4. Поршневые насосы. Компрессоры

В поршневом насосе всасывание и нагнетание жидкости происходят при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре насоса.

При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений в приемной емкости и цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через отрывающийся при этом всасывающий клапан. Нагнетательный клапан при ходе поршня вправо закрыт, так как на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный клапан.

Жидкость через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод и далее в напорную емкость. Таким образом, всасывание и нагнетание жидкости поршневым насосом простого действия происходит неравномерно: всасывание – при движении поршня слева направо, нагнетание – при обратном направлении движения поршня. В данном случае за два хода поршня жидкость один раз всасывается и один раз нагнетается.

По числу всасываний или нагнетании, осуществляемых за один оборот кривошипа или за два хода поршня, поршневые насосы делятся на:

- насосы простого действия;

- насосы двойного действия.

В зависимости от конструкции поршня различают:

- проводные (от электродвигателя);

- прямодействующие (от паровой машины).

Компрессоры- это машины в которых в процессе сжатия происходит охлаждение рабочей среды. Компрессоры служат для интенсификации различных процессов, а в промышленности являются основным технологическим оборудованием. Бывают:

1. Поршневые. Применяются в ряде химических производств, синтез аммиака, карбомида и др., а так же для транспортировки коксового газа.

2. Центробежные. По сравнению с первыми имеет меньшую массу и габаритные размеры, требует меньших затрат при эксплуатации. Для сжатия большей части промышленных газов (кислород, азот, АВС, различные углеводороды.)

3. Винтовые. Для сжатия воздуха и различных газов давлением до 2Мпа и более. Преимущества: высокая надёжность, относительно небольшая масса и размеры. Применяют вместо 1 на станциях производительностью более 0,1 м3/с, здавленим нагнетания до 0,8 Мпа. В диапазоне указанных выше параметров их применяют как стационарные воздушные компрессоры и газовые- для более высоких давлений. Для сжатия лёгких, агрессивных и загрязнённых газов производительностью до 10 м3/с целесообразно применять 3 вместо 2.

Степень сжатия в компрессорах(отношение абсолютного давления на нагнетание р_к к абсолютному давлению на всасывание р_н ) привосходит 3,5, т.е.

ε ₌ р_к/ р_н> 3.5

Развиваемое давление в компрессорах доходит до 100 Мпа. По величине развиваемого давления машин для сжатия и перемещеня газов на группы:

1. низкого давления- вентилляторы

2. среднего давления- газодувки

3. высокого давления- компрессоры

5. Тонкая очистка технологческого газа от оксидов углерода (метанирование)

Тонкую очистку азотоводородной смеси от СО и СO₂ на современных установках синтеза ведут каталитическим гидрированием этих соединений до метана в агрегате метанирования. Процесс основан на следующих реакциях:

СО + 3Н_{2 =} СН₄ + Н₂O ∆H= -206,4 кДж

СO₂ + 4Н_{2 =} СН₄ + 2Н₂O ∆H= -165,4 кДж

0,5О₂ + Н_{2 =} Н₂O ∆H= -241,6 кДж.

Гидрирование осуществляют на никельалюминиевом катализаторе при 250—350 °С. В этих условиях реакции необратимы, и идут до конца с выделением большого количества теплоты. Катализатор выпускают в виде таблеток размером от 4—5 до 8—10 мм.

В установке каталитического гидрирования (метанирования) (рис. 3.12) газ под давлением 2,7—2,8 МПа нагревается в теплообменниках 1 и 2 до 300 ^oС парогазовой смесью и подается сверху в реактор метанирования 3. Это вертикальный цилиндрический сосуд диаметром 3,8 м и высотой 7,6 м, в котором размещают до 40 м³ катализатора. Очищенная азотоводородная смесь нагревается теплотой реакции гидрирования до 350 °С, отдает свою теплоту, проходя последовательно подогреватель воды высокого 4 и низкого 5 давления и воздушный холодильник 6. Затем газовую смесь направляют во влагоотделитель 7 для удаления воды, сконденсировавшейся при охлаждении. При температуре 35 °С азотоводородная смесь поступает на сжатие в компрессор высокого давления и далее на синтез аммиака.

Рис. 3.12. Схема установки каталитического гидрирования:

1, 2 — теплообменники; 3— метанатор; 4, 5 — подогреватели воды; 6 — воздушный холодильник; 7 — влагоотделитель

Процесс метанирования отличается простотой, легкостью управления, хорошо сочетается со схемой синтеза аммиака.

Билет 10