Билет № 14
Вопрос № 1 Конструкция теплообменников (кожухотрубчатые).
Теплообменник жесткой конструкции состоит из корпуса-1 и приваренных к нему трубных решеток-2 с пучком труб-3. Выступающие из корпуса части решеток являются одновременно фланцами-5, к которым на прокладках и болтах крепятся сферические или плоские днища-4. Теплообменники крепятся на лапах-7.
В кожухотрубном теплообменнике одна из обменивающихся теплом сред 1 -движется внутри труб, в тубном пространстве, а другая П - движется в межтрубном, омывая пучок труб снаружи. При этом нагреваемую среду направляют снизу вверх, а среду, отдающую теплоту, - в противоположном направлении. Трубы в решетках размещают равномерно по периметрам правильных шестиугольников, что обеспечивает компактность расположения. Иногда трубы размещают по концентрическим окружностям. При необходимости обеспечения очистки наружных поверхностей труб применяется коридорное расположение - по сторонам квадратов. Теплообменники изготавливаются одноходовыми и многоходовыми. В одноходовых теплообменниках вследствие большого суммарного проходного сечения труб и межтрубного пространства скорости протекания теплоносителей невелики и коэффициенты теплоотдачи сравнительно низкие. Для увеличения скорости протекания в трубном и межтрубном пространствах устанавливадот перегородки, уменьшая сечения потока жидкости. При больших фазностях температур за счет неодинакового температурного удлинения в сварочных швах присоединения кожухов и фланцам, в местах заделки труб в трубных решетках возникают значительные напряжения, которые могут превысить предел прочности материала. Для предотвращения разрушения аппарата применяются конструкции, в которых пучок труб перемещается относительно кожуха, компенсируя температурные удлинения. Такие конструкции применяются при разности температур пучка труб и кожуха, превышающей 50° С. Применяются теплообменники с линзовым компенсатором, с плавающей головкой и с У-образными трубами. Крепление труб в трубных решетках в зависимости от свойств применяемых материалов, давления, необходимой герметичности производят развальцовкой, развальцовкой с канавками, сваркой, пайкой, с помощью разъемных сальниковых устройств.
Вопрос № 2 Технологическая схема: Синтез метилового спирта.
Очищенный от примесей синтез- газ в компрессоре 1 сжимается до 250 кгс/см2 и поступает в смеситель 2 , где смешивается с циркулирующим газом , подаваемом , компрессором 9. Из смесителя газ поступает в фильтр 3 для очистки от масла , попадающего в газовую смесь от смазки компрессора. Далее газ проходит в теплообменник 4, где нагревается примерно до 220С и поступает в колону синтеза 5.
Синтез метилового спирта – процесс экзотермический. Нагретый за счет тепла реакции, газ из колонны синтеза 5 проходит межтрубное пространство теплообменника 4, где он охлаждается, отдавая тепло газу поступающему на синтез. Этим достигают автотермичности процесса, то есть создание необходимой для проведения процесса температуры за счет тепла самой реакции. Из теплообменника 4 газ направляется в водяной холодильник- конденсатор 6, затем в сепаратор 7 для отделения сконденсировавшего метилового спирта, а не вошедшая в реакцию газовая смесь возвращается в цикл циркуляционном компрессором 9 для повторного превращения. Из сепаратора 7 метиловый спирт поступает в сборник спирта – сырца 8, откуда он подаётся на ректификацию для получения чистого метилового спирта.
Вопрос № 3. Перегонка с водяным паром.
Этим способом обычно разделяют смеси веществ, кипящих при температурах, превышающих 100о С, что и обуславливает необходимость подачи воды в куб в виде острого пара (перегретого). Исходная, смесь загружается в куб-1, обогреваемый глухим паром через рубашку. Внутрь куба через барботер-2 подается острый пар. Пары, образующиеся при испарении смеси, направляются в конденсатор-холодильник-3. Образующийся здесь конденсат через смотровой фонарь-4 поступает на разделение в сепаратор-5. Снизу сепаратора через гидравлический затвор удаляется вода, а сверху - отогнанный растворимый в воде более легкий компонент, который сливается в сборник-6.
Метод фракционной перегонки позволяет получить более или менее чистые компоненты, отбирая дистиллят по фракциям (первая фракция будет содержать максимальный процент НК и минимальный процент ВК). В ходе перегонки, вследствие преимущественного испарения НК процент ВК в оставшейся смеси увеличивается, Ткип. смеси повышается и, следовательно, ухудшается состав выделяющихся паров. В результате следующие фракции дистиллята будут содержать все меньший процент НК.