Емкостное оборудование. Типы. Классификации. Конструктивные особенности. Трубопроводы и трубопроводная арматура. Трубопроводные системы

Емкостное оборудование. На предприятиях химико-фармацевтической промышленности используется различное емкостное оборудование, которое может быть разделено на две большие группы:

а) емкостные аппараты с перемешивающими устройствами;

б) резервуары и вспомогательная емкостная аппаратура.

Все емкостные аппараты можно классифицировать:

1. По назначению - реакторы, сборники, мерники, резервуары, накопители, отстойники, разделители.

2. По конструкционному материалу - стальные, чугунные, медные, стеклянные, из полимерных материалов и др.

3. По способу изготовления - сварные, литые, кованые, паяные, клепаные и т.д.

4. По форме - цилиндрические, сферические, конические, комбинированные.

5. По схеме нагружения - работающие под атмосферным давлением (<0,07 МПа), под внутренним или наружным давлением.

6. По положению оси аппарата - вертикальные, горизонтальные, наклонные.

7. По толщине стенки - тонкостенные и толстостенные.

8. По температуре стенки - обогреваемые и необогреваемые.

Аппараты с перемешивающими устройствами (мешалками) используют как реакторы для получения эмульсий, суспензий, растворения твердой фазы, смешивания жидкостей, а также для хранения легко оседающих суспензий. Промышленные аппараты с мешалками бывают различной вместимости: от 0,01°м³ (10 л) до 60 м³. Эти значения характеризуют полный объем аппарата.В зависимости от назначения аппарата коэффициент его заполнения h принимается в следующих пределах:

- для хранилищ, мерников и другой подобной аппаратуры - 0,85-0,90;

- для аппаратов с перемешивающими устройствами, в которых процессы протекают без вспенивания - 0,75-0,85;

- для аппаратов с перемешивающими устройствами, в которых процессы протекают со вспениванием - 0,5-0,75.

Конструкция аппаратов зависит от таких факторов как: давление, температура, наличие коррозионноактивных сред, характера процесса, условий теплообмена, способов удаления содержимого аппарата.

Отношение высоты к диаметру емкостных аппаратов с мешалкой принимают в пределах l-l,6.

Применять более высокие аппараты нецелесообразно вследствие неудовлетворительного перемешивания по высоте.

Емкостные аппараты состоят из корпуса с днищем и крышкой (рис 2.1).

Аппараты оборудуются приводами, теплообменными элементами, перемешивающими устройствами, трубами передавливания, барботерами, и другими внутренними устройствами. На крышке аппаратов размещаются люк и штуцера, удаление содержимого может производится через трубу передавливания или штуцер нижнего спуска.

Аппараты, работающие под давлением, изготавливают с днищами эллиптической или конической формы. Последние используют для работы с вязкими средами или суспензиями. Аппараты, которые не работают под давлением могут быть с плоским днищем и плоской крышкой, усиленной ребрами жесткости.

Емкостные аппараты изготавливают:

а) сварными из углеродистой и легированной стали, меди, алюминия, титана;

б) литыми из чугуна или стали (автоклавы, работающие под давлением);

в) из стекла, керамики.

Для защиты рабочих поверхностей аппаратов от агрессивных сред применяют защитные покрытия, электрополировку поверхностей, эмали и т.д.

Поскольку многие процессы сопровождаются теплообменом - емкостные аппараты с перемешивающими устройствами снабжаются различными теплообменными элементами:

а) наружными (чаще теплообменными рубашками);

б) внутренними (различного типа змеевиками и др.).

Рубашки приваривают к корпусу, но они могут быть и съемными. Рубашку приваривают на 80-150 мм ниже соединения крышки с корпусом, но в тех случаях, когда коэффициент заполнения аппарата невелик, а обогрев верхней незаполненной части нежелателен — рубашку делают небольшой по высоте. Пар подается в рубашку через верхний штуцер, а конденсат отводится через нижний. Жидкие теплоносители подаются наоборот.

Трубы передавливания служат для удаления жидкости из аппарата сжатым воздухом. Труба опускается как можно ниже, чтобы было более полное опорожнение аппарата. При работе аппарата с трубой передавливания в нем создается давление до 0,3 МПа.

Барботеры могут быть различной формы, но лучшее распределение газа в объеме жидкости обеспечивает кольцевой барботер со множеством мелких отверстий по периметру.

Перемешивающие устройства используются с целью получения равномерных смесей нескольких жидкостей (производство мягких лекарственных форм), жидкости и твердого тела (там же), жидкости и газа (при изготовлении инъекционных растворов в атмосфере инертного газа, экстрагировании), а также с целью интенсификации процессов теплообмена.

В последнее время в производстве фармацевтических препаратов с целью предотвращения загрязнения продуктов появились новые решения в проведении процессов перемешивания и гомогенизации, это:

1) использование нижнего расположения приводов перемешивающих устройств в реакторах для приготовления мягких лекарственных форм (установка "Борщаговка-320"); 2) в производстве стерильных лекарственных форм использование реактора из нержавеющей стали, в котором в качестве перемешивающего устройства применяется магнитная мешалка, размещенная в нижней части аппарата.

Резервуары - это сосуды, которые предназначены для хранения больших объемов жидких или газообразных веществ. Резервуары бывают различных конструкций: вертикальные и горизонтальные, цилиндрические, шаровые и каплевидные; постоянного и переменного объема; наземные и подземные.

Приемники - служат для накопления газов и жидкостей. Приемники газа - ресиверы - предназначены для накопления сжатых газов и служат в качестве буферных (промежуточных) емкостей, в которых происходит сглаживание колебания давления при пульсирующей подаче или расходе. Приемники жидкостей — аккумуляторы - служат для накопления жидкостей под давлением.

Сборники - это емкости для накопления вещества, которое образуется в технологическом процессе. Сборники бывают с перемешиванием и без перемешивания.

Мерники - это емкости, которые предназначены для отмеривания заданного объема жидкости и представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты с коническими днищами. Мерники имеют верхний входной штуцер и нижний выходной штуцер, который снабжен запорным устройством — краном, а также оборудуются указателями уровня, шкала которых градуируется в литрах или метрах кубических.

Напорные баки — это емкости, которые заполняются рабочей жидкостью и используются для создания определенного гидростатического давления за счет расположения их на определенной высоте.

Разделительные сосуды - это емкости, в которых происходит разделение смеси, состоящей из компонентов с различной плотностью. Они могут быть вертикальными или горизонтальными.

Все перечисленные емкостные аппараты состоят из стандартных и нормированных элементов: корпуса, днища, крышки, штуцеров, люков, лазов, опор, соединяемых сваркой.

Емкостные аппараты оборудуются: лестницами; наружными и внутренними трапами; площадками для обслуживания; манометрами; термопарами и термометрами; предохранительными клапанами; указателями уровня; трубопроводной арматурой.