Реферат: Составные части реакторов гомогенных и гетерогенных процессов

Политехникум Кохтла-Ярве

Химическое отделение

По предмету промышленная инфотехнология

на тему:

<img src="/cache/referats/12851/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1039">

Выполнила:

Проверила:

г. Кохтла-Ярве

2002г.

Содержание:

1.<span Times New Roman"">   

2.<span Times New Roman"">   

3.<span Times New Roman"">   

4.<span Times New Roman"">   

Насадкидля колонных аппаратов

<img src="/cache/referats/12851/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1027">
            Насадки применяют в колонныхаппаратах для создания большой поверхности контакта между стекающей по  ней жидкостью и поднимающимся потоком паров иинтенсивного их перемешивания. Котакт и массобмен между фазами в насадочнойколонне происходят непрерывно на всем участке аппарата, заполненном насадкой.Для того, чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующимосновным требованиям: 1) обладатьбольшой поверхностью в единице объеме; 2) хорошо смачиваться орошающейжидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4)равномерно распределять орошающую жидкость; б) быть стойкой к химическомувоздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес;7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость. Насадка выполняетсяобычно из коррозионно-стойкого материала (керамика, фарфор, стекло).

а) кольца Рашига, беспорядочно уложенные (навалом); б) кольца сперегородками, правильно уложенные; в) насадка Гудлое; г) кольца Палля; д)насадка “Спрейпак”; е) седла Берля; ж) хордовая насадка; з) седла “Инталлокс”.

Принцип действияоснован на равномерном прохождении жидкости через загрузку насадки, форсункапозволяет распределить жидкость по всей поверхности насадки равномерно.Насадку укладывают беспорядочно на колосникову решетку, представляющуюсобой тарелку, составленную из дырчатых, просечно-вытяжных металлических листовили пластинчатых решеток. Колосники должны быть прочными. Секции колосникадолжны быть таких размеров, чтобы можно было легко извлекать их из колонны ивставлять в нее через люк нормальных размеров.  Интенсивность массообмена и сопротивлениедвижущимися потокам паров и жидкости во многом зависят от насадки. Высоту иразмеры насадки ее элементов устанавливают на основании данных и опыта. Насадкамалых размеров и сложной конфигурации имеет большую поверхность контакта, носоздает повышенное сопртивление. Кроме того при выборе размеров надо знать, чтомелкая насадка менее прочна и быстрее забивается твердыми отложениями.

Мешалки

Механическиеперемешивающие устройства состоят из трех основных частей; собственно мешалки,вала и привода. Мешалка является рабочим элементом устройства, закрепляемым навертикальном, горизонтальном или наклонном валу. По устройству лопастейразличают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные. По типусоздаваемого мешалкой потока жидкости в аппарате различают мешалки,обеспечивающие преимущественно тангенциальное, радиальное и осевое течения. Притангенциальном течении жидкость в аппарате движется преимущественно поконцентрическим окружностям, параллельным скорости вращения мешалки. Перемешивание происходит за счет вихревозникающих на кромках мешалки. Качество перемешивания будет наихудшим, когдаскорость вращения жидкости равна скорости вращения мешалки. Радиальное течениехарактеризуется направлена движением жидкости от мешалки к стенкам аппаратаперпендикуляр оси вращения мешалки. Осевое течение жидкости направленопараллельно оси вращения мешалки. В промышленных аппаратах с мешалками возможныразличные сочетания этих основных типов течения. Тип создаваемого потока, атакже конструктивные особенности мешалок определяют области их применения. Привысоких скоростях вращения мешалок перемешиваемая жидкость вовлекается в круговоедвижение и вокруг вала образуется воронка, глубина которой увеличивается свозрастанием число оборотов и уменьшением плотности и вязкое среды. Дляпредотвращения образования воронки в аппарате помещают отражательныеперегородки которые, кроме того, способствуют возникновению вихрей и увеличениютурбулентности системы. Образование воронки можно предотвратить и при полномзаполнении жидкостью аппарата, т. е при отсутствии воздушной прослойки междуперемешиваемой жидкостью и крышкой аппарата, а также при установке вала мешалкиэксцентрично к оси аппарата или применении аппарата прямоугольного сечения.Помимо этого, отражательные перегородки устанавливают во в случаях приперемешивании в системах газ—жидкость. Примени отражательных перегородок, атакже эксцентричное или наклонное положение вала мешалки приводит к увеличениюпотребляемой ею мощности.

Мешалки лопастного типа.

Лопастнымимешалками называются устройства, состоящие из двух или большего числа лопастейпрямоугольного сечения, закрепленных на вращающемся вертикальном или наклонивалу. К лопастным мешалкам относятся также и некого мешалки специальногоназначения: якорные, рамные и листовые.Основные достоинства лопастных мешалок — простота устройства невысокаястоимость изготовления. К недостаткаммешалок этого типа следует отнести низкое насосное действие мешалки (слабыйосевой поте не обеспечивающее достаточно полного перемешивания во всем объемеаппарата. Вследствие незначительности осевого потока лопастные мешалкиперемешивают только те слои жидкости, которые находятся в непосрственнойблизости от лопастей мешалки. Развитие турбулентности в объеме перемешиваемойжидкости происходит медленно, циркуляция жидкости невелика. Поэтому лопастныемешалки применяют для перемешивав жидкостей, вязкость которых не превышает 103мн-сек/м^.

С целью увеличения турбулентностисреды при перемешивании лопастными мешалками в аппаратах с большим отношениемвысоты к диаметру используют многорядные двухлопастные мешалки с установкой навалу нескольких рядов мешалок, повернутых друг относительно друга на 90°.Расстояние между отдельными рядами выбирают в пределах (0,3—0,8d), где d — диаметр мешалки, в зависимости от вязкости перемешиваемойсреды. Для перемешивания жидкостей вязкостью не более 104 mh-cck'm^, а также для перемешиванияв аппаратах, обогреваемых с помощью рубашки или внутренних змеевиков, в техслучаях, когда возможно выпадение осадка или загрязнение теплопередающейповерхности, применяют якорные или рамные мешалки. Они имеют форму, соответствующую внутренней форме аппарата, идиаметр, близкий к внутреннему диаметру аппарата или змеевика. При вращении этимешалки очищают стенки и дно аппарата от налипающих загрязнений.Листовыемешалки имеют лопасти большей ширины, чем у лопастных мешалок, и относятсяк мешалкам, обеспечивающим тангенциальное течение перемешиваемой среды. Кромечисто тангенциального потока, который является преобладающим, верхние и нижниекромки мешалки создают вихревые потоки, подобные тем, которые возникают приобтекании жидкостью плоской пластины с острыми краями Листовые мешалкиприменяют для перемешивания маловязких жидкостей (вязкостью менее 50 мн-сек/м2),интенсификациипроцессов теплообмена, при проведении химических реакций в объеме ирастворении. Для процессов растворения используют листовые мешалки сотверстиями в лопастях. При вращении такой мешалки на выходе из отверстийобразуются струи, способствующие растворению твердых материалов.Основныеразмеры лопастных мешалок изменяются в зависимости от вязкости среды. Обычнодля лопастных мешалок принимают следующие соотношения размеров: диаметр мешалкиd == (0,66—0,9) D (D — внутреннийдиаметр аппарата), ширина лопасти мешалки Ь= (0,1—0,2) D, высота уровня жидкости в сосуде Н = (0,8—1,3) D,расстояние от мешалки до дна сосуда h as: 0,3D. Для листовых мешалок d = (0,3—0,5) D, Ь = (0,5—1,0) D, h =(0,2—0,5) D.

Пропеллерныемешалки. Используются дляпроизводства щелочей, кислот, реактивов, соков, напитков. Рабочей частьюпропеллерной мешалки является пропеллер устройство с несколькими фасоннымилопастями, изогнутыми по профилю гребного винта. Наибольшее распространениеполучили трехлопастные пропеллеры. На валу мешалки, который может бытьрасположен вертикально, горизонтально или наклонно, в зависимости от высотыслоя жидкости устанавливают один или несколько пропеллеров. Вследствие болееобтекаемой формы пропеллерные мешалки при одинаковом числе Рейнольдсапотребляют меньшую мощность, чем мешалки прочих типов. Переход в автомодельную область для них наблюдается приотносительно низких значениях критерия. Пропеллерные мешалки отличаются сложноеконструкции и сравнительно высокой стоимостью изготовления. Их эффективностьсильно зависит от формы аппарата и расположения в нем мешалки. Пропеллерныемешалки следует применять в цилиндрических аппаратах с выпуклыми днищами. Приустановке их в прямоугольных баках или аппаратах с плоскими или вогнутымиднищами интенсивность перемешивания падает вследствие образования застойных зон.Дляулучшения перемешивания больших объемов жидкостей и организации направленноготечения жидкости в сосудах устанавливают направляющий аппарат, или диффузор.Диффузор представляет собой короткий цилиндрический или конический стакан,внутри которого помещают мешалку. При больших скоростях вращения мешалки вотсутствие диффузора в аппарате устанавливают отражательные перегородки.Пропеллерныемешалки применяют для перемешивания жидкостей вязкостью не более 2- 10s мн-сек/м2, для растворения,образования взвесей, быстрого перемешивания, проведения химических реакций вжидкой среде, образования маловязких эмульсий и гомогенизации больших объемовжидкости. Для пропеллерных мешалок принимают следующие соотношения основныхразмеров: диаметр мешалки d ==(0,2—0,5) D, шаг винта s = =(1,0—3,0) D, расстояние от мешалки до дна сосуда h = (0,5—1,0) d, высота уровня жидкости в сосуде Н ==• (0,8—1,2) D. Число оборотовпропеллерных мешалок достигает 40 в секунду, окружная скорость— | 15 м/сек.

Турбинныемешалки. Используются дляпроизводства смол, нефтепрдуктов. Эти мешалки имеют форму колес водяных турбинс плоскими, наклонными или криволинейными лопатками, укрепленными, как правило,на вертикальном валу. В аппаратах с турбинными мешалками создаютсяпреимущественно радиальные потоки жидкости. При работе турбинных мешалок сбольшим числом оборотов наряду с радиальным потоком возможно возникновениетангенциального (кругового) течения содержимого аппарата и образование воронки.В этом случае в аппарате устанавливают отражательные перегородки. Закрытыетурбинные мешалки в отличие от открытых создают более четко выраженныйрадиальный поток. Закрытые мешалки имеют два диска с отверстиями в центре дляпрохода жидкости; диски сверху и снизу привариваются к плоским лопастям.Жидкость поступает в мешалку параллельно оси вала, выбрасывается мешалкой врадиальном направлении и достигает наиболее удаленных точек аппарата. Турбинныемешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата.Мощность, потребляемая турбиннымимешалками, работающими в аппаратах с отражательными перегородками, притурбулентном режиме перемешивания практически не зависит от вязкости среды.Поэтому мешалки этого типа могут применяться для смесей, вязкость которых вовремя перемешивания изменяется. Турбинные мешалки широко применяют дляобразования взвесей (размер частиц для закрытых мешалок может достигать 25 мм), растворения, при проведениихимической реакции, абсорбции газов и интенсификации теплообмена. В зависимостиот области применения турбинные мешалки обычно имеют диаметр d = (0,15—0,65) D при отношении высоты уровня жидкости к диаметру аппарата не болеедвух. При больших значениях этого отношения используют многорядныемешалки.Число оборотов мешалки колеблется в пределах 2—5 в секунду, а окружнаяскорость составляет 3—8 м/сек.

<img src="/cache/referats/12851/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1029">

<img src="/cache/referats/12851/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1028">

<img src="/cache/referats/12851/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1033">

Пропеллерные мешалки, турбинные мешалки, якорная.

Форсунки

Форсунка предназначена дляраспыливания жидкого топлива в котлоагрегатах, печах и сушильных установках иприведение его в мелкодисперсное состояние, при котором смешение с воздухом ипоследующее и плное сгорание топлива облегчаются и ускоряются. В польшенстветрубчатых печей топливо распыляют паром или воздухом. Паровые форсунки простыпо конструкции но в них много расходуется пара. Воздушные форсунки экономичны. Распыленноетопливо в процессе смешения с воздухом или после него нагревается за счет теплав форсуночной амбразуре и топке до температуры вспламенения смеси. При этом оноиспаряется и подвергается пирогенному разложению. Заключительным этапомявляется полное сгорание топливной смеси.

В большенстве трубчатых печей длясжигания газообразного топлива применяют газовые горелки. Они представляютсобой концентрично расположенные в форсуночной амбразуре кольцевые трубчатые коллекторы,снабженные множеством калиброванных сопел для выхода газа.

Форсунка паромеханическая ФМП-ГМ-2:

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

<img src="/cache/referats/12851/image010.jpg" v:shapes="_x0000_s1034">

Форсункапаромеханическая ФМП-ГМ-2

Форсунка предназначена для распыливания жидкого топлива вкотлоагрегатах, печах и сушильных установках.
Допускается использование форсунок для совместного сжигания жидкого и газовоготоплива в моменты перехода с одного вида топлива на другой.

Форсунка механическаяТФ-1000-20:

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

<img src="/cache/referats/12851/image012.jpg" v:shapes="_x0000_s1035">

Форсунка механическая ТФ-1000-20

Форсунка механическая предназначена для сжигания дизельноготоплива в котлоагрегатах типа ПТВМ в составе горелок ГГРУ-1000.
Допускается использование форсунок для совместного сжигания жидкого и газовоготоплива в моменты перехода с одного вида топлива на другой.

Тарелки

Тарелкипровального типа

К провальным относятся тарелкирешетчатые, колосниковые, трубчатые, ситчатые (плоские или волнистые безсливных устройств). Площадь живого сечения тарелок изменяется в пределах 15 - 30 %. Жидкость и пар проходят попеременночерез каждое отверстие в зависимости от соотношения их напоров. Тарелки имеютмалое сопротивление, высокий к.п.д., работают при значительных нагрузках иотличаются простотой конструкции.Прямоточныетарелки обеспечивают длительное контактирование пленки жидкости с паром,движущимися со скоростью 14 - 45 м/с.Площадь живого сечения тарелки достигает 30 %.Ситчатые тарелки представляют собой лист с пробитыми в немкруглыми или щелевидными отверстиями диаметром (шириной) 3 - 10 мм. Пар, проходящий в отверстия,барботирует через слой жидкости, которая стекает через переливные патрубки.Скорость пара в отверстиях принимают 10 -12 м/с. Разновидностью ситчатых тарелок являются провальные решетчатые, вкоторых отсутствуют переливные патрубки и жидкость стекает в отверстия врешетке навстречу пару. Отверстия в провальных тарелках несколько крупнее, чемв ситчатых.

<img src="/cache/referats/12851/image014.jpg" v:shapes="_x0000_s1036">

а) круглые; б) щелевидные; в)просеченные треугольные.

Форма отверстий в ситчатых тарелках.

Ситчатыеи решетчатые тарелки просты по конструкции и эффективны. Недостатком ихявляется необходимость точногорегулирования заданного режима (особенно по расходу газа) ичувствительность к осадкам и отложениям, забивающим отверстия.

Для увеличения производительности иэффективности тарелок провального типа необходимо в первую очередь обеспечитьравномерное распределение потоков по сечению колонны. Для этого предлагаетсяпредусмотреть гофрированную поверхность тарелок, наподобие ситчатых волнистыхтарелок  или тарелок из просечного листас кромками отверстий или щелей, отогнутыми в одну или в разные стороны.Поверхность тарелок может быть и ступенчатой. Экспериментальное определениеосновных характеристик указанных конструкций показало, что производительностьих примерно в 2 раза выше производительности обычных решетчатых тарелок принесколько лучшей или одинаковой эффективности разделения; такие тарелки создаютнебольшое гидравлическое сопротивление и на них удерживается небольшой слойвспененной жидкости.

Равномерное распределение потоков напротивоточном контактном устройстве типа ситчатой тарелки предлагаетсяосуществлять секционированием ее на отдельные ячейки с применением в каждой ячейкесвоего переливного устройства, не доходящего до нижележащей тарелки. Контактпара и жидкости на подобных устройствах осуществляется одновременно вбарботажном слое у основания тарелки и в стекающих струях. Гидравлическийзатвор обеспечивается столбом жидкости, вытекающей через щели внизу переливногоустройства.

<img src="/cache/referats/12851/image016.jpg" v:shapes="_x0000_s1037">


а) с отогнутыми кромками щелей; б) с гофрированной поверхностью;в) со ступенчатым расположением листов; г) с двумя зонами контакта; д) сбольшим количеством переливов.

Усовершенствованыеконструкции тарелок провального типа.

Значительное улучшение эксплуатационныххарактеристик решетчатых и ситчатых тарелок провального типа достигается путемустановки на большинстве (70 - 80 %)щелей или отверстий клапанов прямоугольной или круглой формы. Излучениеразделительной способности колонн с провальными тарелками обычной конструкции,имеющими клапаны, показало, что производительность, эффективность и диапазон ихустойчивой работы увеличиваются от 20 до 50 % при небольшом увеличениигидравлического сопротивления (от 20 до 40 мм вод. ст.).

Решетчатыетарелки провального типа целесообразно устанавливать в колонне вместе сперераспределителями жидкости, из расчета один перераспределитель через каждые8 - 10 тарелок, при этом чем большедиаметр колонны, тем меньше число тарелок должно быть междуперераспределителями. Высокую производительность и низков гидравлическоесопротивление имеют также тарелки, образованные из вертикально установленныхметаллических полос небольшой высоты. Подобные конструкции успешно применяютсяв вакуумных колоннах, а также при очистке и промывке газов.

К тарелкам предъявляются следующие требования: они должны иметьвысокий к.п.д. (обеспечивать хороший контакт между жидкостью и паром), обладатьмалым гидравлическим сопротивлением, устойчиво работать при значительномколебании расходов пара и жидкости. Тарелки должны быть просты по конструкции,удобны в эксплуатации, иметь малый вес и быть нечувствительными к различнымосадкам и отложениям, что особенно важно при работе с загрязненными жидкостями.

Колпачковыетарелки (рисунок а) наиболее часто применяют в ректификационных установках.Конструктивная схема устройства колпачка и обозначения основных размеровприведены на рисунке.Пары с предыдущей тарелки попадают в паровые патрубкиколпачков и барботируют через слой жидкости, в которую частично погруженыколпачки. Колпачки имеют отверстия или зубчатые прорези, расчленяющие пар намелкие струйки для увеличения поверхности его соприкосновения с жидкостью.Переливные трубки служат для подвода и отвода жидкости и регулирования ееуровня на тарелке. Основной областью массообмена и теплообмена между парами ижидкостью, как показали исследования, является слой пены и брызг над тарелкой,создающийся в результате барботажа пара. Высота этого слоя зависит от размеровколпачков, глубины ихпогружения,скорости пара, толщины слоя жидкости на тарелке, физических свойств жидкости идр. Следует отметить, что, кроме колпачковых тарелок, применяют такжеклапанные, желобочные, S–образные, чешуйчатые, провальные и другие конструкциии тарелок

<img src="/cache/referats/12851/image018.jpg" v:shapes="_x0000_s1038">
Клапанные тарелки (рисунок б, в)показали высокую эффективность при значительных интервалах нагрузок благодарявозможности саморегулирования. В зависимости от нагрузки клапан перемещаетсявертикально, изменяя площадь живого сечения для прохода пара, причеммаксимальное сечение определяется высотой устройства, ограничивающего подъем.Площадь живого сечения отверстий для пара составляет 10 - 15 % площади сечения колонны. Скорость пара составляет 1,2м/с. Клапаны изготавливают в виде пластин круглого или прямоугольного сечения сверхним или нижним ограничителем подъема.

рис. Конструкциитарелок.

а) колпачковая; б)клапанная с верхним ограничителем подъема; в) клапанная с нижним ограничителемподъема; г) из S — образных элементов; д) пластинчатая; е) чешуйчатая; ж)прямоточная.

Тарелки,собранные из S–образных элементов (рисунок в), обеспечивают движение пара игладкости в одном направлении, способствуя выравниванию концентрации жидкостина тарелке. Площадь живого сечения на тарелке составляет 12 - 20 % от площади сечения колонны. Коробчатоепоперечное сечение элемента создает значительную жесткость, позволяющуюустанавливать его на опорное кольцо без промежуточных опор в колоннах диаметромдо 4,5 м.

Чешуйчатыетарелки (рисунок е) подают пар в направлении потока жидкости. Они работаютнаиболее эффективно при струйном режиме, возникающем при скорости пара в чешуяхсвыше 12 м/с. Площадь живого сечения составляет 10 % площади сечения колонны.Чешуи бывают арочными (рисунок е вариант первый) и лепестковые (рисунок евариант второй), их располагают в тарелке в шахматном порядке. Простотаконструкции, эффективность и большая производительность преимущества этихтарелок.

Пластинчатыетарелки (рисунок д) собраны из отдельных пластин расположенных под углом 4 - 90к горизонту. В зазорах междупластинами проходит пар со скоростью 20 -50 м/с. Над пластинами установлены отбойные щитки, уменьшающие брызгоунос. Этитарелки отличаются большой производительностью, малым сопротивлением ипростотой конструкции.