2. Фланцевые соединения, прокладки

Фланцы служат для разъёмного соединения трубопроводов, арматуры, составных корпусов аппаратов или отдельных аппаратов друг с другом. Фла­нец является элементом фланцевого соединения и представляет собой диск с отверстием для крепёжных болтов. Круглые диски легче изготовить, поэтому применяют главным образом круглые фланцы.

Р исунок 10 – Конструкции фланцев:

а – плоские приварные; б – приварные встык; в – накидные или свободные

Фланцы иной формы (например, прямоугольной, треугольной) приме­няют только тогда, когда это вызвано особыми технологическими или конст­руктивными условиями.

В литой и кованой аппаратуре фланцы выполняют как одно целое с кор­пусом аппарата. В сварной аппаратуре и для трубопроводов фланцы изготов­ляют штамповкой и механической обработкой и приваривают к трубе или обечайке. В случае необходимости фланцы можно присоединить к трубе с помощью резьбы.

Конструкция и материал фланцев зависит от условий, в которых он бу­дет работать и выбираются по ГОСТ или нормалям в соответствии с условным давлением, температурой и агрессивными свойствами среды. Необходимо помнить, что для светлых нефтепродуктов, независимо от рабочего давления среды, применяют фланцы, рассчитанные на условные давления не ниже 1,6 МН/м².

Конструктивно фланцы отличаются способом соединения с патрубком или обечайкой и формой сопрягаемых поверхностей, между которыми зажи­мается уплотняющая прокладка. Наиболее простые по конструкции плоские приварные фланцы применяют при условном давлении 2,5 МН/м² и темпера­туре до 300 °С. Фланцы приварные встык используют без ограничения давле­ний и температур. Накидные, или свободные фланцы применяют при услов­ных давлениях до 2,5 МН/м²'.

Если по условиям эксплуатации невозможно применять прокладки, то плотность между сопрягаемыми обеспечивается специальной обтюрацией (уплотнением) за счёт определённой формы и тщательно механической обра­ботки (шлифовки) сопрягаемых поверхностей. В этом случае сопрягаемые по­верхности могут быть плоскими, сферическими или коническими.

Плотное соединение сопрягаемых фланцев, как правило, обеспечивается установкой между ними прокладок. Прокладка должна быть пластичной, эла­стичной, стойкой к данной среде, прочной в условиях эксплуатации и долго­вечной.

Рисунок 11 – Поперечные сечения прокладок:

1 – плоское; 2 – круглое; 3– гофрированное; 4 и 5 – комбинированное (с металлической оболочкой); 6 – квадратное; 7-10 – сечение фасонных металлических прокладок.

Материал и тип прокладок выбирают в зависимости от условий эксплуа­тации - давления, температуры, свойств среды. Размеры и формы прокладок зависят от конфигурации сопрягаемых поверхностей фланцев.

Широко применяют плоские и гофрированные комбинированные про­кладки, представляющие собой асбестовый картон в оболочке из стали, алю­миния, меди, латуни, никеля, монеля. Их устанавливают при температуре сре­ды до 540°С и давления до 6,4 МН/м².

Применяют также комбинированные прокладки из металла в неметал­лической оболочке.

В этих случаях оболочку изготовляют из фторопластовой пленки, ко­торая надежно заполняет все неровности уплотнительных поверхностей флан­цев.

При выборе металлических и комбинированных прокладок надо прове­рить, не образуется ли между ней и фланцем гальваническая пара, что может привести к интенсивной электрохимической коррозии уплотняемых поверхно­стей.[ОЛ1-4, ДЛ3]

Вопросы для самопроверки

1. Что представляют собой фланцевые соединения, из какого материала их изготовляют?

2. От чего зависят конструкция и материал фланцев?

3. Какие бывают способы приварки фланцев к патрубкам?

4. Какие требования предъявляются к прокладкам?

5. Назовите основные материалы для изготовления прокладок.

6. Области применения прокладок.

МОДУЛЬ 4.

Реакторы основного нефтехимического синтеза

Лекция 16

Классификация реакторов производств органического синтеза.

Классификация и конструкция реакторов.

Реакторы и реакторные устройства. Колонные реакторы.

План:

1. Основные процессы производств основного органического синтеза.

2. Классификация реакторов производств ООС и СК.

1. Основные процессы производств основного органического синтеза.

Главным и определяющим этапом любого производства основного органического синтеза и синтетических каучуков является химическая реакция, в результате которой образуется требуемое вещество. Соответствующие процессы осуществляются в аппаратах-ректорах, принципы работы и конструктивное оформление которых столь же разнообразны, сколь многообразны технологические процессы производств ООС и СК.

Действительно, в этих отраслях химической промышленности реализуются практически все важнейшие типы превращений органических веществ: крекинг, изомеризация, гидрирование и дегидрирование, гидратация и дегидратация, галогенирование, гидрогалогенирование, окисление, этерификация и др. особое место занимают процессы полимеризации и поликонденсации, являющиеся прерогативной промышленности синтетических каучуков.

Подавляющее большинство перечисленных выше процессов проводят в присутствии катализатора, однако условия конкретных процессов могут существенно различаться:

1. по фазовому состоянию системы-реакции могут протекать гомогенно (в газовой или жидкой фазах) или гетерогенно (системы газ-жидкость, газ-твердое тело, жидкость - твердое тело, жидкость-жидкость, газ-жидкость-твердое тело);

2. по температурным режимам;

3. по кинетическим характеристикам - они могут протекать быстро или медленно, быть одно или многоступенчатыми, высоко или низкоселективными;

4. по величине применяемого давления или вакуума;

5. по гидродинамическим условиям, определяемым спецификой химической реакции;

6. по характеру воздействия реакционной среды на материал контактного аппарата и наоборот.

Все перечисленные обстоятельства влияют на конструкцию менее это многообразие и известная специфичность индивидуальных реакторов не препятствуют обобщенному их рассмотрению.

В соответствии со сказанным выше могут быть сформулированы общие требования к реакционным аппаратам, которые являются основной для расчета и конструирования.

1. Конструкция реакционного аппарата должна обеспечить устойчивость оптимальных параметров процесса:

а) времени реакции (контакта);

б) температуры (в различных точках реакционной зоны);

в) давления;

г) скорости массопередачи, особенно гетерогенных процессах;

д) активности катализатора в каталитических процессах.

2. Аппараты должны обладать достаточной механической прочностью, изготовляться из материалов, стойких к действию реакционных сред и внешним воздействиям, а также не оказывающих влияния на реакционные среды.

3. Конструкция реактора должна предусматривать удобство обслуживания, монтажа и ремонта, а также надежное управление процессом.

4. Материалы для изготовления аппаратов должны быть доступными и дешевыми, а технология изготовления максимально простой. Основной задачей технолога является создание реакционного аппарат, отвечающего первому требованию, однако при этом должны приниматься во внимание остальные требования, которые реализуются специалистами в области конструирования, монтажа и управления работой оборудования.

2. Классификация реакторов производств ООС и СК.

В производствах ООС и СК применяются самые разнообразные реакторы; поэтому необходимо их четко классифицировать. В последние годы в научной литературе предложено много вариантов классификации реакционной аппаратуры. Во многих случаях эти предложения связаны с конкретными задачами, например, моделирования и оптимизации химических производств.

Основной характеристикой, определяющей как конструкцию, так и особенно расчета реакторов, является фазовое состояние перерабатываемых материалов. В соответствии с этим признаком реакторы подразделяются на следующие группы:

1. для проведения гомогенных газовых реакций;

2. для проведения гомогенных реакций в жидкой фазе;

3. для проведения реакций в газовой фазе над твердыми катализаторами;

4. для проведения реакций в газовой фазе над жидкими катализаторами;

5. для переработки жидкости и эмульсий над жидкими и твердыми катализаторами;

6. для проведения реакций между газами и жидкостями над твердыми катализаторами.

Наиболее важным и распространенными в промышленности ООС и СК являются реакторы, относящиеся к 3 и 4 группам.

В промышленности СК широко применяются реакторы, относящиеся к группам 2 и 5.

С точки зрения математического описания и общности расчетов все многообразие химических реакторов удобно, по предложению Плановского, разделить на три типа:

1. периодического действия полного смешения;

2. непрерывного действия полного смешения;

3. непрерывного действия полного вытеснения;

Эта классификация будет использована при рассмотрении основных методов расчета реакторов[4-6]