Особенности проектирования и изготовления химических машин и аппаратов

Слово "конструировать" происходит от латинского, что в пе­реводе с латынского означает- создавать, строить, сооружать. Инженер, приступая к конструированию оборудования, должен знать предявляемые к нему эксплуатационные, экономические и социальные требо­вания, которые изучаются применительно к условиям производства, проектирования и окружающей среды.

Проектирование вообще и химических производств в частности выделилось в самостоятельную отрасль инженерного труда в сороковые - пятидесятые годы прошлого столетия. Это явилось свидетельством значительного увелииения объема проектных работ. Основной целью проекта является разработка документации, необходимой для сооружения промышленного объекта с наилучшими технико-экономическими показателями при соблюдении санитарно-гигиенических условий труда.

При проектировании химических производств ведущая роль принадлежит инженеру-технологу и инженеру-механику. Инженер-тех­нолог разрабатывает технологическую схему производства, а инже­нер-механик подбирает типовые и разрабатывает нетиповое обору­дование. Аппараты и мaшины химических производств предназначаются для осуществльния в них какого-либо, одного или нескольких химических, физических или физико-химических процессов (испарение, конденсация, кристализация, выпарка, аб - адсорбция, измельчение, сушка и др.).

В большинстве случаев оборудование называется по протекающему в нем технологическому процессу: реактор, кристаллизатор, сушилка, мельница, смеситель и т.д. Перерабатываемые в машинах и аппаратах вещества могут быть в различном агрегатном состоянии и различной химической активности (по оношению к конструкционным материалам - от инертных до агрессивных, для обслуживающего персонала - от безвредных до токсичных и в эксплуатации - от безопасных до взрыво -пожаро-опасных).

Кроме того технологические процессы протекают в оборудовании при весьма разнообразных условиях. Одни аппараты работают при температуре- 250˚С, другие - при температуре 900˚С и выше. Наряду с атмосферным давлением, большое колличество аппаратов должно работать при избыточном давлении до 300 МПа и выше, либо при глубоком вакууме -остаточное давление 10^-2 Па. Характер работы оборудования может быть непрерывный и переодический.

Несмотря на сложность протекающих процессов в аппаратах конструирование химического оборудования необходимо производить с максимальным использованием стандартизованых и нормализованных узлов и деталей.

Отдельные элементы оборудования должны быть технологически­ми в изготовлении, удобными в сборке, разборке, эксплуатации, транспортабельными и ремонтноспособными. Применение фланцевых, резьбовых и других разъемных соединений в аппаратах по возможности следует избегать, поскольку они сложнее, дороже в изготов­лении и менее надежные в эксплуатации, чем неразъемные (сварные, паяные). Крышки, люкию, лючки другие узлы с разъемными соединениями долж­ны предусматриваться в аппаратах только в тех случаях, когда это связано с технологическим процессом или специфическими условиями эксплуатации аппарата.

Касаясь общей тенденции в отношении конструирования химических аппаратов с точки зрения проводимых процессов, можно сделать следующие выводы:

1. Аппараты непрерывного действия болеепрогрессивны, чем аппараты периодического действия.

2. Аппараты для обработки жидких и газообразных средств более компактны и эффективны, чем аппараты для обработки кусковых материалов. Гораздо легче ооеспечить массообмен, теплооомен между жидкостью, паром или газом, чем междуними и кусковыми материалами.

3. Аппараты с подвижным слоем зернистых материалов эффективнее аппаратов с неподвижным или механически перемешиваемым слоем.

4. Аппараты, действующие по принципу полного вытеснения, болеe прогрессивны, чем аппараты, действующие по принципу полного смешения, потому что перемешивание снижает движущую силу процесса и не может обеспечить оптимальное время пребывания для всех частиц материала.

5. Аппараты, в которых достигаются высокие скорости обрабатываеммых веществ и работающие в предельных гидравлических режимах, более эффективны, чем аппараты, работающие в умеренных режимах.