МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНАЦИИ для выполнения практических занятий По предмету: МДК.01.01. Технологические процессы деаэрации, диспергирования щелочных металлов, диспропорционирования, улавливания жиров, приготовление мыльного клея, формирования синтетического
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Самарской области
«Новокуйбышевский нефтехимический техникум»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНАЦИИ
для выполнения практических занятий
По предмету: МДК.01.01. Технологические процессы деаэрации, диспергирования щелочных металлов, диспропорционирования, улавливания жиров, приготовление мыльного клея, формирования синтетического каучука.
по профессии НПО 18.01.26 Аппаратчик – оператор нефтехимического производства
2015г
Введение.
Данные методические рекомендации содержат не только описание практических занятий по МДК 01.01 Технологические процессы деаэрации, диспергирования щелочных металлов, диспропорционирования, улавливания жиров, приготовление мыльного клея, формирования синтетического каучука, но и методические указания по их проведению.
Целью практических занятий является экспериментальное изучение технологических процессов деаэрации, диспергирования, диспропорционирования, улавливания жиров, приготовлениемыльного клея, формирование синтетического каучука и усвоение общих принципов, дающих ключ к пониманию любого химического производства.
Практические занятия являются одним из важных звеньев учебного
процесса и расширяют теоретическую и практическую подготовку
будущего специалиста. При выполнении практических занятий обучающиеся должны использовать свои знания теории процесса и воспроизводить в лабораторных условиях химические процессы, с которыми в дальнейшем придется встретиться в промышленности.
Самостоятельно выполняя практические работы, обучающийся должен приобрести определенные экспериментальные навыки, которые ему будут необходимы в последующей работе на производстве.
Составление отчета по работе
Хорошо и правильно написать отчет не менее важно, чем хорошо выполнить экспериментальную работу. Поэтому важно привитие студентам навыков составления отчетов.
Отчет по каждой работе составляется по следующем плану:
1. Введение
2. Цель работы
3. Описание экспериментальной установки и методика проведения
опытов и анализов
4. Экспериментальная часть
5. Обсуждение результатов и выводов
6. Список использованной литературы
В работах, выполняемых по практикуму, дается краткое обоснование физико-химических основ процесса и промышленных методов производства.
При описании экспериментальной установки должны быть обязательно приведены аккуратно вычерченные схемы. Элементы схемы должны быть обозначены цифрами, а под схемой, под теми же обозначениями, должны быть даны названия элементов установки.
В этом же разделе отчета указывается, какими методами проводились анализы, а при применении мало известных или оригинальных методов анализа дается подробное их описание.
Здесь же приводится характеристика исходных и вспомогательных
веществ, применяемых в данной работе, и методика их очистки, если она
производилась.
Содержание
№ п/п
Перечень практических занятий
Стр.
1
«Расчёт деаэраторов»
5
2
«Изучение основного устройства деаэрационной установки»
10
3
«Изучение принципа работы атмосферного деаэратора»
13
4
«Изучение устройства и принципа работы деаэратора вакуумного»
15
5
«Изучение устройства деаэратора повышенного давления»
17
6
«Технологическая схема блок-фильтра процесса деаэрации»
19
7
«Технологическая схема включения деаэрационной установки»
22
8
«Аварийные ситуации на установке деаэрации и план их локализации»
24
9
«Расчет процесса диспергирования»
26
10
«Приготовление навесок щелочного металла и парафина»
29
11
«Подготовка к работе, пуск и остановка гомогенизатора»
31
12
«Вычерчивание и чтение технологической схемы процесса диспергирования»
33
13
«Назначение и правила пользования КИПиА»
36
14
«Аварийные ситуации на установке диспергирования и план их локализации»
38
15
«Эксплуатация технологического процесса диспергирования»
45
16
«Изучение устройства и принципа работы аппарата для приготовления сплава канифоли»
52
17
«Изучение схемы производства получения канифольного эмульгатора»
55
18
Аварийные ситуации на установке и план их локализации
57
19
«Отбор проб жидких веществ»
58
20
«Определение числа омыления»
61
21
«Определение кислотности и кислотного числа»
63
22
«Устройство и работа продуктоловушек и нефтеловушек»
67
23
«Устройство и эксплуатация жироловушек»
72
24
«Вычерчивание и чтение технологической схемы улавливания парафина»
75
25
«Аварийные ситуации на установке очистных сооружений и план их локализации.»
77
26
«Определение ХПК для сточных вод»
81
27
«Определение окисляемости сточных вод»
84
28
«Расчёты по приготовлению растворов заданной концентрацией»
86
29
«Изучения устройства мыловаренного котла»
88
30
«Подготовка к работе, пуск и остановка сушильного аппарата»
90
31
«Вычерчивание и чтение схемы механизированного растворения соли»
92
32
«Вычерчивание и чтение схемы процесса приготовления клея путём разбавления мыльного плава водой»
95
33
«Возможные нарушения технологического режима, их причины и способы устранения»
97
34
«Расчёт сушильной установки»
101
35
«Вычерчивание и чтение технологической схемы процесса обезвоживания и осушки каучука»
104
36
«Возможные нарушения технологического режима, их причины и способы устранения.»
106
37
«Правила отбора проб твёрдых веществ»
110
38
«Определение массовой доли золы и её водорастворимой части»
113
39
«Метод определения потери массы при сушке синтетических каучуков»
116
40
«Определение массовой доли антиоксидантов»
118
Практическое занятие №1
Тема: Расчёт деаэраторов.
Цель работы: Изучить расчёт деаэраторов. Составление материального и теплового баланса.
Теоретическая часть.
Основные процессы деаэрации.
Присутствие кислорода, углекислоты, как и других газов в питательной воде и в паре крайне нежелательно, поэтому необходима возможно более
полная деаэрация питательной воды.
Углекислота и кислород, способствуют коррозии конструкционных материалов. Углекислота непосредственно не вызывает коррозию, однако ее
присутствие активизирует этот процесс. Наличие кислорода в воде сказывается на процессе электрохимической коррозии. В основном кислород
ускоряет процесс коррозии, хотя при определенных условиях может тормозить его.
Деаэрации подвергается все потоки:
· питательной воды,
· добавочной воды цикла,
· добавочной воды теплосети (подпитка),
· питательной воды испарителей и паропреобразователей.
Расчет деаэратора
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок – Расчетная схема деаэратора
Составляем систему уравнений материального и теплового балансов
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Где [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – относительный расход питательной воды;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- относительный расход пара из уплотнений турбины, принимается
0,02ё0,04, принимаю [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – относительный расход дренажа из ПВД 3;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- относительный расход пара на деаэратор;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- относительный расход добавочной воды;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- относительный возврат конденсата;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- относительный расход основного конденсата в деаэратор;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- энтальпия воды в состоянии насыщения при давлении Рд;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – энтальпия пара в состоянии насыщения при давлении Рд;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- энтальпия дренажа греющего пара из ПВД 3;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- энтальпия греющего пара из отбора на деаэратор;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. Здесь [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – температура возвращаемого конденсата, принимаю [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – энтальпия греющего пара на входе в деаэратор;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – КПД смешивающего подогревателя, принимаю [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ].
Решая систему:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
получаем:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ];
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Задача №2.
Принятый тип деаэратора - ДП-1000. Исходные данные к расчету принимаем из расчета тепловой схемы блока К-300-240: давление вдеаэраторе - 0.7 МПа; расход основного конденсата - 207.02 кг/с; расход дренажа ПВД - 49.762 кг/с; расход питательной воды - 267.26 кг/с.Из теплового баланса деаэратора находим: расход греющего пара равен 2.717 кг/с.
В водораспределитель деаэратора поступают поток основного конденсата с расходом Gо.к., поток воды из уплотнений насоса с расходом Gу.н. и энтальпией hу.н., кДж/кг. Суммарный расход воды, подающейся вводораспределитель G1 = Gо.к. + Gу.н. = 207.02 + 9.31 = 216.33 кг/с. Энтальпия воды в водораспределителе
h1 = (Gу.н. · hу.н. + Gо.к. · hо.к.) / G1 = (9.31 · 565.3 + 207.02 · 668.3) / 216.33 = 663.87 кДж/кг.
Температура воды в водораспределителе tв1 = 157.3°С. Горячие потоки (греющий пар и конденсат ПВД) поступают в нижнюю часть колонки деаэратора. При этом за счет теплоты перегрева греющего пара из потока конденсата ПВД образуется пар в количестве G'п = 5.884 кг/с, которое определено из уравнений теплового и материального балансов.
Принимаем диаметр отверстий верхней тарелки d0 = 0.005 м, высоту подпора на тарелке h = 0.05 м. Скорость истечения воды из отверстий тарелки
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] м/с.
Необходимое число отверстий в тарелке
N = 4 · G1 · pв / (p · d0 · wв) = 4 · 216.33 · 0.001099 / (
· · 0.0052 · 0.961) = 12603 шт.
При шахматном размещении отверстий с шагом S = l.5 · d0 площадь тарелки, занятая отверстиями:
Fотв = N · S2 / 2 = 12603 · 0.00752 / 2 = 0.354 м2.
Принимаем наружный диаметр размещения отверстий в тарелке D1 = 2 м, тогда внутренний диаметр
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] м.
Площадь живого сечения для прохода пара по внутренней границе струйного отсека при длине струй L; = 0.6 м
F2 = p · D2 · L · (S - d0) / S =
· · 1.884 · 0.6 · 0.5 / 1.5 = 1.184 м2.
Площадь живого сечения для прохода пара по внешней границе струйного отсека
F1 = p · D1 · L · (S - d0) / S =
· · 2 · 0.6 · 0.5 / 1.5 = 1.257 м2.
Скорость пара на входе в струйный отсек
w1 = G'п · vп / F2 = 5.884 · 0.2727 / 1.184 = 1.356 м/с.
Скорость пара на выходе из струйного отсека
w2 = Gвып · vп / F1 = 1.41 · 0.2727 / 1.257 = 0.306 м/с.
Здесь значение Gвып = 1.41 кг/с принято равным расходу пара на уплотнения и эжектор.
Средняя скорость пара в струйном отсеке
wп = (w1 + w2) / 2 = (1.356 + 0.306)/2 = 0.831 м/с.
Температура воды на выходе из струйного отсека, определяемая из выражения:
lg(ts - tв1) / (ts - tв2) = А · (L / d00.7) · (wп / wв)0.3.
при А = 0.5 для давления 0.7 МПа, равна tв2 = 164.45°С (hв2 = 690 кДж/кг).
Количество пара, конденсирующегося в струйном отсеке,
Gконд = G1 · (hв2 - hв1) / (hд - hв2) = 216.33 · (690 - 663.87) / (2762.9 - 690) = 2.812 кг/с.
Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем в водораспределительное устройство, CO2исх = 100 мкг/кг. Концентрация кислорода в потоке воды, поступающем на барботажную тарелку СO2, определяемая из выражения:
lg(СO2исх / СO2) = В · (L / d00.7) · (wп / wв)0.3 · (G1 / Gконд)0.5.
при В = 32 · 10-4 для давления 0.7 МПа, СO2 = 21.48 мкг/кг.
Расход пара, поступающего на барботажную тарелку, равен расходу пара, подающегося в деаэратор
Gп.бар. = Gд = 2.717 кг/с.
Расход воды, поступающий на барботажную тарелку
Gв.бар = G1 + Gконд + Gв = 216.33 + 2.812 + 46.595 = 265.65 кг/с.
Ширина порога перелива для барботажной тарелки b = 2 м при диаметре колонки DK = 2.4 м. Расход воды через 1 м ширины переливаq = Gв.бар / b = 132.825 кг/(м·с).
Минимально допустимая скорость пара в отверстиях тарелки
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] м/с.
Из конструктивных соображений принимаем ширину и длину барботажной области равной ширине водослива, Диаметр пароперепускного патрубка гидрозатвора dвых принимаем равным 0.45 м. Тогда площадь барботажной области (площадь тарелки, занятой отверстиями)
Fбар = b · lбар - 0.785 · d2вых = 2 · 2 - 0.785 · 0.452 = 3.841 м.
Приведенная скорость пара при барботаже
wп = Gп.бар · vп / Fбар = 2.717 · 0.2727 / 3.841 = 0.193 м/с.
Высота динамического слоя жидкости на тарелке
hдин = (0.8 - 0.12 · rп · wп2) · h0 = (0.8 - 0.12 · 3.667 · 0.1932) · 0.3 = 0.232 м.
В соответствии с нормами ПТЭ принимаем концентрацию кислорода в деаэрированной воде СO2вых = 10 мкг/кг. Тогда количество кислорода, подлежащего удалению при барботаже
GO2 = Gв.бар · (СO2 - СO2вых) = 265.65 · (21.48 - 10) = 3049.662 мкг/с.
Скорость течения воды на барботажном листе
wж = q / (hдин · rв) = 132.825 / (0.232 · 902.36) = 0.634 м/с.
Коэффициент массопередачи на барботажной тарелке
kO2 = 1.32 / 3500 · 106 · wж · La0.33 = 367 · 0.634 · (3.667 · 0.1932 · 0.005/0.0454)0.33 = 58.166 кг/(м2·с).
Среднелогарифмический концентрационный напор
DCср = (СO2 - СO2вых) / ln(СO2 / СO2вых) = (21.48 - 10) / ln(21.48 / 10) = 15.031 мкг/кг.
Необходимая площадь барботажной тарелки
Fбар = GO2 / (kO2 · DCср) = 3049.662 / (58.166 · 15.031) = 3.487 м2.
Полученное значение Fбар хорошо согласуется с принятыми конструктивными характеристиками барботажной тарелки, при которых достигается требуемая степень деаэрации воды.
Практическое занятие №2
Тема: Изучение основного устройства деаэрационной установки.
Цель работы: Ознакомить обучающихся с устройством деаэрационной установки.
Конструкция деаэрационой колоны. Деаэрационная колонна (смотри схему) состоит из корпуса, кольцевого приемного короба, смесительного устройства, верхнего и нижнего блоков, колекторов подвода греющего пара и горячих потоков дренажей. Корпус представляет собой стальной цилиндр сварной конструкции с внутренним диаметром 2408 мм, изготовленный из листовой стали толщиной 12 мм, к которому приварена сферическая крышка. Корпус колонки приварен к деаэраторному баку (14). В верхней части корпуса расположен кольцевой приемный короб (2) для према холодных потоков конденсата. Внутренняя обечайка короба в нижней части имеет прямоугольные окна, через которые конденсат поступает в смесительное устройство. Смесительное устройство (3) предназначено для смешения холодных потоков конденсата, равномерного распределения их по периметру колонки и представляет собой короб, образованный внутренней обечайкой приемного короба и обечайкой смесительного устройства в верхней части, которой имеются прямоугольные вырезы расположенные по всему периметру. Верхний блок состоит из внутренней и наружных обечаек и перфорированного днища (4) (дырчатый щит), приваренного с низу. Для обеспечения жесткости конструкции равномерного распределения конденсата по всей поверхности дырчатого щита между обечайками приварены шесть перегородок с тремя полу отверстиями в нижней части каждой перегородки. В центральной части верхнего блока имеется съемный люк, который крепится болтами к кольцевому выступу дырчатого щита. Верхний блок прикреплен к корпусу колоны шестью косынками расположенными таким образом что имеется возможность для свободного прохода пара по периферии. Нижний блок состоит из переливного листа (5) и барботажного устройства. С одной стороны переливной лист имеет вырез для слива воды в барботажное устройство, а в центре горловину (6) для прохода пара. В колонне переливной лист закреплен с помощью удерживающего каркаса. Барботажное устройство состоит из перфорированного листа (7), четырех сливных труб (8) приваренных со стороны противоположной сегментному вырезу переливного листа, выступающего над ним на 100 мм паро-перепускного патрубка (9), поддона (10) и двух водо-перепускных труб (11) соединяющих барботажный лист и поддон. Нижний конец паро-перепускного патрубка опущен в поддон и при заполнение водой последнего образуется гидрозатвор. Заполнение гидрозатвора обеспечивается автоматически, при изменении расхода, подачей воды через водо-перепускные трубки с барботажного листа в поддон. Под нижним блоком расположены коллектор подвода греющего пара (13) и коллекторы горячих потоков дренажей. Коллектор греющего пара представляет собой перфорированную трубу Ш325Ч10 мм. Отверстия расположены семью рядами на нижней части коллектора, что обеспечивает равномерное распределение пара по всему пространству колонки. Коллекторы подвода дренажей представляют собой перфорированные трубы Ш108Ч6мм, вводы которых в колонку выполнены на одном уровне с коллектором греющего пара. Рисунок 1.Схема деарационной колоны. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Описание процесса деаэрации. Холодные потоки конденсата через штуцера ввода (1) поступают в кольцевой приемный короб (2) и далее через прямоугольные окна на внутренней обечайке в смесительное устройство (3). Из смесительного устройства при достижении определенного уровня, конденсат равномерным потоком по всему периметру поступает на перфорированное днище (4) верхнего блока. Из верхнего блока конденсат пройдя через отверстия перфорированного днища, дробится на тонкие струи. Проходит через струйный отсек конденсат нагревается до температуры близкой к температуре насыщения и попадает на нижний блок. Сначала на переливной лист (5), затем через сегментный вырез переливного листа поступает на перфорированный лист (7) барботажного устройства. По барботажному листу вода движется слева на право и обрабатывается паром, проходящим через отверстия щита. Происходит нагрев до температуры насыщения и окончательное удаление растворенных газов. В конце барботажного листа вода через четыре сливные трубки (8), верхние концы которых, для обеспечения постоянного слоя воды, выступают на 100 мм над листом, поступает в нижнею часть колонны и далее через сливную горловину (15) сливаются в деаэраторный бак (14). Сливная горловина обеспечивает постоянный уровень воды в нижней части колонны перед поступлением ее в деаэраторный бак. Слив воды из сливных трубок происходит под этот уровень, что препятствует прохождению пара через сливные трубы в обход барботажного устройства. Греющий пар из префорированного коллектора (12) подается под барботажный лист. Степень перфорации листа выбрана такой, что при минимальной нагрузке под листом создается устойчивая паровая подушка, исключающая провал воды через отверстия листа. На барботажном листе происходит интенсивная паровая обработка слоя воды, движущейся в сторону сливных труб и глубокая и стабильная дегазация. Не сконденсировавшийся пар и выделившиеся из воды газы поднимаются вверх и через горловину (6) переливного листа поступают в струйный отсек. С увеличением производительности и расхода пара давление в паровой подушке возрастает, и пар в обход барботажного листа через паро-перепускной патрубок (9) гидрозатвора поступает в струйный отсек. В струйном отсеке пар, двигаясь в верх, пересекает и омывает падающие вниз, с перфорированного днища струи воды. При этом происходит перемешивание воды с паром, подогрев ее до температуры, близкой к температуре насыщения при данном давлении в колонки и предварительная дегазация воды. Конденсат греющего пара присоединяется к струям воды, а несконденсированный греющий пар и выделившейся из воды газ по периферии, через кольцевой зазор между корпусом и верхним блоком, проходят в верхнюю часть колонки, обеспечивая ее вентиляцию и подогрев встречных потоков воды, поступающих из смесительного устройства (3), и далее через штуцер выпара отводятся из колонки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какой процесс называется деаэрацией?
2. Какие газы содержатся в воде?
3. Назовите основные конструкционные элементы деаэрационной колонки?
4. Назначение барботажного листа?
5. Для чего предназначено смесительное устройство?
Практическое занятие №3
Тема: Изучение принципа работы атмосферного деаэратора.
Цель работы: Ознакомить обучающихся с принципом работы атмосферного деаэратора.
Описание конструкции Термический деаэратор атмосферного давления серии ДА состоит из деаэрационной колонки, установленной на аккумуляторном баке. В деаэраторе применена двухступенчатая схема дегазации 1 ступень струйная, 2 барботажная, причем обе ступени размещены в деаэрационной колонке, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Потоки воды, подлежащей деаэрации, подаются в колонку 1 через патрубки 2 на верхнюю перфорированную тарелку 3. С последней вода стекает струями на расположенную ниже перепускную тарелку 4, откуда узким пучком струи увеличенного диаметра сливается на начальный участок непровального барботажного листа 5. Затем вода проходит по барботажному листу в слое, обеспечиваемом переливным порогом (выступающая часть сливной трубы), и через сливные трубы 6 сливается в аккумуляторный бак, после выдержки в котором отводится из деаэратора по трубе 14 (см. рис. 1), весь пар подается в аккумуляторный бак деаэратора по трубе 13 (см. рис. 1), вентилирует объем бака и попадает под барботажный лист 5. Проходя сквозь отверстия барботажного листа, площадь которых выбрана с таким расчетом, чтобы исключить провал воды при минимальной тепловой нагрузке деаэратора, пар подвергает воду на нем интенсивной обработке. При увеличении тепловой нагрузки давление в камере под листом 5 возрастает, срабатывает гидрозатвор перепускного устройства 9 и избыточный пар перепускается в обвод барботажного листа через пароперепускную трубу 10. Труба 7 обеспечивает залив гидрозатвора перепускного устройства деаэрированной воды при снижении тепловой нагрузки. Из барботажного устройства пар через отверстие 11 направляется в отсек между тарелками 3 и 4. Парогазовая смесь (выпар) отводится из деаэратора через зазор 12 и патрубок 13. В струях происходит подогрев воды до температуры, близкой к температуре насыщения; удаление основной массы газов и конденсация большей части пара, подводимого в деаэратор. Частичное выделение газов из воды в виде мелких пузырьков идет на тарелках 3 и 4. На барботажном листе осуществляется догрев воды до температуры насыщения с незначительной конденсацией пара и удаление микроколичеств газов. Процесс дегазации завершается в аккумуляторном баке где происходит выделение из воды мельчайших пузырьков газа за счет отстоя. Деаэрационная колонка приваривается непосредственно к аккумуляторному баку, за исключением тех колонок, которые имеют фланцевое соединение с деаэраторным баком. Относительно вертикальной оси колонка может быть ориентирована произвольно, в зависимости от конкретной схемы установки. Корпуса деаэраторов серии ДА изготавливаются из углеродистой стали, внутренние элементы - из нержавеющей стали, крепление элементов к корпусу и между собой осуществляется электрической сваркой.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Контрольные вопросы.
1. Назначение вакуумного деаэратора?
2. Изучите устройство и принцип работы вакуумного деаэратора.
3. Как осуществляется регулирование уровня воды в деаэраторном баке?
4. Чем создают вакуум в деаэраторе?
Практическое занятие № 5
Тема: Изучение устройства деаэратора повышенного давления.
Цель работы: Ознакомить обучающихся с устройством деаэратора повышенного давления.
Деаэраторы повышенного давления применяются для удаления коррозионно-агрессивных газов из питательной воды парогенераторов на ТЭС и АЭС, в схемах турбоустановок мощностью до 1200 МВт.
Деаэратор, как правило, состоит из бака и установленной на нём одной (или двух) деаэрационных колонок.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Само название говорит о том, что устройство в отличие от обычных аппаратов, работает при повышенном давлении. В серии ДА используется давление 0,12 МПа, а в серии ДП, про которую мы сейчас говорим от 0,23 до 1,08 МПа у ДП1000/120, это в девять раз больше, чем у атмосферников. Соответственно и стенки сосудов гораздо толще. Сам аппарат относится к емкостному оборудованию, но так как внутри его протекают и процессы теплообмена, то его можно отнести и к теплообменникам. Давайте рассмотрим из чего он состоит.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
А состоит он из деаэрационной колонки, условное обозначение кдп, начиная с кдп-80 до кдп-6000, расшифровывается соответственно КДП - колонка деаэратора повышенного давления, а числа рядом это номинальная производительность измеряемая в тоннах в час или т/ч, т.е. бывают от 80 до 6000 тонн в час. Производительность деаэратора это количество подготовленной воды на выходе из него, т.е. сколько он может обработать и выдать воды в тоннах в час. И так таких колонок может быть от одной до четырех и более, в отличии от простого атмосферного деаэратора с одной колонкой, и они могут быть, как вертикальные, так и горизонтальные, в зависимости от устройства аппарата. Теперь рассмотрим какую функцию выполняет колонка. Для этого начнем с самого начала, а зачем нужен вообще сам деаэратор дп и куда и где он устанавливается.
А устанавливают их на ТЭС и АЭС, в которых имеются энергетические котлы с начальным давлением пара от 10 МПа, в отличии от атмосферных работающих соответственно при малом атмосферном давлении и с малыми водогрейными котлами при давлении 0,07 МПа. Разница налицо, давление пара энергетических котлов в сто с лишним раз больше, впрочем как и они сами. Давайте далее рассмотрим, чтобы было понятней сам процесс водоподготовки, так как весь емкостный и теплообменный аппарат для этого и предназначен.
Водоподготовка
Так как мы рассматриваем тепловые и атомные электрические станции, то и рассмотрим процессы в них протекающие. Любая электрическая станция нужна для получения электроэнергии, которая дальше идет в дома или на предприятия. А откуда она берется? Ее вырабатывает генератор, который приводит в движение турбина, для работы которой нужен пар, а пар вырабатывает парогенератор или сам паровой котел, в зависимости от устройства станции. Но пар должен откуда-то образовываться, а получается он путем испарения питательной воды.
Вода поступающая в реактор или котел должна быть очищена, как от механических примесей, так и от газов, которые могут в ней присутствовать. Вот эти примеси могут откладываться на стенках трубопроводов и самих котлов, тем самым уменьшая процессы протекания жидкостей и теплообмен, а присутствующие в воде газы вызывают коррозию труб стенок котлов. Все это не только приводит к ухудшению эффективности работы, но может вызвать и аварийную ситуацию. Чтобы это не допустить и нужна водоподготовка и водоочистка, в которой непосредственное участие и принимает деаэратор повышенного давления в нашем случае, который удаляет коррозионно активные газы их питательной воды реакторов и паровых котлов.
Контрольные вопросы.
1. Для чего применят деаэраторы повышенного давления?
2. Изучите устройство деаэратора повышенного давления.
3. Что называют производительностью деаэратора?
4. Какие факторы приводят к ухудшению эффективности работы деаэратора?
5. Что включает в себя процесс водоподготовки?
Практическое занятие № 6.
Тема: Технологическая схема блок-фильтра процесса деаэрации.
Цель работы: Изучить схему блок-фильтра процесса деаэрации.
Теоретическая часть.
Основным средством подавления коррозии является деаэрация воды. Деаэрация обеспечивает удаление кислорода, являющимся основным коррозионным агентом и повышение щелочности воды (рН) за счет удаления углекислоты. На небольших тепловых сетях во многих случаях деаэрация воды практически отсутствует из-за сложности конструкции и эксплуатации деаэрационных установок. До настоящего времени для деаэрации воды использовали различные виды термических деаэраторов: атмосферные деаэраторы, вакуумные деаэраторы, щелевые деаэраторы, кавитационные струйные деаэраторы. Последние два фактически являются вариантами вакуумной деаэрации.
Наиболее эффективны и надежны атмосферные деаэраторы, но для их работы необходим пар, который на водогрейных котельных чаще всего отсутствует. Кроме того температура подогрева воды в деаэраторах 104 °С, но в теплое время года такие температуры не нужны. Вакуумные деаэраторы сами по себе простое оборудование, но имеют сложную и капризную инфраструктуру. Для их работы необходимы: эжектор, промбак, насосы, бак деаэрированной воды. Необходимо также размещение деаэраторов на достаточно высоких отметках, которыми не все котельные располагают. В связи с этим перспективным является использование для деаэрации воды химического метода на основе блок-фильтров. Преимущество блок-фильтра по сравнению с традиционной вакуумной деаэрацией заключается в следующем:
- блок-фильтр работает при избыточном давлении и с подогревом до 40-60 °С (сохранив низкие температуры деаэрации, блок-фильтр позволяет избавиться от проблем связанных с эжекторами, вакуумными насосами, размещением оборудования на соответствующих отметках и т.д.);
- диапазон изменения нагрузок 0 – 150 %, скорость изменения нагрузки значения не имеет. Это позволяет отказаться от баков запаса деаэрированной воды и дополнительных насосов, при этом исключается повторное поступление кислорода в воду;
- блок-фильтр имеет небольшие габариты и может быть легко размещен в любом помещении, на любой отметке;
- нет разрыва струи. При достаточном давлении исходной воды, насосы в схеме не используются.
Технологическая схема блок-фильтра приведена на рисунке 1.
Блок-фильтр работает следующим образом. Исходная вода подогревается в теплообменнике до 30 – 40 °С и поступает в аппарат грубой деаэрации. В аппарате грубой деаэрации за счёт эффекта высаливания концентрация кислорода снижается с 8 – 4 мг/л до 1 мг/л. После аппарата грубой деаэрации воду обрабатывают сульфитом натрия и едким натром. Сульфит натрия позволяет глубоко удалить кислород из воды, едкий натр – углекислоту.
Рисунок1
Процесс связывания кислорода сульфитом натрия протекает в фильтре деаэратора. При избытке сульфита натрия фильтр «поглощает» его, при избытке кислорода фильтр связывает его ранее «поглощенным « сульфитом натрия. Поэтому колебания нагрузки оказывает мало влияния на качество воды. Фильтр деаэратор выполнен саморегенерируемым, остановка на регенерацию не требуется.
Предотвращение образования отложений обеспечивается двумя методами: обработкой воды на натрий-катионовых фильтрах и обработкой воды ингибиторами накипеобразования. Натрий-катионирование надёжный и эффективный метод предотвращения отложений, но требует значительных эксплуатационных затрат и большого расхода поваренной соли.
Обработка воды ингибиторами накипеобразования значительно проще, дешевле. Необходим только бак емкостью 1 – 2 м2 и насос-дозатор (или любое другое дозирующее устройство). Расход ингибитора ИОМС-1для установки производительностью 50 т/ч составляет 0,5 – 1,5 т/год (в пересчёте на 100 % реагент).
Механизм предотвращения образования отложений ингибитором заключается в следующем. В пересыщенном растворе любого кристаллообразующего вещества идёт процесс постоянного образования и распада зародышей кристаллов. Существует некий критический размер зародышей при достижении которого они не распадаются, а вырастают до нормальных размеров. Ингибитор накипеобразования адсорбируется на поверхности зародыша и препятствует его росту до критического размера. В результате зародыш растворяется и твёрдая фаза (накипь) не образуется. Раствор находится в пересыщенном, но стабильном состоянии. Эффективность метода определяется: концентрацией кристаллообразующего вещества и температурой раствора. Существует концентрация вещества при которой зародыши дорастают до критического размера при любой концентрации ингибитора, т.е. при достаточно высокой концентрации вещества избежать кристаллизацию (образования накипи) невозможно. С повышением температуры предел пересыщения раствора для большинства веществ вырастает, и в тоже время ингибирующие свойства реагента снижаются. Поэтому с повышением температуры эффективность метода снижается. При использовании ингибитора необходимо всегда учитывать качество воды и температуру её подогрева.
Кроме ингибирующего эффекта большинство ингибиторов обладают и определенным моющим эффектом. Однако моющий эффект проявляется при значительно больших концентрациях ингибитора, чем при ингибировании кристаллообразования. Поэтому при больших концентрациях ингибитора возможна отмывка продуктов коррозии с поверхности трубопроводов и появлении свищей в резьбовых соединениях и также занос водогрейного оборудования продуктами коррозии. Эта проблема появляется, в основном, в начальный период использования ингибитора. Поэтому при переходе на технологию обработки воды ингибитором необходимо соблюдать определенную осторожность, повышая концентрацию постепенно.
В настоящее время используется большой перечень ингибиторов накипеобразования. Перечень включает как моно продукт (ИОМС, НТФ, ОЭРФ), так и композиции с различными фирменными названиями. Моно продукты близки по своей эффективности, композиции обычно включают ПАВ, который существенно повышают эффективность ингибитора. Поэтому при низком качестве воды (высокой карбонатной жесткости), когда моно продукты не справляются с предотвращением отложений необходимо использовать композиции.
В последнее время на рынке появились ингибиторы никипеобразования содержащие цинк (ИОМС-Zn, ОЭДФ-Zn). Цинк известный ингибитор коррозии и его применение насчитывает десятилетия. Сочитание ингибитора накипеобразования с цинком позволяет несколько снизить уровень коррозии в теплосети, однако, это не решает полностью проблемы оррозии и не исключает деаэрацию подпиточной воды. Крометог цинк относится к токсичным веществам. В части ингибирования накипеобразования ИОМС-Zn, ОЭДФ-Zn практически не отличаются от моно продуктов.
При нормативной организации деаэрации воды и ингибировании отложений можно обеспечить безаварийный и безнакипный период работы теплосети до 10 – 20 лет.
Контрольные вопросы.
1. Температура исходной воды?
2. Какое вещество позволяет удалить кислород из воды?
3. Что такое ингибитор?
4. Какими методами предотвращают образования отложений? Практическое занятие № 7.
Тема: Технологическая схема включения деаэрационной установки.
Цель: Изучить схему включения деаэрационной установки.
Схема включения деаэрационной установки
Схема включения атмосферных деаэраторов определяется проектной организацией в зависимости от условий назначения и возможностей объекта, на котором они устанавливаются. На рис. 3 приведена рекомендуемая схема деаэрационной установки серии ДА.
Химически очищенная вода 1 через охладитель выпара 2 и регулирующий клапан 4 подается в деаэрационную колонку 6. Сюда же направляется поток основного конденсата 7 с температурой ниже рабочей температуры деаэратора. Деаэрационная колонка устанавливается у одного из торцов деаэраторного бака 9. Отвод деаэрированной воды 14 осуществляется из противоположного торца бака с целью обеспечения максимального времени выдержки воды в баке. Весь пар подводится по трубе 13 через регулирующий клапан давления 12 в торец бака,
противоположный колонке, с целью обеспечения хорошей вентиляции парового объема от выделяющихся из воды газов. Горячие конденсаты (чистые) подаются в деаэраторный бак по трубе 10. Отвод выпара из установки осуществляется через охладитель выпара 2 и трубы 3 или непосредственно в атмосферу по трубе 5.
Для защиты деаэратора от аварийного повышения давления и уровня устанавливается самозаливающее комбинированное предохранительное устройство 8. Периодическая проверка качества деаэрированной воды на содержание кислорода и свободной углекислоты производится с помощью теплообменника для охлаждения проб воды 15.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 3 Принципиальная схема включения деаэрационной установки атмосферного давления:
1 - подвод химочищенной воды; 2 - охладитель выпара; 3, 5 - выхлоп в атмосферу; 4 - клапан pегулировки уровня, 6 -колонка; 7 - подвод основного конденсата; 8 - предохранительное устройство; 9 - деаэрационный бак; 10 - подвод
деаэрированной воды; 11 - манометр; 12 - клапан регулировки давления; 13 - подвод горячего пара; 14 - отвод деаэрированной воды; 15 - охладитель проб воды; 16 - указатель уровня; 17 - дренаж; 18 - мановакууметр.
Вопросы.
1. Начертите схему включения деаэрационной установки атмосферного давления .
2. Для чего предназначено самозаливающее комбинированное предохранительное устройство.
3. Опишите схему включения деаэрационной установки. Практическое занятие №8
Тема: Аварийные ситуации на установке деаэрации и план их локализации.
Цель: Изучить аварийные ситуации на установке и план их локализации.
Теоретическая часть.
Основные неполадки в работе деаэраторов и их устранение
1. Повышение концентрации кислорода и свободной углекислоты в деаэрированной воде выше нормы может происходить по следующим причинам:
а) неправильно производится определение концентрации кислорода и свободной углекислоты в пробе. В этом случае необходимо:
проверить правильность выполнения химических анализов в соответствии с инструкцией;
проверить правильность отбора пробы воды, ее температуру, расход, отсутствие в ней пузырьков воздуха;
проверить плотность трубной системы холодильника отбора проб;
б) значительно занижен расход выпара.
При этом необходимо:
проверить соответствие поверхности охладителя выпара проектному значению и при необходимости установить охладитель выпара с большей поверхностью нагрева;
проверить температуру и расход охлаждающей воды, проходящей через охладитель выпара, и при необходимости снизить температуру воды или увеличить ее расход;
проверить степень открытия и исправность задвижки на трубопроводе отвода, паровоздушной смеси из охладителя выпара в атмосферу;
в) температура деаэрированной воды не соответствует давлению в деаэраторе, в этом случае следует:
проверить температуру и расход поступающих в деаэратор потоков и повысить среднюю
температуру исходных потоков или уменьшить их расход;
проверить работу регулятора давления и при неисправности автоматики перейти на дистанционное или ручное регулирование давления;
г) подача в деаэратор пара с повышенным содержанием кислорода и свободной углекислоты.
Необходимо определить и ликвидировать очаги заражения пара газами или взять пар из другого источника;
д) не исправен деаэратор (засорение отверстий в тарелках, коробление, поломка, обрыв тарелок,
установка тарелок с уклоном, разрушение барботажного устройства). Необходимо деаэратор вывести из работы и произвести ремонт;
е) недостаточен расход пара в деаэратор (величина среднего подогрева воды в деаэраторе меньше 10°С). Необходимо понизить среднюю температуру исходных потоков воды и обеспечить подогрев воды в деаэраторе не менее, чем на 10°С;
ж) в деаэраторный бак направляются дренажи, содержащие значительное количество кислорода и свободной углекислоты. Необходимо ликвидировать источник заражения дренажей или подать их в колонку в зависимости от температуры на верхнюю или переливную тарелки;
з) понижено давление в деаэраторе;
проверить исправность регулятора давления и в случае необходимости перейти на ручное регулирование;
проверить давление и достаточность расхода жара в источнике питания.
2. Повышение давления в деаэраторе и срабатывание предохранительного устройства может происходить:
а) вследствие неисправности регулятора давления и резкого увеличения расхода пара или снижения расхода исходной воды; в этом случае следует перейти на дистанционное или ручное регулирование давления, а при невозможности снизить давление остановить деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики;
б) при резких повышениях температуры при уменьшении расхода исходной воды или снизить ее температуру, или уменьшить расход пара.
3. Повышение и понижение уровня воды в деаэраторном баке сверх допустимого может происходить из-за неисправности регулятора уровня, необходимо перейти на дистанционное или ручное регулирование уровня, при невозможности поддержания нормального уровня остановить
деаэратор и проверить регулирующий клапан и систему автоматики.
4. В деаэраторе нельзя допускать гидравлических ударов. При возникновении гидравлических ударов:
а) из-за неисправности деаэратора, его следует остановить и произвести ремонт;
б) при работе деаэратора в режиме «захлебывания» необходимо проверить температуру и расход исходных потоков воды, поступающий в деаэратор, максимальный подогрев воды в деаэраторе не должен превышать 40 °С при
120 °С на грузке, в противном случае необходимо повысить температуру исходной воды или уменьшить ее расход.
Ремонт
Текущий ремонт деаэраторов выполняется один раз в год. При текущем ремонте производятся работы по осмотру, очистке и ремонту, обеспечивающие нормальную эксплуатацию установки до следующего ремонта. С этой целью деаэрационные баки снабжены лазами, а колонки смотровыми лючками.
Плановые капитальные ремонты должны производиться не реже 1 раза в 8 лет. При необходимости ремонта внутренних устройств деаэрационной колонки и невозможности его выполнения с помощью люков, колонка может быть разрезана по горизонтальной плоскости в наиболее удобным для ремонта месте.
При последующей сварке колонки должна быть обеспечена горизонтальность тарелок и сохранены вертикальные габариты. После завершения ремонтных работ должно быть выполнено гидравлическое испытание давлением 0,2941 МПа (абс.) (3 кгс/см2).
Практическое занятие №9
Тема: Расчет процесса диспергирования.
Цель: Изучить экспериментально-аналитический метод расчета диспергирования.
Теоретическая часть.
Реализация рассмотренных межфазных поверхностных явлений и реологических условий, а также воздействия сдвиговых механических усилий, разрушающих коагуляционные и фазовые контакты, осуществляется в том или ином диспергирующем оборудовании. Основное условие диспергирующего действия оборудования превышение развиваемых в нем касательных сдвиговых сил Fднад силами молекулярного взаимодействия коагуляционных контактов Fк, связывающих пигментные частицы в агрегаты, т. е. соблюдение условия.
Механический расчет критического напряжения сдвига Ткр, при котором разрушаются коагуляционные контакты пигментов в агрегатах, недостаточен, так как не учитывает физико-химических межфазных взаимодействий. Для расчета процессов диспергирования предложен экспериментально-аналитический метод расчета значения Fдс использованием практически найденного значения Ткр.
Существует формула:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где h минимальное расстояние между частицами (зазор), м; К геометрическая постоянная пор агрегата; l-длина пор, м; d диаметр первичных частиц, м; rрадиус пор, м; hҐвязкость предельно разрушенной структуры, Па*с; h0 вязкость дисперсионной среды (раствора пленкообразователя), Па*с; s поверхностное натяжение жидкости, Н/м; q - равновесный краевой угол смачивания; В константа молекулярного взаимодействия конденсированных фаз (константа Ван-дер-Ваальса), Дж*м.
Экспериментально по кривой течения исследуемой пигментной дисперсии с объемным наполнением, близким к jкр, находят tкр, рассчитывают значение Вдля данной системы пигмент – пленкообразователь. Далее по уравнению:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
рассчитывают Fк.
В случае наиболее распространенного диспергирующего оборудования - бисерных мельниц:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где R радиус мелющих тел (бисера), м; d линейный размер агрегатов частиц, м; g скорость сдвига в аппарате, с-1 (в реальных аппаратах = 2 – 10 с-1).
С ростом значения Fдзакономерно уменьшаются размеры агрегатов частиц в процессе диспергирования, поэтому для достижения возможно более полной дезагрегации целесообразно проводить повторное диспергирование в последовательно работающих машинах с различными Fд.
Продолжительность процесса диспергирования t, в процессе которого пигментные агрегаты измельчаются с начального (наибольшего) размера а0 до размера а1,зависит от прочности агрегатов, напряжения сдвига, диспергирующих свойств жидкой среды и гидродинамических условий, создаваемых в диспергирующих машинах. Наиболее полно и объективно результат процесса диспергирования характеризуют функции распределения частиц по размерам и степень полидисперсности до и после диспергирования. Приближенно об изменении дисперсности судят по наибольшему размеру агрегатов, определяемому с помощью прибора «Клин».
Скорость диспергирования оценивают по коэффициенту скорости Kд, представляющему собой приращение дисперсности во времени:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Значение Кд находят из уравнения:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Изменение размера пигментных агрегатов а во время диспергирования t.
Процесс диспергирования протекает в две стадии (рис). Каждая стадия характеризуется собственным коэффициентом скорости, причем КД1>>Кд2.
Для значительной продолжительности диспергирования (время стремится к бесконечности), уравнение дает конечное «нулевое» решение, что не соответствует действительности. В пределе диспергирование должно заканчиваться полным разрушением агрегатов до первичных частиц, свойственных данному пигменту. Практически в полидисперсных системах остаются наиболее прочные агрегаты и флокулы ранее уже диспергированных частиц. При этом устанавливается определенное адсорбционно-дисперсионное равновесие, отмечаемое как прекращение диспергирования.
Малая эффективность второй стадии диспергирования очевидна, поэтому целесообразно прерывать процесс после завершения первой стадии. Если нужно получить более высокую дисперсность, то продолжать диспергирование следует в другом, более энергонапряженном оборудовании и в измененной поверхностно-активной среде.
Практическое занятие №10
Тема: Приготовление навесок щелочного металла и парафина.
Цель: Научить обучающихся брать навески щелочного металла и парафина.
Теоретическая часть.
Резка лития и натрия и очистка металлов от оксидной пленки должна
проводиться под слоем керосина в широком стеклянном сосуде типа
кристаллизационной чаши.
Демонстрировать взаимодействие щелочных металлов и кальция с водой
необходимо в химических стаканах типа ВН-600, наполненных по высоте не более чем на 5 см. В этом случае допускается демонстрация опыта без защитных экранов.
Рекомендации по утилизации отходов лития, натрия и кальция
Обрезки лития, натрия и кальция необходимо уничтожать в тот же день, когда они получены. С этой целью:
обрезки лития и кальция утилизируют растворением по одному, друг за другом, в холод ной воде, налитой слоем не более 0,05 м в химический тонкостенный стакан вместимо стью 0,6 л. Образующийся по окончании реакции гидроксид лития используют с целью нейтрализации содержимого сосуда для слива отработанных растворов. Раствор гидроксида кальция известковая вода, применяемая для обнаружения С02;
обрезки натрия любых размеров общей массой до 200 г помещают в круглодонную кол бу и заливают бензином для зажигалок так, чтобы слой над верхним кусочком металла был не менее 5 см. Колбу укрепляют в штативе и снабжают обратным водяным холодиль ником. Внутрь колбы через холодильник подают холодную воду. Объем разовой порции - до 5 мл. Следующую порцию дают тогда, когда полностью прореагирует предыдущая. Роль бензина и обратного холодильника в том, чтобы не допустить нагревания жидко сти выше комнатной температуры. Колбу можно дополнительно охлаждать снаружи во дяной баней. В этих условиях меняется механизм взаимодействия натрия с водой - кислород уже не принимает участия в реакции, поэтому и тепловой эффект относитель но невелик. Добавление воды прекращают, когда растворятся последние кусочки метал ла. Полученный водный раствор едкого натра воронке и используют для любых нужд.
Виды проб: 1). Первичная или генеральная – отбирают на первом этапе от большой массы материала; 2). Лабораторная или паспортная – получают после уменьшения генеральной пробы до массы, необходимой для проведения полностью всего анализа; 3). Аналитическая проба – отбирают от лабораторной для проведения единичного измерения. Выбор величины навески.отделяют от бензина в делительной Навеской называют массу вещества, необходимую для выполнения анализа. Выбор величины навески анализируемого вещества определяется массой осадка, наиболее удобной в работе. Оптимальная масса гравиметрической формы в случае кристаллических осадков составляет около 0,5 г, а в случае объемистых аморфных осадков- около 0,1-0,3 г. Взвешивание. Техника взятия навески. 1-й способ. Сначала точно взвешивают пустое часовое стекло (или бюкс), после чего помещают на него нужное количество анализируемого вещества и снова точно взвешивают стекло с веществом. Разность обоих взвешиваний дает величину взятой навески. После окончания взвешивания вещество осторожно пересыпают в стакан, где будут проводить растворение. Для этого часовое стекло или бюкс наклоняют над стаканом, чтобы навеска сползла вниз в стакан, не пыля, что могло бы повести к потере вещества. Затем смывают в стакан оставшиеся на стекле крупинки вещества струей дистиллированной воды из промывалки. 2-й способ. Поместив на часовое стекло нужное количество анализируемого вещества, точно взвешивают стекло с веществом. После этого навеску осторожно пересыпают в стакан и стекло с оставшимися крупинками вещества снова взвешивают. По разности обоих взвешиваний находят взятую навеску. 2. Растворение анализируемого вещества. Навеску помещают в стакан и растворяют в дистиллированной воде. В некоторых случаях (при медленном растворении) стакан подогревают на асбестовой сетке на водяной бане. Если вещество нерастворимо в воде, применяют кислоту или «царскую водку» или сплавление со щелочами.
Практическое занятие №11
Тема: Подготовка к работе, пуск и остановка гомогенизатора.
Цель: Ознакомить обучающихся с гомогенизатором, подготовкой к работе, пуск и останов аппарата.
Гомогенизаторы - диспергаторы предназначены для многокомпонентного диспергирования нерастворимых сред с целью получения эмульсий и суспензий, в т. ч. для особо вязких продуктов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.1 Устройство гомогенизатора-диспергатора
Перекачиваемая гомогенизатором среда подводится к всасывающему патрубку и отводится из напорного патрубка под воздействием подпирающего давления. Крупнозернистые частицы смеси, подлежащие гомогенизации, попадают на крыльчатку агрегата, затем, получив ускорение, попадают на гомогенизирующий узел. В гомогенизирующем узле происходит их раздробление между вращающимся и стационарным калибровочными цилиндрическими ножами ротора и статора. Вращающийся и стационарный калибровочные ножи исполнены в виде колец с отверстиями. Попадающие на гомогенизирующий узел частицы выдавливаются крыльчаткой под воздействием давления, созданного центробежной силой, и проходят через отверстия. Так как частота вращения крыльчатки и одного из колец 3000 об/мин., происходит постепенное срезание (раздробление) подвижной частью кольцевого ножа (каждым отверстием вращающейся части) массы по мере ее продвижения.
Гомогенизатор роторно-пульсационный позволяет одновременно производить диспергирование, гомогенизирование и перекачивание продукта с повышением давления на выходе. Специальная конструкция гомогенизатора (две рабочие камеры), специальная геометрия корпуса (с отсутствием “мертвых зон”) и вращающихся рабочих частей обеспечивает высокую производительность. Гомогенизатор обладает высокой производительностью, позволяет получать высокостабильные эмульсии и суспензии, обеспечивает степень гомогенизации 80%, размер частиц до 2 мкм. Может быть встроен в уже существующие линии.
Вопросы.
1. Для чего предназначены гомогенизаторы.
2. Опишите устройство гомогенизатора.
3. Опишите пуск и останов гомогенизатора. Практическое занятие № 12
Тема: Вычерчивание и чтение технологической схемы процесса диспергирования
Цель: Изучить технологическую схему процесса диспергирования
Теоретическая часть.
Установка периодического производства мыльных и углеводородных смазок Установка предназначена для производства сма зок на мылах различных катионов (металлов), по лучаемых непосредственно в процессе изготовления смазок прямым омылением природного или синте тического жирового сырья, а также углеводородных смазок путем загущения нефтяных масел твердыми углеводородами. Основные секции установки следующие: подго товки сырья и приготовления расплава мыльного загустителя в дисперсионной среде; охлаждения и кристаллизация расплава; отделочных операций (го могенизация, фильтрование и деаэрирование); рас фасовки смазок. Основным аппаратом в периодиче ской технологической схеме является реактор со скребково-лопастным перемешивающим устройством (см. рис. 1). В нем последовательно осуществля ются операции приготовления реакционной смеси, омыления, обезвоживания, термообработки и ча стичного охлаждения. Технологическая схема уста новки периодического производства мыльных, а также углеводородных смазок представлена на рис. 2. В реактор 1 при работающем центральном пере мешивающем устройстве загружают примерно 1/3 1/2 расчетного количества дисперсионной среды, омыляемые компоненты и расчетное количество вод ного раствора гидроксида металла. Смесь реагентов нагревают при работающих перемешивающих уст ройствах и циркуляции через гомогенизирующий клапан 6 (производительность 25 т/ч в зависимости от состава сырьевых компонентов). При этом проис ходит омыление жировой основы и образование мыла. Когда процесс омыления закончен (контроли руется по содержанию свободной щелочи), темпе ратуру смеси повышают до полного или частичного удаления влаги; реактор на этой стадии подключают к вакуумной системе через конденсатор 8. Конец удаления влаги контролируют по ее содержанию в реакционной смеси. Дальнейшее проведение про цесса зависит от типа смазки. Если смазки не подвер гают гомогенизации, то мыльно-масляный концен трат охлаждают, подавая тонкую струю оставшегося масла при интенсивном перемешивании, после чего смазку направляют непосредственно в тару или в накопители 13, 15. Подобным образом готовят гидратированные кальциевые смазки (солидолы); для доохлаждения в рубашку реактора подают хлад агент. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Для литиевых, комплексных кальциевых и дру гих смазок процесс продолжают. Мыльно-масляный концентрат при непрерывном перемешивании на гревают до температуры термообработки (200 250 °С), при которой выдерживают его от 0,5 до 1,5 ч. Затем при работающем перемешивающем устройстве загружают оставшуюся часть масла, по давая его тонкой струёй, и понижают температуру в реакторе до 175180 °С. При этой температуре расплав выдерживают в течение установленного технологической картой времени (в пределах часа). Дополнительно охлаждают расплав до 160165 °С, затем дозировочным насосом 2 из смесителя 11 по дают присадки, предварительно растворенные (сме шанные) в масле. Если присадки не термостабильны и не выдерживают высоких температур, то их вводят после второй ступени охлаждения при 100110°С. Вновь охлаждают смазку до 5060 °С в скребко вом холодильнике 9, в рубашку которого подается хладагент охлажденная до 35 °С вода, циркули рующая в замкнутой системе скребковый аппарат > холодильная установка » скребковый аппарат. При менение разомкнутой системы охлаждения возможно только при глубокой очистке воды, не загрязняющей поверхность охлаждения. Применение в замкнутой схеме в качестве хладагента рассола с температурой до 1015 °С нецелесообразно из-за резкого уве личения вязкости продукта в пристенном слое, повышенного расхода мощности на привод и в итоге ухудшения условий охлаждения за счет большого выделения тепла диссипации. Смазка, пройдя последовательно гомогенизатор, фильтр и- деаэратор, поступает в сборник-накопитель 15, из которого расфасовы вается в тару. Некондиционный продукт через сборник-накопитель 13 возвращается для доработки или выводится с установки. Цикл в периодической технологической схеме можно сократить за счет совместной подачи реаген тов дозировочными насосами (при этом перед реак тором устанавливают смеситель), а также снижения времени обезвоживания при подводе дополнитель ного тепла через теплообменник, который вклю чается в циркуляционную систему реактора. Перио дический процесс универсален, позволяет произ водить на данной установке любые мыльные и угле водородные смазки. Последние получают при ра боте только первой секции установки: после обез воживания твердых углеводородов (парафина, церезина, или петролатума) при 105110°С их рас творяют в масле с последующим охлаждением (как правило, непосредственно в таре, или сливая на специальный холодильный барабан). Указанная тех нологическая схема рекомендуется при относительно небольших объемах производства смазок от 1 до 2 тыс. т в год.
Контрольные вопросы.
1. Изучить схему установки периодического производства смазок и выделить основное и вспомогательное оборудование.
2. Выделите основные секции установки.
3. Найдите на схеме гомогенизирующий клапан.
4. Температура нагрева мыльно-масляного концентрата.
5. Выделите на схеме фильтр и деаэратор.
Практическое занятие №13
Тема: Назначение и правила пользования КИПиА.
Цель: Изучить основные устройства и их конструкцию для контроля и регулирования процессом диспергирования
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Манометр с разделителем типа S-Гомогенизатор
Диаметр шкалы 100 мм (MS100)
Диапазон 0...25 МПа или 0...40 МПа
Назначение
Разделитель предназначен для отделения измерительного прибора (манометра, преобразователя давления) от измеряемой среды. Разделители
S-Гомогенизатор обычно используются с целью измерения давлений на гомогенизаторах.
Конструкция
Данный разделитель сред является функциональным аналогом разделителей типа РМ5322.
Конструкция разделителя защищает измерительный прибор от воздействия гидроударов и пульсаций рабочей среды. Применение встроенного в разде-
литель гидравлического демпфера и вакуумной технологии заполнения комплекта значительно увеличивает срок службы прибора.
Технические характеристики
Максимальное рабочее давление, МПа 60
Минимальная ширина диапазона, кПа
для комплекта с манометром 0...250
для комплекта с преобразователем давления 0...25
Диапазон рабочих температур, °С -50+200
Материал мембраны и фланца разделителя 00H17N14M2T (316Lss)
Электроконтактный манометр
Расходомер
Датчик температуры
Термометр стрелочный
Расходомер-счетчик электромагнитный ВЗЛЕТ ТЭР
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Предназначен для точного и стабильного измерения расхода и объема различных жидкостей (агрессивных, пищевых) в технологических процессах промышленных предприятий. Применение на предприятиях: - химической - металлургической - горнодобывающей - целлюлозно-бумажной - пищевой промышленности Особенности: - высокая точность и стабильность измерений - высокий уровень устойчивости к внешним воздействиям - измерение расхода и объема реверсивного потока - контроль заполнения трубопровода - использование различных материалов электродов (нержавеющая сталь, титан, тантал и др.) - возможность монтажа на полимерные трубы без заземления колец - установочные размеры как у электромагнитных расходомеров ведущих мировых производителей.
Вопросы.
1. Перечислите контрольно-измерительные средства.
2. Назначение манометр с разделителем типа S-Гомогенизатор.
3. Назначение расходомера.
Практическое занятие № 14
Тема: Аварийные ситуации на установке диспергирования и план их локализации.
Цель: Изучить возможные аварийные ситуации на установке и действия по их устранению
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ.
1. Аппаратчик диспергирования пигментов и красителей должен приходить на работу заблаговременно до начала смены (согласно графику смен, утвержденного администрацией предприятия), одевать положенную по нормам спецодежду, спецобувь, застегивать обшлаги рукавов, заправлять одежду так, чтобы не было развивающихся концов, убирать волосы под плотно облегающий головной убор, смазывать руки защитной пастой и брать с собой другие индивидуальные средства защиты.
2. Знакомиться с работой предыдущей смены, записями в технологическом журнале, распоряжениями по цеху, состоянием технологического режима, с имеющими место нарушениями за предыдущую смену;
3. Лично проверять состояние и наличие защитного заземления, состояние блокирующих устройств, освещения, сигнализации, первичных средств пожаротушения, технологического режима, технологического оборудования, коммуникаций, наличие и исправность КИП и А, ограждений, инструмента, наличие сырья на рабочей месте, наличие рабочих инструкций, чистоты рабочего места.
4. При неисправности в работе оборудования или нарушениях технологического режима, принимающий смену требует от сдающего принятия мер по ликвидации этих нарушений.
5. В случае нарушения режима или аварии, аппаратчик диспергирования пигментов и красителей обязан сообщить об этом мастеру смены и руководствоваться его указаниями, а также действовать согласно «Плану ликвидации аварийных ситуаций и аварий ».
6. В аварийных случаях принимающий смену аппаратчик вместе с аппаратчиком, сдающим смену, принимает участие в устранении причин и последствий аварий и лишь после этого принимает смену. Принятые нарушения устраняются в течение смены аппаратчиком, принимающим смену.
7. Прием и сдача смены при аварийном состоянии не разрешается до особого распоряжения мастера смены.
8. После личной проверки состояния и наличия защитного заземления, состояния блокирующих устройств, освещения, сигнализации, первичных средств пожаротушения, технологического режима, технологического оборудования, коммуникаций, наличия и исправности КИП и А, ограждений, инструмента, наличия сырья на рабочем месте, наличия рабочих инструкций, чистоты рабочего места аппаратчик должен явиться на пятиминутку, доложить мастеру смены о состоянии рабочего места и оборудования, получить разрешение на прием смены.
9. Смена считается принятой после обоюдной росписи сдающего и принимающего смену в технологическом журнале.
10. Аппаратчик, принимающий смену, не допускается к работе, если он находится в нетрезвом состоянии
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ
1. К выполнению работы должен приступать в спецодежде и других средствах индивидуальной зашиты. В процессе работы использовать безопасные приемы труда, соблюдать требования инструкции, пользоваться средствами индивидуальной защиты при выполнении работ и обслуживанию оборудования.
2. Все движущиеся части оборудования, площадки обслуживания и переходы должны иметь исправные ограждения.
3. Все электрооборудование должно быть заземлено. Во избежание травмирования аппаратчику запрещается проводить ремонтные работы при включенном оборудовании.
4. Работы, не связанные с рабочим местом, выполнять только по распоряжению мастера смены после прохождения целевого инструктажа по ТБ и росписи в журнале инструктажей.
5. Запрещается производить ремонт, чистку, смазку вращающихся частей механизмов, подтягивать ослабленные крепления без остановки и отключения оборудования.
6. На рабочем месте не должны присутствовать посторонние лица.
7. Пуск оборудования производить при отсутствии посторонних лиц, после проверки наличия и исправности заземления, ограждений, кожухов, целостности коммуникаций.
8. Соблюдать правила сдачи в ремонт оборудования.
9. При сдаче оборудования в ремонт необходимо: электрику обесточить электрооборудование и вывесить запрещающий плакат «Не включать - работают люди», аппаратчику необходимо проверить нажатием кнопки «Пуск» действительно ли обесточено оборудование.
10. Соблюдать нормы технологического режима, следить за исправностью и нормальной работой оборудования, приточно-вытяжных вентиляционных систем, КИП и А.
11. Незагромождать проходы и проезды, содержать рабочее место в чистоте.
12. Производить осмотр и чистку оборудования в соответствии с требованиями соответствующих инструкций.
13. Сбор разлитой продукции производить в средствах индивидуальной защиты в рабочее время не ожидая конца смены. Место разлива засыпать песком, сбор производить совком из не искрящего материала.
Правила работы.
Наименование технологической стадии, операции
Содержание работ по осуществлению техно-логической стадии или операции
Способ осуществления работ
Трудозатраты, чел.мин. за см. время
Исполни-тель
Обслуживание оборудования
Проверка болтовых соединений, наличия бисера в мельницах, наличия масла в редукторах смазка оборудо- вания
Лично
В начале смены/120
Аппаратчик
Диспергирование пигментных суспензий
Ведение процесса диспергиро- вания пигментов в бисерной мельнице. Отбор проб. контроль за охлаждением би- серных мельниц. Замер уровня бисера в мельнице. Перекачивание готового продукта. Чистка и промывка бисерной мельницы.
Лично
На протяжении смены /265
Аппаратчик
Пуск и остановка оборудования
Наименование операции
Трудовые действия работающих при остановке или пуске оборудования, системы
Диспергирование суспензий на бисерной мельнице
Открыть запорную арматуру на линии выгрузки замеса пигментов из дежи. Включить мембранный насос и сразу открыть запорную арматуру у контейнера бисерной мельницы. Подать оборотную воду для охлаждения размольного сосуда бисерной мельницы. Включить работу бисерной мельницы. После достижения необходимой степени перетира направить суспензию пигментов в приемную емкость готовой продукции
Пуск в работу приемной емкости
Перед пуском необходимо открыть запорную арматуру на линии загрузки емкости проверить закрытие арматуры на линии выгрузки емкости убедиться в чистоте емкости, проверить наличие жидкости в бачке торцевого уплотнения мешалки. После приема эмали в емкость включить мешалку.
4. Отклонение от нормального технологического режима и методы их устранения
Отклонение от нормального технологического режима.
Возможные причины отклонений
Методы устранения отклонений и действия персонала
Исполнитель
Клиновые ремни проскальзывают
Недостаточное натяжение ремней.
Неправильно произведен пуск машин.
Натянуть соответствующие ремни.
Запускать машину в следующем порядке: после засыпки последней дозы бисера пустить машину в режиме «мойка», пока суспензия не пойдет через сетку, затем переключить машину в режим размельчения
Слесарь
Аппаратчик
Крошится бисер в контейнере при измельчении суспензии
Низкая вязкость суспензии
Не отремонтирован вал бисерной мельницы
Прекратить подачу суспензии, остановить бисерную машину, доложить мастеру
Остановить бисерную мельницу, доложить мастеру смены. После центровки вала включить в работу бисерную мельницу.
Аппаратчик
Вибрация корпуса бисерной мельницы
Не отцентрирован вал бисерной мельницы
Остановить бисерную мельницу, доложить мастеру, после центровки вала бисер- ную мельницу включить в работу
Аппаратчик
Не поступает суспензия в бисерную машину
Забился трубопровод подачи суспензии
Остановить бисерную мельницу, отремонти-ровать кран
Прочистить трубопровод
Дежурный слесарь
Аппаратчик, Дежурный слесарь
Бисерная мельница не дает необходимую степень диспергирования
Завышена подача суспензии на бисерную мельницу.
Уменьшить подачу суспензии на бисерную мельницу
Аппаратчик
Допустимая температура суспензии в бисерной мельнице +450 С., превышение этого параметра может вызвать полимеризацию суспензии в контейнере бисерной мельницы, резкое увеличение испарения растворителя из суспензии, загазованность в отделении.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ.
1 . Сдающий смену аппаратчик диспергирования пигментов и красителей готовит рабочее место к сдаче без нарушений режима работы, записывает в журнале все замечания по работе оборудования за смену, передает в исправном состоянии весь инструмент, приспособления, КИП и убирает рабочее место.
2. Сдача смены при аварийном состоянии не разрешается до особого распоряжения мастера смены.
3. Сдача смены считается завершенной при одновременной росписи аппаратчиков сдающего и принимающего смену в технологическом журнале сдачи смены с указанием всех отклонений и нарушений.
4. Если сменщик не вышел на работу, то аппаратчик диспергирования пигментов и красителей сдающий смену, остается на рабочем месте до вызова подмены. Оставить рабочее место можно только с разрешения мастера смены.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ.
1. При выполнении работ аппаратчиком диспергирования пигментов и красителей возможны следующие аварийные ситуации:
- Возникновение пожара;
- Отключение электроэнергии;
- Загазованность производственного помещения взрывоопасными веществами в результате пролива ЛВЖ.
2. Во всех аварийных ситуациях аппаратчик диспергирования пигментов и красителей действует согласно: «Плана ликвидация аварий».
3. При возникновении пожара необходимо:
окриком известить окружающих об опасности;
включить пожарную сигнализацию;
- выключить все электрооборудование;
- выключить приточно-вытяжную вентиляцию;
- закрыть все окна и двери;
- сообщить мастеру смены; вызвать пожарную команду по телефону
- вывести из отделения людей, не занятых в ликвидации аварии;
- приступить к ликвидации загорания имеющимися средствами пожаротушения, огнетушителем (при возгорании электропроводки углекислотным или порошковым, а также сухим песком, в остальных случаях порошковым или сухим песком), асбестом, плотной тканью.
4. При отключении электроэнергии необходимо:
- прекратить все работы в отделении, перекрыть запорную арматуру;
- сообщить мастеру смены;
- открыть окна и двери;
- после подачи электроэнергии включить вентиляцию.
5. При загазованности в результате разлива большого количества ЛВЖ необходимо:
- окриком предупредить об опасности окружающих, надеть противогаз с коробкой марки «А» или «БКФ»;
- сообщить мастеру смены;
- открыть окна и двери; .
- включить аварийную вентиляцию;
- вывести из отделения людей, не занятых в ликвидации аварии.
·6. Невыполнение требований инструкций и правил может привести к аварии или несчастным случаям.
7. Если с работающим произошел несчастный случай, ему необходимо оказать соответствующую помощь и одновременно доложить об этом мастеру смены.
8. При несчастных случаях, когда пострадавший нуждается в медицинской помощи, необходимо вызвать скорую помощь по телефону
9. Место, где произошел несчастный случай необходимо оставить нетронутым до расследования комиссией, если оно не угрожает работающим.
10. В зависимости от характера несчастных случаев пострадавшему следует оказать следующую помощь:
- при незначительных повреждениях кожного покрова/микротравма/ необходимо пользоваться аптечкой;
- если работающий попал под действие электротока, ему необходимо оказать помощь в соответствии с инструкцией по оказанию первой помощи;
- при попадании уайт-спирита, сиккатива в глаза, пораженное место как можно быстрее промыть обильной струей питьевой воды и если состояние пострадавшего не улучшается обратится в поликлинику;
- при термических ожогах, независимо от степени ожога на пораженное место необходимо наложить стерильную повязку, не допуская повреждения ожоговой ткани и немедленно обратиться к врачу;
- при закрытых переломах костей конечностей необходимо наложить шину или подручное средство /доску, планку/ к поврежденной конечности и вызвать скорую помощь;
- при обильных кровотечениях наложить жгут выше места кровотечения с указанием времени наложения, на раненую поверхность наложить стерильную повязку и вызвать скорую помощь;
- при отравлениях, удушьях пострадавшего необходимо удалить с опасного места на свежий воздух, расстегнуть одежду, стесняющую его дыхание, дать понюхать нашатырный спирт, а акже потереть этим спиртом виски и вызвать немедленно скорую помощь.
ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
Аппаратчик диспергирования виновный в нарушении законодательства о труде, правил, норм инструкций по охране труда, невыполнении обязательств по коллективным договорам, должностных обязанностей, а также приказов и указаний несет (в зависимости от характера нарушений и их последствий) дисциплинарную, административную, материальную или уголовную ответственность.
Практическое занятие №15
Тема: Эксплуатация технологического процесса диспергирования.
Цель: Научить вести технологический процесс диспергирования.
Выбор типа оборудования для диспергирования и установление оптимального режима его работы требует знания сложных физико-химических процессов, протекающих при проведении диспергирования.
Существенной особенностью машин для диспергирования пигментов и наполнителей в пленкообразователях или их растворах (диспергаторов), является жестокое или свободное движение в них рабочих тел. В первом случае скорость движения рабочих тел не зависит от вязкости диспергируемой суспензии или пасты, во втором зависит в большой мере, вплоть до прекращения их движения.
Во всех случаях проводимый на машинах процесс называют диспергированием, а не измельчением, как это еще встречается в литературе.
В настоящее время бисерные машины непрерывного действия - наиболее распространенное оборудование для получения эмалей. Они в основном вытеснили шаровые мельницы, которые применяются только для диспергирования немикронизированных природных пигментов и наполнителей, вызывающих быстрый износ частей бисерной машины.
Бисерные машины предназначены для диспергирования легкотекучих суспензий.
При циркуляционном процессе продукт возвращается через бисерную мельницу по направлению к запасному контейнеру, где происходит смешивание с материалом, который еще не подвергался диспергированию. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет достигнута требуемая степень диспергирования материала. Данный метод применяется в случае, когда необходимо произвести большее количество проходов при классическом процессе диспергирования. При использовании циркуляционного процесса значительно снижаются расходы, связанные с техническим оснащением и очисткой оборудования.
Исследование динамики движения рабочих тел в барабане шаровой мельницы показало, что производительность шаровых мельниц прямо пропорциональна поверхности скатывания шаров. В диспергаторе ЛТИ-2 развитая поверхность скатывания шаров достигается созданием во вращающемся барабане ячеек, образованных продольными перегородками, которые расположены по хорде или радиально и делят барабан на ряд секций-ячеек, частично заполненных рабочими телами. В перегородках имеются небольшие отверстия для перетока пигментной пасты. Наряду с большей объемной производительностью диспергатор ЛТИ-2 вследствие большей степени заполнения барабана пигментной пастой требует меньших затрат труда на операции загрузки и выгрузки.
Для некоторых продуктов с невысокими требованиями по степени диспергирования можно использовать высокоэффективный процесс с одноразовым проходом материала. Производительность мельницы в этих случаях ограничена возможностью прохода максимального количества материала. В процессе совершенствования диспергирующего оборудования появление нового вида диспергатора не вытесняет полностью предыдущих видов (многовалковые машины, шаровые мельницы), а лишь ограничивает область их применения.
К новому виду диспергаторов относится диспергатор с зигзагообразными и лабиринтными каналами и быстровращающимся ротором, характеризующийся высокой объемной производительностью. Дисольвер.
Назначение: Дисольвер предназначен для смешения материалов средней твердости в жидких средах. Дисольвер применяется для производства красок, клеев, косметических продуктов, различных паст, дисперсий и эмульсий и т. д.
Принцип работы: В дисольверах применяются мешалки различных типов: Рамная мешалка работает как скребок и не позволяет липким и густым веществам оседать на дне и стенках, а быстроходная типа фрезы, измельчает и тщательно перемешивает сырье до получения однородной массы компонентов лакокрасочного материала.
Дисольверы могут изготавливаться различной емкостью и оснащаться рубашкой для обогрева или охлаждения. Детали и узлы, соприкасающиеся с продуктом выполнены из нержавеющей стали.
Дисольвер может быть снабжен одной или двумя мешалками - тихоходной рамной и быстроходной зубчатой. Это позволяет: лучше перерабатывать вязкие материалы; улучшить качество диспергирования и производительность; увеличить степень заполнения сосуда перерабатываемым материалом до 95% за счет удаления воронки; улучшить теплообмен.
Дежа дисольвера представляет собой передвижную емкость различных объемов (100-1000 литров), в которой происходит процесс диспергирования.
По желанию заказчика дисольвер может комплектоваться взрывозащищенным электродвигателем и дежами из нержавеющей стали.
По специальному заказу дисольвер комплектуется преобразователем частоты, позволяющим осуществлять регулирование скорости вращения вала в диапазоне 0-3000 об/мин, а также программировать его скоростные режимы во времени.
В зависимости от технологических требований рабочей среды, по требованию заказчика возможно изменение конструкции и комплектации оборудования.
Технические характеристики дисольвера
Наименование
ДС-0,1
ДС-0,3
ДС-0,4
ДС-0,6
ДС-1
Объем сосуда/дежи дисольвера, л
100
300
400
600
1000
Число оборотов фрезы, об/мин
1000-3000
1000-3000
1000-3000
1000-3000
1000-3000
Диаметр фрезы, мм
200
250
250
300
300
Мощность двигателя, кВт
6
10
14
18
24
Высота подъема фрезы, мм
500
700
750
900
950
Габаритные размеры, мм
длина
500
800
830
900
900
ширина
400
500
600
600
600
высота
500
750
800
1100
1250
Масса дисольвера, кг
50
150
200
300
500
Бисерная мельница.
Бисерная мельница предназначена для тонкого и сверхтонкого непрерывного измельчения и диспергирования твердых веществ в жидкостях. Позволяет перерабатывать все способные к перекачиванию насосами суспензии.
Конструктивные особенности горизонтальной бисерной мельницы:
В горизонтальной размольной камере, имеющей рубашку водяного охлаждения, на валу закреплены диски для разгона бисера и щелевой сепаратор, предотвращающий выход бисера из размольной камеры. В рабочую камеру загружаются мелющие тела (бисер) из специальных материалов (диаметр 1,5-4 мм), на которые воздействуют рабочие органы в виде дисков, установленные на вращающийся вал. Диски изготавливаются из специальных сталей или композиционных материалов. На валу также расположен узел торцевого уплотнения.
Конструктивные особенности вертикальной бисерной мельницы:
Герметизация вертикальной рабочей камеры бисерной мельницы обеспечивается торцовым уплотнением. В рабочую камеру загружаются мелющие тела (бисер) из специальных материалов (диаметр 1,5-4 мм), на которые воздействуют рабочие органы в виде дисков установленные на вращающийся вал. Диски изготавливаются из специальных сталей или композиционных материалов. Подача исходного продукта осуществляется через клапан, предотвращающий попадание мелющих тел в подающий трубопровод, выход через вращающийся щелевой сепаратор. Рабочая камера снабжена рубашкой охлаждения с развитой поверхностью теплообмена. Бисерная мельница снабжена системой контроля давления и температуры, возможна установка электронного регулятора оборотов.
Шаровая (шариковая) мельница предназначена для тонкого измельчения суспензий. К шаровым относятся измельчители, где измельчающим телом являются шары, свободно, направленно или хаотично перемещающиеся в рабочей камере. Шариковая мельница относится к оборудованию истирающе-раздавливающего действия.
Применяется при производстве шоколадной глазури и жировых начинок. Шаровая (шариковая) мельница надежная альтернатива традиционной (валковой) системе в производстве шоколада, начинок и глазури. При этом технология шаровых мельниц дает значительную экономию финансовых вложений, энергозатрат и места.
Мельница проста в применении, позволяет легко осуществлять разборку и сборку. Благодаря специальной конструкции практически отсутствуют "мертвые зоны" и обеспечивается наиболее равномерное перемешивание. Мельница оснащена насосом для разгрузки, загрузки и автоматической рециркуляции продукта в процессе работы. Вместимость камеры измельчения определяет производительность мельницы. Управление технологическим процессом автоматизировано и осуществляется с пульта управления.
Принцип работы. Внутри вертикального цилиндра (статора) расположен полый вал (ротор). На внутренней поверхности статора и наружной поверхности ротора закреплены пальцы (диски) специальной формы. Конструкция ротора предполагает установку размольных дисков в различных положениях в зависимости от рабочей среды, благодаря чему всегда достигается оптимальный режим диспергирования.
Продукт подается насосом в камеру измельчения снизу, проходит через пространство между ротором и статором, заполненное металлическими шариками, приводящимися в движение пальцами ротора и многократно отклоняющимися пальцами статора.
Под воздействием непрерывно соударяющихся и трущихся друг о друга шариков твердые частицы обрабатываемого продукта раздавливаются и истираются. Проходя через решетку, расположенную на выходе, тонкоизмельченная масса продукта отделяется от шариков и подается на дальнейшую обработку.
Все части установки, контактирующие с обрабатываемым продуктом, изготовлены из специальной стали, обеспечивающей высокую ударо- и износостойкость.
Камера измельчения снабжена теплообменной водяной рубашкой, с помощью которой камера измельчения и вал прогреваются перед работой, предотвращая застывание продукта при длительных остановках мельницы, и охлаждаются во время работы.
Замкнутый контур охлаждения в значительной степени препятствует загрязнению камеры отложениями извести и коррозии. Благодаря специальной конфигурации цилиндра практически отсутствуют «мертвые зоны» и обеспечивается равномерное перемешивание.
Мельница снабжена насосом для разгрузки, загрузки и автоматической рециркуляции продукта в процессе работы. Вместимость камеры измельчения определяет производительность мельницы. Управление технологическим процессом осуществляется автоматически с пульта управления.
Установка (агрегат) для эмульгирования, смешивания и термической обработки жидких и пастообразных продуктов
Назначение. Для гомогенизации, эмульгирования, смешивания и термической обработки жидких и пастообразных продуктов.
Принцип работы. Рабочая емкость агрегата имеет рубашку для нагрева и охлаждения продукта и теплоизоляционный кожух. Внутри емкости расположена скребковая мешалка с плавающими скребками, препятствующая образованию пригара во время нагрева продукта и обеспечивающая хороший теплообмен между теплоносителем (хладоносителем) и обрабатываемым продуктом.
На крышке агрегата находится привод мешалки, люк для загрузки сухих компонентов, вакуумная камера для подключения аппарата к системе вакуумирования, патрубок для загрузки жидких компонентов, а также штуцер возврата продукта из циркуляционного канала. Внизу под емкостью расположен диспергатор, сочетающий в себе работу гомогенизатора и роторно-пульсационного аппарата.
Шнековый транспортёр.
Назначение. Данный шнековый транспортер предназначен для перекачки пастообразных веществ в дозатор фасовочно-упаковочной машины.
Устройство. Шнековый транспортер состоит из металлической закрытой трубы, внутри которой вращается вал с лопастями (шнек). При вращении шнека лопасти проталкивают продукт вверх по трубе. Шнековый транспортер используется самостоятельно или в комплекте с упаковочной машиной при продолжительном режиме работы.
Шнековый транспортер
Особенности шнекового транспортера: - предотвращает распыление продукта в период транспортировки; - простота и доступность в обслуживании; - по желанию заказчика может устанавливаться различная высота подъема продукта
Характеристики шнекового транспортера
Бункер (нержавеющая сталь) загрузка от 10 - 10000 кг
Длинна шнека 3100 мм
Диаметр шнека 200 мм
Регулируемый наклон шнека
обеспечивает загрузку на h1= 2480 мм h2 = 2110 мм
Угол загрузки можно изменять
за счёт 2-х опор регулируемых внизу.
Мотор-редуктор 2,2 квт 28 об/мин
Характеристика метериала.
Основными типами используемых наполнителей являются.
Тальк представляет собой мягкий, жирный на ощупь порошок белого цвета. По химическому составу он соответствует силикату магния 4SiO2-3MgO-H2O. В качестве примесей со держит оксиды кальция, алюминия и железа. Различают боль шое число видов талька. Обычно он слегка окрашен или име ет сероватый цвет. Форма частиц может быть волокнистой i игольчатой.
Получают тальк измельчением горной породы талькита илк концентрата горной породы талькомагнезита с последующей классификацией. Микротальк (микронизированный тальк) по лучают дополнительным измельчением на струйных мельницах
Каолин гидратированный силикат алюминия Al2O3-2SiO2-2Н2О. Примесями являются оксиды железа, кальция, калия* титана и др. Цвет каолина белый, форма частиц пластинчатая. Особенностью каолина является его дифильность, т. е» способность хорошо смачиваться как водой, так и органическими неполярными жидкостями.
Получают каолин из минерала каолинита многостадийным измельчением, обогащением и классификацией.
Каолин широко используется при изготовлении масляных и водоэмульсионных красок. Применяется он в шпатлевках и по-розаполнителях. Прокаленный каолин (Al2O3>2SiO2) используется для антикоррозионных матовых и полуматовых покрытий. Применяют каолин также в бумажной, резиновой, парфюмерной промышленности, в производстве фарфора и фаянса. Наибольшее распространение в качестве наполнителя в лакокрасочной промышленности получил сульфат бария.
Барит (природный сульфат бария) представляет собой тон-коизмельченный минерал тяжелый шпат. Цвет его белый и сероватый. Он содержит 8095% BaSO4, примеси SiO2, СаСО3, CaF2 и FeS2.
Получают барит из тяжелого шпата измельчением. Для устранения цветового оттенка барита, вызванного примесями оксидов железа и др., его подвергают дополнительной обработке «отбелке», которая проводится двумя способами. Первый способ состоит в обработке барита минеральными кислотами (серной, хлороводородной, азотной, фосфорной) при 60 °С с целью растворения указанных примесей. После такой обработки барит отмывают водой, подвергают мокрому помолу с классификацией, сушат и измельчают. Второй способ «отбелки» состоит в нагревании барита до 600700 °С. При этом за счет различия в коэффициентах термического расширения основного вещества и примесей происходит растрескивание. Образующиеся при растрескивании куски фракционируют и подвергают операциям, как и по первому способу.
Применяют барит в качестве наполнителя в масляных красках, грунтовках, шпатлевках и др. Благодаря химической инертности барит применяют для получения химически стойких покрытий.
Карбонат кальция используется как природного происхождения (мел, известняк, мрамор), так и синтетический. Наполнитель с микрокристаллическим строением называют мелом, а с крупнокристаллическим кальцитом. Последний получают измельчением мрамора. Природные продукты содержат 95,5 99,0% (масс.) СаСОз и в качестве примесей карбонат магния, оксиды железа и алюминия, а также соединения кремния. Синтетический карбонат кальция осажденный мел содержит очень небольшое количество указанных примесей, однако в нем присутствуют водорастворимые примеси.
Получают природные наполнители этого типа измельчением известняка или мрамора с последующей сепарацией. Мел можно подвергать отмучиванию в гидроотстойниках. Осажденный мел получают как побочный продукт других химических производств или из известняка. Последний при этом дробят, обжигают, а полученную известь гасят водой и пропускают диоксид углерода или добавляют карбонат натрия. Осажденный мел отмывают от водорастворимых примесей, сушат и измельчают. Полученный таким методом мел часто подвергают поверхностному модифицированию мылами и жирными кислотами. Природные продукты подвергаются модификации в процессе сверхтонкого измельчения. Модифицированные карбонаты кальция хорошо совмещаются при диспергировании с синтетическими пленкообразующими веществами.
Природные и синтетические карбонаты кальция сильно различаются по степени дисперсности: для первых размер частиц, колеблется в пределах 150 мкм, для вторых в пределах 0,050,35 мкм. Это обусловливает различную маслоемкость, которая намного больше для синтетического продукта.
Карбонат кальция очень широко применяют в лакокрасочной, полиграфической, резиновой, бумажной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Кальцит используют для получения светлых атмосферостойких покрытий. Мел используется в антикоррозионных грунтовках, для изготовления специальных эмалей «муар» и др. Осажденный мел применяется для улучшения реологических характеристик красок.
Вопросы.
1. Назначение процесса диспергирования.
2. Опишите работу дисольвера.
3. Опишите работу шаровой мельницы.
4. Опишите работу шнекового транспортёра.
Практическое занятие № 16
Тема: Изучение устройства и принципа работы аппарата для приготовления сплава канифоли.
Цель: Изучить основное и вспомогательное оборудование для приготовления сплава канифоли.
Приготовление сплава канифоли. Канифоль имеет весьма вы сокую температуру застывания около 70° С. Поэтому во избежа ние возможного застывания в трубопроводах ее перекачивают не в чистом виде, а в виде сплава с жирами или с жирными кисло тами. На одну часть канифоли берут обычно 12 части жиров (или жирных кислот).
Сплав приготовляют в специальных аппаратах. Для этого в аппарат загружают по расчету жиры (или жирные кислоты), на гревают их при перемешивании глухим паром примерно до 90°С и эту температуру поддерживают в течение всего процесса. Затем через люк при работающей мешалке в аппарат загружают пор циями предварительно измельченную канифоль. Новую порцию подают после того, как предыдущая растворится в жире. Во время работы надо следить за тем, чтобы в змеевик бесперебойно по ступал водяной пар и температура в аппарате была не ниже 75°С. В противном случае загружаемые куски канифоли будут падать на ложное дно и сплавляться в сплошной труднорастворимый ком.
После того как жиры с канифолью превратятся в однородную подвижную массу (сплав), ее выкачивают через нижний патрубок непосредственно в мыловаренный котел или в рецептурную ме шалку (при непрерывном методе варки мыла).
Случайные механические примеси, попавшие в канифоль, за держиваются на ложном дне.
Приготовление канифольного мыла. На некоторых заводах ка нифоль обрабатывают водно-щелочным раствором, получая при этом канифольное мыло. Для этого в аппарат загружают раствор кальцинированной соды концентрацией 2022%, количество кото рой примерно на 50% превышает рас считанное по числу омыления канифо ли. Раствор соды нагревают до 80 90° С и постепенно в него загружают через люк предварительно измельчен ную канифоль. Канифоль реагирует с кальцинированной содой, образуя рас твор канифольного мыла в щелочной воде концентрацией 4045%. Благо даря хорошей подвижности этот рас твор легко перекачивается. При взаи модействии канифоли с кальциниро ванной содой обычно выделяется угле кислый газ, который вспенивает мас су. Поэтому во избежание выброса из аппарата загрузку канифоли надо ве сти постепенно.
Аппарат для приготовле ния сплава канифоли (рис. 1) представляет собой цилиндрический котел 1 с коническим или сфериче ским днищем 2 и плоской крышкой 3. В крышке устроен загрузочный люк 4 С защитным лотком 5 и вытяжная труба 6. В месте соединения кониче ского дна с цилиндрическим корпусом аппарата находится ложное перфори рованное горизонтальное дно 7. Аппарат имеет вертикальную ме ханическую лопастную мешалку 8 с индивидуальным приводом 9, Змеевик для глухого водяного пара 10 и спускной штуцер 11. По верхность аппарата покрыта тепловой изоляцией.
Ft
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Аппарат для при готовления сплава кани фоли и канифольного мыла в разрезе.
Приготовление раствора едкой щелочи. При растворении кау стической соды и других щелочей, а также вспомогательных материалов, применяемых в мыловаренном производстве, необхо димо получать по возможности их концентрированные растворы Излишнее количество воды снижает производительность оборудо вания, а при прямом непрерывном методе производства может затруднить получение мыла заданного качества.
Перед растворением каустической соды металлические бараба ны осторожно обмывают струей горячей воды из шланга для того, чтобы удалить приставшие механические примеси. Это делают в изолированном помещении. Затем специальным ломиком открыва ют в торцах барабана малое дно.
Вскрытые барабаны при помощи тельфера загружают в про долговатую коробку, снабженную ложным дном и змеевиком для острого пара. В коробку заливают воду так, чтобы она покрывала все барабаны, подогревают воду и по мере растворения соды осторожно перемешивают получающийся раствор острым паром. Воду для растворения твердой соды заливают в таком количестве, чтобы получился раствор, содержащий 4045% NaOH (485 610 г/л). Готовый раствор каустической соды перекачивают в ре зервуар для хранения. Пустые барабаны осторожно ополаскивают водой и вынимают при помощи того же тельфера из коробки.
Растворение едкого кали производят таким же способом.
Растворы едких щелочей хранят в закрытых резервуарах и коробках, не допуская контакта их с воздухом.
Едкие щелочи весьма агрессивны. Попадая на кожу, они вы зывают сильные ожоги, поэтому все операции с едкими щелочами необходимо проводить, надевая хлопчатобумажный комбинезон, резиновые сапоги, рукавицы, фартук и защитные очки, а также неукоснительно соблюдать инструкцию по технике безопасности.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Схема механизированного растворения соли.
Приготовление раствора кальцинированной соды. Кальциниро ванная сода поступает на заводы чаще всего в бумажных много слойных мешках. Ее по мере надобности растворяют в воде, под готавливая растворы концентрацией 2730%. Растворение ведут в стальных коробках при легком нагревании и перемешивании острым паром. Вскрытие мешков во избежание попадания пыли в помещение производят над бункером, снабженным вытяжной тру бой.
Для механизации транспортно-складских операций с кальцини рованной содой в последние годы успешно применяется отгрузка ее в мягких прорезиненных контейнерах вместимостью 1,52 т.
Приготовление раствора соли. Схема механизированно го растворения соли показана на рис. 2.
Поваренную соль загружа ют в заглубленную бетониро ванную коробку 1. Сюда же подают горячую воду, которая вначале образует слабый рас твор, переливающийся через верх перегородки в отсек 2. Насос 3 забирает раствор и снова подает его в коробку /. Циркуляция продолжается до тех пор, пока концентрация его не достигнет заданной, например 20%.
Готовый соляной раствор откачивают в промежуточную ко робку 4. Механические примеси, находившиеся в соли, оседают на дно коробки 1, откуда они периодически удаляются. Из резер вуара 4 раствор насосом 5 перекачивается в расходный мерник мыловаренного цеха.
В некоторых случаях, когда требуется повышенная чистота соляного раствора, например при варке основы для светлых сортов туалетного мыла, его пропускают через фильтр-пресс.
В настоящее время на предприятиях внедряется схема, которая позволяет автоматически готовить соляной раствор заданной кон центрации.
Контрольные вопросы.
1. Изучите аппарата для приготовления сплава канифоли.
2. Для чего необходимо ложное дно в аппарате для приготовления канифоли.
3. Какая температура плавления канифоли?
4. Какую температуру задают в аппарате для приготовления канифоли?
5. Изучите схему механизированно го растворения соли.
6. из каких аппаратов состоит линия механизированно го растворения соли?
Практическое занятие №17
Тема: Изучение схемы производства получения канифольного эмульгатора
Цель: Изучить схему производства процесса получения канифольного эмульгатора
Производство диспропорционированной каиифоли. Калиевые или аммонийные соли смоляных кислот диспропорционирован ной канифоли применяются в производстве синтетического ка учука в качестве эмульгатора.
Диспропорционированную канифоль вырабатывают различ ными способами. Наиболее распространенный из них состоит в непрерывном пропускании расплавленной живичной канифоли при 220250 °С через колонный аппарат, заполненный катали заторомпалладированным углем.
На одном из заводов экстракционную канифоль диспропорционируют октофором-S (0,4% от канифоли) при 290300 °С в течение 2,5 ч. Полученный полупродукт подвергают дистил ляции в роторнопленочном испарителе с целью освобождения от головной и хвостовой фракции