книги из ГПНТБ / Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам

няют для ректификации высококипящих органических смесей в глубоком вакууме. Контакт между парами и жидкостью осуществляется в тонкой пленке на боковой поверхности дистиллятора. Поднимающиеся вверх пары частично конденсируются на поверхности охлаждаемого ротора. Жидкость под действием центробежной силы пе­ реносится на обогреваемые стенки аппарата, где вновь происходит испарение в основном низкокипящего ком­ понента. Более легкий компонент уходит сверху аппа­ рата, тяжелый выводится снизу. Сырье вводится в сред­ ний штуцер аппарата.

ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Для осуществления большинства реакций синтеза присадок необходимо нагревать или охлаждать сырье, полупродукты и конечные продукты, а также конденси­ ровать их пары. Эти процессы проводят в теплообмен­ ных аппаратах, которые в зависимости от назначения исполняют роль кипятильников, подогревателей, конден­ саторов и холодильников.

В теплообменных аппаратах тепло передается через поверхность или смешением. В поверхностных аппара­ тах теплопередача от одной среды к другой осуществ­ ляется при их движении прямотоком или противотоком через теплопроводную стенку. Противоток эффективнее прямотока, так как полнее утилизирует тепло (при про­ тивотоке нагрев происходит до более высокой темпера­ туры, охлаждение — до более низкой, чем при прямото­ ке). Чем выше скорость движения обменивающихся теплом масс, тем эффективнее теплопередача.

В производстве присадок продукты в теплообменных аппаратах нагреваются главным образом теплом пере­ гретого (Яраб=12 кгс/см2) и насыщенного (/5раб = = 3—5 кгс/см2) водяного пара. Водяной пар, вводимый непосредственно в нагреваемую среду и смешивающийся с ней, называют острым. Пар, нагревающий среду че­ рез стенку аппарата или трубы, называют глухим. При нагреве пар должен полностью конденсироваться в теп­ лообменном аппарате, так как при конденсации выде­ ляется основное (539 іккал/кг) тепло. Неполная конденса­ ция пара увеличивает его непроизводительный расход.

156

Чтобы устранить выход из теплообменного аппарата несконденсировавшегося пара, устанавливают конденса­ тосборники. Они представляют собой сосуды, снабжен­ ные регулятором уровня. Конденсат поступает в сборник по уровень жидкости. При достижении определенного уровня жидкости в сборнике открывается клапан регу­ лятора уровня и конденсат через расширитель уходит в заводскую сеть. В расширителе вследствие снижения давления конденсат вторично вокипает. Пар вторичного вскипания сверху расширителя уходит в заводскую сеть.

НАСОСЫ

Гидравлические машины для перемещения жидкостей по трубопроводам и повышения их давления называют насосами. Машины, служащие для отсасывания газов в вакууме и сжатия их до атмосферного давления, назы­ вают вакуум-насосами. По принципу действия насосы делятся на объемные, лопастные и вихревые.

Объемные насосы

Объемные насосы (насосы вытеснения) характери­ зуются тем, что их рабочие органы периодически обра­ зуют замкнутые объемы жидкости и вытесняют эту жидкость в нагнетательный трубопровод. Особенностью объемных насосов является постоянное, почти герметич­ ное разделение всасывающей и нагнетательной камер и способность их к самовсасыванию.

Рабочий расход насоса (подача) определяется гео­ метрическими размерами его рабочих органов и числом

определяется гидравлическими сопротивлениями систе­ мы и ограничивается прочностью рабочих органов. Объ­ емные насосы, как правило, снабжены предохранитель­ ными клапанами. Пускать насос можно только при от­ крытой задвижке на нагнетательной линии.

К объемным насосам относятся следующие. Поршневые насосы вытесняют жидкость поршнем или

плунжером и имеют всасывающие и нагнетательные кла­ паны. Подача поршневого насоса — пульсирующая, что является их недостатком. Поршневые насосы приводят­

157

ся в действие чаще всего от паровой машины, причем поршни гидравлической и паровой частей расположе­ ны на общем штоке.

На рис. 34 приведена схема поршневого прямодейст­ вующего парового насоса. Пар из магистрали свежего перегретого пара при помощи золотникового устройства поочередно подается в правую или левую полость паро­ вого цилиндра п приводит в движение паровые и гид­ равлические поршни. Для переключения пара золотник переставляют при помощи системы рычагов. Поочеред­ ное всасывание и нагнетание жидкости в гидравлической части осуществляется системой клапанов. Отработанный пар сбрасывается в паропровод мятого пара или в ат­ мосферу.

3

Рис. 34. Схема поршневого парового прямодепствующего насоса:

Поршневые насосы применяют для перекачки жид­ костей широкого диапазона вязкостей.

Шестеренчатые насосы (рис. 35) вытесняют жидкость в напорный трубопровод одновременным действием ра­ бочих органов корпуса (статора) и вращающихся ше­ стерен (ротора). Шестеренчатые насосы не имеют вса­ сывающих и нагнетательных клапанов. Шестерни вы­ полняют с эвольвентным зацеплением с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Насосы компактны, их всасывающая способность выше. Недостатками этих насосов являются быстрый износ рабочих органов и не­ возможность перекачки жидкостей с механическими при­ месями.

Монжусы. Разновидностью объемных насосов явля­ ются монжусы (рис. 36), применяемые для подъема

158

и транспортирования химически агрессивных жидкостей на сравнительно небольшую высоту. В качестве монжуса используют горизонтальные и вертикальные емкости.

/

Жидкость по трубе 1 через кран 2 поступает в аппа­ рат. При наполнении аппарата самотеком должен быть открыт кран 5 в атмосферу, при заполнении монжуса под вакуумом открывают кран 4 к вакуум-насосу. Жид­ кость передавливают сжатым воздухом или инертным газом, который впускают, открывая кран 3. Поступление пневмоагента в аппарат регулируют вручную краном 3 по показаниям манометра 6. Монжус наполняют жид­ костью на 2/з его высоты. Перед передавливанием за­ крывают краны 2—4. Под давлением пневмоагента жид­ кость поднимается по трубе 7 и через кран S поступает в нагнетательный трубопровод. После частичного или полного передавливания жидкости из монжуса «спуска­ ют давление», сообщив монжус через кран 3 с атмо­ сферой.

Лопастные насосы (насосы обтекания)

Основными элементами лопастных насосов (рис. 37) являются подвод, рабочее колесо, отвод, уплотнения, сальники, пята, подшипники. Назначение подвода— до­ вести поток перекачиваемой жидкости к рабочему ко­ лесу и равномерно распределить ее по нему. Основным рабочим органом лопастного насоса является колесо

159

с лопастями (6—8 штук). Вал.с насаженными на нем рабочими колесами (одним или несколькими) образуют ротор. Рабочее колесо входным сечением примыкает к подводу, а выходным — к отводу и уплотнением отделе­ но от области с пониженным давлением. Через зазоры

усилие в насосе воспринимается пятой. Ею в слабонагруженных роторах служит радиально-упорный подшип­ ник. В сильнонагруженных роторах установлена пята специальной конструкции.

Достоинством лопастных насосов является создание непрерывного непульсирующего потока, недостатком — отсутствие эффекта самовсасывания (отсоса воздуха и фдъема жидкости в подводящем трубопроводе). По­ этому перед пуском всасывающие трубопроводы и насос должны быть залиты жидкостью. Кроме того, всасываю­ щий трубопровод часто снабжают обратным клапаном.

Лопастные насосы разделяются на центробежные (радиальные), диагональные и осевые (пропеллерные). Наиболее распространены центробежные насосы, в них частицы жидкости движутся в плоскостях, перпенднку-

160

лярных оси вращения колеса. Фактором, ограничиваю­ щим частоту вращения ротора насоса или высоту его всасывания, является кавитация — образование и разру­ шение в текущей жидкости пузырьков, заполненных воз­ духом, паром, смесью пара и газов. Кавитация преры­ вает струю, в результате насос перестает качать, «сбра­ сывает». Центробежные насосы бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Число ступеней определяется чис­ лом рабочих колес. В многоступенчатом насосе напор пропорционален числу колес. Производительность насоса от числа ступеней не зависит, а зависит только от его типоразмера.

Вихревые насосы

Вихревые насосы, или насосы увлечения (рис. 38), служат для перекачки маловязких жидкостей, не содер­ жащих абразивных примесей. Для этих насосов харак­ терны небольшая подача и относительно большой напор (в 2—10 раз больше, чем в центробежных насосах, при одних и тех же окружных скоростях рабочего колеса).

Нагнетание

t

Достоинствами их также являются самовсасывание, простота конструкции, небольшие габариты и вес. К не­ достатку этих насосов следует отнести малый к. п. д. Во избежание чрезвычайного повышения давления при рас­ ходе, равном нулю, на нагнетательном трубопроводе на­ соса ставят предохранительный клапан.

161

и к камере подсоединена суживающаяся труба 4 (смеси­ тель), переходящая в расширение 5 (диффузор). Пар,

Газ

Рис. 40. Схема одноступенчатого пароструйного насоса (эжектора):

/ — камера; 2 — фланец; 3 — сопло; 4 — смеситель; 5 — диффузор.

подаваемый в сопло, расширяется в нем и выходит из него с большой скоростью, увлекая за собой отсасывае­ мый газ. На место отсасываемого газа непрерывно по­ ступает новая его порция. Пар в смесителе 4 смешивает­ ся с газом и затем поступает в диффузор 5, где кинети­ ческая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию давления. В результате разреженный газ сжи­ мается до атмосферного давления и выбрасывается в на­ гнетательный трубопровод или в атмосферу.

162

Для создания глубокого вакуума соединяют последо­ вательно несколько эжекторов, устанавливая между ни­

ум-эжекторный холодильный агрегат. Принцип его дей­ ствия (рис. 42) заключается в том, что вода испаряет­ ся в замкнутой системе в глубоком вакууме. Вакуум поддерживается в системе следующим образом. Пар под давлением 12 кгс/см2 из заводской сети поступает в трехили четырехступенчатую систему эжекторов 1 и барометрических конденсаторов 2, присоединенных к испарителю 3 (рис. 43).

Каждая секция испарителя имеет самостоятельную первую ступень эжекции и конденсации пара (см. рис. 5, стр. 83). Вторая, третья и четвертая ступени общие для

163

всех секций. Расширяясь в сопле эжектора с понижени­ ем давления (в первой секции испарителя 9,6 мм рт. ст.; во второй секции 7,4 мм рт. ст.; в третьей секции 6 мм рт. ст.), пар приобретает значительную скорость и всасывает холодные пары из секций испарителя, сме­ шиваясь с ними. В диффузорах эжекторов смесь паров и воздуха сжимается до давлений, равных давлению в

конденсаторах, при которых она сжижается. При кон­ денсации отнимается тепло от воды, охлаждаемой в ис­ парителе. Вода на охлаждение поступает при 15°С. В первой ступени ее температура понижается до 10,6 °С, во второй ступени до 6,7°С, в третьей ступени до 4,3 °С. Давление в каждой ступени испарения поддерживается

164

соответственно этим температурам, равным температу­ рам насыщения водяных паров.

АППАРАТЫ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Механические примеси можно эффективно отделять методом центрифугирования, основанным на использо­ вании центробежной силы. Аппараты, в которых жидкие

неоднородные омеси подвергаются действию' центробеж­ ной силы, называют центрифугами.,Такие смеси можно разделять в центрифугах, используя процессы отстаива­ ния, фильтрования и разделения — сепарации. В первом и третьем случаях ротор (барабан) центрифуги имеет сплошные стенки, во втором случае — стенки с отвер­ стиями, покрытыми фильтром (тканью, картоном, бума­ гой).

Установлено, что увеличение центробежной силы легче достигается увеличением частоты вращения, чем увеличением диаметра барабана. Фактором разделения К-p центрифуги называется отношение ускорения центробеокной силы к ускорению силы тяжести. Чем больше фактор разделения, тем эффективнее работает центри­

центрифуги, применяют для разделения различных сус­ пензий (исключая суспензии с весьма малой концентра­ цией твердой фазы). Сверхцентрифуги служат для раз­ деления эмульсий и тонких суспензий. Сверхцентрифуги, как правило, конструктивно выполнены в отстойном или разделительном вариантах (сепараторы). В зависимости от организации рабочего процесса центрифуги бывают непрерывного и периодического действий. По распо­ ложению ротора различают вертикальные и горизонталь­ ные центрифуги. По способу выгрузки осадка из ротора различают центрифуги с выгрузкой ручной, гравитаци­ онной (действие собственной силы тяжести), автоматиче­ ской (ножом, пульсирующим поршнем, вибрацией) и с инерционной. Очищают присадку в центрифугах от­ стойного типа и в сепараторах.

Центрифуга ОТВ-600 (ТВ-600)— трехколонная пе­ риодического действия с вертикально расположенным

165