1.3 Основная номенклатура аппаратов

При строительстве новых и реконструкции действующих заводов и установок, номенклатура химического аппарато-строения определяется в основном потребностями химической, нефтяной, нефтехимической, микробиологической и газовой отраслей народного хозяйства, а также производством минеральных удобрений.

Классификация, химической аппаратуры по назначению крайне условна, так как в различных установках аппараты одной конструкции могут предназначаться для различных техноло-гических целей. Поэтому в основу классификации положены важнейшие физико-химические процессы, происходящие в аппа-рате. С этой точки зрения приняты следующие, номенклатурные группы аппаратуры:

1 - теплообменные аппараты, в которых тепловой поток про-ходит через стенку, разделяющую среды: пластинчатые; кожухо-трубчатые теплообменники, теплообменники типа «труба в трубе», конденсаторы и испарители, аппараты воздушного охлаждения, погружные и оросительные холодильники, конденсаторы, подогреватели и т. д.;

2 - массообменные аппараты, в которых передача тепла и массы производится при непосредственном контакте сред. Нередко, одновременно с тепло-массопередачей, в таких аппаратах происходят и химические реакции. К этой группе аппаратуры относятся колонны ректификационные, экстракционные, абсорберы, адсорберы и десорберы, колонны синтеза, выпарные башни и т. д.;

3 - аппараты-реакторы, в которых происходят основные химические превращения продуктов. Большей частью реакция в этих аппаратах происходит в присутствии катализатора при высоких температуре и давлении. В состав этой группы входят реакторы, регенераторы, реакционные камеры и т.д.;

4 - нагревательные аппараты огневого действия: газовые топки, огневые подогреватели, трубчатые печи, элементы котлов-утилизаторов и т.д;

5 - аппараты, предназначенные для разделения сред и очистки продуктов от примесей: пылеуловители, циклоны, гидроцик-лоны, сепараторы, фильтры, центрифуги, отстойники и т.д.;

6 - мешалки - аппараты, предназначенные для смешения сред;

7 - сосуды для хранения продуктов: шаровые емкости, цилиндрические емкости для хранения сжиженных газов, мерники, сборники и промежуточные емкости технологических установок.

Примеры: Реактор-мешалка-рубашка охлаждения;

Вращающаяся печь обжига извести

Проведенная стандартизация и нормализация химической аппаратуры привела к расширенному применению ее в техно-логических производствах, не связанных с химической и нефте-химической отраслями промышленности, а именно - в метал-лургических и энергетических установках, в технологических процессах стройиндустрии, пищевой промышленности, произ-водстве фосфорных и азотных удобрений.

Нередки случаи агрегатирования аппаратов, когда в состав агрегата входят различные по назначению аппараты, например в конструкции колонной аппаратуры включены кожухотрубчатые теплообменники или секции аппаратов воздушного охлаждения.

Пример: Колонна отгонки нитробензола

Абсорбер с брызголовушкой

Основной тенденцией развития химической отрасли является создание крупнотоннажных производств. В настоящее время действуют и находятся в стадии строительства такие мощные установки, как для производства аммиака (NH₃) суточной произ-водительностью 600 и 1400 т, комбинированные установки для переработки нефти с годовой мощностью по сырью 6-8 млн. т, производство серной кислоты (Н₂SO₄) годовой мощностью 450 тыс. тонн и минеральных удобрений на ее основе. Все это требует создания уникального химического оборудования, работающего при высоком давлении и больших температурах.

Пример: Абсорбер с брызголовушкой на 30000м.куб./час восходящий поток

Абсорбер моногидратник на 200000 м.куб./час. Нисходящий поток.

1.4 Классификация аппаратов по конструктивно-технологическим признакам

Химическая аппаратура классифицируется по следующим признакам:

А - эксплуатационные параметры;

Б - толщина стенки корпуса аппарата;

В - виды материалов, применяемых для изготовления;

Г - конструктивные характеристики;

Д - габаритность.

А - Эксплуатационные параметры. К эксплуатационным параметрам относятся температура, рабочее давление и состав рабочей среды. Указанные параметры определяют основные характеристики элементов аппарата - диаметр; толщину стенки, материал. В зависимости от величин указанных параметров аппараты делятся на четыре группы.

Для установления методов изготовления и сборки аппаратов, объемов контроля сварных соединений необходимо определить группу сосуда в зависимости от расчетного давления, температуры стенки и характера среды по табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Классификация аппаратов по классификационным параметрам

Группа сосудов	Расчетное давление, МПа (кгс/см2)	Температура стенки, °С	Рабочая среда
1	свыше 0,07 (0,7)	независимо	Взрывоопасная или пожароопасная, или 1-го, 2-го классов опасности по ГОСТ 12.1.007
2	до 2,5 (25)	ниже -70, выше 400	Любая, за исключением указанной для 1-й группы сосудов
	свыше 2,5 (25) до 4 (40)	ниже -70, выше 200
	свыше 4 (40) до 5 (50)	ниже -40. выше 200
	свыше 5 (50)	независимо
	до 1,6 (16)	от -70 до -20 от 200 до 400
3	свыше 1.6 (16) до 2.5 (25)	от -70 до 400
	свыше 2,5 (25) до 4 (40)	от -70 до 200
	свыше 4 (40) до 5 (50)	от -40 до 200
4	до 1,6 (16)	от -20 до 200
В тех случаях, когда в табл. 1.1 отсутствуют указанные сочетания параметров по давлению и температуре, для определения группы следует руководствоваться максимальным параметром

Б - толщина стенки корпуса аппарата. По толщине стенки сосуды аппаратов делятся на тонкостенные и толстостенные.

Такое деление предопределяет выбор технологии изготовления и применяемого оборудования. Сосуды с толщиной стенки до 36 мм включительно относятся к тонкостенным, выше 36 мм к толстостенным. Величина 36 мм определена несколькими конструктивными и технологическими признаками:

1 - Все основное универсальное заготовительное оборудо-вание (ножницы, гибочные машины) рассчитаны преимущест-венно на толщину листа до 36 мм включительно. Для толщин выше 36 мм применяются специальные машины;

2 - Толстостенные сосуды или их элементы, изготовленные из углеродистых сталей, должны подвергаться термической обработке;

3 - Сварка корпусов сосудов из элементов толщиной свыше 36 мм производится преимущественно электрошлаковым методом.

В - виды материалов, применяемых для изготовления. В зависимости от эксплуатационных и конструкторских требова-ний корпуса аппаратов изготовляются из однослойного или двухслойного листового проката. Однослойные корпуса изготов-ляют из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. Выбор металла определяет особенность выполнения заготовительных операций, способ и вид подготовки кромок под сварку, технологию сборки и сварки, вид испытаний и транспортировку аппаратов.

Г - конструктивные характеристики. Конструктивные характеристики аппаратуры и ее элементов, повторяемость их в производстве предопределяют технологическую специализацию производств химического машиностроения и совершенст-вование уровня технологии. Технологическая классификация этой аппаратуры по общим технологическим операциям и построение технологических потоков в соответствии с указанной классификацией позволяют создать оптимальную технологию производства аппаратуры. Так, в отечественном химическом машиностроении, созданы специализированные производства пластинчатых и кожухотрубчатых теплообменников, которые организованы по признаку диаметра теплообменников; производства колонной аппаратуры, специализированные по видам тарелок, и много других производств аппаратуры, в основу которых заложены идентичные технологические процессы изготовления.

Пример: Специализация по диаметрам корпусов, крышкам

Д - габаритность. В зависимости от габаритов аппаратов технология их сборки может существенно различаться. Габа-ритные аппараты отправляются на монтажные площадки в пол-ностью собранном виде. Аппараты негабаритные поставляются на монтажные площадки в блочном исполнении максимальной заводской готовности и там их изготовление заканчивается.

При поставке аппарат должен быть укомплектован.

В комплект сосуда должны входить:

- сосуд в собранном виде или отдельно транспортируемые части с ответными фланцами, рабочими прокладками и крепежными деталями, не требующими замены при монтаже; приспособления и запасные части;

- техническая документация;

- фундаментные болты для крепления сосуда в проектном положении;

Детали и сборочные единицы, которые при отправке в сборе с сосудом могут быть повреждены, допускается снять и отправить в отдельной упаковке.

Сосуд в собранном виде необходимо поставлять с внутрен-ним защитным покрытием.

Торкретирование, футеровка штучными материалами, тепло-изоляция осуществляются на монтажной площадке. Материалы для торкретирования, футеровки, теплоизоляции, а также неметаллические (керамические и др.) элементы для защиты внутренней футеровки в поставку сосуда могут не входить.

Транспортируемые части негабаритных сосудов следует поставлять с приваренными приспособлениями для сборки монтажного соединения под сварку. Допускается приспособления срезать - после использования. Удалять их следует на расстоянии не менее 20 мм от стенок корпуса методами, не повреждающими стенки.

В поставку негабаритных сосудов, свариваемых на монтаж-ной площадке из транспортируемых частей, входят сварочные материалы и пластины металла для проведения контрольных испытаний сварных швов. Сварочные материалы и пластины должны отвечать установленным требованиям.

Сосуды в собранном виде или части негабаритных сосудов следует поставлять с приваренными деталями для крепления изоляции, футеровки, обслуживающих площадок, металокон-струкций и др., предусмотренными технической докумен-тацией. Приварные детали для крепления изоляции следует применять стандартных типов.

В поставку тяжеловесного или негабаритного сосуда входят опорные устройства (цапфы), тележки или салазки для опоры нижней части сосуда, съемные грузозахватные устройства, специальные строповые устройства и устройства для перевода сосуда из горизонтального положения в вертикальное.

В комплект сосудов с механизмами и внутренними устрой-ствами (реакторы, кристаллизаторы, емкости с погружными насосами и др.) входят электродвигатели, редукторы, насосы.

В комплект запасных частей следует включать комплект рабочих прокладок для фланцев и заглушек.