Устройство, эксплуатация и обслуживание технологического оборудования

Общая структура химических производств

Химическое производство - совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необходимые продукты.

Требования к химическому производству:

- получение в производстве необходимого продукта

- экологическая безопасность

- безопасность и надежность эксплуатации

- максимальное использование сырья и энергии

- максимальная производительность труда.

Основное назначение химического производства - получение продукта, при этом химическое производство является многофункциональным.

Общая структура химического производства включает в себя функциональные части, представленные на рисунке 1.

Рисунок 1 Структура и функциональные элементы химического производства

1 - подготовка сырья

2 - переработка сырья

3 - выделение основного продукта

4 - санитарная очистка и утилизация отходов

5 - энергетическая система

6 - подготовка вспомогательных материалов и водоподготовка

7 - система управления

Классификация технологического оборудования

На химических производствах задействовано огромное количество всевозможного промышленного оборудования, которое можно разделить на аппараты, машины, транспортные средства.

Аппарат - инженерная конструкция, которая обладает рабочим объемом и оснащена энергетическими и контрольно-измерительными средствами управления и мониторинга техпроцессом.

Машина - инженерная конструкция, в которой протекание технологического процесса сопряжено с вводом в рабочий объем механической энергии посредством рабочих органов оборудования.

Рабочий объем (реакционное пространство) - место протекания технологического процесса.

Второй тип реакторов обладает максимально высокой производительностью и намного проще в устройстве, включая средства управления и контроля технологических процессов, но позволяет получать очень ограниченное число видов конечного продукта.

Кроме этого, все химическое оборудование, в зависимости от его назначения, делят на:

1) универсальное - данное оборудование используется на предприятиях в таком виде, как есть, без внесения в него каких-либо изменений. К нему относятся:

- насосы агрессивных сред;

- миксеры, сушилки, центрифуги и сепараторы;

- компрессоры;

- вентиляторы;

- фильтры, пылеулавливающие и газоочистительные устройства;

- транспортные средства.

2) специализированное - это оборудование, которое задействовано в каком-либо одном технологическом процессе различных изменений. К нему относятся:

- теплообменные агрегаты;

- ректификационные (разделяющие жидкие смеси) колонны;

- абсорбционные аппараты.

3) специальное - оборудование, которое используется только для осуществления одного производственного процесса. К нему относятся:

- валковые машины;

- прессовое оборудование;

- шахтные хлораторы;

- сублимационные установки.

Кроме прочего, технологическое оборудование делится еще на основное и вспомогательное.

Основное - это машины, установки и аппараты, в которых протекают различные технологические операции и процессы.

К основному промышленному оборудованию химических производств относятся следующие аппараты: реакционные - контактные устройства, реакторы, шахтные конверторы и колонны синтеза (производство аммиака) и другие устройства; машины и аппараты для осуществления физико-химических операций и процессов - теплообменные и выпарные аппараты, абсорберы, вальцы, сушилки, прессы, и так далее.

Вспомогательное - различные резервуары, емкости и хранилища. Вспомогательное оборудование предназначено для осуществления дополнительных производственных процессов. К вспомогательному оборудованию относятся емкости, способные хранить и транспортировать различные типы веществ и материалов: резервуары, бункеры.

Классификация процессов химической технологии

Классификация основных процессов химической технологии может быть проведена на основе различных признаков.

В зависимости от основных законов, определяющих скорость протекания процессов, различают:

1. Гидромеханические процессы, скорость которых определяется законами гидродинамики науки о движении жидкостей и газов. К этим процессам относятся перемещение жидкостей, сжатие и перемещение газов, разделение жидких и газовых неоднородных систем в поле сил тяжести (отстаивание), в поле центробежных сил (центрифугирование), а также под действием разности давлений при движении через пористый слой (фильтрование) и перемешивание жидкостей

2. Тепловые процессы, протекающие со скоростью, определяемой законами теплопередачи науки о способах распространения тепла. Такими процессами являются нагревание, охлаждение, выпаривание и конденсация паров. К тепловым процессам могут быть отнесены и процессы охлаждения до температур более низких, чем температура окружающей среды (процессы умеренного и глубокого охлаждения). Однако вследствие многих специфических особенностей эти процессы выделены ниже в отдельную группу холодильных процессов.

Скорость тепловых процессов в значительной степени зависит от гидродинамических условий (скоростей, режимов течения), при которых осуществляется перенос тепла между обменивающимися теплом средами.

3. Массообменные (диффузионные) процессы, характеризующиеся переносом одного или нескольких компонентов исходной смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. Наиболее медленной стадией массообменных процессов является молекулярная диффузия распределяемого вещества. К этой группе процессов, описываемых законами массопередачи, относятся абсорбция, перегонка (ректификация), экстракция из растворов, растворение и экстракция из пористых твердых тел, кристаллизация, адсорбция, сушка, мембранные процессы. Протекание процессов массообмена тесно связано с гидродинамическими условиями в фазах и на границе их раздела и часто - с сопутствующими массообмену процессами теплообмена.

4. Химические (реакционные) процессы протекают со скоростью, определяемой законами химической кинетики. Однако химическим реакциям обычно сопутствует перенос массы и энергии, и соответственно скорость химических процессов (особенно промышленных) зависит также от гидродинамических условий. Общие закономерности протекании химических процессов и принципы устройства реакторов рассматриваются в специальной литературе'.

5. Механические процессы, описываемые законами механики твердых тел. Эти процессы применяются в основном для подготовки исходных твердых материалов и обработки конечных твердых продуктов, а также для транспортирования кусковых и сыпучих материалов. К механическим процессам относится измельчение, транспортирование, сортировка (классификация) и смешение твердых веществ.

По способу организации основные процессы химической технологии делятся на периодические и непрерывные.

Периодические процессы проводятся в аппаратах, в которые через определенные промежутки времени загружаются исходные материалы; после их обработки из этих аппаратов выгружаются конечные продукты. По окончании разгрузки аппарата и его повторной загрузки процесс повторяется снова. Таким образом, периодический процесс характеризуется тем, что все его стадии протекают в одном месте (в одном аппарате), но в разное время.

Непрерывные процессы осуществляются в проточных аппаратах. Поступление исходных материалов в аппарат и выгрузка конечных продуктов производится одновременно и непрерывно. Следовательно, непрерывный процесс характеризуется тем, что все его стадии протекают одновременно, но разобщены в пространстве, т. е. осуществляется в различных частях одного аппарата или же в различных аппаратах, составляющих данную установку.

Известны также комбинированные процессы. К ним относятся непрерывные процессы, отдельные стадии которых проводятся периодически, либо периодические процессы, одна или несколько стадий которых протекают непрерывно.

3