Saat merancang instalasi untuk melakukan proses khas teknologi kimia, memilih prinsip perhitungan dan peralatan yang diperlukan, proses kimia sangat penting.
Proses dasar dan peralatan teknologi kimia
Semua data referensi dan informasi umum tentang produksi bahan kimia terkandung dalam manual desain yang diedit oleh Yu. I. Dytnersky “Proses dan peralatan dasar teknologi kimia”.
Panduan mengatakan:
- tentang perhitungan perangkat pertukaran panas dan pertukaran massa;
- pada pekerjaan evaporator, destilasi dan adsorpsi tanaman;
- pada perhitungan mekanis komponen utama dan bagian perangkat kimia;
- tentang perhitungan hidrolik.
Publikasi tersebut memuat prinsip-prinsip pengoperasian unit pemisahan membran dan data kristalisasi.
Jenis proses dan teknologi kimia
Untuk produksi produk jadi dan zat antara melalui proses kimia dari bahan awal, teknik yang berbeda dan peralatan. Dasar dari sebagian besar operasi adalah transfer zat.
Berdasarkan tujuan dan operasi masa depan, jenis proses berikut dibedakan:
- hidromekanik digunakan untuk pemisahan mekanis campuran heterogen cairan dan gas, pemurniannya dari partikel padat, misalnya, sedimentasi dan sedimentasi dalam centrifuge;
- termal, yang didasarkan pada perpindahan panas (penguapan, kondensasi, pemanasan, pendinginan);
- transfer massa terdiri dari transfer materi dengan transfer momentum dan panas bersama (penyerapan, adsorpsi);
- kimia dan biokimia terjadi ketika memvariasikan kandungan dan sifat kimia (reaksi ionik, glikolisis, fermentasi).
Proses teknologi berdasarkan durasi dibagi menjadi:
- berkala;
- kontinu;
- digabungkan.
Proses periodik berjalan secara tidak konsisten, karena ada peletakan siklik dari bahan awal. Pemuatan bersama bahan baku dan pembongkaran produk mencirikan proses yang berkelanjutan. Proses gabungan terdiri dari dua jenis operasi atau beberapa tahap terpisah bersama-sama.
Dalam produksi kimia, penekanan ditempatkan pada penggunaan proses berkelanjutan yang sepenuhnya dimekanisasi dan dikendalikan oleh otomatisasi. Proses berkelanjutan lebih praktis daripada operasi batch. Dalam proses yang berkelanjutan, karena aliran operasi yang konstan, biaya keuangan, sumber daya, dan tenaga kerja berkurang.
Proses hemat energi dan sumber daya dalam teknologi kimia
Serangkaian tindakan untuk hati-hati dan aplikasi yang efektif elemen produksi adalah penghematan energi dan sumber daya, yang dicapai melalui penggunaan berbagai metode:
- pengurangan intensitas modal dan konsumsi produk jadi;
- pertumbuhan produktivitas;
- meningkatkan kualitas produk.
Langkah-langkah penghematan sumber daya memungkinkan untuk memastikan produksi produk jadi dengan penggunaan minimum bahan bakar dan bahan baku lainnya, komponen, bahan bakar, udara, air dan sumber lain untuk kebutuhan teknologi.
Teknologi hemat sumber daya meliputi:
- sistem pasokan air tertutup;
- penggunaan sumber daya sekunder;
- daur ulang sampah.
Teknologi hemat sumber daya menghemat penggunaan bahan dan mengurangi dampak faktor produksi yang berbahaya terhadap lingkungan.
Desain dan perhitungan proses dan peralatan teknologi kimia
Perhitungan peralatan dan desain kimia dilakukan dalam urutan berikut:
- data awal dianalisis, arah aliran proses terungkap;
- neraca bahan dibuat dan kuantitas aliran materi. Keseimbangan material adalah identitas kedatangan dan konsumsi aliran massa elemen dalam satu peralatan;
- berdasarkan keseimbangan panas, tentukan konsumsi panas dalam reaksi atau laju aliran pembawa panas. Keseimbangan panas mewakili kesetaraan aliran panas yang masuk dan keluar dalam peralatan;
- kekuatan pendorong proses ditentukan berdasarkan hukum keseimbangan;
- koefisien kecepatan K dihitung, yang berbanding terbalik dengan resistansi operasi yang sesuai;
- ukuran peralatan dihitung menurut keteraturan kinetik utama. Ukuran ini paling sering menjelaskan permukaan peralatan. Menurut nilai yang dihitung, menggunakan katalog khusus atau normal, ukuran standar terdekat dari peralatan yang dirancang dipilih.
Perusahaan dengan kelompok penelitian proses kimia
Perusahaan dari kelompok riset proses kimia adalah organisasi besar dengan staf ahli kimia yang besar. Salah satu organisasi tersebut adalah Modcon Systems, yang mengembangkan produk, mempertahankan kebijakan teknis untuk mendukung semua jenis kegiatan penelitian, dan juga melakukan optimalisasi proses terintegrasi di bidang penyulingan minyak, perpipaan, bioteknologi, dan kimia.
Kompleks laboratorium pusat ilmiah dan teknik Grup Perusahaan Mirrico mencakup laboratorium penelitian dan pengujian yang mengembangkan jenis produk dan teknologi baru untuk berbagai tujuan.
SRC GC "Mirrico" mencakup laboratorium penelitian industri (SRL):
- Laboratorium Penelitian "Reagen untuk pengeboran dan produksi";
- Laboratorium Penelitian Divisi Pertambangan;
- Laboratorium Penelitian "Proses" Pengolahan Minyak dan Gas Bumi dan Petrokimia;
- Laboratorium Penelitian “Cairan dan Teknologi Pengeboran”;
- NIL "Air".
Produsen peralatan kimia
Untuk implementasi transformasi kimia di sektor petrokimia, reaktor dan peralatan kimia sangat dibutuhkan. Reaktor kimia adalah peralatan berdinding tiga yang berada di bawah tekanan atau vakum dengan metode yang berbeda pemanasan, memiliki agitator berkecepatan tinggi dan berkecepatan rendah. Berdasarkan nilai suhu pemanasan dan kebutuhan untuk mengontrolnya, pendingin dipilih.
Pabrik YuVS terlibat dalam pengembangan dan pembuatan reaktor dengan berbagai desain, berdasarkan pelepasan reaksi dalam peralatan, kondisi fisik komponen, mode panas, tekanan, volume, sifat aliran proses yang diperlukan. Untuk mempercepat proses perpindahan panas dan massa, reaktor dilengkapi dengan elemen tambahan yang diaduk. Kualitas peralatan yang diproduksi dikontrol secara ketat karena: teknologi tinggi keamanan. Kekuatan mekanik, ketahanan terhadap aksi korosif dari bahan baku yang diproses dan karakteristik fisik yang sesuai adalah persyaratan untuk reaktor kimia.
Perusahaan lain, SibMashPolymer LLC, menghitung dan memproduksi reaktor kimia, dan juga memberikan jaminan kualitas tinggi dari perangkat yang diproduksi. Perusahaan melakukan pengujian produknya di laboratorium yang dilengkapi dengan perangkat kontrol radiografi.
Asosiasi industri "Khimstroyproekt" menghasilkan produk hemat energi dan penukar panas, sesuai dengan kriteria Peraturan Teknis Serikat Pabean "Tentang keselamatan peralatan yang beroperasi di bawah tekanan berlebihan" (TR CU 032/2013).
REFERENSI 1. Kasatkin AG Proses dasar dan peralatan teknologi kimia. Ed. 9, M.: Kimia. 1973 - 754 hal. 2. Planovsky A. N., Nikolaev P. I. Proses dasar dan peralatan teknologi kimia dan petrokimia. Ed. 2, M.: Kimia. 1972 - 493 hal. 3. Proses Dasar dan Aparatur Teknologi Kimia: Manual Desain / G. S. Borisov, V. P. Brykov, Yu. I. Dytnersky et al. Ed. Yu. I. Dytnersky. Ed. 2, M.: Kimia. 1991 - 496 hal. 4. Aksartov M. M. Proses dasar dan peralatan teknologi kimia. kuliah saja. Ed Kar. GU di 1-2 t.
Prinsip umum analisis dan perhitungan proses dan peralatan I. Informasi umum 1. Mata kuliah “Proses dan peralatan” 2. Muncul dan berkembangnya ilmu proses dan peralatan 3. Klasifikasi proses utama 4. Prinsip umum analisis dan perhitungan proses dan aparatus 5. Berbagai sistem satuan pengukuran besaran fisika
Klasifikasi proses utama n n n Proses hidromekanik, yang kecepatannya ditentukan oleh hukum hidrodinamika - ilmu pergerakan cairan dan gas. Proses termal berjalan dengan kecepatan yang ditentukan oleh hukum perpindahan panas - ilmu tentang metode distribusi panas. Proses perpindahan massa (difusi) yang dicirikan oleh perpindahan satu atau lebih proses kimia (reaksi) yang berlangsung pada laju yang ditentukan oleh hukum kinetika kimia. komponen campuran awal dari satu fase ke fase lain melalui antarmuka. Proses mekanis dijelaskan oleh hukum mekanika padat.
Menurut metode organisasi, proses dibagi menjadi: 1. 2. 3. Proses berkala dilakukan dalam peralatan di mana bahan baku dimuat pada interval tertentu; setelah diproses, produk akhir diturunkan dari perangkat ini. Proses berkelanjutan dilakukan dalam perangkat aliran. Proses gabungan. Ini termasuk proses berkelanjutan, tahapan individu yang dilakukan secara berkala, atau proses periodik, satu atau lebih tahapan, yang berlangsung terus menerus.
Menurut distribusi waktu tinggal, mereka membedakan: 1. 2. 3. 4. Dalam peralatan perpindahan ideal, semua partikel bergerak dalam arah tertentu; tanpa bercampur dengan partikel yang bergerak di depan dan di belakang dan sepenuhnya menggantikan partikel di depan aliran. Dalam peralatan pencampuran yang ideal, partikel yang masuk segera tercampur sempurna dengan partikel yang terletak di sana, yaitu, mereka terdistribusi secara merata dalam volume peralatan. Perangkat yang benar-benar beroperasi terus-menerus adalah perangkat dari jenis perantara. Proses juga dapat diklasifikasikan tergantung pada perubahan parameternya (kecepatan, suhu, konsentrasi, dll.) dari waktu ke waktu. Atas dasar ini, proses dibagi menjadi tunak (stasioner) dan tidak tunak (non-stasioner, atau transisi).
proses hidromekanik. II. Dasar-dasar hidrolika. Masalah umum hidrolika terapan dalam peralatan kimia 1. Definisi dasar 2. Beberapa properti fisik zat cair A. Hidrostatika 3. Persamaan kesetimbangan diferensial Euler 4. Persamaan dasar hidrostatika 5. Beberapa aplikasi praktis persamaan dasar hidrostatika
n hukum gesekan dalam Newton Tegangan permukaan dinyatakan dalam satuan berikut: dalam sistem SI [ν] \u003d [j / m 2] \u003d [n m / m] \u003d [n / m] dalam sistem CGS] \u003d erg / cm 2] \u003d [ dyn / cm 2] dalam sistem MKGSS] \u003d kgf m / m 2] \u003d kgf / m]
Untuk setiap titik fluida dalam keadaan diam, jumlah tinggi perataan dan tinggi piezometrik adalah nilai konstan. (II, 18) (II, 18 d) n Persamaan terakhir adalah ekspresi dari hukum Pascal, yang menyatakan bahwa tekanan yang dibuat pada setiap titik dari fluida tak termampatkan yang diam ditransfer secara merata ke semua titik volumenya.
Beberapa aplikasi praktis dari persamaan dasar hidrostatika Kondisi kesetimbangan pada bejana yang berkomunikasi: Gbr. II-4. Kondisi ekuilibrium dalam bejana komunikasi: a - cairan homogen; b - cairan yang berbeda (tidak dapat bercampur)
Dalam bejana komunikasi terbuka atau tertutup di bawah tekanan yang sama, diisi dengan cairan homogen, levelnya terletak pada ketinggian yang sama, terlepas dari bentuk dan penampang bejana.
Beras. II-5. Untuk menentukan ketinggian segel hidrolik dalam pemisah cairan yang beroperasi terus menerus Gambar. II-6. Pengukur level cairan pneumatik
PROSES HYDROMECHANICAL. B. Hidrodinamika 1. Sifat-sifat utama gerak zat cair 2. Persamaan kontinuitas (kontinuitas) aliran 3. Persamaan Diferensial Gerak Euler 4. Persamaan Diferensial Gerak Navier-Stokes 5. Persamaan Bernoulli 6. Beberapa aplikasi praktis persamaan Bernoulli 7. Gerak benda dalam zat cair 8. Pergerakan zat cair melalui lapisan granular dan berpori yang diam 9. Hidrodinamika lapisan granular terfluidisasi (terfluidisasi) 10. Elemen hidrodinamika aliran dua fase 11. Struktur aliran dan distribusi waktu tinggal cairan dalam peralatan
Jari-jari hidraulik Di bawah radius hidraulik r (m) dipahami rasio luas bagian tergenang dari pipa atau saluran tempat cairan mengalir, mis., bagian hidup aliran, dengan perimeter yang dibasahi: (II , 26)
Diameter ekivalen sama dengan diameter pipa sirkular hipotetis, di mana rasio luas S terhadap keliling basah P sama dengan pipa non-lingkaran yang diberikan.
Aliran stabil dan tidak stabil. Pergerakan fluida adalah tetap, atau stasioner, jika kecepatan partikel aliran, serta semua faktor lain yang mempengaruhi pergerakannya (densitas, suhu, tekanan, dll.), tidak berubah dalam waktu di setiap titik tetap dalam ruang. yang dilalui fluida. Di bawah kondisi ini, untuk setiap bagian aliran, laju aliran cairan konstan dalam waktu.
Modus gerak fluida. n n Gerakan, di mana semua partikel cairan bergerak sepanjang lintasan paralel, disebut jet, atau laminar. Gerak tidak teratur, di mana partikel individu dari fluida bergerak di sepanjang lintasan yang rumit dan kacau, sementara seluruh massa fluida secara keseluruhan bergerak dalam satu arah, disebut turbulen.
Kriteria Reynolds (Re) n Kriteria Re adalah ukuran hubungan antara gaya viskositas dan inersia dalam aliran yang bergerak.
Hukum Stokes Persamaannya adalah hukum Stokes, yang menyatakan distribusi kecepatan parabola di bagian pipa selama gerakan laminar.
Persamaan Poiseuille n Untuk aliran laminar dalam pipa kecepatan rata-rata cairan sama dengan setengah kecepatan sepanjang sumbu pipa.
Viskositas turbulen Viskositas turbulen, tidak seperti viskositas biasa, bukanlah konstanta fisikokimia yang ditentukan oleh sifat cairan, suhu dan tekanannya, tetapi tergantung pada kecepatan cairan dan parameter lain yang menentukan tingkat turbulensi aliran (khususnya, jarak dari dinding pipa dan lain-lain).
Persamaan diferensial kontinuitas aliran untuk gerakan tidak tetap dari fluida kompresibel. Persamaan diferensial untuk kontinuitas aliran fluida tak termampatkan.
Persamaan konstanta aliran n Persamaan ini mewakili persamaan kontinuitas (densitas) aliran dalam bentuk integralnya untuk gerak tunak. Persamaan ini disebut juga persamaan aliran konstan atau keseimbangan aliran material. 1 w 1 S 1 = 2 w 2 S 2 = 3 w 3 S 3 M 1 = M 2 = M 3 n w 1 S 1 = w 2 S 2 = w 3 S 3 = konstanta Q 1 = Q 2 = Q 3
Persamaan diferensial gerak Euler n Sistem persamaan (II, 46), dengan memperhatikan persamaan (II, 47), adalah persamaan diferensial gerakan cairan ideal Euler untuk aliran tetap. (II, 46) (II, 47)
Persamaan Bernoulli n n Persamaan Bernoulli untuk fluida ideal Besaran ini disebut head hidrodinamik total, atau head hidrodinamik.
Oleh karena itu, menurut persamaan Bernoulli, untuk semua penampang aliran tunak dari fluida ideal, head hidrodinamika tetap tidak berubah. z - ketinggian leveling, juga disebut geometris, atau tinggi, tekanan (hg), mewakili energi potensial spesifik dari posisi pada titik tertentu (bagian tertentu); - head tekanan (hpress), atau head piezometrik, mencirikan energi potensial spesifik dari tekanan pada titik tertentu (bagian tertentu). Jumlah z+, yang disebut total hidrostatik, atau hanya kepala statis (hst), oleh karena itu, menyatakan energi potensial spesifik total pada titik tertentu (bagian tertentu).
Persamaan Bernoulli n n Jadi, menurut persamaan Bernoulli, dalam gerak tetap dari fluida ideal, jumlah kecepatan dan tinggi statis, sama dengan tinggi hidrodinamik, tidak berubah ketika bergerak dari satu penampang aliran ke yang lain. Dengan demikian, persamaan Bernoulli adalah kasus khusus dari hukum kekekalan energi dan menyatakan keseimbangan energi dari aliran.
PENANGANAN CAIRAN n 1. 2. 3. 4. 5. Penanganan Cairan Pompa perpindahan Desain pompa perpindahan Pompa sentrifugal Desain pompa sentrifugal Jenis pompa lainnya. sifon
PERGERAKAN CAIRAN Tergantung pada prinsip operasi pompa, peningkatan energi dan tekanan cairan dapat dilakukan: 1. pada pompa perpindahan positif, dengan memindahkan cairan dari ruang tertutup pompa oleh benda yang bergerak bolak-balik atau berputar; 2. dalam pompa baling-baling atau sentrifugal - gaya sentrifugal yang terjadi dalam cairan selama rotasi impeler; 3. dalam pompa vortex - pembentukan intensif dan penghancuran vortisitas yang terjadi selama rotasi impeler; 4. dalam pompa jet - dengan pancaran udara, uap atau air yang bergerak; 5. dalam lift gas - pembentukan busa ketika udara atau gas disuplai ke cairan; 6. dalam instalasi dan siphon - dengan tekanan udara, gas atau uap pada cairan.
Beras. III-8. desain katup. I - katup bola. 1 - tubuh; 2 - katup; 3 - penutup. II - katup penutup. 1 - penutup; 2 - pelana.
Pompa diafragma (diafragma) Gambar. III-9. Pompa diafragma: 1 - rumahan; 2 - katup; 3 - silinder; 4 - penyedot; 5 - diafragma (selaput).
Pompa sentrifugal III-13 Gambar. III-13. Skema pompa sentrifugal: 1 - katup masuk; 2 - pipa hisap; 3 – baling-baling; 4 - poros; 5 - tubuh; 6 - katup; 7 - katup periksa; 8 - pipa pembuangan.
Jenis kotak isian n n I – kotak isian dengan kunci hidrolik: 1 – lentera; 2 - kotak isian. II - kotak isian untuk asam: 1, 2 - rongga annular; 3, 4 - lubang outlet. III - kelenjar pegas: 1 - paking; 2 - musim semi.
Pompa sealless n 1 bodi, 2 - penutup, 3 - impeller, 4 - selongsong selubung, selongsong berbentuk 5, 6 - selongsong, 7 - cakram kiri, 8 - stud, 9 - cakram kanan, 10 - tie rod, 11 - pegas , 12 - poros, 13, 14 - cincin.
Monteju. Beras. III-8. Monteju: 1 - pipa pengisi; 2, 3, 4, 5, 8 - derek; 6 - manometer; 7 - pipa untuk meremas
Pompa jet. Pompa uap. Beras. III-22. Pompa uap. 1 - pemasangan uap; 2 - nosel uap; 3 - nozel pencampur; 4 - ruang hisap; 5 - pemasangan hisap; 6 - penyebar; 7 - pemasangan pelepasan; 8 - pemasangan kondensat; 9, 10 - periksa katup.
Pompa air jet. III-22 Gambar. III-22. Pompa air jet. 1 - nozel; 2 - lubang; 3 - pipa hisap; 4 1 - nozel; 2 - lubang; 3 - pipa pas hisap; 4 - pas III-23
Diagram angkat udara Gambar. III-24. Skema pengangkatan udara: 1, 2 - pipa; 3 - pengaduk; 4 - pemisah III-24
Pengangkatan udara (airlifts) dan siphon Gambar. III-25. Sistem pengangkatan udara 1 - pipa udara; 2 - pasokan pipa untuk campuran; 3 - pencampur. Beras. III-26 Siphon. 1 - tangki; 2 - pipa siphon; 3, 4, 5 - derek, 6 - saluran tontonan
Pergerakan dan kompresi gas (mesin kompresor) n n n n 1. Informasi umum 2. Kompresor reciprocating 3. Kompresor putar dan blower 4. Mesin sentrifugal 5. Fan aksial dan kompresor 6. Kompresor sekrup 7. Pompa vakum 8. Perbandingan dan aplikasi mesin kompresor berbagai jenis
GERAKAN DAN KOMPRESI GAS (MESIN KOMPRESOR) n n n n Informasi umum Mesin yang dirancang untuk memindahkan dan memampatkan gas disebut mesin kompresor. Tergantung pada tingkat kompresi, jenis mesin kompresor berikut dibedakan: kipas (3. 0) - untuk menciptakan tekanan tinggi; pompa vakum - untuk menyedot gas pada tekanan di bawah atmosfer.
Kompresor reciprocating n Kompresor horizontal satu tahap tindakan sederhana Beras. IV-1. Skema kompresor reciprocating satu tahap: a - silinder tunggal aksi tunggal; b - aksi ganda silinder tunggal; in - aksi tunggal dua silinder. 1 = silinder; 2 - piston; 3 - katup hisap; 4 - katup pelepasan; 5 - batang penghubung; 6 - engkol; 7 - roda gila; 8 - penggeser (judul)
Kompresi multi-tahap. Beras. IV-2. Skema kompresor reciprocating multistage. a, b, c - dengan tahap kompresi dalam silinder terpisah (a - eksekusi simultan; b - eksekusi dua baris; c - dengan susunan silinder berbentuk V); g - dengan piston diferensial: 1 - silinder; 2 - piston; 3 - katup hisap; 4 - katup pelepasan; 5 - batang penghubung; 6 - penggeser (crosshead); 7 - engkol; 8 - roda gila; 9 - pendingin menengah.
Turboblower. Beras. IV-8. Skema turboblower bertingkat. 1 - tubuh; 2 - baling-baling; 3 - peralatan pemandu; 4 - katup periksa. Beras. IV-9. Diagram entropi kompresi gas dalam turbo blower
Pemisahan sistem tak homogen V. Pemisahan sistem tak homogen 1. Sistem tak homogen dan metode pemisahannya 2. Pemisahan sistem cair 2. Keseimbangan material proses pemisahan Penyekat filtrasi 7. Susunan filter
Pemukim terus menerus Gambar. IV-3. Tangki pengendapan aksi berkelanjutan dengan mixer baris 1 – bodi; 2 - saluran berbentuk lingkaran; 3 - pengaduk; 4 - bilah dengan sapuan; 5 - pipa untuk memasok suspensi awal; 6 - pas untuk keluaran cairan yang dijernihkan; 7 - alat bongkar sedimen (lumpur); 8 - motor listrik.
Beras. V-6. Pemukim aksi berkelanjutan dengan rak kerucut; 1 - pas untuk memasok suspensi yang akan dipisahkan; 2 - rak berbentuk kerucut; 3 - pas untuk menghilangkan lumpur; 4 - saluran untuk mengalirkan cairan yang dijernihkan; 5 - pas untuk keluaran cairan yang dijernihkan
Beras. V-7. Tangki pengendapan terus menerus untuk pemisahan suspensi. 1 - pas untuk memasok emulsi; 2 - partisi berlubang; 3 - pipa untuk menghilangkan fase ringan; 4 - pipa untuk menghilangkan fase berat; 5 perangkat untuk memecahkan siphon.
B. FILTRASI V-8. Skema proses filtrasi. 1 - menyaring; 2 - partisi penyaringan; 3 suspensi; 5 sedimen
Susunan filter Gambar. V-10. Nutsch bekerja di bawah tekanan hingga 3 atm. 1 - tubuh; 2 - turbin; 3 - penutup yang dapat dilepas; 4 - bagian bawah penyaringan; 5 - partisi penyaringan; 6 - partisi pendukung; 7 - jaring pelindung; 8 - partisi melingkar; 9 - pas untuk memasok suspensi; 10 - pas untuk memasok udara terkompresi; 11 - pas untuk menghilangkan filtrat; 12 - katup pengaman
filter drum. Beras. V-13. Skema pengoperasian filter vakum drum dengan permukaan luar penyaringan. 1 - gendang; 2 - tabung penghubung; 3 - sakelar; 4 - tangki untuk suspensi; 5 - pengaduk goyang; 6, 8 - rongga switchgear; 7 - perangkat penyemprotan; sembilan - pita tak berujung; 10 - rol pemandu; 11, 13 - rongga switchgear yang berkomunikasi dengan sumber udara tekan; 12 - pisau untuk menghilangkan sedimen.
B. Sentrifugasi D. Pemisahan sistem gas(pembersihan gas) VI. Pencampuran dalam media cair B. Sentrifugasi 1. Ketentuan dasar 2. Desain sentrifugal D. Pemisahan sistem gas (pemurnian gas) 1. Informasi umum 2. Pemurnian gas gravitasi 3. Pemurnian gas di bawah aksi gaya inersia dan sentrifugal 4. Gas pemurnian dengan filtrasi 5. Pembersihan gas basah 6. Pembersihan gas listrik VI. Pengadukan dalam media cair 1. Informasi umum 2. Pengadukan mekanis 3. Alat pengaduk mekanis
Perangkat sentrifugal n Sentrifugal tiga kolom. Beras. V-14. Centrifuge tiga kolom. 1 – rotor berlubang; 2 - kerucut dukungan; 3 - log; 4 - bagian bawah tempat tidur; 5 selubung tetap; 6 - penutup selubung; 7 - tempat tidur; 8 - dorong; 9 - kolom; 10 - rem tangan.
Sentrifugal gantung. Beras. V-15. Sentrifugal gantung. 1 - pipa untuk memasok suspensi; 2 – rotor dengan dinding kokoh; 3 - poros; 4 - selubung tetap; , 5 fitting penghilang cairan; 6 - penutup berbentuk kerucut; 7 - menghubungkan tulang rusuk
Sentrifugal horizontal dengan perangkat pisau untuk menghilangkan sedimen. Beras. V-16. Centrifuge horizontal dengan pisau untuk menghilangkan sedimen. 1 – rotor berlubang; 2 - pipa untuk memasok suspensi; 3 - selubung; 4 - pas untuk melepas pusat; 5 - pisau; 6 - silinder hidrolik untuk mengangkat pisau; 7 saluran miring; 8 - saluran untuk pembuangan sedimen
Sentrifugal dengan piston berdenyut untuk pembuangan lumpur. Beras. V-17. Centrifuge dengan piston berdenyut untuk pembuangan lumpur. 1 - pipa untuk asupan suspensi; 2 corong berbentuk kerucut; 3 – rotor berlubang; 4 - saringan berlubang logam; 5 - piston; 6 - pas untuk melepas pusat; 7 - saluran pembuangan sedimen; 8 - stok; 9 - poros berongga; 10 - sebuah disk bergerak maju mundur
Sentrifugal dengan perangkat sekrup untuk menurunkan sedimen. Beras. V-18. Centrifuge dengan perangkat sekrup untuk membongkar sedimen. 1 - pipa luar; 2, 4 - lubang untuk lewatnya suspensi; 3 - pipa bagian dalam; 5 - rotor kerucut dengan dinding kokoh; 6 - dasar silinder sekrup; 7 - bor; 8 - selubung; 9 - pin berlubang; 10 - lubang untuk aliran sedimen; 11 - ruang sedimen; 12 - lubang untuk bagian tengah; 13 - ruang tengah.
Sentrifugal dengan pembuangan lumpur inersia. Beras. V-19. Centrifuge dengan pembongkaran sedimen inersia. 1 - corong untuk menerima penangguhan; 2 - rotor; 3 - saluran untuk menghilangkan fase cair; 4 - saluran untuk menghilangkan fase padat; 6 - bor.
Pemisah cair. Beras. V-20. Pemisah cairan tipe disk. 1 - pipa untuk memasok emulsi; 2 - piring; 3 - lubang untuk mengalirkan cairan yang lebih berat; 4 - lubang untuk mengalirkan cairan yang lebih ringan; 5 - tulang rusuk.
1. 2. 3. 4. 5. PEMISAHAN SISTEM GAS (PURIFIKASI GAS) Metode pemurnian gas berikut dibedakan: sedimentasi di bawah aksi gravitasi (pemurnian gravitasi); sedimentasi di bawah aksi inersia, khususnya gaya sentrifugal; penyaringan; pembersihan basah; deposisi di bawah aksi gaya elektrostatik (listrik
Pembersihan gas gravitasi Ruang pengendapan debu. Beras. V-21. Ruang debu. 1 - kamera; 2 - partisi horizontal (rak); 3 penyekat reflektif; 4 - pintu.
Pemurnian gas di bawah aksi gaya inersia dan sentrifugal Kolektor debu inersia. Beras. V-22. Kolektor debu louvered inersia. 1 - pengumpul debu louvered primer; 2 - topan; 3 - pipa cabang untuk gas murni; 5 - pipa pembuangan debu.
Gambar siklon. V-23. Desain topan NIIOgaz. 1 - tubuh; 2 - bagian bawah berbentuk kerucut; 3 - penutup: 4 - pipa saluran masuk; 5 - pengumpul debu; 6 - pipa knalpot.
Siklon baterai V-24. V-25. Beras. V-26. Elemen siklon baterai aliran langsung. 1 - perangkat memutar; 2 pipa saluran masuk; 3 - celah berlubang annular; 4 - pipa knalpot.
Pemurnian gas dengan filtrasi Tergantung pada jenis partisi filter, filter gas berikut dibedakan: a) dengan partisi berpori fleksibel yang terbuat dari serat alami, sintetis dan mineral (bahan kain), bahan berserat non-anyaman (felt, karton, dll.), bahan lembaran berpori karet, busa poliuretan, dll.), kain logam; b) dengan partisi berpori semi-kaku (lapisan serat, serutan, jaring); c) dengan partisi berpori kaku yang terbuat dari bahan granular (keramik berpori, plastik, bubuk logam yang disinter atau ditekan, dll.); d) dengan lapisan granular dari kokas, kerikil, pasir kuarsa, dll.
Filter dengan partisi berpori fleksibel. Beras. V-27. Filter kantong dengan pengocokan mekanis dan peniupan balik kain. I-IV - bagian filter; 1, 9 - penggemar; 2 - saluran gas masuk; 3 - kamera; 4 - lengan; 5 - jaringan distribusi; 6, 8 - katup throttle; 7 - pipa knalpot; 10 - mekanisme gemetar; 11 - bingkai; 12 - bor; 13 - pintu air.
Filter dengan baffle berpori kaku Filter sinter Gambar. V-28. Filter logam-keramik. 1 - tubuh; 2 - lengan logam; 3 - kisi; 4 - pemasangan saluran masuk; 5 - pemasangan outlet; 6 - kolektor udara terkompresi; 7 - bunker.
Filter dengan lapisan granular. Beras. V-29. Filter kontinu dengan lapisan bergerak dari bahan filter granular. 1 - tubuh; 2 - partisi penyaringan; 3 - bahan penyaringan; 4 pemasangan saluran masuk; 5 - pemasangan outlet; 6 - daun jendela; 7 - pengumpan.
V-34
PENCAMPURAN DALAM MEDIA CAIR Metode pencampuran. Terlepas dari media mana yang dicampur dengan zat cair - gas, cair atau padat - ada dua metode utama pencampuran dalam media cair: mekanis (menggunakan mixer dari berbagai desain) dan pneumatik (udara terkompresi atau gas inert). Selain itu, pencampuran dalam pipa dan pencampuran dengan nozel dan pompa digunakan.
Kata pengantar.
Disiplin "Proses dan Aparatur Teknologi Kimia" (PACT) adalah salah satu disiplin ilmu teknik umum yang mendasar. Ini adalah final dalam pelatihan teknik umum siswa dan dasar dalam pelatihan khusus.
Teknologi produksi berbagai produk dan bahan kimia mencakup sejumlah sifat fisik dan proses fisika dan kimia, dicirikan oleh pola umum. Proses-proses ini di berbagai industri dilakukan di perangkat yang serupa dalam prinsip operasi. Proses dan perangkat umum untuk industri yang berbeda industri kimia, menerima nama proses utama dan peralatan teknologi kimia.
Disiplin PAH terdiri dari dua bagian:
· landasan teori teknologi kimia;
· proses khas dan perangkat teknologi kimia;
Bagian pertama menguraikan pola-pola teoretis umum dari proses-proses tipikal; dasar-dasar metodologi pendekatan untuk memecahkan teori dan tugas yang diterapkan; analisis mekanisme proses utama dan identifikasi pola umum jalannya; metode umum pemodelan fisik dan matematika dan perhitungan proses dan perangkat dirumuskan.
Bagian kedua terdiri dari tiga bagian utama, yang isinya mengungkapkan masalah teknik terapan dari dasar-dasar teknologi kimia:
· proses dan perangkat hidromekanik;
proses dan perangkat termal;
Proses dan perangkat transfer massa.
Di bagian ini, pembuktian teoretis dari setiap proses teknologi tipikal diberikan, desain utama peralatan dan metodologi untuk perhitungannya dipertimbangkan. Kuliah, laboratorium dan kelas praktis, desain kursus, pekerjaan mandiri siswa dan praktik produksi teknik umum memberikan perolehan pengetahuan, keterampilan, dan kemampuan yang diperlukan baik untuk pendidikan lebih lanjut maupun untuk bekerja dalam produksi.
Pengantar.
1.1 Mata kuliah dan tujuan kursus.
Teknologi (techne-art, craftsmanship) adalah seperangkat metode pemrosesan, pembuatan, perubahan keadaan, sifat, bentuk bahan baku, bahan atau produk setengah jadi dalam proses produksi.
Studi tentang proses teknologi adalah subjeknya kursus. Teknologi, seperti sains, menentukan kondisi aplikasi praktis hukum ilmu alam (fisika, kimia, mekanika, dll.) untuk implementasi yang paling efisien dari berbagai proses teknologi. Teknologi berhubungan langsung dengan produksi, dan produksi selalu dalam keadaan berubah dan berkembang.
Tujuan utama kursus: untuk mengidentifikasi pola umum proses transfer dan pengawetan berbagai zat; pengembangan metode untuk menghitung proses dan peralatan teknologi untuk implementasinya; pengenalan dengan desain perangkat dan mesin, karakteristiknya.
Sebagai hasil dari penguasaan disiplin, siswa harus mengetahui:
1. Landasan teoretis dari proses teknologi kimia; hukum; menggambarkan mereka; esensi fisik dari proses, skema instalasi; desain perangkat dan prinsip kerjanya; metodologi untuk menghitung proses dan peralatan, termasuk menggunakan komputer.
2. Prinsip pemodelan dan transisi skala besar, pilihan peralatan yang tepat untuk melakukan proses yang sesuai dan kemungkinan intensifikasinya.
3. Prestasi modern ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang teknologi kimia.
Keterampilan yang harus dikuasai siswa:
1. Terapkan dengan benar pengetahuan teoretis ketika memecahkan masalah spesifik pilihan yang masuk akal:
a) desain peralatan untuk melakukan proses tertentu;
b) parameter operasi perangkat;
c) skema untuk melakukan proses.
2. Secara mandiri melakukan perhitungan perangkat.
3. Bekerja secara mandiri pada fasilitas penelitian laboratorium, mengolah data eksperimen, memperoleh ketergantungan empiris, menganalisis metode perhitungan.
4. Rancang proses dan peralatan standar, gunakan literatur teknis dan GOST, mengisi dokumentasi teknis sesuai dengan ESKD.
1.2 Klasifikasi proses utama teknologi kimia.
Teknologi kimia modern mempelajari proses produksi berbagai asam, alkali, garam, pupuk mineral, produk kilang minyak dan batu bara keras, senyawa organik, polimer, dll. Namun, terlepas dari banyaknya variasi produk kimia, produksinya dikaitkan dengan sejumlah proses serupa (pemindahan cairan dan gas, pemanasan dan pendinginan, pengeringan, interaksi kimia, dll.). Jadi, tergantung pada hukum yang menentukan kecepatan proses, mereka dapat digabungkan ke dalam kelompok berikut:
1. Proses hidromekanik, yang kecepatannya ditentukan oleh hukum hidromekanik. Ini termasuk transportasi cairan dan gas, produksi dan pemisahan sistem heterogen, dll.
2. Proses termal, yang lajunya ditentukan oleh hukum perpindahan panas (pendinginan dan pemanasan cairan dan gas, kondensasi uap, perebusan cairan, dll.).
3. Proses perpindahan massa, yang lajunya ditentukan oleh hukum perpindahan massa dari satu fase ke fase lain melalui antarmuka fase (penyerapan, adsorpsi, ekstraksi, distilasi cairan, pengeringan, dll.)
4. Proses kimia, yang kecepatannya ditentukan oleh hukum kinetika kimia.
5. Proses mekanis yang dijelaskan oleh hukum mekanika padat (penggilingan, penyortiran, pencampuran bahan padat, dll.).
Proses yang terdaftar membentuk dasar dari sebagian besar industri kimia dan oleh karena itu disebut proses utama (khas) teknologi kimia.
PAKhT mempelajari tiga kelompok pertama, kelompok keempat mempelajari disiplin OHT, kelompok kelima - subjek disiplin khusus departemen profil.
Tergantung pada apakah parameter proses (laju aliran, suhu, tekanan, dll.) berubah atau tidak berubah dalam waktu, mereka dibagi menjadi Perlengkapan tulis(didirikan) dan tidak stasioner(tidak tenang). Jika kita menyatakan parameter apa pun dengan kamu, kemudian:
Proses stasioner U(x,y,z)
Proses tidak stasioner U(x,y,z,t)
proses batch dicirikan oleh kesatuan tempat tahap-tahap individualnya. Prosesnya tidak stasioner.
Proses berkelanjutan dicirikan oleh kesatuan waktu jalannya semua tahapannya. Prosesnya stabil (stasioner).
Memenuhi gabungan proses – tahapan terpisah dilakukan secara terus menerus, terpisah secara periodik.
Namun, kursus PAKhT tidak dibangun sebagai presentasi dari kelompok individu yang tercantum di atas. Landasan teoritis umum teknologi kimia dipelajari secara terpisah, kemudian proses dan peralatan khas teknologi kimia dijelaskan.
1.3 Hipotesis kontinuitas.
Sebuah media cair mengisi satu atau beberapa volume tanpa ruang kosong, secara kontinu, atau merupakan media kontinu. Ketika menggambarkan media tersebut, diasumsikan bahwa mereka terdiri dari partikel. Selain itu, partikel dari medium kontinu tidak berarti bagian kecil dari volumenya, tetapi bagian yang sangat kecil, yang mengandung miliaran molekul di dalamnya. Dalam kasus umum, harga minimum pembagian skala makroskopik dari koordinat spasial l atau waktu t harus cukup kecil untuk mengabaikan perubahan besaran fisika makroskopik dalam l atau t, dan cukup besar untuk mengabaikan fluktuasi besaran mikroskopis yang diperoleh dengan rata-rata jumlah ini dari waktu ke waktu t atau volume partikel l 3 . Pilihan harga pembagian skala minimum ditentukan oleh sifat masalah yang dipecahkan.
Pergerakan volume makroskopik medium mengarah pada transfer massa, momentum, dan energi.
Klasifikasi proses utama dan peralatan teknologi kimia
tergantung dari pola mencirikan aliran, proses teknologi kimia dibagi menjadi lima kelompok utama.
1. Proses mekanis , yang kecepatannya terkait dengan hukum fisika keadaan padat. Ini termasuk: penggilingan, klasifikasi, dosis dan pencampuran bahan curah padat.
2. Proses hidromekanik , laju aliran yang ditentukan oleh hukum hidromekanika. Ini termasuk: kompresi dan pergerakan gas, pergerakan cairan, bahan padat, sedimentasi, filtrasi, pencampuran dalam fase cair, fluidisasi, dll.
3. Proses termal , yang laju alirannya ditentukan oleh hukum perpindahan panas. Ini termasuk proses: pemanasan, penguapan, pendinginan (alami dan buatan), kondensasi dan perebusan.
4. Proses perpindahan massa (difusi) , yang intensitasnya ditentukan oleh laju transisi suatu zat dari satu fase ke fase lainnya, yaitu. hukum perpindahan massa. Proses difusi meliputi: penyerapan, pembetulan, ekstraksi, kristalisasi, adsorpsi, pengeringan, dll.
5. Proses kimia berkaitan dengan transformasi zat dan perubahan sifat kimianya. Laju proses ini ditentukan oleh hukum kinetika kimia.
Sesuai dengan pembagian proses yang terdaftar, peralatan kimia diklasifikasikan sebagai berikut:
– mesin gerinda dan klasifikasi;
- hidromekanik, termal, perangkat transfer massa;
- peralatan untuk pelaksanaan transformasi kimia - reaktor.
Oleh struktur organisasi dan teknis proses dibagi menjadi periodik dan kontinu.
PADA proses batch tahapan individu (operasi) dilakukan di satu tempat (peralatan, mesin), tetapi dalam waktu yang berbeda(gbr.1.1). PADA proses berkelanjutan (Gbr. 1.2) tahapan terpisah dilakukan secara bersamaan, tetapi di tempat yang berbeda (perangkat atau mesin).
Proses berkelanjutan memiliki keunggulan signifikan dibandingkan yang berkala, terdiri dari kemungkinan spesialisasi peralatan untuk setiap tahap, meningkatkan kualitas produk, menstabilkan proses dari waktu ke waktu, kemudahan regulasi, otomatisasi, dll.
Saat melakukan proses di salah satu perangkat yang terdaftar, nilai parameter bahan yang diproses berubah. Parameter yang mencirikan proses adalah tekanan, suhu, konsentrasi, densitas, laju aliran, entalpi, dll.
Bergantung pada sifat pergerakan aliran dan perubahan parameter zat yang memasuki peralatan, semua peralatan dapat dibagi menjadi tiga kelompok: ideal (menyelesaikan )kebingungan , perangkat ideal (menyelesaikan )pemindahan dan perangkat tipe menengah .
Paling mudah untuk mendemonstrasikan fitur aliran berbagai struktur menggunakan contoh penukar panas kontinu dari berbagai desain. Gambar 1.3, a menunjukkan diagram penukar panas yang beroperasi berdasarkan prinsip perpindahan ideal. Diasumsikan bahwa dalam peralatan ini ada aliran "piston" tanpa pencampuran. Suhu salah satu pendingin bervariasi sepanjang peralatan dari suhu awal hingga suhu akhir sebagai akibat dari kenyataan bahwa volume cairan berikutnya yang mengalir melalui peralatan tidak bercampur dengan yang sebelumnya, sepenuhnya menggantikannya. Suhu pendingin kedua diasumsikan konstan (mengembunkan uap).
Di perangkat pencampuran sempurna volume cairan berikutnya dan sebelumnya dicampur secara ideal, suhu cairan dalam peralatan adalah konstan dan sama dengan yang terakhir (Gbr. 1.3, b).
Dalam peralatan nyata, baik kondisi pencampuran ideal maupun perpindahan ideal tidak dapat disediakan. Dalam praktiknya, hanya perkiraan yang cukup dekat dengan skema ini yang dapat dicapai, jadi perangkat nyata adalah perangkat perantara (Gbr. 1.3, c).
Beras. 1.1. Aparat Proses Batch:
1 - bahan baku; 2 - produk jadi; 3 - uap; 4 - kondensat; 5 - air pendingin
Beras. 1.2. Aparat untuk melakukan proses yang berkesinambungan:
1 - penukar panas-pemanas; 2 - peralatan dengan pengaduk; 3 - penukar panas-kulkas; I - bahan mentah; II - produk jadi; III - uap; IV - kondensat;
V - air pendingin
Beras. 1.3. Perubahan suhu selama pemanasan cair dalam peralatan dari berbagai jenis: a - perpindahan lengkap; b - pencampuran lengkap; c - tipe menengah
Kekuatan pendorong dari proses pemanasan cairan yang dipertimbangkan untuk setiap elemen peralatan adalah perbedaannya antara suhu uap pemanas dan cairan yang dipanaskan.
Perbedaan jalannya proses di masing-masing jenis peralatan menjadi sangat jelas jika kita mempertimbangkan bagaimana gaya penggerak proses berubah di setiap jenis peralatan. Dari perbandingan grafik dapat disimpulkan bahwa gaya penggerak maksimum terjadi di perangkat perpindahan lengkap, minimum - di perangkat pencampuran lengkap.
Perlu dicatat bahwa kekuatan pendorong proses dalam pengoperasian peralatan pencampur ideal yang terus menerus dapat ditingkatkan secara signifikan dengan membagi volume kerja peralatan menjadi beberapa bagian.
Jika volume alat pencampur ideal dibagi menjadi n alat dan proses dilakukan di dalamnya, maka gaya penggerak akan meningkat (Gbr. 1.4).
Dengan peningkatan jumlah bagian dalam perangkat pencampuran ideal, nilai gaya penggerak mendekati nilainya dalam perangkat perpindahan ideal, dan ketika angka besar bagian (urutan 8-12), kekuatan pendorong di perangkat dari kedua jenis menjadi kurang lebih sama.
Beras. 1.4. Mengubah kekuatan pendorong proses selama pemotongan