Процессы и аппараты химической технологии

Современная химическая технология связана с измельчением, дроблением, перевозкой различных материалов. Часть их превращается в процессе обработки в аэрозольную форму, образующаяся пыль вместе с вентиляционными и технологическими газами попадает в атмосферу. Рассмотрим основы химической технологии, применяемой в настоящее время в производстве.

Аппараты для очистки от пыли газообразных веществ

У пылевых частичек высокая суммарная поверхность, в результате они проявляют повышенную биологическую и химическую активность. У части веществ, находящихся в аэродисперсном виде, появляются новые свойства, к примеру, они способны самопроизвольно взрываться. Существуют различные аппараты химической технологии, применяемые для очистки образующихся в производстве газообразных веществ от разнообразных по размерам и форме частичек пыли.

Несмотря на существенные различия в оформлении, принцип их действия базируется на задержке взвешенной фазы.

Циклон и пылеосадительные камеры

Анализируя разнообразные процессы и аппараты химической технологии, остановимся на группе пылеулавливающих аппаратов, к которым относятся:

• ротационные пылеулавливатели;
• циклоны;
• жалюзные модели;
• пылеосадительные камеры.

Среди достоинств подобных аппаратов отметим простоту их конструкции, благодаря чему их производят на неспециализированных предприятиях.

В качестве минуса подобных аппаратов профессионалы отмечают недостаточную эффективность, необходимость проведения повторной очистки. Все виды пылеулавливающих аппаратов функционируют на основе центробежных сил, отличаются мощностью и скоростью осаждения частичек пыли.

Например, классическая химическая технология производства серной кислоты предполагает применение циклона для очистки от примесей печного газа, образующегося при обжиге пирита. Газ, в котором присутствуют частички огарка (смешанного оксида железа), входит в циклон через специальный тангенциальный патрубок, затем вращается вдоль внутренних стенок аппарата. Накопление и осаждение пыли осуществляется в пылесборном бункере, а очищенный газ поднимается вверх, уходит в следующий аппарат через центральную трубу.

Химическая технология связана с применением циклона в тех случаях, когда к получаемому газообразному веществу не выдвигают высоких требований.

Аппараты мокрой очистки

Мокрый способ в современном производстве считается одним из самых результативных и простых видов очистки промышленных газов от разнообразных взвешенных частичек. Процессы и аппараты химической технологии, связанные с мокрой очисткой газов, в настоящее время востребованы не только в отечественной, но и в зарубежной промышленности. Помимо взвешенных частиц, они способны улавливать газообразные и парообразные компоненты, снижающие качество выпускаемой продукции.

Существует подразделение таких аппаратов на насадочные полые, пенные и барботажные, турбулентные и центробежные виды.

Дезинтегратор состоит из ротора и статора, снабженного специальными направляющими лопатками. Жидкость подают во вращающийся ротор через сопла. Благодаря газовому потоку, движущемуся между кольцами статора и ротора, осуществляется измельчение ее на отдельные капли, в результате чего повышается контакт газов с улавливаемыми частичками жидкости. Благодаря центробежным силам пыль отбрасывается к стенкам аппарата, потом выводится из него, а очищенные газообразные вещества попадают в следующий аппарат, либо выбрасываются в атмосферу.

Пористые фильтры

Часто химическая технология предполагает осуществление фильтрации веществ через специальные пористые перегородки. Данный способ предполагает высокую степень очистки от разнообразных взвешенных частичек, поэтому пористые фильтры востребованы в химическом производстве.

Их основными недостатками считают необходимость проведения систематической замены фильтрующих компонентов, а также большие габариты аппаратов.

Промышленные фильтры подразделяют на зернистые и тканевые классы. Они предназначены для очистки промышленных газообразных веществ, имеющих высокую концентрацию дисперсной фазы. Для осуществления периодического удаления накопляющихся частиц в аппаратах установлены специальные регенерирующие устройства.

Особенности нефтепереработки

Тонкие химические технологии, связанные с очисткой продуктов нефтепереработки от механических примесей и повышенной влажности, основываются именно на процессах фильтрации.

Среди тех процессов и аппаратов, которые применяются в настоящее время в нефтехимической отрасли, выделяют фильтрование через коалесцирующие перегородки, ультразвук. С помощью центробежных сепараторов, коалесцентных фильтров, систем отстаивания, проводится предварительная ступень очистки.

Для того чтобы осуществлять комплексную очистку нефтепродуктов, в настоящее время применяют пористые полимерные композиции в качестве фильтрующего материала.

Они подтвердили свою эффективность, прочность, надежность, поэтому их все больше использует общая химическая технология.

Электрические фильтры

Химические процессы в технологии производства серной кислоты предполагают использование именно этого аппарата. Эффективность очистки в них составляет от 90 до 99,9 процента. Электрофильтры способны улавливать жидкие и твердые частицы разных размеров, функционируют приборы в диапазоне температур 400-5000 градусов по Цельсию.

Благодаря незначительным эксплуатационным затратам эти аппараты получили существенное распространение в современном химическом производстве. Среди основных недостатков, характерных для подобного оборудования, выделим существенные первоначальные затраты на их сооружение, а также необходимость выделения большого пространства для установки.

С экономической точки зрения их целесообразно использовать при проведении очистки существенных объемов, в противном случае применение электрофильтров будет затратным мероприятием.

Контактный аппарат

Химия и химическая технология предполагает применение разнообразных аппаратов и устройств. Такое изобретение как контактный аппарат предназначено для осуществления каталитических процессов. В качестве примера можно привести реакцию окисления оксида серы (4) в сернистый ангидрид, являющуюся одним из этапов технологического производства серной кислоты.

Благодаря радиально-спиральному году газ проходит через слой с катализатором, расположенным на специальных перегородках. Благодаря контактному аппарату существенно повышается экономичность каталитических окислений, упрощается обслуживание прибора.

Специальная съемная корзина, имеющая защитный слой катализатора, позволяет без особых проблем осуществлять его замену.

Печь для обжига

Этот аппарат применяется при производстве серной кислоты из железного колчедана. Химическая реакция протекает при температуре 700 °С. Благодаря принципу противотока, предполагающего подачу в противоположных направлениях кислорода воздуха и железного колчедана, образуется так называемый кипящий слой. Суть в том, что частички минерала располагаются равномерно по объему кислорода, что гарантирует качественное прохождение процесса окисления.

После завершения процесса окисления, образующийся «огарок» (оксид железа) попадает в специальный бункер, из которого он периодически удаляется. Образующийся печной газ (оксид серы 4) направляется на очистку от пыли, затем осушается.

Современные печи для обжига, используемые в химическом производстве, позволяют существенно снизить потери продуктов реакции, одновременно увеличив качество получаемого печного газа.

Для того чтобы ускорить процесс окисления пирита в печи для обжига, в производстве серной кислоты исходное сырье предварительно измельчают.

Шахтенные печи

К таким реакторам относят доменные печи, составляющие основу черной металлургии. Шихта попадает внутрь печи, контактирует с подаваемым через специальные отверстия кислородом, затем осуществляется охлаждение полученного чугуна.

Разнообразные модификации таких аппаратов нашли свое применение в переработке не только железных, но и медных руд, обработке соединений кальция.

Заключение

Трудно представить полноценную жизнь современного человека без использования им продуктом химического производства. Химическая отрасль, в свою очередь, не может полноценно работать без использования автоматизированных и механических технологий, применения специального оборудования. В настоящее время химическое производство представляет собой сложнейший комплекс оборудования и машин, которые предназначены для химико-физических и химических процессов, автоматизированного оборудования для фасовки и транспортировки готовой продукции.

Среди основных машин и аппаратов, востребованных в подобном производстве, выделяют те, которые позволяют увеличивать рабочую поверхность процесса, осуществлять качественную фильтрацию, полноценный теплообмен, повышать выход продуктов реакции, снижать энергозатраты.