этом уменьшаются потери тепла в окружающую среду.

При выборе положения теплообменника (вертикальное или горизон­тальное) следует иметь в виду, что вертикальные аппараты занимают мень­шую площадь и отвод конденсата из трубного пространства конструктивно упрощается, однако горизонтальные аппараты легче обслуживать.

Кроме кожухотрубчатых в химических производствах используют другие типы теплообменной аппаратуры: теплообменники типа «труба в трубе», оросительные, погружные, воздушного охлаждения, спираль­ные, блочные и др.

Теплообменные аппараты типа «труба в трубе» имеют высокий ко­эффициент теплоотдачи, применяются для нагрева и охлаждения сред, находящихся под высоким давлением, имеют сравнительно небольшие гидравлические сопротивления межтрубного пространства. К недостат­кам этого типа теплообменников относится их высокая металлоемкость, трудности с очисткой кольцевого канала. Главным образом, эти теплооб­менники используются для охлаждения в системе «жидкость-жидкость» при небольших расходах. Иногда они применяются в качестве конденса­торов при больших давлениях в системе «жидкость-газ».

В химической промышленности используются оросительные теп­лообменники для охлаждения агрессивных сред, например в производ­стве серной кислоты. Они просты в изготовлении и могут быть изготов­лены из кислотостойких и сравнительно дешевых материалов, например из кислотоупорного ферросилида. Однако оросительные теплообменни­ки мало эффективны, имеют высокую металлоемкость.

Погружные змеевиковые теплообменники используются для орга­низации теплообмена между средами, одна из которых находится под большим давлением. Они состоят из плоских или цилиндрических змее­виков, погруженных в сосуд с жидкой средой. Другая жидкость или га­зообразная среда пропускается по трубам. Достоинствами этих тепло­обменников являются способность их к самокомпенсации температур­ных напряжений и низкое гидравлическое сопротивление. К недостат­кам теплообменников погружного типа следует отнести сложность изго­товления и монтажа.

Блочные теплообменные аппараты обладают высокой стойкостью к агрессивным средам (кислотам, щелочам, органическим и неорганиче­ским растворителям). Это высокоэффективные аппараты, так как по те­плопроводности графит в 4 раза превышает коррозионно-стойкую сталь. Однако низкая прочность на растяжение и изгиб ограничивают области их применения.

Основные способы интенсификации процесса теплообмена связа­ны с увеличением поверхности теплообмена или увеличением коэффи­циента теплоотдачи, рациональным подбором гидродинамики теплоно­сителей:

• поперечное омывание трубных пучков, расположенных в шах­матном порядке, значительно турбулизирует поток, и ламинарный слой жидкости остается только на отдельных участках;

• установка распределительных камер с целью ликвидации за­стойных зон в межтрубном пространстве;

• применение труб как с наружным, так и с внутренним оребрением.

При проектировании необходимо учитывать, что спирали, диа­фрагмы, насадки, перегородки, которые используют для турбулизации потоков, способствуют увеличению гидравлического сопротивления.

Аппараты для разделения неоднородных систем. Неоднородные системы подразделяются на жидкие (эмульсии и суспензии) и газовые - аэрозоли (пыль, туманы, дым). Для разделения суспензий применяют фильтры, для эмульсий - центрифуги и сепараторы, для разделения аэро­золей - аппараты сухой и мокрой пылеочистки и электрофильтры.

Фильтры. В фильтрах проводят процесс разделения неоднород­ных систем с помощью пористых перегородок, пропускающих одну из фаз системы и задерживающих другую.

В качестве фильтровальных перегородок используют различные ткани, проволочные и полимерные сетки, металлические, стеклянные, керамические пористые пластины и др.

Большое распространение получили фильтры периодического действия рамного типа благодаря простому устройству и возможности осуществлять фильтрацию при повышенном (до 0,5 МПа) давлении. Ти­пичным представителем аппаратов данного типа является плиточный рамный фильтр-пресс, имеющий большую удельную поверхность и вы­сокую производительность благодаря значительной движущей силе. Движущей силой процесса фильтрации является разность давлений над осадком и под фильтрующей перегородкой. Однако негерметичность, сложность и трудоемкость разгрузки фильтра ограничивают область их использования. В основном рамные фильтр-прессы применяют для раз­деления малоконцентрированных суспензий, жидкая фаза которых или промывная жидкость не являются ядовитыми, пожароопасными и лег­колетучими веществами.

Меньшие размеры при той же поверхности фильтрации имеет ка­мерный фильтр-пресс.

Существенным недостатком обычных рамных и камерных фильтр­прессов является длительность и трудоемкость выгрузки осадка, которая обычно проводится вручную. Поэтому, несмотря на простоту их конст­рукции и низкую металлоемкость, их заменяют автоматизированными камерными фильтр-прессами с горизонтальным и вертикальным распо­ложением пакетов из фильтровальных плит. Основные преимущества фильтра - возможность фильтрации и отжима осадков при давлениях до 1,5 МПа и полная автоматизация процесса. Эти фильтры широко ис­пользуются в установках для очистки сточных вод.

К аппаратам непрерывного действия относится барабанный вакуум - фильтр, представляющий собой медленно вращающийся цилиндриче­ский барабан с двойной стенкой. Одна из стенок перфорирована и снаб­жена фильтровальной перегородкой. Полость между стенками закрыта кольцевыми крышками и служит для сбора фильтрата, отводимого из фильтра по дренажным трубкам. В зависимости от назначения барабан­ные вакуум-фильтры изготавливают с различными углами погружения барабана (от 80° до 270°). Фильтры малого погружения в основном ис­пользуются для легко фильтруемых суспензий; для трудно фильтруемых используются фильтры с углом погружения около 200°; для низко кон­центрированных суспензий с волокнистой твердой фазой - фильтры с углом погружения 210°...270°. Фильтры общего назначения имеют угол погружения в пределах 135°... 145°. Основным недостатком этих фильт­ров является их громоздкость. В этом отношении более выгодными яв­ляются ячейковые дисковые вакуум-фильтры, в которых фильтрующая поверхность образована несколькими полыми дисками. Эти фильтры преимущественно применяются в крупнотоннажных производствах, горнорудной, металлургической и угольной промышленности.

Тарельчатые вакуум-фильтры применяются для разделения круп­нозернистых быстро осаждающихся суспензий, так как направления фильтрации и отстаивания суспензии совпадают. Тарельчатые вакуум - фильтры в основном применяются для обезвоживания и промывки крупнозернистых концентратов каменного угля и других кристалличе­ских продуктов. К недостаткам этих фильтров можно отнести их боль­шие размеры и неравномерность промывки осадка, из-за разной линей­ной скорости его движения в центральной и периферийной частях зоны промывки.

Эти недостатки отсутствуют у ленточных вакуум-фильтров, об­ласть применения которых аналогична области применения тарельчатых вакуум-фильтров.

Ленточные вакуум-фильтры. Имеют примерно вдвое большую производительность по сравнению с барабанными фильтрами и широко используются в химической промышленности.

Производительность барабанного фильтра, работающего под дав­лением, в 1,5...2 раза превышает производительность обычного бара­банного фильтра. Кроме того, использование барабанных фильтров под давлением позволяет снизить остаточное влагосодержание осадка и рас­ход промывной жидкости. Полная герметичность аппарата позволяет использовать его для разделения суспензий, жидкая фаза которых пред­ставляет собой легкокипящее или ядовитое вещество.

Основными исходными данными для расчета или выбора фильтра являются следующие:

• характеристика суспензий (физико-химические свойства, кон­центрация, крупность и плотность твердой фазы, свойства жидкой фазы, характер образующегося осадка и др.);

• условия работы (непрерывный или периодический процесс);

• рабочая температура и давление;

• свойства и толщина осадка;

• категория исполнения аппарата по возможности обработки в нем взрывоопасных и токсичных веществ;

• конструкционный материал и материал фильтрующей перегородки;

• степень автоматизации и механизации и др.

Кроме того, для окончательного выбора фильтра необходимо иметь сведения об опыте применения данного фильтра в аналогичных условиях и производствах.

Центрифуги. Центрифугирование - это процесс механического разделения неоднородных систем в поле центробежных сил, создавае­мых во вращающемся барабане центрифуги. В центрифугах разделяют самые разнообразные неоднородные системы: суспензию поливинил­хлоридной смолы, сырую нефть, смеси кристаллов солей с маточными растворами, шламы, смазочные и растительные масла и др.

Центрифуги бывают двух типов: осадительные и фильтрующие. В осадительных центрифугах разделение суспензий или эмульсий проис­ходит осаждением (или всплыванием) взвешенных в жидкости твердых частиц или капель другой жидкости под действием центробежных сил.

Фильтрующие центрифуги - это фильтры, используемые для раз­деления суспензий, в которых движущая сила создается центробежными силами, действующими на вращающуюся в барабане жидкость.

В химической промышленности используются центрифуги с пуль­сирующей выгрузкой осадка для разделения суспензий с кристалличе­ской твердой фазой и при обработке волокнистых материалов. Главные преимущества этих центрифуг - высокая производительность и непре­рывность работы. Они выпускаются одно-, двух - и многокаскадными.

Осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка предна­значены для разделения суспензий с нерастворенной твердой фазой. Это центрифуги непрерывного действия, которые применяют для обезвожива­ния кристаллических и зернистых продуктов, для классификации материа­лов по крупности, а также для осветления суспензий малой концентрации.

Центрифуги непрерывного действия с инерционной выгрузкой осадка работают под действием составляющих инерционных, центро­бежных и вибрационных сил. Основное отличие их от центрифуг со шнековой выгрузкой заключается в отсутствии каких-либо выгружаю­щих устройств.

Осадительные сверхцентрифуги (скоростные), предназначенные для разделения стойких эмульсий и осветления тонких низкоконцентри­рованных суспензий с размером твердых частиц от 0,1 мкм, называются сепараторами.

В зависимости от назначения сепараторы делятся на разделяющие и осветляющие, однокамерные и многокамерные, при этом многокамер­ные пригодны для классификации суспензий по размерам частиц.

Для сгущения, осветления и классификации суспензий в химиче­ской, нефтеперерабатывающей и горнорудной отраслях промышленно­сти, а также в системах очистки промышленных и бытовых сточных вод широко используются гидроциклоны.

Гидроциклоны - это аппараты, в которых разделение жидких сис­тем происходит под действием центробежных сил, возникающих в за­крученном потоке жидкости.

По назначению гидроциклоны делятся на классификаторы, сгусти­тели и разделители.

Эффективность работы гидроциклона зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать при выборе типа аппарата:

• диаметр конуса (с увеличением диаметра увеличивается его про­изводительность, однако качественные показатели работы ухудшаются);

• диаметры питающего, сливного и разгрузочного патрубков;

• характеристика эмульсий и суспензий;

• давление на входе;

• концентрация и размер частиц твердой фазы в исходном продукте;

• разность плотностей твердой и жидкой фаз и др.;

• режимные параметры процесса.

Для увеличения производительности гидроциклона применяют одно - и двухступенчатые батарейные гидроциклоны.

Пылеочистное оборудование. Многие виды химического обору­дования (сушилки, смесители, диспергаторы и др.) не могут работать без эффективной системы, предназначенной для очистки газов от взвешен­ных в них твердых частиц или капель-жидкостей.

Различают три вида аэрозолей - пыль, туман и дым. Размеры час­тиц пыли 3...70 мкм. Она образуется при сушке, дроблении, транспор­тировке сыпучих материалов. Дым получается при сгорании топлива или конденсации паров, при этом образуются твердые и жидкие частицы размером 0,3...5,0 мкм. Дисперсная фаза тумана представляет собой ка­пельки жидкости также размером 0,3...5,0 мкм.

С целью охраны окружающей среды промышленные газы очища­ют от взвешенных частиц. Кроме того, газы очищают с целью улавлива­ния ценных продуктов или вредных примесей, которые затрудняют по­следующую его переработку.

Используются следующие способы разделения: осаждение частиц в гравитационном, электрическом и центробежном поле; фильтрование запыленных газов через пористые перегородки; улавливание частиц жидкостью (мокрая очистка), абсорбция.

Для выделения твердых частиц из запыленного газа под действием центробежных сил используют циклоны. В химической промышленно­сти используются различные конструкции циклонов. Для обеспечения заданной производительности часто используют не один, а несколько параллельно работающих циклонов - групповые и батарейные циклоны. Использование нескольких циклонов меньшего диаметра вместо одного - большего - предпочтительнее, так как при одинаковой линейной скоро­сти газа в циклоне малого диаметра развиваются большие центробеж­ные силы и обеспечивается лучшее пылеулавливание.

В электрофильтрах для отделения твердых частиц из газа исполь­зуют осаждение их в электростатическом поле.

Электрофильтры имеют множество труб круглого или шестигран­ного сечения, установленных в корпусе аппарата. Вместо труб можно использовать сетки, решетки и пластины из металла. Проходя по трубам или пластинам, частицы приобретают отрицательный заряд и осаждают­ся на положительно заряженных пластинах или трубах. Для удаления пыли фильтр отключают от источника напряжения, а трубчатые или плоские электроды встряхивают. Электрофильтры используют для наи­более полной очистки газа от мельчайших частичек пыли и капель раз­мером от 0,005 мкм. Эти аппараты применяют, например, для извлече­ния ценных металлов при переработке полиметаллических руд, в произ­водстве серной кислоты для очистки газа от огарковой пыли. Мокрые циклоны применяются для улавливания капелек кислоты и примесей из газа, поступающего в контактное отделение.

Газовые неоднородные системы можно разделить фильтрованием через пористые перегородки, задерживающие взвешенные твердые час­тицы и пропускающие сплошную фазу. В химической промышленности наиболее распространены рукавные фильтры, в которых используются фильтровальные материалы из натуральных и синтетических волокон, работающие при температуре не выше 250 °С и обладающие хорошей коррозионной стойкостью. В связи с этим для очистки горючих и агрес­сивных газов от пыли применяют керамические и порошковые фильтры, обладающие высокой термо - и кислотостойкостью.

Мокрые фильтры, или скрубберы, - это аппараты мокрой очистки газов от растворенных вредных примесей и взвешенных твердых частиц. Очистка газов происходит за счет прилипания твердых частиц к поверх­ности жидкости с последующим переходом их в жидкую фазу. Мокрые пылеуловители отличаются сравнительно небольшой стоимостью и обычно более эффективны, чем сухие.

Конструкции аппаратов мокрой очистки весьма разнообразны: по­лые форсуночные скрубберы, барботажные и пенные аппараты, аппара­ты ударно-инерционного действия, орошаемые циклоны, скоростные промыватели и др.

При выборе типа аппарата для пылеочистки необходимо учиты­вать следующие факторы:

• взрывоопасность и агрессивность пыли;

• размер частиц пыли;

• концентрация пыли (нужная степень удаления частиц опреде­ляется санитарно-гигиеническими нормами для чистоты атмосферного воздуха либо условиями работы технологического оборудования);

• температура, влажность, скорость газа;

• наличие влаги и агрессивных компонентов в газах, их количество и температура;

• объем аппарата и скорость потока, предпочтительны более ком­пактные аппараты, несмотря на их большую энергоемкость;

• необходимо учитывать возможности и особенности пылеуловителя;

• гидравлическое сопротивление и возможности автоматизации и др.

Таким образом, при выборе типа установки для пылеочистки не­обходимо, наряду с вышеперечисленными факторами, учитывать техни­ко-экономические показатели и специфику производств.

Дробилки и мельницы. В химико-технологических процессах измельчение (диспергирование) твердой фазы производится с целью:

• уменьшения размеров кусков твердого материала (исходное горно­химическое сырье, обжиг и др.);

• раскрытия зерен чистых включений, входящих в состав сростков перед процессами механического обогащения продуктов;

• увеличения свободной наружной поверхности зерен твердого материала перед операциями растворения, экстрагирования, химическо­го взаимодействия и т. д.

В зависимости от размеров исходного и измельченного материала различают следующие классы измельчения (табл. 15.1).

Классы измельчения

Класс измельчения

Размер кусков, мм

исходных

полученных

Дробление

крупное

1000

250

среднее

250

20

мелкое

20

1...5

Помол

грубый

1...5

0,1...0,04

средний

0,1...0,04

0,015...0,005

тонкий

0,1...0,04

0,005...0,001

коллоидный

<0,1

<0,001

Для характеристики измельченного материала используют линей­ную степень измельчения і = _; объемную степень измельчения

dK

d3

удельную поверхность, фракционный (гранулометрический) со-

d

став, характеристику по верхнему (—d) и нижнему пределу (+d).

В зависимости от физико-химических свойств материалов сущест­вует четыре основных метода измельчения: раздавливанием, раскалыва­нием, истиранием и ударом.

Для крупного и среднего дробления используются щековые, конус­ные и зубовалковые дробилки. Измельчение в этих дробилках происхо­дит в основном за счет раскалывания и размалывания. Эти аппараты по­зволяют получить измельченный материал с размером частиц до 20 мм.

Измельчающие машины истирающе-раздавливающего действия - это бегуны, гладкие валки. Измельченный материал имеет размер частиц до 40 мкм и ниже. Для получения более тонко дисперсного материала ис­пользуются мельницы - барабанные (шаровые, стержневые) и газоструй­ные. Измельчение материала происходит за счет удара и истирания.

Высокая степень измельчения не может быть получена в одном аппарате или в нескольких аппаратах одной конструкции. Процесс из­мельчения чаще всего является процессом многостадийным, и каждой стадии измельчения отвечает своя оптимальная степень измельчения.

На практике установлено, что в аппаратах доля крупного и средне­го дробления (при кусках более 50 мм) степень измельчения (/) состав­ляет 2...3, для мелкого дробления (от 50 до 5 мм) - 3...5. При более тон­ком измельчении / = 6...8. Зная требуемую степень измельчения с учетом

указанных конкретных степеней измельчения, можно определить число стадий процесса измельчения.

Все технологические схемы измельчения должны быть построены так, чтобы сократить степень возможного переизмельчения продукта.

Во-первых, желательно сразу, до начала процесса, удалить из ис­ходного сырья ту его часть, которая представляет собой уже готовый продукт, т. е. все зерна целевой фракции и уже переизмельченные зерна. Это сократит количество измельчаемого сырья и предотвратит неоправ­данные расходы энергии на переизмельчение целевого продукта и на бессмысленное дальнейшее измельчение уже переизмельченной фрак­ции. Для этого целесообразно прибегнуть к предварительной классифи­кации исходного материала по крупности частиц (рис. L5.1), на измель­чение должен поступать, по возможности, только недоизмельченный продукт.

Рис. 15.1. Схема многостадийного диспергирования твердой фазы с контрольной классификацией пробукта

Во-вторых, режим измельчения должен быть построен так, чтобы измельченный материал не задерживался на длительный срок в измель - чительных установках. Тогда полученный продукт не будет доизмель - чаться и переизмельчаться (рис. 15.1).

Однако сокращение времени пребывания частиц в измельчающем устройстве делает более вероятным прохождение недоизмельченных частиц через весь аппарат без требуемой степени измельчения. Поэтому из аппарата может выходить продукт со значительным содержанием не - доизмельченной фракции. В этом случае на выходе из аппарата необхо­димо поставить классифицирующее устройство, отделяющее готовый продукт от недоизмельченной фракции. Выделенная недоизмельченная фракция будет поступать на повторное измельчение.

Выбор той или иной схемы измельчения аппаратов для измельче­ния зависит от следующих факторов:

• физико-химических свойств измельчаемого материала (твер­дость, хрупкость, налипание, сыпучесть, насыпной вес и др.);

• размера частиц исходного материала;

• степени измельчения;

• степени использования полезного объема измельчительных ус­тановок;

• данных по производительности рекомендуемых измельчите­лей и др.

Измельчители можно разделить на следующие основные группы:

1) раскалывающего и разламывающего действия;

2) раздавливающего действия;

3) истирающе-раздавливающего действия;

4) ударного действия;

5) ударно-истирающего действия;

6) коллоидные измельчители.

В основу предлагаемой классификации измельчителей положен главный способ, который используют при измельчении материала.

Измельчители раскалывающего и разламывающего действия:

1) щековые дробилки;

2) конусные дробилки;

3) зубовалковые дробилки.

Измельчители раздавливающего действия:

1) гладковалковые дробилки;

2) ролико-кольцевые мельницы

а) горизонтальные;

б) вертикальные.

Измельчители истирающе-раздавливающего действия:

1) жерновые мельницы;

2) бегуны;

3) катково-тарельчатые мельницы;

4) шарокольцевые мельницы;

5) бисерные мельницы.

Измельчители ударного действия:

1) молотковые мельницы;

2) дезинтеграторы и дисмембраторы;

3) центробежные мельницы;

4) барабанные мельницы;

5) газоструйные мельницы.

Измельчители ударно-истирающего действия:

1) вибрационные мельницы;

2) планетарные мельницы;

3) гироскопические мельницы.

Коллоидные мельницы:

1) конусные мельницы;

2) бильные (кавитационные) мельницы;

3) виброкавитационные мельницы;

4) реактроны.

Сушилки. Сушка - это процесс удаления влаги из твердого (пас­тообразного) материала путем испарения.

Сушку материалов можно проводить естественным и искусствен­ным способом. Естественная сушка на открытом воздухе малоэффектив­на, так как требует больших площадей, является весьма продолжительной и зависит от времени года и влажности воздуха.

Наиболее эффективным способом является искусственная сушка, производимая в специальных устройствах - сушилках, в которых су­шильный агент, поглотивший пары влаги, отводится от поверхности вы­сушиваемого материала при помощи вентиляторов, инжекторов и других устройств.

Сушилки, применяемые в химической промышленности, обычно классифицируются по способу подвода теплоты к высушиваемому ма­териалу:

• конвективные (ддя сушки материалов в слое, барабанные, ддя сушки материалов в режиме псевдоожижения и фонтанирующего слоя, распылительные, в режиме пневмотранспорта и др.);

• кондуктивные (полочные, вальцовые, вакуумные, сушильные шкафы и др.);

• специальные (высокочастотные, радиационные, сублимационные).

Большое распространение получили конвективные сушилки, в ко­торых в качестве сушильного агента используют топочные газы, воздух или смеси воздуха и топочных газов. Основным способом передачи теп­ла в этом случае является конвекция.

В кондуктивных сушилках необходимая для сушки теплота пере­дается теплоносителем влажному материалу через разделяющую их стенку. Здесь основной способ передачи тепла - теплопроводность. Специальные сушилки являются дорогостоящими и применяются реже, чем обычные конвективные или кондуктивные сушилки.

Полочная и камерная сушилки периодического действия широко используются для сушки различных порошкообразных материалов - центрифугированного осадка, пигментов, силикатных материалов (це­мент, глина и др.). Для сушки термочувствительных кристаллических материалов, а также крупных изделий (например, кирпич, керамика, фарфор, осадок вискозы, пиломатериалы и др.) применяются полочные вакуум-сушилки периодического действия.

Туннельные полочные сушилки непрерывного действия широко применяются для сушки твердых материалов и изделий разных форм и размеров, например на заводах строительных материалов, керамических изделий, производствах вискозы и др.

Распылительные сушилки нашли широкое применение для сушки эмульсий, суспензий, шламов, экстрактов и других материалов, в том числе в производстве минеральных удобрений и солей.

Вращающийся сушильный барабан недорог, работает в широком ин­тервале мощностей, используется ддя сушки материалов различных по сте­пени дисперсности и природе, но не мелких и не чувствительных к нагреву.

Вальцовые сушилки, работающие под вакуумом или при атмо­сферном давлении, применяются для сушки паст, шламов, суспензий, отработанных щелоков, каучукового латекса и др.

Для того чтобы правильно выбрать сушильное оборудование, не­обходимо учитывать следующие факторы:

• свойства высушиваемого материала (размер частиц, агрессив­ность, токсичность, воспламеняемость, абразивные свойства, физические характеристики сухого и влажного материала);

• сушильные характеристики материала (начальное и конечное влагосодержание, тип влаги, допускаемая температура сушки, вероятная продолжительность сушки);

• подача материала в сушилку и выгрузка из нее (часовая произво­дительность, непрерывный или периодический процесс и т. д.);

• качество продукта (усадка, пересушивание, равномерность рас­пределения остаточной влаги, разложение продукта, температура, степень измельчения при сушке, насыпная плотность и др.);

• проблемы регенерации пыли и растворителя;

• условия на месте предполагаемой установки аппарата (занимае­мое пространство, наличие топлива, температура, влажность и чистота воздуха, способ подачи влажного материала и разгрузки и др.).

Добавить комментарий

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Технологические схемы процессов гранулирования дисперсных материалов

К основному оборудованию для промышленного уплотнения дис­персных материалов относятся смеситель, устройство для уплотнения (тарель, пресс, экструдер и др.), конвейер, сушилка или классификатор. Обязательными в установках являются системы пылеулавливания, включающие как …

Гранулирование в псевдоожиженном слое

В псевдоожиженном слое получают гранулы удобрений, таких как карбоаммофоски, карбамида, аммиачной селитры, нитрофоски, аммофо­са, а также кормовых дрожжей, лекарственных форм, алюмосиликатов, порошков синтетических цеолитов и др. Сущность процесса заключается в …

Закономерности уплотнения материала и аппаратурное оформление метода прессования

Руда и рудные концентраты, металлическая стружка, отходы ме­таллургических заводов и обогатительных фабрик, стекольные шихты могут быть переработаны в куски-брикеты прессованием с добавлением и без добавления связующего вещества. Метод прессования используется …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua

За услуги или товары возможен прием платежей Онпай: Платежи ОнПай