Меню

Что относится к массообменному оборудованию

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Массообменное оборудование

Массообменное оборудование , применяемое при экстракции селективными растворителями ( перенос между несмешивающимися жидкостями), имеет много общего с аппаратурой для газовой абсорбции и ректификации. Основное различие состоит в том, что разделение фаз после контактирования представляется, как правило, более трудным, особенно в тех случаях, когда наблюдается тенденция к эмульгированию. Обычно используют насадоч-ные и тарельчатые колонны, а также каскады сосудов с механическими мешалками. [1]

Рассмотрены сепарационное и массообменное оборудование , процессы, происходящие в нем, дано их математическое описание. Выявлены основные факторы, влияющие на эффективность разделения двухфазных многокомпонентных потоков. Приведены решения технологических задач подготовки нефти, газа и конденсата. Описаны методики проектных и проверочных расчетов, эффективности работ нефтепромыслового оборудования, прогнозирования его работы в течение длительного периода. [2]

Для массообменного оборудования с диапазоном работ более трех были разработаны контактные устройства насадочного типа — регулярные насадки пластинчатого типа, на которых размещены объемные жгуты ( навивка) для направления потоков газа и жидкости ( патент РФ № 2113900), делящие объем аппарата на макро — и микроструктуры. [3]

Интенсификация насадочного массообменного оборудования для процессов абсорбции и ректификации за счет улучшения конструкции распределительных устройств для жидкости и газа — экономически и технически наиболее рациональный путь совершенствования этих процессов. [4]

В главе 11 описаны общие типы массообменного оборудования и приведены сведения по их характеристикам. В главе 5 рассмотрены механизмы массопередачи и кинетические процессы, которые управляют движением молекул от одной фазы к другой и которые поэтому имеют фундаментальное значение для всего процесса разделения. [5]

В первой главе дан краткий анализ конструктивных особенностей традиционного массообменного оборудования , теплообменных аппаратов для нагрева и испарения жидких технологических сред. Рассмотрены аппараты для проведения реакционных гетерогенно-каталитических и некаталитических процессов. Отмечены основные недостатки, присущие рассмотренным типам оборудования и осуществляемым в них процессам, в частности, недостаточно эффективный подвод в энергии для проведения процесса, низкий КПД реакционных устройств. [6]

Одним из возможных путей решения этих важных задач является создание и промышленное внедрение нового эффективного массообменного оборудования в процессы ректификации, абсорбции, экстракции. [7]

В настоящей главе изложены методы инженерного анализа и способы расчета, которые можно применять при конструировании массообменного оборудования . [8]

Анализ структуры капитальных и энергетических затрат на предприятиях химической и нефтехимической промышленности показывает, что капиталовложения в массообменное оборудование составляют в среднем около 20 % общей стоимости аппаратуры, а энергетические затраты на процессы разделения достигают 50 % себестоимости продукции. [9]

Экономический критерий оптимальности должен учитывать ряд конструктивных и технологических ограничений, важнейшим из которых является возможность нормальной эксплуатации массообменного оборудования в определенной, регламентируемой технологическими требованиями области допустимых изменений количества и состава потоков, без превышения наперед заданного значения общего гидравлического сопротивления. Последнее особенно важно для колонн вакуумной ректификации термически нестойких веществ, когда во избежание термического разложения давление и, следовательно, температура в нижней части колонны не должны превышать допустимых пределов. [10]

Авторы стремились показать инженеру-проектировщику, как можно комбинировать эмпирические корреляции, приведенные в справочнике Перри, с материалом главы 9 для обеспечения нормального расчета массообменного оборудования . Приводимые примеры также преследуют указанную цель и их следует рассматривать как неотъемлемую часть текста. [11]

Руководство ОАО Орскнефтеоргсянтез и инженерно-технический персонал, по достоинству положительно оценив результаты реконструкции [1], в последующие пять лет сохранили тенденции по модернизации фракционирующего оборудования на основе отечественных разработок в области массообменного оборудования на базе энергосберегающих и экологически более совершенных технологий. [12]

В связи с тем, что в процессе доразработки месторождения будет увеличиваться удельное содержание пластовой и конденсационной воды в газе и возможны залповые поступления жидкости в аппараты, потребуется дальнейшее совершенствование сепарационного, массообменного оборудования и блока очистки ДЭГа от солей и механических примесей. [13]

Другими словами, в новой постановке задача значительно усложнилась, поскольку необходимо было увеличить в два раза против проектной производительность установки, сохранить на прежнем уровне качество продуктов разделения и одновременно сократить количество задействованного массообменного оборудования . [14]

Источник



МАССООБМЕ́ННЫЕ АППАРА́ТЫ

МАССООБМЕ́ННЫЕ АППАРА́ТЫ, тех­но­ло­гич. уст­рой­ст­ва, пред­на­зна­чен­ные для осу­ще­ст­в­ле­ния про­цес­сов мас­со­об­ме­на; реа­ли­зу­ют кон­такт двух или трёх фаз, при­во­дя­щий к це­ле­на­прав­лен­но­му пе­ре­рас­пре­де­ле­нию ком­по­нен­тов ме­ж­ду фа­за­ми. Раз­ли­ча­ют М. а., в ко­то­рых про­ис­хо­дит мас­со­об­мен (те­п­ло- и мас­со­об­мен) в сис­те­мах: газ (пар) – жид­кость, жид­кость – жид­кость, твёр­дое ве­ще­ст­во – жид­кость или газ (пар).

М. а. для сис­тем газ (пар) – жид­кость (про­цес­сы аб­сорб­ции, дис­тил­ля­ции, рек­ти­фи­ка­ции и др.) под­раз­де­ля­ют­ся на три груп­пы в за­ви­си­мо­сти от спо­со­ба соз­да­ния по­верх­но­сти фа­зо­во­го кон­так­та. В ап­па­ра­тах пер­вой груп­пы по­верх­но­стью фа­зо­во­го кон­так­та слу­жит по­верх­ность жид­ко­сти, рас­те­каю­щей­ся по спец. на­сад­ке; в ап­па­ра­тах вто­рой груп­пы по­верх­ность фа­зо­во­го кон­так­та соз­да­ёт­ся по­то­ка­ми га­за (па­ра) в жид­ко­сти, в ап­па­ра­тах тре­ть­ей груп­пы – пу­тём раз­брыз­ги­ва­ния жид­ко­сти.

К пер­вой груп­пе от­но­сят­ся на­са­доч­ные и плё­ноч­ные ап­па­ра­ты. На­са­доч­ные ап­па­ра­ты пред­став­ля­ют со­бой ко­лон­ные ап­па­ра­ты (т. е. ап­па­ра­ты, вы­пол­нен­ные в ви­де вер­ти­каль­но­го ци­лин­д­ра боль­шой вы­со­ты и срав­ни­тель­но ма­ло­го диа­мет­ра), за­пол­нен­ные на­сад­ка­ми – твёр­ды­ми те­ла­ми разл. фор­мы и раз­ме­ра (коль­ца Ра­ши­га, коль­ца Пал­ля, сёд­ла Бер­ля, про­пел­лер­ные и мн. дру­гие), ко­то­рые пред­на­зна­че­ны для соз­да­ния раз­ви­той по­верх­но­сти кон­так­та ме­ж­ду взаи­мо­дей­ст­вую­щи­ми по­то­ка­ми. Жид­кость тон­кой плён­кой по­кры­ва­ет на­сад­ки и сте­ка­ет по ним. Осн. тре­бо­ва­ния к на­сад­ке: боль­шая пло­щадь по­верх­но­сти в еди­ни­це объ­ё­ма, хо­ро­шая сма­чи­вае­мость оро­шаю­щей жид­ко­стью, ма­лое гид­рав­лич. со­про­тив­ле­ние га­зо­во­му по­то­ку, рав­но­мер­ное рас­пре­де­ле­ние оро­шаю­щей жид­ко­сти, вы­со­кая ме­ха­нич. проч­ность, хи­мич. стой­кость к об­ра­ба­ты­вае­мым сре­дам. На­са­доч­ные ап­па­ра­ты про­сты по уст­рой­ст­ву, име­ют вы­со­кие удель­ную по­верх­ность кон­так­та фаз и ко­эф­фи­ци­ен­ты мас­со­пере­да­чи. Плё­ноч­ные ап­па­ра­ты мо­гут быть с лис­то­вы­ми (плос­ко­па­рал­лель­ны­ми) вер­ти­каль­но рас­по­ло­жен­ны­ми на­сад­ка­ми (жид­кость рас­пре­де­ля­ет­ся по по­верх­но­сти на­сад­ки), в не­ко­то­рых слу­ча­ях – с на­сад­ка­ми в ви­де тру­бок, по внутр. по­верх­но­сти ко­то­рых рас­пре­де­ля­ет­ся жид­кость. Газ (пар) по­да­ёт­ся про­ти­во­то­ком сни­зу вверх вдоль по­верх­но­сти плён­ки. В ря­де слу­ча­ев при вы­со­кой ско­ро­сти га­за (па­ра) воз­ни­ка­ет вос­хо­дя­щий по­ток жид­ко­сти в плён­ке (пря­мо­ток). Плё­ноч­ные ап­па­ра­ты ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­ки­ми ко­эф­фи­ци­ен­та­ми мас­со­пе­ре­да­чи и низ­ким гид­рав­лич. со­про­тив­ле­ни­ем.

Читайте также:  Оборудование для работы с лабораторными животными

Ко вто­рой груп­пе от­но­сят­ся ап­па­ра­ты, в ко­то­рых кон­такт ме­ж­ду жид­ко­стью и га­зом (па­ром) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ре­зуль­та­те дроб­ле­ния га­за (па­ра) на струи и пу­зырь­ки при его бар­бо­ти­ро­ва­нии че­рез слой жид­ко­сти. Осн. обо­ру­до­ва­ни­ем яв­ля­ют­ся та­рель­ча­тые ап­па­ра­ты – ко­лон­ные ап­па­ра­ты с та­рель­ча­ты­ми кон­такт­ны­ми уст­рой­ст­ва­ми (про­валь­ны­ми, кол­пач­ко­вы­ми, сит­ча­ты­ми, кла­пан­ны­ми, струй­ны­ми, с дву­мя зо­на­ми кон­так­та и др.). Др. тип ап­па­ра­тов этой груп­пы – пен­ные ап­па­ра­ты; в ап­па­ра­тах этой кон­ст­рук­ции пу­зырь­ки га­за не сво­бод­но всплы­ва­ют в слое жид­ко­сти, а дви­жут­ся в ней с вы­со­ки­ми ско­ро­стя­ми. В ре­зуль­та­те про­ис­хо­дит очень бур­ное пе­ре­ме­ши­ва­ние ре­ак­ци­он­ной мас­сы и об­ра­зо­ва­ние под­виж­ной пе­ны. Та­кая сис­те­ма ха­рак­те­ри­зу­ет­ся весь­ма ма­лым зна­че­ни­ем диф­фу­зи­он­но­го со­про­тив­ле­ния и по­это­му очень эф­фек­тив­на для про­цес­сов, иду­щих в диф­фу­зи­он­ной об­лас­ти.

К треть­ей груп­пе от­но­сят­ся ап­па­ра­ты, в ко­то­рых взаи­мо­дей­ст­вую­щая с га­зом (па­ром) жид­кость рас­пы­ли­ва­ет­ся в ви­де мел­ких ка­пель. Обыч­но из­го­тав­ли­ва­ют­ся в ви­де ко­лонн. Рас­пы­ле­ние жид­ко­сти про­из­во­дит­ся свер­ху, а газ дви­жет­ся сни­зу. Наи­боль­шая эф­фек­тив­ность дос­ти­га­ет­ся при боль­шой плот­но­сти оро­ше­ния (оп­ре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем объ­ё­ма по­да­вае­мой в ап­па­рат жид­ко­сти к пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния ко­лон­ны). Рас­пы­ли­ва­ние про­из­во­дит­ся ме­ха­нич. и пнев­ма­тич. фор­сун­ка­ми, цен­тро­беж­ны­ми рас­пы­ли­те­ля­ми. Пре­иму­ще­ст­ва та­ких ап­па­ра­тов – низ­кое гид­рав­лич. со­про­тив­ле­ние, воз­мож­ность об­ра­бот­ки га­зов и па­ров, со­дер­жа­щих ме­ха­нич. при­ме­си, про­сто­та и низ­кая стои­мость.

М. а. для сис­тем двух не­сме­ши­ваю­щих­ся жид­ко­стей (жид­ко­ст­ная экс­трак­ция) под­раз­де­ля­ют­ся на сме­си­тель­но-от­стой­ные (с ме­шал­ка­ми), сме­си­тель­ные (ин­жек­тор­ные, диа­фраг­мен­ные, труб­ча­тые), ко­лон­ные рас­пы­ли­тель­ные (по­лые), на­са­доч­ные, та­рель­ча­тые, пуль­са­ци­он­ные, ро­тор­но-дис­ко­вые и цен­тро­беж­ные. Вы­бор той или иной кон­ст­рук­ции оп­ре­де­ля­ет­ся кон­крет­ны­ми ус­ло­вия­ми ис­поль­зо­ва­ния и тех­ни­ко-эко­но­мич. це­ле­со­об­раз­но­стью. Пре­иму­ще­ст­ва ко­лон­ных экс­трак­то­ров пе­ред сме­си­тель­но-от­стой­ны­ми – про­сто­та кон­ст­рук­ции, бо­лее низ­кие ка­пи­таль­ные за­тра­ты на со­ору­же­ние и мень­ший рас­ход энер­гии на про­ве­де­ние про­цес­са. Од­на­ко сме­си­тель­но-от­стой­ные экс­трак­то­ры име­ют мень­шие га­ба­ри­ты, мень­шее вре­мя вы­хо­да на ре­жим, ме­нее чув­ст­ви­тель­ны к на­ли­чию ме­ха­нич. при­ме­сей. В пуль­са­ци­он­ных экс­трак­то­рах взаи­мо­дей­ст­вую­щим фа­зам со­об­ща­ют­ся воз­врат­но-по­сту­па­тель­ные ко­ле­ба­ния, спо­соб­ст­вую­щие ин­тен­сив­но­му дроб­ле­нию дис­перс­ной фа­зы и со­от­вет­ст­вен­но уве­ли­че­нию по­верх­но­сти кон­так­та фаз, ин­тен­сив­но­му их пе­ре­ме­ши­ва­нию, а так­же уве­ли­че­нию вре­ме­ни пре­бы­ва­ния дис­перс­ной фа­зы в ап­па­ра­те. Воз­врат­но-по­сту­па­тель­ные дви­же­ния соз­да­ют­ся, как пра­ви­ло, пуль­са­то­ром, на­хо­дя­щим­ся вне ап­па­ра­та. Не­дос­та­ток пуль­са­ци­он­ных ап­па­ра­тов – ог­ра­ни­чен­ность диа­мет­ра (с уве­ли­че­ни­ем диа­мет­ра рез­ко по­вы­ша­ют­ся энер­ге­тич. за­тра­ты, а так­же на­ру­ша­ет­ся рав­но­мер­ность рас­пре­де­ле­ния гид­ро­ди­на­мич. ха­рак­те­ри­стик по се­че­нию ап­па­ра­та). В ро­тор­но-дис­ко­вых экс­трак­то­рах внут­ри кор­пу­са на рав­ных рас­стоя­ни­ях друг от дру­га на­хо­дят­ся коль­це­вые пе­ре­го­род­ки, ко­то­рые кре­пят­ся к кор­пу­су. По оси ко­лон­ны ус­та­нов­лен вер­ти­каль­ный вал с го­ри­зон­таль­ны­ми дис­ка­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми сим­мет­рич­но от­но­си­тель­но пе­ре­го­ро­док. Че­ре­дую­щие­ся дис­ки и пе­ре­го­род­ки спо­соб­ст­ву­ют дис­пер­ги­ро­ва­нию взаи­мо­дей­ст­вую­щих фаз при их вер­ти­каль­ном пе­ре­ме­ще­нии внут­ри ап­па­ра­та. В цен­тро­беж­ных экс­трак­то­рах ин­тен­си­фи­ци­ру­ют­ся не толь­ко про­цес­сы дис­пер­ги­ро­ва­ния и сме­ше­ния, про­ис­хо­дя­щие в центр. час­ти ап­па­ра­та, но и про­цес­сы раз­де­ле­ния под дей­ст­ви­ем цен­тро­беж­ных сил, про­ис­хо­дя­ще­го в ср. час­ти и на пе­ри­фе­рии экс­трак­то­ра. Цен­тро­беж­ные экс­трак­то­ры ком­пакт­ны, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­ки­ми про­из­во­ди­тель­но­стью и ко­эф­фи­ци­ен­та­ми мас­со­пе­ре­да­чи. Од­на­ко из-за ко­рот­ко­го вре­ме­ни взаи­мо­дей­ст­вия фаз не­при­ме­ни­мы для сис­тем, в ко­то­рых мас­со­об­мен со­про­во­ж­да­ет­ся хи­мич. ре­ак­ци­ей.

М. а. для сис­тем твёр­дое ве­ще­ст­во – жид­кость или газ (пар) под­раз­де­ля­ют­ся на ап­па­ра­ты для про­ве­де­ния про­цес­сов ад­сорб­ции и суш­ки. М. а. для про­цес­сов ад­сорб­ции мо­гут быть с не­под­виж­ным сло­ем и с дви­жу­щим­ся сло­ем ад­сор­бен­та; пол­ный цикл ра­бо­ты ап­па­ра­тов, как пра­ви­ло, сво­дит­ся к че­ты­рём ста­ди­ям: соб­ст­вен­но ад­сорб­ция, де­сорб­ция, суш­ка и ох­ла­ж­де­ние ад­сор­бен­та. По­сколь­ку тех­ни­ка суш­ки чрез­вы­чай­но раз­но­об­раз­на, стрем­ле­ние к ин­тен­си­фи­ка­ции про­цес­сов суш­ки и по­вы­ше­нию про­из­во­ди­тель­но­сти еди­нич­но­го аг­ре­га­та при­ве­ло к соз­да­нию раз­но­об­раз­ных кон­ст­рук­ций су­шиль­но­го обо­ру­до­ва­ния. В су­шил­ках для кон­такт­ной суш­ки (су­шиль­ный шкаф, греб­ко­вые, валь­цо­вые и др.) су­шиль­ный агент и вы­су­ши­вае­мый ма­те­ри­ал кон­так­ти­ру­ют друг с дру­гом че­рез те­п­ло­про­во­дя­щую стен­ку. Кон­век­тив­ные (воз­душ­ные) су­шил­ки – ка­мер­ные, тун­нель­ные, лен­точ­ные, ба­ра­бан­ные, рас­пы­ли­тель­ные, с псев­до­ожи­жен­ным сло­ем, пнев­ма­ти­че­ские и др. со­сто­ят, как пра­ви­ло, из ка­ме­ры, в ко­то­рой про­ис­хо­дит кон­такт вы­су­ши­вае­мо­го ма­те­риа­ла с су­шиль­ным аген­том, уз­лов по­дог­ре­ва и транс­пор­та су­шиль­но­го аген­та.

Источник

Тема: Массообменные аппараты

Тема 2.4 Особенности эксплуатации специального технологического оборудования химических производств

Теплообменник кожухотрубный: конструкция и особенности

Теплообменное оборудование поверхностного типа, которое мы уже рассмотрели, является не таким популярным, как кожухотрубные агрегаты. Это как раз те аппараты, о которых было сказано в самом начале, в простейшем исполнении — это система «труба в трубе». Теплообменник такого типа представляет собой систему (пучок) трубок, которые помещаются в кожух. Трубки завальцовывают и приваривают к корпусу изделия. В некоторых случаях их дополнительно обваривают. Это делается для обеспечения 100% герметичности. Корпус снабжается дополнительными патрубками. Одни нужны для подвода пара, другие — для отвода конденсата. Помимо этого, в корпусе имеются поперечные решетки, которые используются для поддержки теплообменных трубок по всей длине агрегата. Интересно то, что кожухотрубчатые теплообменные аппараты используются при температурах от 190 градусов по Цельсию или давлениях насыщенного пара более 15 Бар. Любая система, подразумевающая движение жидкости, может быть подвержена гидроударам. Это явление способно частично или полностью вывести оборудование из рабочего состояния. Чтобы этого не случилось, используют различного рода накопительные элементы, так называемые расширительные бачки. Но в нашем случае этого не нужно, ведь кожухотрубчатые теплообменники к ним весьма устойчивы. Помимо этого, не выдвигается жестких требований к чистоте среды. Существенный минус такого оборудования заключается в том, что все виды теплообменных аппаратов данного типа очень металлоемкие, что влияет на конечную стоимость и габариты.

Читайте также:  Запчасти для транспортного оборудования

Теплообменники для газового оборудования

Не секрет, что любой твердотопливный или газовый котел имеет в своей конструкции теплообменник, они еще называются калориферами. Основные виды мы уже с вами рассмотрели. Как вы наверняка заметили, те или иные типы используются в различных отраслях промышленности. Какие-то аппараты нашли более широкое применение, другие используются в отдельных отраслях и не подходят под другие. В нашем же случае имеет место применение трубчатых и пластинчатых теплообменников.

В первом случае мы имеем дело с системой трубок, во втором – пластин. В принципе, независимо от вида, теплообменник для газовой колонки должен отвечать ряду требований. Во-первых, обладать высоким коэффициентом теплопередачи, во-вторых, быть долговечным и устойчивым к высоким температурам. Наиболее популярными материалами являются медь, алюминий и сталь. Последний вариант менее предпочтителен, так как такой металл имеет большой вес, что понижает КПД. При любом раскладе теплообменник для газовой колонки должен служить не менее 5 лет. Заключение Вот мы и рассмотрели с вами основные типы теплообменников. Без внимания остались такие виды, как кожухопластинчатые. В принципе, они незначительно отличаются от классических пластинчатых или ребристых. Но нередко можно найти печи для бани с теплообменником, имеющим кожух. Однако ключевой особенностью является то, что оборудование устойчиво к высоким температурам и рабочим давлениям. Корпус при этом может быть изготовлен из таких материалов, как титан, нержавеющая или углеродистая сталь.

РЕЗЕРВУАРЫ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА

Вертикальные газгольдеры пользуются популярностью у владельцев небольших домов, а также придомовой территории, недостаточной для установки горизонтальной станции. Популярностью пользуются шаровые резервуары, устанавливаемые над поверхностью грунта.

Сферический газгольдер подземного и наземного типа имеет существенный недостаток. После монтажа в землю, определенная часть резервуара или вся станция находится выше точки промерзания грунта, что влияет на эффективность и скорость испарения газа. Также в вертикальной емкости невозможно создать «зеркало» достаточной площади, чтобы обеспечить стабильное давление газа. Решают эту проблему, устанавливая сразу несколько резервуаров, с помещенными в них испарителями и подогревателями топлива.

Тема 2.4 Особенности эксплуатации специального технологического оборудования химических производств

Тема: Массообменные аппараты

Массообмен — самопроизвольный необратимый процесс переноса массы данного компонента в пространстве с неоднородным полем химического потенциала этого компонента (в простейшем случае — с неоднородным полем концентрации или парциального давления этого компонента). В случае термодиффузии массообмен вызывается также разностью температур. Массообмен между движущейся средой и поверхностью раздела с другой средой называется массоотдачей. Массообменные процессы обычно многостадийны и включают как перенос вещества в пределах одной фазы, так и переход вещества через фазовую поверхность.

Источник

Что относится к массообменному оборудованию

Массообмен осуществляется в результате хаотичного движения молекул. Включает массоотдачу (перенос вещества от границы раздела в глубь фазы) и массопередачу (перенос вещества из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз). Различают эквимолярный массообмен (напр., ректификация), при котором через поверхность раздела фаз в противоположных направлениях переносится одинаковое количество компонентов, и неэквимолярный (напр., абсорбция). Массообмен лежит в основе разнообразных процессов разделения и очистки веществ, объединяемых в класс массообменных процессов. Многие тепловые процессы, такие, как прокаливание, конденсация, выпаривание, испарение – сопровождаются массообменом. При проведении химических процессов массообмен определяет скорость подвода вещества в зону реакции и удаления продуктов реакции. В большинстве случаев в массообмене участвуют две или более фаз, в которых концентрации целевого компонента при равновесии различаются. При взаимодействии двух фаз в соответствии со вторым началом термодинамики их состояние изменяется в направлении достижения равновесия, которое характеризуется равенством температур и давлений фаз, а также равенством химических потенциалов каждого компонента в сосуществующих фазах.

Массообмен осуществляется также под действием градиентов электрических потенциалов (при электрофорезе, в электрохимических процессах), температуры (например, в термодиффузионной колонне для разделения изотопов) и другого. Однако на практике движущую силу массообмена обычно выражают через градиент концентраций, что значительно упрощает связь между скоростью процесса и составом технологических потоков. В ряде случаев использование концентрации движущей силы можно обосновать теоретически.

Читайте также:  Оборудование для регулировки температуры в системе отопления

Учет условий существования данного количества фаз и законов распределения компонентов в них, определяемых фаз правилом и законами равновесия, необходимо для понимания и анализа любого процесса массообмена. Термодинамическая теория фазовых равновесий разработана достаточно хорошо, хотя для практических расчетов, когда это возможно, в ряде случаев надежнее использовать экспериментальные данные, приводимые в справочной литературе. Условия контактирования фаз в процессах массообмена исключительно разнообразны. Так, при дистилляции в непосредственном контакте находятся насыщенный пар и кипящая жидкость, что способствует переносу менее летучих компонентов из пара в жидкость и более летучих – из жидкости в пар. В процессах адсорбции газовая или жидкая смесь разделяется в результате предпочтительной сорбции одного из компонентов на поверхности твердого адсорбента. Кристаллизацию используют для выделения кристаллизующейся твердой фазы из резервуара путем создания условий перенасыщения по нужному компоненту. Мембранные процессы разделения основаны на способности некоторых тонких пленок или пористых перегородок пропускать одни соединения и задерживать другие. Операции сушки зависят от переноса как жидкости, так и пара внутри твердого тела и затем пара в осушающий газ. Все эти процессы, а также ионный обмен, сублимация и др. объединяются общими кинетическими закономерностями, определяющими скорость межфазного переноса массы. Последняя зависит от скорости молекулярной диффузии в неподвижной среде и скорости конвективной диффузии – в движущейся среде, а также от специфических условий на границе раздела фаз.

Массообменные процессы играют важную роль при переработке нефти, различных углеводородных и других смесей. Путем ректификации из нефти получают различные продукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, масляные фракции, узкие (по температурам кипения) бензиновые фракции. При ректификации сжиженных газов выделяют этилен, этан, пропан, бутан и другие компоненты. Путем перегонки в вакууме получают специальные масла.

Абсорбцию жидкими поглотителями и адсорбцию твердыми веществами используют для извлечения из природных и попутных газов, а также из газов нефтеперерабатывающих заводов пропан-пропиленовой, бутан-бутиленовой, бензиновой фракций, которые служат сырьем для нефтехимической промышленности.

Для извлечения ароматических углеводородов из бензиновых фракций при производстве масел и очистке нефтепродуктов применяется процесс экстракции.

Процесс сушки нашел применение в производстве катализаторов и адсорбентов.

Даже такой неполный перечень использования массообменных процессов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности свидетельствует об их широком распространении и важности решаемых с помощью этих процессов технологических задач.

Приступая к конструированию оборудования для химических предприятий, специалисты в первую очередь оценивают возможности использования существующих образцов машин и аппаратов аналогичного назначения в качестве отправной точки. Рассматриваются действующие варианты кинематических схем, приводов, рабочих инструментов и степень свободы принятия собственных решений (факторов решения).

Проектирование химического и любого другого оборудования производится на единой нормативно-технической базе, которая устанавливает требования к порядку разработки, содержанию и оформлению документации.

Создание эффективного оборудования невозможно без качественно подготовленной документации, для разработки которой используются единые системы стандартов для каждого этапа проектных работ:

– конструкторская документация – ЕСКД;

– технологическая документация – ЕСТД;

– защита материалов и изделий от коррозии и старения – ЕСЗКС;

– допуски и посадки – ЕСДП;

– безопасность труда – ССБТ и другие.

При создании современного промышленного оборудования для химических производств используют такие направления, как:

– унификация – использование в различных отраслях химической промышленности аналогичных (очень похожих) по конструкции машин и аппаратов;

– интенсификация – резкое повышение интенсивности и эффективности производственного оборудования в силу некоторого увеличения масштаба того или иного химического производства;

– повышение надежности – механическую надежность, бесперебойную и длительную работу химического оборудования определяют такие свойства оборудования, как прочность, жесткость, герметичность, устойчивость и долговечность;

– эргономика – в связи с тем, что технологические процессы постоянно механизируются и автоматизируются, изменяя условия труда, очень важно, чтобы человеку было удобно работать с новым оборудованием;

– укрупнение оборудования – в связи с тем, что сегодня многотоннажные производства все больше требуют увеличения единичной мощности химического оборудования, появляется необходимость создания укрупненных, то есть крупногабаритных машин, комбинированных устройств и совмещенных аппаратов.

В учебном пособии подробно рассмотрены колонные аппараты массообменных процессов, они подразделяются на колонные и насадочные.

Так же уделено внимание экстракционным аппаратам, аппаратам для процессов адсорбции, оборудованию диффузионных процессов и сушильному оборудованию.

Предлагаемое учебное пособие написано в соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования. В химическом и нефтехимическом производствах находят широкое применение различные по характеристикам и конструкции массообменные аппараты. В данном учебном пособии классифицированы массообменные процессы. Рассмотрены вопросы, касающиеся требований предъявляемых к массообменному оборудованию. В пособии приведены нормативные документы, используемые при проектировании массообменного оборудования.

Пособие изложено в доступной форме, теоретический материал поясняется простыми по форме рисунками, приведено множество примеров.

Источник