Билет №10.
1)реакторы с движущимся слоем катализатора.
2)устройство и назначение предохранительных окон место их установки на печах.
1) Реакторы с движущимся слоем катализатора (рисунок 211). Движущийся слой гранулированного катализатора позволяет осуществить непрерывный процесс. Катализатор обычно имеет форму шариков. Для уменьшения истирания корпуса аппарата скорость движения катализатора невелика и составляет 12 - 48 см/мин. Катализатор движется под действием силы тяжести сверху вниз, т.е. возможен противоток или прямоток реагентов и катализаторов.
Рисунок 211 - Реактор с движущимся слоем катализатора.
Установки с движущимся катализатором, также как и установки с псевдоожиженным слоем, состоит из реагентов, регенератора и катализаторопроводов.
Применяются схемы с однократным и двукратным подъемом катализатора. Подъем катализатора осуществляется либо пневмотранспортом, либо механически с помощью ковшового элеватора.
Закономерности работы аппаратов с движущимся слоем катализатора сходны с закономерностями работы аппаратов с неподвижным катализатором. Можно лишь отметить, что порозность неподвижного слоя равна 0.4. В отечественной промышленности аппараты с движущимся слоем катализатора получили широкое распространение в основном в нефтеперерабатывающей промышленности.
2) предохранительные окна предназначены для ослабления действия взрывной волны в случае аварийного взрыва внутри печи, а также для проведения внутренней инспекции. Их устанавливают в торцовых стенках печи, по два окна закрепляются с помощью болтов на металлическом каркасе печи. На ней с помощью стальной оси подвешиваются дверцы, отлитые также из чугуна. Внутренняя часть дверцы обмазывается изоляцией. В случае возникновения взрыва внутри печи дверцы приоткрываются, выпуская часть образующихся при взрыве газов. В результате этого внутри печи не возникает избыточное давление, которое ведет к разрушению всей печи.
Билет №11.
1)скорость реакции, степень превращения, выход целевого продукта. Охарактеризовать эти понятия.
2)расположение труб в конвективной части печей. Давление сырья в змеевике.
1)скорость реакции характеризует изменение количества вещества в ходе процесса в единицу времени; способ его выражения зависит от типа хим-их р-ий. Для гомогенных р-ий при постоянном реакционном объеме скорость р-ии численно равна количеству образовавшегося или прореагировавшего вещества в единице реакционного объема за единицу времени. Для гетерогенных р-ий скорость р-ии численно равна количеству образовавшегося или прореагировавшего вещества, отнесенного к единице площади поверхности контакта взаимодействующих фаз, за единицу времени.
Степень превращения исходных реагентов в продукты реакции численно равна отношению количества химически превращенных исходных веществ к общему количеству исходных веществ,находящихся в реакционной смеси.
Выход - это отношение количества вещества химически превращенного в целевой продукт, к общему количеству химически превращенного вещества в реакционной смеси. Выход целевого продукта можно увеличить при оптимизации одного из следующих технологических условий ведения хим-ой р-ии: температуры, давления или состава исходной смеси. Выход целевого продукта оказывает большое влияние на экономические показатели ведения хим-ой р-ии.
На выход целевого продукта существенно влияет гидродинамический режим двидения реагентов. В реакционной зоне необходимо создать такой гидродинамический режим движения потока реагентов, который обеспечивал бы максимальную производительность аппарата по целевому продукту.
2)в конвекционной части печи трубы располагают в шахматном порядке. Такое расположение труб обеспечивает большую турбулизацию потока дымовых газов, а следовательно и большую отдачу тепла от них. Число труб в одном горизонтальном ряду конвекционного змеевика колеблется от 3 до 6. При шахматном расположении труб для обеспечения равномерного обтекания дымовыми газами каждой трубы в кладке печи делают специальные выступы.
Давление сырья на входе в печной змеевик должно превышать необходимое для проведения процесса давление 3-5 МН/м2. Эта разница в давлении должна быть достаточной для преодоления значительных гидравлических сопротивлений, возникающих при прохождении сырья в трубах змеевика с заданной скоростью.
Билет №12.
1)влияние катализатора на конструкцию реактора. Его состояние и устройства для поддержания этого состояния.
2)двухпоточная трубчатая печь. Ее преимущества по сравнению с обычной трубчатой печью.
1)
2)двухпоточная трубчатая печь используется для процесса пиролиза. Она имеет две камеры радиации. Облучение труб производится с одной стороны. Более широкое применение получила печь двухстороннего облучения с излучающими стенками. В этих печах боковые стенки радиантной камеры составлены из беспламенных панельных горелок, которые могут сощдавать сплошную излучающую поверхность. Благодаря этому появилась возможность равномерного облучения труб, что позволяет получать высокие значения допустимой теплонапряженности труб. Эти печи отличаются большой компактностью. По сравнению печами других типов они требуют в 1,5-2 раза меньше металла и фасонного кирпича.
Билет №13.
1)устройство, назначение, виды и принцип действия мешалок.
2)назначение трубных решеток, подвесок, гляделок и предохранительных окон в печах. Место их установки.
1) мешалка состоит из вала, к которому крепится перемешивающее устройство: лопасти, пропеллер, турбина. Наиболее распространенные: лопастные, рамные, якорные, пропеллерные, турбинные. Недостатки лопастных, якорных и рамных мешалок – громоздкость и большая пусковая мощность.
Для перемешивания вязких жидкостей и суспензий, а также для перемешивания больших объемов жидкости применяют рамные мешалки, состоящие из 2-х пар горизонтальных лопастей, соединенных одной или несколькими парами вертикальных планок. Якорные мешалки применяют для обработки вязких и застывающих жидкостей.
Пропеллерные мешалки имеют три или четыре лопасти, расположенные винтообразно. Они образуют интенсивные вертикальные потоки жидкости. Их относят к бытроходным. Другой тип быстроходных – турбинные мешалки., работающие по принципу рабочего колеса центробежного насоса. Турбинка всасывает жидкость и центробежная сила отбрасывает ее к периферии.
Также бывают специальные мешалки: спиральные, планетарные.
2) К гарнитуре печей относятся – трубные подвески, решетки, предохранительные окна, гляделки и дверцы различного назначения.
1)трубные подвески предназначены для крепления радиантных труб, их устанв-ют так, чтобы радиантные трубы не провисали. Бывают: открытые и зактрытые.
Подвески изготав-ся из высоко-легированой стали, которая может работать при температуре до 1000 градусов. Расстояние между подвесками опр-ся температурой нагрева радиантных труб. При температуре стенок труб до 550 градусов расстояние между подвесками равно 2,5-3мм. А при температуре 800-850 градусов от 0,8 – 1,2м. трубные подвески крепятся на болтах. В конвекционной части трубы крепятся с помощью трубных решеток.
Трубные решетки конвекционной камеры устанав-ся с определенным шагом по всей ее длине. В радиантной камере трубные решетки устанав-ся в торцах печи. Иногда трубные решетки покрывают тепловой изоляцией.
2)предохранительные окна. Они предназначены для ослабления действия взрывной волны в случае аварийного взрыва внутри печи, а также для проведения внутренней инспекции. Их устанавливают в торцевых стенках печи по 2 окна на каждой стороне. Чугунная рама предохранительного окна закрепл-ся с помощью болтов на металлическом каркасе печи. На ней с помощью стальной оси подвешив-ся дверцы изготовленные также из чугуна. Внутренняя часть дверцы покрыв-ся тепловой изоляцией.
3)гляделки предназначены для наблюдения за состоянием радиантных труб и работой горелок. Они устанав-ся на боковых стенках печей и в таком кол-ве, чтобы можно было рассмотреть все участки радиантной камеры. Корпус гляделки и ее крышку отливают из серого чугуна, а рукоятку и ось делают стальным.
Билет №14.
1)приводы в реакторах с мешалками и уплотнение вращающихся валов.
2)обмуровка стен и свода трубчатых печей.
1) привод мешалки состоит из электродвигателя, редуктора и стойки под редуктор. Привод устанавливается на стальную сварную или чугунную литую стойку, которая опирается на плиту или «платики» - уступы , приваренные к крышке аппарата. Мешалка соединяется с выходным валом привода продольно-свертной или дисковой муфтой. Вследствии некоторой несимметричности мешалки и волнообразования в жидкости на вал мешалки действуют изгибающие силы, вызывающие значительные поперечные силы, действующие на опоры вала. Чтобы уменьшить поперечные силы, действующие на сальник и подшипники привода, мешалку снабжают концевым подшипником , а в случае невозможности его установки в стойке устанавливают промежуточные подшипники. В этом случае мешалку с редуктором соединяют с помощью упругой муфты. Приводы без промежуточных и концевых подшипников целесообразно применять только при небольших размерах аппарата. Установка концевых подшипников нежелательна в футерованных аппаратах и при работе с абразивными веществами.
2)основой обмуровки стен служат огнеупорные фасонные кирпичи, которые нанизаны на чугунные кронштейны. Кронштейны с помощью двух консолей крепятся на болтах к горизонтальным балкам. На один кронштейн нанизывают до 10 кирпичей. Сила тяжести нанизанных кирпичей передается через кронштейны, консоли и горизонтальные балки колоннам каркаса печи. Фасонный кирпич собирается на кронштейн всухую. Снаружи кладки из огнеупорного кирпича кладут слой из изоляционного кирпича. Далее следует небольшой слой шлаковой ваты. В огнеупорной кладке оставляют температурные швы.
Свод кладки печи выполняется также из фасонного кирпича. Кирпичи нанизываются на чугунные подвески – по 17 кирпичей на каждую подвеску. Подвески с помощью двух стальных крюков закрепляются на балочках,которые укладываются на полки поперечных горизонтальных балок, связывающих противоположные колонны каркаса печи.(243)
Билет №15.
1)реакторы для жидкофазных процессов. Назначение и устройство.
2)устройство и принцип работы цилиндрической печи.
1) Аппараты изготавливаются стальными, если среда коррозионная, то внутри эмалируются или наносят защитное покрытие. Аппараты, работающие под давлением изготавливаются с эллиптическими днищами, аппараты без давления имеют плоское днище и плоскую или тарельчатую крышку. Плоские крышки большого диаметра укрепляют ребрами жесткости. При работе с вязкими ж-ми или при наличии ивердых осадков прим-ют аппараты с коническими днищами. Смотровые окна предназначены для визуального контроля за состоянием аппарата.
Мешалка состоит из вала к которому крепится перемешивающее устр-во: лопасти, пропеллер, турбина.
2) Трубчатая вертикальная печь (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с подом 2, съемную крышку 3, обмуровку печи 4, В поду печи 2 установлены индивидуальные опоры 14 для змеевиковКлапан безопасности 15 имеет противовес 16 и установлен на крышке печи 3. Печь работает следующим образом. Топливо, подаваемое в печь, сжигается в горелочных устройствах 10, расположенных в поду 2 радиантной камеры 5. Освобождаемая при этом тепловая энергия передается нагреваемому продукту в спиральновитом змеевике 11 радиантной камеры 5. Цилиндрическая лучеотражательная обечайка 7, выполненная из жаропрочной стали, излучает лучистую энергию змеевику с наружной стороны и тем самым трубы радиантного змеевика 11 радиантной камеры 5 получают равномерную тепловую напряженность по всему периметру, а трубы конвективного змеевика 8 получают круговое конвективное тепло. По мере нагрева радиантной камеры 5, ограниченной цилиндрической лучеотражательной обечайкой 7, потоки дымовых газов поступает в зону конвективной камеры 6 через отверстие направляющего кольца 13, проходят конвективную камеру 6 и, отдавая тепло конвективному змеевику 8, поступают по симметрично расположенным дымоходам 15 в дымовую трубу 9 и отводятся в атмосферу. При этом коническая обечайка 12 выполняет роль стабилизатора скорости движения дымовых газов по мере их охлаждения внутри камеры конвекции 6 и одновременно защищает цилиндрическую лучеотражательную обечайку 7 от влияния охлажденных дымовых газов.
Трубчатые печи типа цилиндрические, с вертикальным расположением труб радиантной камеры и верхним отводом дымовых газов. Выпускаются в двух исполнениях: ЦС – с одной камерой радиации и факельным сжиганием жидкого и газообразного топлива, без камеры конвекции и с камерой конвекции; ЦЛ – с несколькими камерами радиации и камерой конвекции, с настильным сжиганием жидкого и газообразного топлива.
Билет №16.
1)классификация и общие сведения о катализаторах.
2)назначение и виды печей хим.производства.
1) В качестве кат-ров исп-ют различные орг-ие и неорг-ие соединения.
В зависимости от хим-ой природы кат-ра, его эффективности, скорости р-ии и способа получения целевого продукта кат-р изготавливают в виде таблеток, полосок, сеток, порошков и жидких твердый кат-р имел высоко-пористую структуру с большой удельной пов-ью(удельная пов-ть кат-ра – это суммарная пов-ть пор в квадратных метрах, находящаяся в каждом грамме кат-ра.
Если физико-хим-ая природа кат-ра не позволяет приготовить ее в виде высоко-пористого материала, то его наносят на инертный носитель с большой удельной пов-ью. В качестве носителя исп-ют силикагель или алюмосиликагель.
Кат-р активно влияет на реакционную среду, которая также воздействует на нее, причем чаще отрицательно. Под ее влиянием кат-р снижает свою первоначальную активность.
Активность кат-ра может снижаться в рез-те . во-первых, отравление кат-ра ядами, которые присутствуют в реакционной среде; во-вторых, в рез-те отложения на его пов-ти различных примесей.
При отравлении ядами кат-р изменяет свою физическую структуру, хим-ий состав. Этот процесс яв-ся необратимым, поэтому необходимо тщетельно очищать сырьё от ядов.
Блокирование кат-ра чаще всего происходит в рез-те отложения на его активной пов-ти слоя углерода, которую можно удалить путем выжигания. В этом случае приходится чередовать рабочий период с периодом регенерации. При снижении активности кат-ра ниже нормы его заменяют свежим. Срок службы кат-ра различен в зависимости от процесса и сырья и сост-ет от 100 часов до нескольких лет.
2) ПЕЧЬ это тепловой аппарат,в котором в результате горения топлива или хим-их реакций выделяется теплота ,используемая для отопления,тепловой обработки материалов. Печь хим.производства предназанчена для осуществления хим-их и физ-их превращений исходных материалов в хим.производстве путем их тепловой обработки. В зависимости от источника тепла печи делят на пламенные и электрические. По технологическому назначению печи могут быть разделены на виды: сушильные печи(для удаления влаги из материала), нагревательные, обжиговые, плавильные.
Во вращающейся печи рабочая камера выполнена в виде полого цилиндра, установленного на опорных станциях и совершающего вращательное движение вокруг продольной оси. Они бывают с непосредственным, наружным обогревом,муфельные.В печах с псевдоожиженным слоем тепловая обработка газообразных или зернистых материалов проводится в псевдоожиженном слое.
В шахтных печах в вертикальной рабочей камере обрабатывается твердый кусковой материал, а воздух и топочный газ движутся через слой обрабатываемого маетриала. Бывают ондокамерные и многокамерные шахтные печи.
В камерных печах непрерывного действия сжигание топлива производится в рабочей камере и материал подвергается тепловой обработке в факеле или потоке теплоносителя.