Альбом 1 часть-otred. Альбом основных аппаратов химической технологии
 Скачать 1.46 Mb.
|
|
БАТАРЕЙНЫЙ ЦИКЛОН Принцип работы Батарейный циклон применяют для улавливания мелкой пыли (до 5-10 мкм) при очистке больших количеств запыленного газа. Аппарат состоит из нескольких циклонов малого диаметра (100–250 мм), или так называемых циклонных элементов, работающих параллельно по газу. Они находятся внутри общего кожуха 2, переходящего в общий бункер 1. Все конусы 4 циклонных элементов установлены в кожухе на нижней трубной решетке 10, а выхлопные трубы 8 – на верхней 6. Эти места уплотняются засыпкой 3. Верхняя трубная решетка аппарата выполнена наклонно, что способствует выравниванию скоростей газа на входе в каждый элемент. Подлежащий очистке газ входит через патрубок 7 в межтрубное пространство выхлопных труб. Газ равномерно распределяется по отдельным циклонным элементам, действие которых основано на том же принципе, что и работа обычных циклонов. Вход в циклонные элементы осуществляется в осевом направлении, а не в тангенциальном, как в обычных и групповых циклонах. Поэтому газ закручивается специальными винтовыми вставками 9. Осажденная пыль собирается в общий бункер, а очищенный от пыли газ удаляется через выходной патрубок 5. Устройство батарейного циклона представлено на рис. 41. Запыленный газ 48 ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СКРУББЕР Принцип работы Орошение стенок при улавливании пыли не только предотвращает вторичный унос, но и дает возможность выполнить циклон без центральной трубы, т.е. без поворота газа. Такое выполнение циклона резко снижает его гидравлическое сопротивление. Центробежный скруббер ВТИ (рис. 42) представляет собой цилиндр 1 с коническим дном 4. Вблизи конуса тангенциально расположен патрубок 3 для входа запыленного газа. За счет центробежной силы частицы пыли достигают поверхности осаждения – стекающей по стенке аппарата пленки жидкости, которая подается форсунками через тангенциально установленный патрубок 6. Очищенный газ, поднимаясь спирально, удаляется из аппарата через верхний патрубок 2. Частицы пыли в виде суспензии выводятся через нижний патрубок 5. Рис. 42. Схема центробежного скруббера: 1 – корпус; 2 – патрубок для выхода очищенного газа; 3 – входной патрубок; 4 – коническое дно; 5 – патрубок для выхода суспензии; 6 – патрубок с форсунками для подвода жидкости Запыленный газ Очищенный газ Суспензия 49 НАСАДОЧНЫЙ СКРУББЕР Принцип работы Насадочный скруббер (рис. 45) представляет собой цилиндрический корпус 3 с дном 9 и крышкой 4. Над входным патрубком 2 устанавливается колосниковая решетка 8, на которой расположена насадка 7. Загрязненный газ движется по прозорам и каналам, образуемым насадочными телами, снизу вверх. Промывная жидкость подается через оросительное устройство 5 и равномерно распределяется по насадке. Взвешенные в газе твердые частицы осаждаются на поверхности стекающей по насадке жидкости. Очищенный газ выходит через патрубок 6, а уловленная пыль стекает в виде суспензии через патрубок 1. Поверхность осаждения в насадочных скрубберах создается насадкой. Она будет тем больше на единицу объема, чем мельче тела насадки. Но при этом возрастает гидродинамическое сопротивление и опасность засорения насадки грязью. Обычно выбирают размеры насадочных тел 50–120 мм. Рис. 45. Схема насадочного скруббера: 1, 2, 6 – патрубки; 3 – корпус; 4 – крышка; 5 – оросительное устройство; 7 – насадка; 8 – колосниковая решетка; 9 – дно Очищенный газ Запыленный газ Суспензия 50 ПЕННЫЙ ГАЗОПРОМЫВАТЕЛЬ Принцип работы В пенном газопромывателе (рис. 46) подвергаемый очистке газ проходит через перфорированную решетку, по которой протекает вода. При определенной скорости газа она превращается в подвижную пену, улавливающую пыль. Здесь достигается большая полнота очистки при небольшом гидравлическом сопротивлении. Рис. 46. Схема пенного газопромывателя 51 ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕКТРООСАДИТЕЛЬ Принцип работы Трубчатый электроосадитель (электрофильтр) состоит из осадительных электродов 3 (трубы диаметром 200–300 мм и длиной от 3000 до 5000 мм), соединенных внизу с камерой поступающего газа 2, а вверху с камерой уходящего газа 5. Нижняя камера 2 снабжена бункером 1 для сбора пыли. Коронирующие электроды 4, обычно изготавливаются из проволоки диаметром 2,0 – 2,5 мм, расположены по осям труб и прикреплены вверху к раме 6, подвешенной к изоляторам 7. Коронирующие электроды строго центрируются и поддерживаются в этом положении с помощью грузов 11, связанных обычно общей рамой 10. Они соединяются с отрицательным полюсом источника постоянного тока высокого напряжения, чтобы иметь отрицательный коронный разряд. Осадительные электроды заземлены 9. Загрязненный газ из нижней камеры поднимается по трубам, очищаясь по ходу своего движения от взвешенных частиц. Газ направляется снизу вверх для того, чтобы очищенный газ вновь не загрязнялся падающей пылью. Уловленная пыль принудительно удаляется путем встряхивания с помощью приспособления 8 с осадительных и с коронирующих электродов. При улавливании тумана жидкость стекает по осадительным и коронирующим электродам в виде пленки и удаляется из электрофильтра. Схема трубчатого электроосадителя представлена на рис. 43. Рис. 43. Схема трубчатого электроосадителя: 1 – бункер; 2 – камера поступающего газа; 3 –электрод осадительный; 4 – электрод коронирующий; 5 – камера уходящего газа; 6, 10 – рамы; 7 – изолятор; 8 – встряхивающие механизмы; 9 – заземление; 11 – груз 52 ПЛАСТИНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРООСАДИТЕЛЬ Принцип работы Пластинчатый электроосадитель (электрофильтр) обычно изготовляют с горизонтальным ходом газа. Осадительные электроды 2 (плоские или рифленые пластины, сетки и т.д.) расположены внутри камеры 3 параллельно друг другу на расстоянии 250 мм и прикреплены к общей раме 5, что позволяет легко осуществлять стряхивание пыли. Между осадительными электродами, точно на середине, вертикально подвешены коронирующие электроды 1, связанные внизу рамочным грузом 4. Принцип работы пластинчатого электроосадителя аналогичен трубчатому. Осадительные электроды конструктивно ограничены размерами: высотой 4000 мм и шириной 2500 мм. При необходимости большей длины электрического поля устанавливают последовательно несколько секций. Схема пластинчатого электроосадителя представлена на рис. 44. Рис. 44. Схема пластинчатого электроосадителя: 1 – коронирующие электроды; 2 – осадительные электроды; 3 – рабочая камера; 4 – груз; 5 – рама 53 МАТЕРЧАТЫЙ РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР Принцип работы Фильтрующий элемент аппарата – матерчатый рукав. Снизу рукав прикреплен открытым концом к решетке 6, а сверху закрыт крышкой. Верхние концы рукавов 1 подвешены к раме 2. Газ нагнетается снизу через решетку 6 и далее через рукава. Пыль накапливается на внутренней поверхности, а очищенный газ уходит из аппарата при открытой дроссельной заслонке 3. Это так называемый режим продувки. При переключении секции на режим очистки заслонка 3 закрывается и открывается заслонка 4, через которую вентилятором нагнетается очищенный воздух или газ с наружной стороны внутрь рукава. Одновременно срабатывает встряхивающий механизм 5. Пыль удаляется через разгрузочное устройство 7. Для особо тонкой очистки газов от пыли и тумана применяют фильтры с асбестовой или ватной набивкой. Эта набивка зажимается между решетками, закрепленными в герметически закрытой емкости. Рис. 47. Схема матерчатого рукавного фильтра: 1 – рукав; 2 – рама; 3, 4 – дроссельные заслонки; 5 – встряхивающий механизм; 6 – решетка; 7 – разгрузочное устройство 54 5. АППАРАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЖИДКИХ СРЕДАХ Перемешивание в жидких средах широко применяется в химической промышленности для решения задач интенсификации процессов тепло- и массообмена, равномерного распределения газа, жидких или твердых частиц в объеме фазы, а также для получения гомогенных систем (растворов). Способы перемешивания и выбор аппарата для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых веществ. Независимо от того, какая среда смешивается с жидкостью, различают механическое, пневматическое и другие способы перемешивания. К пневматическому относят перемешивание при движении среды в трубопроводах, перемешивание с помощью сопел и т.д. Наибольшее распространение получило перемешивание с введением в среду механической энергии от внешнего источника. Механическое перемешивание осуществляется с помощью мешалок, которым сообщается вращательное, реже возвратно-поступательное движение. По устройству лопастей различают лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные мешалки. С целью увеличения турбулентности среды при перемешивании используют многорядные мешалки. По типу создаваемого мешалкой потока среды в аппарате различают мешалки, обеспечивающие тангенциальное, радиальное, осевое и смешенное течения. Для перемешивания жидкостей, которые отличаются химической активностью и быстро разрушают механические мешалки, применяют пневматическое перемешивание сжатым инертным газом. Пневматическое перемешивание – это малоинтенсивный процесс. Расход энергии здесь больше, чем при механическом перемешивании. 6. АППАРАТЫ ДЛЯ СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Конструкции аппаратов для смешения твердых (сыпучих) материалов в основном зависят от метода смешения, физико-механических, химических и других свойств как отдельных компонентов, так и всей смеси в целом. При смешении любого числа компонентов анализ качества смеси обычно проводят путем оценки распределения одного «ключевого» компонента в остальной системе методами статистического анализа. Для периодического смешения сыпучих материалов наиболее простым и распространенным устройством является «бочка»* – это емкость в виде параллелепипеда, вращающаяся на оси, проходящей по ее диагонали. Более интенсивными являются центробежный смеситель и смеситель с Z-образными лопастями. Казалось бы, центробежный смеситель может работать непрерывно. Однако в условиях интенсивной циркуляции неизбежен проскок какой-то части еще не смешенного материала к разгрузочному отверстию. Задача непрерывного смешения решается путем применения шнековых смесителей. Для особо густых и вязких масс применяют протирание. Оно осуществляется на дробильных валках, вращающихся с разным числом оборотов. 8. Схема данного смешивающего устройства в силу простоты не представлена. 55 АППАРАТ С МЕШАЛКОЙ Принцип работы Обычно аппарат для перемешивания в жидких средах (рис. 48) представляет собой вертикальный сосуд с мешалкой, ось вращения которой совпадает с осью аппарата. Основными узлами такого аппарата являются корпус 5, двигатель с приводом 1 и вал 3 с мешалкой 10. На крышке 2, днище 9, боковой стенке аппарата размещены патрубки 4, 6, 11, 12 для подвода и отвода веществ, подачи теплоносителя (при необходимости). Конструктивным элементом, непосредственно предназначенным для перемешивания жидкости, является мешалка. По скорости вращения мешалки условно делят на: тихоходные (якорные, рамные и др.) и быстроходные (пропеллерные, турбинные и др.). Целесообразность использования мешалок тех или иных конструкций определяется особенностями технологического процесса. Рис. 48. Схема аппарата с мешалкой: 1 – двигатель с приводом; 2 – крышка; 3 – вал; 4 – патрубок для подачи сжатого газа; 5 – корпус; 6, 11 – патрубки входа и выхода теплоносителя; 7 – рубашка; 8 – отражательная перегородка; 9 – днище; 10 – мешалка; 12 – патрубок выхода продукта; 13 – труба передавливания 56 ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Принцип работы Интенсивная циркуляция сыпучего материала, способствующая хорошему смешению, достигается в центробежном смесителе с вращающимися конусами (рис. 49). В корпусе 1 данного аппарата на валу 2 вращается полый усеченный конус 3 с двумя симметрично расположенными окнами 4. Материал засыпается в рабочую камеру через загрузочное устройство. При вращении конуса под действием центробежной силы частицы материала движутся по внутренней поверхности конуса вверх и сбрасываются в пространство между конусом и корпусом. Через окна 4 материал вновь поступает в конус, а лопастная мешалка 5, вращающаяся вместе с конусом, способствует этому проходу. Для материалов с плохой сыпучестью в корпусе установлена свободно вращающаяся рама 6, создающая дополнительные завихрения в движущемся материале. Скорость вращения рамы регулируется ленточным тормозом 7. Рис. 49. Схема центробежного смесителя: 1 – корпус; 2 – вал; 3 – конус; 4 – окно; 5 – мешалка; 6 – рама; 7 – тормоз 57 СМЕСИТЕЛЬ С Z – ОБРАЗНЫМИ ЛОПАСТЯМИ Принцип работы Схема смесителя с Z-образными лопастями представлена на рис. 50. В таком аппарате смешение осуществляется двумя параллельными лопастями 2 специальной формы, которые вращаются в корпусе 1. Он применяется для периодического смешения сыпучих твердых материалов. Для организации непрерывной работы смесителя необходимо дополнительное применение спирального или лопастного шнека. Непрерывное смешение, в том числе и пастообразных масс, можно проводить при использовании двойных лопастных шнеков. В них валы сближены так, что лопасти одного шнека заходят в промежутки лопастей другого шнека и при вращении в одну сторону обеспечивают относительные сдвиги внутри массы. Рис. 50. Схема смесителя с Z-образными лопастями: 1 – корпус; 2 – лопасти 7. МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Измельчение твердых материалов – это широко применяемая операция в химической технологии. Ее назначение состоит в увеличении поверхности материалов, величина которой обусловливает скорость гетерогенных диффузионных, химических и физико-химических процессов. Процессы измельчения условно делят на дробление (крупное, среднее, мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Различают следующие основные способы измельчения материала: • раздавливание; • раскалывание; • истирание; • удар. Применение того или иного способа измельчения зависит от физико-механических свойств материала и исходного размера его кусков. Так, дробление крупных твердых и хрупких материалов целесообразнее проводить раздавливанием или раскалыванием. Дробление крупных кусков менее прочных материалов целесообразнее проводить раскалыванием, а вязких и глинистых материалов – ударом. Измельчение мелких кусков осуществляется истиранием в сочетании с раздавливанием и ударом. Измельчение материала обычно выполняют последовательно в машинах различных типов. Создание универсальных аппаратов, в которых можно было бы производить измельчение материала от размера больших глыб до пылевидного состояния, затруднено тем, что в зависимости от размеров кусков наиболее эффективными оказываются лишь определенные измельчающие усилия. Конструкций машин для измельчения достаточно много. Щековые дробилки, например, отличаются компактностью и относительной простотой конструкции. Они надежны в работе. К недостаткам относят периодичность актов дробления: за один оборот вала только половина времени расходуется на дробление, а вторая половина – на «холостой ход». Наличие больших качающихся масс вызывают сильный шум и вибрацию. Такие дробилки устанавливают на фундаментах, не связанных с фундаментами здания. Валковые дробилки компактны и надежны. Вследствие однократного сжатия материал не переизмельчается и содержит мало мелких частиц. Эти дробилки эффективны для измельчения материалов умеренной твердости. В дезинтеграторе одновременно с дроблением осуществляется перемешивание компонентов дробимого материала. Однако в нем из соображений прочности нельзя создать очень высокие скорости вращения, поэтому он не может дать тонкого измельчения. Материал после среднего дробления сравнительно редко представляет собой готовый продукт, пригодный для последующих технологических операций. Чаще требуется его дальнейшее измельчение до размера зерен (0,1 – 0,05 мм и меньше). Наибольшее распространение для такого измельчения получили шаровые (барабанные) мельницы. В них измельчение может проводиться как сухим, так и мокрым способом. Недостатками таких машин являются уменьшение рабочего объема и увеличение веса машины за счет применения мелющих (дробящих) тел. 59 ЩЕКОВАЯ ДРОБИЛКА Принцип работы Щековая дробилка (рис. 51) – это машина для дробления крупнокускового материала. Она состоит из неподвижной щеки 1, представляющей собой переднюю стенку станины, и подвижной щеки 2, которая шарнирно подвешена на оси 3. Свое движение щека 2 получает от коленчатого или эксцентрикового вала 4, которое сообщает возвратно-поступательное движение шатуну 11, шарнирно соединенному с распорными плитами 10. Распорные плиты шарнирно соединены с подвижной щекой и упорной деталью, которая закреплена на задней стенке станины распорными клиньями 6 и 7. Именно эти распорные клинья позволяют с помощью установочных болтов изменить ширину выпускной щели, а следовательно, и степень измельчения материала. Для выравнивания нагрузки на приводной двигатель вал 4 снабжается двумя маховиками 5, аккумулирующими энергию при холостом ходе и отдающими ее при рабочем ходе. Материал в дробилку подается сверху и раздавливается между щеками при движении шатуна вверх. При каждом движении шатуна вниз дробимый материал опускается все ниже, а порции измельченного материала высыпаются из машины через разгрузочное устройство. Рис. 51. Схема щековой дробилки: 1 – неподвижная щека; 2 – подвижная щека; 3 – ось; 4 – вал; 5 – маховик; 6, 7 – распорные клинья; 8 – пружина; 9 – тяга; 10 – плита; 11 – шатун 60 ВАЛКОВАЯ ДРОБИЛКА Принцип работы Валковая дробилка (рис. 52) – это машина для среднего дробления материала. Она состоит из двух параллельно расположенных цилиндрических валков 1 и 2, вращающихся навстречу друг другу. Валки установлены в станине машины 3. Материал в машину подается сверху. Он захватывается вращающимися валками и дробится путем раздавливания. Для предохранения валков от аварии в случае попадания более твердых материалов ось одного валка 1 устанавливается в подвижном подшипнике и удерживается в заданном положении силой предохранительных пружин 4, которые при увеличении давления позволяют валку отходить влево. Степень измельчения регулируется изменением расстояния между валками. Рис. 52. Схема валковой дробилки: 1, 2 – валки; 3 – станина; 4 – пружина |