Статьи

Технический перевод в химической промышленности  23.12.2019 16:00

Химическая промышленность занимает одно из значимых мест в сфере народного хозяйства, производит и поставляет широкий спектр товаров народного потребления и сырья для переработки в других отраслях промышленности.

Химическая промышленность для реализации своих задач по производству продукции применяет большое количество самых разнообразных технологий, с помощью которых осуществляется переработка исходного сырья в конечные продукты. При этом исходное сырье может быть твердым, жидким или газообразным, химические реакции могут быть самыми разнообразными, что делает химическую промышленность в значительной степени наукоемкой, сложной, а зачастую даже опасной сферой народного хозяйства.

Особенное значение в химической промышленности имеет даже не сама химическая реакция, позволяющая получить из исходного сырья конечный продукт, а подготовка исходного сырья, полуфабрикатов на различных стадиях процесса к проведению самой химической реакции. От этого во многом зависит выход и селективность химического процесса. Например, для проведения реакции может быть необходимо подогреть сырье, растворить в воде, отделить нежелательные примеси и т.д.

Принципиально важное значение имеет понимание гидродинамики процессов. При проектировании химических аппаратов и трубопроводов производят расчет гидродинамических характеристик потоков. Например, производят оценку того, является ли поток ламинарным или турбулентным. Для гидродинамических расчетов широко используют уравнение Бернулли и уравнение Навье-Стокса.

Центральное место на всех предприятиях химической промышленности занимают средства, обеспечивающие перекачку жидких сред – насосы. Насосы могут быть разных типов: поршневые, роторные, центробежные, вихревые, струйные и т.д. Подбор насоса осуществляют на основе исходных требований, предъявляемых к потоку – расход, наименование перекачиваемых веществ, температура, вязкость, плотность и т.д. При этом для выбора насоса используется характеристическая кривая, определяющая зависимость напора, создаваемого насосом, от расхода. На производствах, где используются газы и оборудование, работающее под избыточным давлением, широко применяются компрессоры, осуществляющие сжатие газов и создание необходимого давления. Компрессоры могут быть поршневыми, мембранными, сильфонными и т.д. Для простого перемещения газов и создания небольшого разрежения или небольшого избыточного давления могут использоваться вентиляторы. Вентиляторы используются практически на всех химических производствах в системах общеобменной (приточной и вытяжной) и аварийной вентиляции для создания требуемых параметров воздуха рабочей зоны и недопущения попадания опасных веществ в атмосферу в случае разгерметизации оборудования и технологических трубопроводов.

На химических предприятиях часто требуется разделять жидкие гетерогенные системы. Для этого широко используются три процесса: отстаивание и декантация, фильтрация, центрифугирование. Отстаивание и декантация осуществляются в специальных аппаратах – отстойниках, где под действием силы тяжести более тяжелая фаза опускается вниз, что обеспечивает разделение гетерогенной среды. Фильтрация осуществляется в фильтрах периодического и непрерывного действия. Фильтры периодического действия по конструкции проще, но требуют значительных затрат на их эксплуатацию. Фильтрующим элементом в фильтрах периодического действия является перегородка, которая может быть несвязанной, зернистой, тканевой и неподвижной жесткой. Фильтры непрерывного действия в большей степени подходят для крупнотоннажных производств. Наиболее широко применяются барабанные вакуум-фильтры непрерывного действия с наружной фильтрующей поверхностью. Также встречаются дисковые вакуум-фильтры непрерывного действия и ленточные вакуум-фильтры непрерывного действия. Процесс центрифугирования осуществляется в центрифугах, которые могут быть как маленькими (лабораторными), так и большими промышленными.

Что касается разделения газовых гетерогенных систем, то для этого применяются следующие методы: механическая очистка газов, мокрая очистка газов, газовая фильтрация и электрическая очистка газов. Механическая очистка газов осуществляется в отстойных камерах и центробежных пылеосадителях – циклонах. Мокрая очистка газов осуществляется с применением жидких сред, для этого широко используются пенные аппараты. Газовая фильтрация проводится в газовых фильтрах, где для разделения газовых гетерогенных систем используется фильтрующая перегородка. Электрофильтры занимают особое место в процессе тонкой очистки газов от механических примесей. Под действием электрического поля мелкие механические частицы отделяются от основного газа.

Для обеспечения лучшего контакта взаимодействующих веществ между собой в процессе химической реакции широко используется перемешивание. Перемешивание жидких сред осуществляется в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами – мешалками. Мешалки бывают лопастными, пропеллерными, турбинными и т.д. Выбор типа мешалки зависит от требуемой скорости вращения, интенсивности перемешивания, вязкости перемешиваемой среды и т.д. Более сложное оборудование используется для перемешивания твердых сыпучих и тестообразных сред – для этого используются шнековые смесители и смесовые барабаны.

Для обеспечения нагрева и охлаждения технологических сред на химических предприятиях используются специальные аппараты – теплообменники, которые могут быть двухтрубными (типа «труба в трубе»), кожухотрубчатыми, спиральными, пластинчатыми и т.д. В теплообменниках осуществляется процесс теплопередачи от более нагретой среды к менее нагретой. При этом в теплообменниках исключен контакт между нагреваемой и греющей средами. Также очень часто нагрев или охлаждение осуществляются непосредственно в реакторе, для этого реакторы снабжаются рубашками или змеевиками. Значительно реже теплопередача осуществляется в результате непосредственного контакта нагреваемой и греющей среды, например, при применении так называемого острого пара, то есть пара, подаваемого непосредственного в нагреваемую среду. Нагрев технологических сред также может осуществляться в специальных нагревательных печах, в топочных камерах различных технологических аппаратов.

Среди теплообменных аппаратов выделяются так называемые выпарные аппараты, которые имеют несколько иную, но схожую конструкцию. Выпарные аппараты используются для концентрирования жидких сред. Например, в процессе выпаривания можно из 30%-ного раствора получить 20%-ный раствор.

Массопередача на химических производствах осуществляется в процессах абсорбции, ректификации, экстракции, кристаллизации и сушки. Абсорбция, то есть поглощение газов жидкой средой, проводится в поверхностных и пленочных абсорберах. Для увеличения площади поверхности контакта газообразной и жидкой сред применяются насадочные абсорберы колонного типа. Ректификация широко применяется в химической технологии, обеспечивая очистку и разделение компонентов. Ректификация осуществляется в ректификационных колоннах насадочного или тарельчатого типа. Расчет ректификационных колонн – достаточно трудоемкая задача, в ее основе лежит расчет количества теоретических тарелок, который производят как для тарельчатых, так и для насадочных колонн. Экстракция осуществляется в специальных экстракционных установках (экстракторах) и позволяет выделить (экстрагировать) один или несколько компонентов из смеси. Кристаллизация применяется в том случае, если необходимо выделить твердое вещество из раствора, особое место занимает процесс кристаллизации при получении химически чистых и особо чистых веществ. Для получения такого рода веществ производят многократную кристаллизацию, то есть кристаллизуют вещество из раствора, затем снова растворяют, опять кристаллизуют и т.д., при этом с каждым процессом кристаллизации чистота вещества значительно увеличивается. Сушка используется для удаления избыточной влаги из целевых веществ. Широко распространена сушка в аппаратах (сушилках) псевдоожиженного (взвешенного) слоя, когда под действием напора горячего воздуха (или иного газа) твердое вещество в виде порошка, которое необходимо осушить, поднимается вверх и создает так называемый взвешенный – псевдоожиженный слой. Псевдоожиженным такой слой называется потому, что его свойства во многом напоминают свойства жидкости несмотря на то, что он формируется твердым порошком. Сушка в псевдоожиженном слое – наиболее эффективный метод снижения влажности порошковых продуктов.

Для протекания многих химических процессов требуется охлаждение. Охлаждение обеспечивается за счет теплообмена с воздухом в так называемых воздушных холодильниках, с водой в холодильниках водяного типа, являющихся по сути теплообменниками, в градирнях. Также охлаждение осуществляется за счет применения специальных установок – холодильных машин. В основе цикла работы холодильной машины лежит идеальный цикл – цикл Карно. Холодильная машина имеет непростое устройство и состоит из компрессора – основного элемента контура хладагента, испарителя, терморегулирующего вентиля, конденсатора, а также системы автоматики, обеспечивающей скоординированную работу всех элементов. Также в ряде случаев требуется использование двухконтурных холодильных машин, в которых одновременно присутствуют два контура разных хладагентов. В качестве хладагентов используются, как правило, фторхлоруглеводороды. Основной характеристикой холодильной машины является так называемая холодопроизводительность, то есть мощность охлаждения, которую можно получить с конкретной холодильной машины.

Также в химической промышленности широко применяются процессы механического измельчения. В первую очередь они применяются для готовой продукции, которая должна удовлетворять определенным требованиям в части размера частиц. Кроме того, механическое измельчение может служить подготовительной стадией перед химической реакцией, в данном случае оно необходимо для увеличения площади поверхности контакта двух субстратов. Крупное (предварительное) дробление осуществляется в щековых, конусных и дисковых дробилках. Среднее и мелкое дробление осуществляется с использованием дробильных валков, бегунов, ударно-центробежных мельниц. Тонкое измельчение осуществляется в шаровых и стержневых мельницах, кольцевых мельницах, вибрационных и коллоидных мельницах. Грохочение осуществляется в специальных аппаратах – грохотах, которые могут быть подвижными и неподвижными. Для дозирования измельченного продукта используются так называемые питатели (дозаторы), которые могут быть следующих типов: барабанные, секторные, вальцевые, тарельчатые, качающиеся (лотковые), плунжерные, пластинчатые, вибрационные.

Комментарии

Комментариев пока нет