Глава 10. Классификация оборудования нефтехимических заводов

Все оборудование нефтехимзаводов можно разделить на три класса:

1) аппараты; 2) машины; 3) транспортные средства.

В зависимости от назначения нефтехимическое оборудование делится на: универсальное, специализированное и специальное.

К универсальному относится оборудование обычного назначения или общезаводское. Оно может быть применено без каких-либо изменений в различных химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производствах. Сюда относятся насосы, компрессоры, вентиляторы, калориферы, сушилки, центрифуги, сепараторы и транспортные средства.

К специализированному относится оборудование для использования одного процесса различных модификаций: теплообменники, колонны ректификационные, абсорберы, десорберы и др.

К специальному относится оборудование, предназначенное только для проведения одного процесса: грануляторы, хлораторы, сублиматоры, вулканизационные прессы и др.

Конструкция аппарата зависит от его технологического назначения, параметров процесса (давление, температура), агрегатного состояния реагирующих веществ, способа ведения процесса (периодического или непрерывного), а также от особенностей конструкционных материалов. Многочисленные процессы химической технологии подразделяются на:

1) механические, связанные с переработкой твердых материалов. К ним относятся процессы измельчения, сортировки и смешения сыпучих материалов;

2) гидромеханические - перемешивание, отстаивание, фильтрация, разделение эмульсий, очистка газов;

3) тепловые - охлаждение, нагревание, испарение и конденсация жидких и газообразных продуктов;

4) массообменные - экстракция, абсорбция, адсорбция, ректификация, сушка, кристаллизация;

5) химические, связанные с химическим превращением реагирующих веществ.

В большинстве случаев одновременно протекает несколько процессов, например химические и массообменные, как правило, сопровождаются теплообменными и гидромеханическими. Конструкция аппаратов в значительной степени определяется агрегатным состоянием реагирующих веществ. В технологических аппаратах возможны следующие фазовые системы: газ + газ, газ + жидкость, жидкость + жидкость, жидкость + твердое вещество, твердое вещество + газ, твердое вещество + твердое вещество.

В системе газ + газ проводят высокотемпературные химические процессы, для которых применяются трубчатые печи и конверторы различных систем, контактные аппараты, а также процессы газоочистки.

В системе газ + жидкость производят ректификацию, абсорбцию, мокрую газоочистку, а также многие химические процессы. При этом применяются колонные и башенные аппараты, с устройствами, обеспечивающими хороший контакт между жидкостью и газом.

В системе жидкость + жидкость осуществляют экстракцию, сепарацию и разнообразные химические процессы. Для этого применяют емкостные аппараты с мешалками или без них и аппараты змеевикового типа. Для обработки взаимно нерастворимых жидкостей с различным удельным весом иногда используют аппараты колонного типа с противоточным движением жидкостей. Сепарацию проводят в сепараторах центробежного типа.

Химические и физико-химические процессы в системах жидкость + твердое вещество осуществляют в емкостных аппаратах с мешалками или в проточных камерах, заполненных твердым продуктом. Процессы фильтрации, отстаивания, центрифугирования проводят соответственно в фильтрах, отстойниках и центрифугах.

В фазовой системе газ + твердое вещество проводят газоочистку, сушку, адсорбцию, а также ряд химических высокотемпературных процессов. Простейшим аппаратом для сушки, обжига или химического взаимодействия является камера, заполненная твердым продуктом, которая омывается потоком газа. Для интенсификации процесса применяют аппараты гребкового типа, в виде вращающихся барабанов и с псевдоожиженным слоем.

Системы твердое вещество + твердое вещество в химической технологии применяется сравнительно редко. Для обработки твердых продуктов используют аппараты гребкового типа, валковые, червячные смесители и т. д.

Технологический процесс может быть периодическим и непрерывным. При периодическом процессе все его стадии последовательно проходят в одном аппарате, в который загружают исходные вещества, а после окончания процесса из него выгружают готовые продукты. Периодические процессы находят применение в малотонажных производствах и в некоторых случаях, обусловленных специфическими условиями.

При непрерывном процессе все стадии осуществляются одновременно, но в различных специальных аппаратах. Подача исходных веществ и выгрузка готовых продуктов происходит непрерывно.

Непрерывные процессы имеют ряд преимуществ перед периодическими: они обеспечивают более высокую производительность, имеют меньший расход энергии и предоставляют больше возможностей для автоматизации и механизации производства.

Промежуточное положение между периодическими и непрерывными процессами занимают так называемые полунепрерывные, в которых один компонент, например твердое веществ или жидкость, загружается или выгружается периодически, а другой - подается непрерывно.

Движение продукта в аппарате может быть прямоточным и противоточным. При обработке разнородных систем в процессах теплообмена более целесообразно противоточное движение компонентов. Прямоток применяют при работе с однородными системами, когда противоточное движение невозможно, а также в некоторых специфических случаях. Например, в сушилках непрерывного действия теплоагент подается прямотоком с материалом, что в данном случае позволяет значительно повысить температуру теплоагента (горячего воздуха или газа), так как он подается на влажный исходный материал.

Форма аппарата определяется технологическими требованиями, величиной рабочего давления. Цилиндрические и шаровые оболочки значительно лучше работают под давлением, чем плоские стенки.

Более распространены вертикальные цилиндрические аппараты, так как они занимают меньше места по сравнению с горизонтальными аппаратами и более предпочтительны во многих технологических процессах.