Двойнос Я. Г.

Сортировать по умолчанию названию
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ ОЧИЩЕННЯ ДИМОВИХ ГАЗІВ ПЕРЕРОБКИ НАФТОВИХ ЗАЛИШКІВ З РОЗРОБКОЮ МАСООБМІННОГО АПАРАТА, КОЖУХОТРУБНОГО КОНДЕНСАТОРА ТА ОХОЛОДЖУВАЧА

    Усі способи очищення газів визначаються в основному фізико- хімічними властивостями домішок, їх складом, агрегатним станом, дисперсністю та ін. Різноманітність шкідливих домішок у промислових викидах обумовлює велику різноманітність способів очищення і реагентів. Очищення газів від газоподібних і пароподібних домішок особливо характерна для хімічної промисловості і широко застосовується на хімічних підприємствах. Методи очищення можна поділити на три основні групи: абсорбція рідинами, абсорбція твердими поглиначами, каталітичне очищення [1]. Процеси теплообміну мають велике значення в хімічній, енергетичній, металургійній, харчовій, нафтохімічній та інших галузях промисловості. Теплообмінні апарати необхідні для передачі теплоти від більш нагрітого теплоносія до менш нагрітого [2]. Вони, як самостійні апарати або частини інших пристроїв, широко використовуються на хімічних заводах, тому що проведення технологічних процесів в більшості випадків супроводжується виділенням або поглинанням теплоти. В теплообмінниках даного типу перенос теплоти між робочими середовищами відбувається через поверхню розділу. З ряду існуючих теплообмінних апаратів обираємо вертикальний одноходовий кожухотрубний теплообмінник. В даному апараті відбувається процес конденсації бензолу кам’яновугільним маслом. Один із теплоносіїв – бензол конденсується в міжтрубному просторі, а інший – кам’яновугільне масло рухається в трубному просторі. Обраний тип відноситься до найбільш застосованих поверхневих апаратів. Простота конструкції, невелика собівартість, ремонтопридатність, легкість експлуатації – важливі фактори, що впливають на зроблений вибір [3].

    Переглянути
  • СЕПАРАТОР ВОЛОГОГО ПАРУ У СХЕМІ ВИРОБНИЦТВА АМІАКУ

    Аміак один з найважливіших продуктів хімічної промисловості, більша частина аміаку, що отримується використовується для виготовлення азотних добрив та інших промислово важливих речовин, тому його синтез є важливим питанням сьогодення. Важливим етапом у виробництві аміаку є відділення вже сконденсованого рідкого аміаку та його вивід до збірнику рідкого аміаку для подальшого використання. З випарника танкові гази та сконденсований аміак поступають у сепаратор для відділення рідкого аміаку [1]. В технологічній схемі виробництва аміаку продуктивністю 1360 т/добу елементом відділення рідкого аміаку є сепаратор вологого пару. Метою роботи є модернізація існуючого сепаратора вологого пару [2] шляхом введення нового конструктивного елемента – перфорованої насадки, за рахунок чого досягається зміна потоку та збільшення гідродинамічного опору. Сепаратор вологого пару працює наступним чином: газорідинна суміш подається через патрубок 4 до нижньої частини конічного завихрювача 3. Потік газорідинної суміші потрапляє до перфорованої насадки 2, де змінюється напрямок потоку, внаслідок чого краплі рідини під дією сил інерції потрапляють на стінки та стікають вниз до патрубку 6,а сухий пар виводиться через патрубок 5. Крім того, збільшення гідродинамічного опору у спеціальній перфорованій насадці призводить до зменшення гідростатичного тиску газу після сепаратора, та випаровування залишків рідини (дрібні краплі у потоці). На рисунку 1 зображено модернізовану конструкцію сепаратора вологого пару, конічна насадка 2 має спеціальну конструкцію отворів, - вони виконані у вигляді надрізів, та загнуті у протилежну до тангенціального руху газорідинного потоку. Висновок: запропонована конструкція сепаратора вологого пару забезпечує більш повну сепарацію газорідинного потоку, збільшення гідродинамічного опору, зменшення гідростатичного тиску після апарату, що відповідно покращує процес відділення рідкого аміаку з газорідинної суміші. На основі отриманих висновків було подано заявку на корисну модель та виконуються роботи з ескізного проектування нової конструкції сепаратора вологого пару.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ КОНСТРУКЦІЇ ЗМІШУВАЧА УСТАНОВКИ ВИРОБНИЦТВА КАРБАМІДУ

    Підвищення енергоефективності виробництва карбаміду та зменшення викидів аміаку в навколишнє середовище є актуальним через велику тоннажність таких виробництв [1]. Синтез карбаміду відбувається з аміаку, який зберігається у рідкому стані, а в реактор має поступати у газоподібному стані під тиском 20МПа, та температурі +200С, технологічна схема виробництва карбаміду передбачає насос стискання аміаку який працює на рідкій фазі (це спрощує конструкцію насосу), а після насосу встановлене обладнання - випаровувач. Генерація тепла для роботи випаровувача вимагає значних витрат енергоресурсів, разом з цим у змішувачі СО2 з NH4 відбувається значне виділення тепла при синтезі карбамату. Апаратурне оформлення змішувача унеможливлює використання перемішуючих пристроїв. Аналіз технологічної схеми виробництва карбаміду дозволив запропонувати об'єднати кілька апаратів з метою інтенсифікації процесу перемішування, зменшення витрат тепла у навколишнє середовище. Аміак та вуглекислий газ через штуцера потрапляють у трубні простори, за рахунок теплообміну вуглекислий газ охолоджується, аміак нагрівається та перетворюється у газоподібну фазу, і потрапляють у міжтрубний простір, де відбувається екзотермічна реакція у газовій фазі, результатом якої є суміш газів та рідини. Рух суміші у міжтрубному просторі є турбулентним, турбулізуючими елементами є перегородки та труби, тому перемішування є інтенсивним і реакція відбувається більш повно. Недоліком запропонованої конструкції є двійна трубна решітка, але цей недолік нівелюється тим, що в трубах тиск газів більше, ніж у міжтрубному просторі, та допускаються незначні перетоки з трубного простору в міжтрубний. Значною перевагою нової конструкції є відсутність додаткових теплообмінних апаратів для нагріву аміаку та охолодження вуглекислого газу, інтенсифікація процесу перемішування реакційної середи, та її жорстка термостабілізація. Враховуючи скорочення кількості апаратів, що працюють під тиском біля 20 МПа нова конструкція змішувача має перевагу. Висновок: існує необхідність розрахунку та ескізного проектування нового змішувача установки виробництва карбаміду з метою визначення доцільності запропонованої модернізації, а сама конструкція має бути захищена як інтелектуальна власність авторів у вигляді патенту на корисну модель.

    Переглянути
  • НОВЕ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ОХОЛОДЖЕННЯ АМІАКА У ВИРОБНИЦТВІ КАЛІЙНОЇ СЕЛІТРИ

    Підвищення продуктивності та енергоефективності агрегатів з виробництва калійної селітри є актуальним. Агрегати з виробництва калійної селітри містять охолоджувач аміаку - повітряний холодильник, який містить оребрені труби, всередині охолоджується газоподібний аміак, зовні труби обдуваються повітрям. Модернізація повітряного холодильника спрямована на підвищення ефективності процесу охолодження, за рахунок чого можлива модернізація іншого устаткування для підвищення продуктивності всього агрегату. Суть модернізації полягає у використанні оребрення труб для обох теплоносіїв (повітря та газоподібний аміак (рис. 1). Штуцера входу/виходу газоподібного аміаку (позиція 1), та входу/виходу повітря (позиція 2) є приєднувальними для монтажу апарату в агрегаті, перегородка (позиція 4) запобігає потраплянню та змішуванню теплоносіїв, теплові труби (позиція 3) мають забезпечити інтенсивний теплообмін між повітрям та газоподібним аміаком. Дана модернізація має наступні переваги: малий гідравлічний опір, малі габаритні розміри, високий коефіцієнт теплопередачі. Недоліком модернізації є підвищення собівартості апарату. Доцільність модернізації засвідчує використання теплових труб у різних агрегатах хімічної промисловості [1, 2], що підтверджує позитивний ефект і є сучасним способом забезпечення енергоефективності обладнання хімічних і нафтопереробних підприємств. Запропоновано нову конструкцію теплових труб, яка дозволяє використовувати вітчизняні теплові труби [1, 2], які є гладкими у стандартній оребреній трубі також вітчизняного виробництва. Зазори між зовнішньою поверхнею теплової труби та внутрішньою поверхнею оребреної труби запропоновано заповнити графітом, який має високу теплопровідність (100 Вт/(м2К). Висновок: розраховано та спроектовано новий теплообмінний апарат з оребреними трубами для охолодження газоподібного аміаку з метою інтенсифікації процесу теплообміну. Новий апарат може бути використано за потреби заміни зношених апаратів, при цьому його виготовлення та ремонт значно здешевлюється, спрощується, та механізується. За результатами роботи подано заявку патенту на корисну модель.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ АПАРАТА З МІШАЛКОЮ У ВИРОБНИЦТВІ КАЛІЙНОЇ СЕЛІТРИ

    Застосування калійної селітри (нітрату калію) сприяє оптимізації живильної сили коренів рослин, врівноваженню темпів дихання та фотосинтезу, поліпшенню структури тканин рослини. Підвищується стійкість рослин до несприятливих умов середовища [1]. Вдосконалення процесу виготовлення калійної селітри є важливим, тому робота є актуальною. В процесі виробництва калійної селітри відбувається перемішування азотної кислоти з хлоридом калію в апараті з перемішуючим пристроєм. Хімічна реакція може супроводжуватися виділенням газів, що є небажаним, тому застосовано охолоджувальну оболонку. Недоліком роботи апарату є те, що він працює періодично [2]. Метою роботи є модернізація апарату для перемішування для забезпечення його безперервної дії, що дозволить збільшити продуктивність та відмовитись від проміжних ємкостей, зменшити потужність дозуючих насосів. Аналіз літературних джерел [2, 3] та патентів дозволив визначити напрямок модернізації – перехід від моделі ідеального змішування до моделі ідеального, витиснення, а також використання додаткового внутрішнього теплообмінника Матеріали, які використовують для виготовлення апаратів, що контактують з азотною кислотою – переважно емальовані чавунні сосуди, до стінок яких неможна ні прикрутити, ні приварити перегородки. Пропонується модернізація шляхом заміни кришки апарату на нову, конструкція якої - фланцева, та дозволяє кріпити привод мішалки та перегородки, які забезпечують розгалуження корисного об’єму апарата (рис. 1, 2). Таким чином утворюються кілька вертикально розташованих просторів, у яких відбувається перемішування та послідовне перетікання, що дозволяє уникнути потрапляння азотної кислоти у вихідний патрубок. Висновок: запропонована модернізація апарату з мішалкою є доцільною, конструкторська розробка є перспективною, а технічне рішення має новизну, яка має бути оформлена у патент на корисну модель.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ БАРАБАННОЇ СУШАРКИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОДИЗЕЛЮ

    Біодизель це паливо, вироблене з рослинних олій, яке за своїми характеристиками є еквівалентним дизельному паливу і може використовуватись в дизельних двигунах без будь-яких їх технічних змін. В залежності від сировини, деякі фізичні властивості біодизеля можуть змінюватись в ту чи іншу сторону. Отже розробка устаткування для його виробництва, що відповідає сучасним тенденціям техніки, є важливою задачею [1]. Метою модернізації є підвищення енергоефективності барабанної сушарки [2] насіння шляхом встановлення у приймальній частині барабанної сушарки регенератора тепла газів, що виходять з барабану, схему модернізації наведено на рис. 1. Доцільність модернізації пояснюється малою насипною густиною насіння, що спричиняє уніс його потоком теплоносія, що лімітує швидкість потоку сушильного агента (димових газів), крім того насіння чутливе до високих температур, що пов’язано з його біологічним походженням, сам процес сушіння розтягнутий у часі через те, що вода знаходиться у рослинних клітинах та насичена мінеральними речовинами. Таким чином, в процесі сушіння сушильний агент має на виході значну температуру (біля 80ºС), а на вході в сушарку біля 220ºС, і енергоефективність може бути збільшена шляхом підігріву повітря, яке іде до камери спалювання 7 за рахунок тепла сушильного агента після барабану. Теплообмінні апарати, які використовуються для утилізації тепла димових газів традиційно – регенератори з інертними тілами, вони мають переваги: простота конструкції, низька вартість, низький гідравлічний опір. Недоліком таких апаратів є необхідність періодичного переключення між апаратами, та періодична чистка інертних тіл від смол та дрібного насіння, що уносилось з барабану. Ці недоліки не є принциповими, оскільки процес сушіння не автоматизованим і персонал, що працює на сушарці виконують багато інших ручних операцій: завантаження насіння, вигрузку сухого насіння, заправку печі топливом. Висновок: доцільність модернізації барабанної сушарки має бути перевірено параметричним розрахунком, проведено проектний розрахунок, та виконано ескізний проект модернізованої барабанної сушарки. За позитивних результатів роботи доцільно оформити заявку на винахід (корисну модель) України з метою захисту авторських прав та поширення досвіду модернізації.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ЛІНІЇ ВИРОБНИЦТВА ДВОШАРОВОЇ ГОФРОВАНОЇ ТРУБИ З ПОЛІЕТИЛЕНУ

    Двохшарові гофровані труби (далі ДГТ) поширені у підземних трубопровідних системах, а саме: каналізація, кабельна каналізація та дренаж. Майже кожна друга труба, що виготовляється із полімерних матеріалів – гофрована. Головною перевагою ДГТ є підвищена кільцева жорсткість, зручність з'єднання, високі показники тепло та звукоізоляції, надійне зчеплення з ґрунтом, можливість згину. Конструкцію ДГТ наведено на рисунку 1. Виробництво ДГТ аналогічне до виробництва гладких труб круглого перетину, за відмінністю інструмента: спеціальна голова, гофратор та калібратор внутрішнього шару, рис. 2. Розплав полімеру 3, 5 формується у дві заготовки кільцевого перетину, зовнішня вакуумом та пневмоформуванням перетворюється у зовнішню, гофровану оболонку 9, а внутрішня заготовка механічно зварюється із зовнішньою, та охолоджується на поверхні внутрішнього калібратора 7. Процес охолодження ДГТ зовні відбувається на інструменті гофратора 1, а зсередини - на калібраторі 7. Довжина гофратора значно перевищую довжину внутрішнього калібратора, і продуктивність виробництва ДГТ лімітується саме процесом охолодження внутрішньої стінки ДГТ на калібраторі. Найсучасніші лінії виробництва ДГТ [1] мають калібратори з тефлоновим покриттям та охолодженням хладоагентом за температур до -5С. Висновки: збільшення продуктивності ліній виробництва ДГТ можливе за умови модернізації конструкції внутрішнього калібратора. Мета модернізації - інтенсифікація охолодження поверхні калібратора та зменшення його ваги, що дозволить збільшити його довжину та час охолодження.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА ЕТИЛОВОГО СПИРТУ

    Етиловий спирт відноситься до числа багатотоннажних продуктів основного органічного синтезу, згідно прогнозу очікуваний об’єм виробництва біоетанолу в світі в 2020 р складе 281,5 млр. л (за обсягом виробництва посідає перше місце в світі серед всіх органічних продуктів). На сьогодні в багатьох країнах світу діють програми по застосуванню етанолу в автомобільному паливі (Бразилія, США, Канада, Євросоюз, Аргентина, Китай, Австралія, Японія та ін.). У зв’язку з цим значно збільшуються потреби у виробництві етилового спирту. Тому модернізація виробництва біоетанолу є актуальною. У роботі розглядається процес виробництва спирту з топінамбура (земляної груші). Технологічна схема представлена на рисунку 1. Топінамбур поступає на транспортер 1 та до мийки 2. Після мийки відходи та дрібні частинки потрапляють до сепаратора 6. Очищений топінамбур подається до подрібнювача 3, після якого йде на розмольник 4 для ще більшого подрібнення. Розмелена суміш перемішується в перемішувачі 5, після чого підігрівається в контактному підігрівачі 7 до заданої температури. Підігріта суміш поступає в оцукрювач в який додаються ферменти, завдяки яким крохмаль перетворюється в цукор. Суміш подається в охолоджувач 9, де охолоджується. Охолоджена суміш подається в ферментер 10. Повітря, що подається компресором 15, відбирає з суміші пари спирту і вони надходять до абсорбера 11, у якому СО2, Н2О та С2Н5ОН абсорбуються водою, яка далі подається насосом 16 на ректифікаційні колони 15. Частина кубового залишку та суміші після сепаратора 6 подається в бункер 14, де з них виробляється біогаз. Тверді компоненти виділяються на центрифузі 13. Суть модернізації полягає у встановленні всередині ферментера пристрою барботажу, що дозволяє збільшити швидкість бродіння за рахунок зменшення концентрації спирту у масі що бродить, та подавати у ректифікаційні колони розчин спирту у воді, без продуктів бродіння. Висновок: модернізація технологічної схеми та конструкції ферментера є доцільною, оскільки збільшується продуктивність установки та відпадає необхідність чистки куба ректифікаційної колони від біомаси.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ РАСТРУБЛЮЮЧОГО ПРИСТРОЮ

    Метою роботи є модернізація раструблюючого пристрою, який призначений для формування раструба на гладкій трубі. Раструб дозволяє герметично з'єднувати труби між собою, або з фасонними деталями. На рисунку 1 показано раструблюючий пристрій і раструблену трубу (рис. 2). Технічні вимоги до труб з PP раструблених викладено у нормалі DIN 19560. Операція раструблювання виконується [1] на раструблюючому пристрої і має кілька стадій: 1. Зачистка заготовки труби від пилок, задирок, видалення стружки стиснутим повітрям з зовнішньої і внутрішньої поверхні; 2. Прогріву заготовки в кільцевому нагрівачі до пластичного стану (регулювання параметрів прогріву виконується завданням температури і часу нагріву); 3. Формування раструбу згідно DIN 19560 шляхом пневмоформування; 4. Охолодження раструбу, контроль геометричних розмірів. Технологічний час прогріву раструбу значно більше часу охолодження, тому пристрої раструблюючі мають 2, 3 або 4 місця підігріву [2] на одне формуюче та охолоджуюче. Разом з цим інтенсифікація процесу охолодження дозволить збільшити продуктивність операції раструблювання, стабілізувати розміри які визначають якість з'єднання (50,3+0,8 , 59,6+0,1). Висновок: інтенсифікація процесу охолодження раструбу що формується є найбільш важливим для модернізації операції раструблювання та вимагає конструкторських та технологічних рішень.

    Переглянути
  • РОЗРАХУНОК РЕГЕНЕРАТОРА БАРАБАННОЇ СУШАРКИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОДИЗЕЛЮ

    Конструкторське рішення з модернізації барабанної сушарки наведено на рис. 1, оригінальність конструкції підтверджено [1]. Модернізація полягає у використанні тепла газу після барабанної сушарки для підігріву повітря, що надходить у камеру спалювання перед потраплянням до сушарки. Регенератор тепла є теплообмінником, у якому процес теплопередачі поділено на два періоди – роботи та регенерації, сума цих періодів визначає тривалість циклу. Висновок: результатом розрахунків регенеративного теплообмінника має стати матеріал насадки, діаметр кульок, висота шару насадки, перетин насадки.

    Переглянути
  • НОВА КОНСТРУКЦІЯ КАЛІБРАТОРА ДВОШАРОВОЇ ГОФРОВАНОЇ ТРУБИ

    Базовою конструкцією калібратора двошарової гофрованої труби обрано калібратор лінії DROSSBACH (Німеччина). Технологічні параметри виробництва передбачали для труби DN100 температуру теплоносія -10C, для труби DN 350 +12C. У якості теплоносія використовувався етиленгліколь. При виробництві труби DN100 жорсткість кріплення калібратора не забезпечувала стабільність його положення у просторі, що було викликано його зачною вагою, у першу чергу через теплоносій (калібратор виконано з сплаву алюмінія), який циркулює у каналах калібратора. Діаметри каналів становили 10 мм, гідравлічний тиск теплоносія складав 3,5 бар. Недоліком існуючих конструкцій калібраторів ліній для виробництва двошарової гофрованої труби з полімерних матеріалів є значна вага цих пристроїв та недостатньо ефективне охолодження. Перший недолік впливає на якість продукції, - нахилений калібратор впливає на калібрування труби по товщині, другий лімітує продуктивність всієї лінії. З метою вдосконалення процесу калібрування пропонується використати теплоносій у вигляді паро-рідкої суміши, яка має меншу густину та в`язкість і забезпечує інтенсивну тепловіддачу. Значною перевагою такого рішення є можливість швидкого регулювання температури охолодження паро-рідкою суміш`ю тиском, який визначає температуру кипіння крапель, що сепаруються з суміши на стінках каналів. Зменшення в`язкості теплоносія дозволило змінити розташування каналів охолодження калібратора – виконати їх меншим діаметром (7 мм) та двоходовими – рисунок 1. В якості теплоносія пропонується використати фреон R134a, відповідно температура кипіння може коливатися від -20С (1,5 бар) до +20С (5,5 бар).

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ СПИРТОВЛОВЛЮВАЧА ВИРОБНИЦТВА СПИРТУ

    Етанол (С2Н5ОН) — це сильна психоактивна речовина, яка зазвичай виготовляється збродженням здатних до ферментації вуглеводів. Крім харчових продуктів етиловий спирт у великій кількості споживається як пальне, розчинник та як сировина в різноманітних промислових процесах. Для промислових потреб етиловий спирт часто виробляють з нафтової та газової сировини каталітичною гідратацією етилену. У промислових масштабах етиловий спирт добувають трьома способами: спиртовим бродінням цукристих речовин, гідролізом целюлози і синтетичним способом. Враховуючи значну потребу палива на сьогоднішній день в багатьох країнах світу діють програми по застосуванню етанолу в автомобільному паливі. У зв’язку з цим значно збільшуються потреби у виробництві етилового спирту. Актуальним для України способом є виробництво етанолу з біологічної продукції [1]. Втрати етанолу при виробництві з вуглекислим газом на вітчизняних заводах складає до 1,5%, тому об'єктом модернізації став спиртовловлювач, який розташовано після бродильних апаратів. Принцип роботи спиртовловлювача – абсорбція водою парів спирту з потоку суміші вуглекислого газу та етанолу. Мета модернізації – покращити рівномірність зрошування насадки спиртовловлювача, та запобігти утворенню сухих дільниць поверхні елементів насадки. Мета досягається встановленням повздовжніх, та на відміну від аналога секторально розташованих перегородок, та центрального стриженя, що має жорстке кріплення, це запобігає радіальному руху вуглекислого газу, та відповідно руху рідини від центральної частини апарату до периферійної частини. Таким чином досягається рівномірність зрошування елементів насадки у радіальному напряму (рис.1). Рідна подається у верхню частину корпуса, зрошує елементи насадки та по їх поверхні плівкою стікає до низу, збагачуючись спиртом, вуглекислий газ продуктів бродіння містить спирт та піднімається у порожнинах насадки, віддаючи спирт рідині. Нова конструкція насадки спиртовловлювача запобігає радіальному руху рідини від центру до периферії, що покращує рівномірність зрошування, та запобігає утворенню зон з сухою поверхнею насадки і збільшує ефективність спиртовловлювача. На ідею нової конструкції спиртовловлювача подано заявку на патент України [2], тема модернізації є актуальною, а проектування нового апарату вилучення етанолу з вуглекислого газу може бути темою дипломного проекту.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРУ ВИРОБНИЦТВА МЕТАНОЛУ

    Метанол (метиловий спирт)- рухлива рідина (в'язкість 0,5513 мПа•с при 25 °C) із слабким запахом, схожим на запах звичайного спирту. Густина його 0,792 г/см3 . Температура кипіння 64,5°С, з водою змішується в будь-яких співвідношеннях. Добрий розчинник для багатьох органічних речовин. Метиловий спирт — отруйна речовина, що діє на нервову і судинну системи людини. При потраплянні в організм людини 10 мл метанолу може призвести до важкого отруєння, до сліпоти; попадання 25-30 мл метанолу призводить до смертельного випадку. Одним з етапів виробництва метанолу є конденсація його парів після виходу з ректифікаційної колони . Недоліками класичного конденсатора є неефективний теплообмін через утворення плівки конденсату на поверхні труб. Плівка конденсату стікає ламінарно та має значний термічний опір, який збільшується відповідно із збільшенням товщини плівки. Для зменшення термічного опору плівки конденсату пропонується модернізувати конструкцію вертикального конденсатора, а саме – замінити гладкі труби на ступінчасті. Така конструкція запобігає значному збільшенню товщини плівки конденсату через його зрив з ступінчастої труби у місцях переходів з малого діаметру на більший. Вертикальний конденсатор (рисунок 1) складається з корпусу, кришки і днища. Теплообмінні трубки 7 закріплені до верхньої 5 та нижньої 6 трубних решіток, що розташовані на торцевих поверхнях корпусу. Рідина, яка нагрівається, потрапляє в кришку апарата по штуцеру 2, а відводиться - по штуцеру 1. Теплоносій, що конденсується надходить в міжтрубний простір теплообмінника по штуцеру 3 і виходить через штуцер 4. Пара, яку потрібно сконденсувати проходить по міжтрубному просторі, конденсується і плівкою стікає вниз по трубках. Рідина рухається у теплообмінних трубах, поступово нагрівається. Модернізація конструкції вертикального конденсатора дозволить підвищити продуктивність за рахунок зменшення термічного опору плівки конденсату шляхом зменшення товщини цієї плівки [1].

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ БРОДИЛЬНОГО АПАРАТУ ВИРОБНИЦТВА ЕТИЛОВОГО СПИРТУ

    На сьогодні в багатьох країнах світу діють програми по застосуванню етанолу в автомобільному паливі (Бразилія, США, Канада, Євросоюз, Аргентина, Китай, Австралія, Японія та ін.). У зв’язку з цим значно збільшуються потреби у виробництві етилового спирту, згідно прогнозу очікуваний об’єм виробництва біоетанолу в світі в 2020 р складе 281,5 млр. л (за обсягом виробництва посідає перше місце в світі серед всіх органічних продуктів). Тому модернізація бродильного апарату виробництва етилового спирту є актуальною. Етиловий спирт відноситься до числа багатотоннажних продуктів основного органічного синтезу, Розглядається процес виробництва етилового спирту з качанів кукурудзи. Схема модернізованої дільниці бродіння та очистки спирту наведено на рисунку 1. Після розварювання, оцукрювання та охолодження маса потрапляє до бродильного апарату. У бродильному апараті встановлено модернізовану мішалку якірного типу з отворами для барботажу бродильної маси діоксидом карбону. Барботаж використовується для переносу етанолу діоксидом карбону з бродильного апарату назовні. Суміш парів етанолу та діоксиду вуглецю розділяється у спиртовловлювачі за рахунок селективної абсорбції етанолу водою. Суміш води з етанолом розділяється у ректифікаційній колоні, далі вода повертається до спиртовловлювача, а очищений діоксид карбону спрямовується частково до бродильного апарату, а частково виводиться з процесу як побічний продукт виробництва етанолу. Очищений діоксид вуглецю використовується у харчовій промисловості. Висновок: модернізація дільниці бродіння та очистки спирту є доцільною, розробка нових апаратів відповідно до модернізації актуальна.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ЛІНІЇ ВИРОБНИЦТВА КОМПОЗИТНИХ ЛИСТІВ

    Листи з композиції борошна деревини та поліпропілену (eng. Polywood) широко використовуються у будівництві, виготовленні облицювання авто- та мото- техніки. Перевагою композитних листів перед полімерними є більший модуль пружності, стабільність розмірів, менша собівартість, можливість дублювання тканиною безпосередньо при термоформуванні, морозостійкість. Крім борошна деревини використовується скляна фібра, це дозволяє значно збільшити модуль пружності та предел міцності, зменшити водопоглинення, але такий наповнювач збільшує собівартість та питому вагу виробу. Виробництво листів з композитних матеріалів включає стадії сушки та дозування сировини; плавлення та перемішування у екструдері; формування заготовки листа у плоскощілинній головці; калібрування та охолодження листа у каландрі; охолодження на рольгангу; різка вздовж та кромок; складання. Практично все обладнання є спеціалізованим та високотехнологічним, із значними вимогами до надійності його роботи, оскільки вихід з ладу будь- якого вузла призведе до зупинки всієї лінії. Високі вимоги до системи автоматизованого керування роботою лінії, оскільки технологічні параметри виробництва визначають якість виробу. Особливість переробки композитних матеріалів полягає також у високому абразивному зносі робочих органів екструдера та головки (міжремонтний період шнеків складає 6000-8000 годин) [1]. Сучасні лінії для виробництва композитних листів мають продуктивність до 2000 кг/год, технології переробки постійно вдосконалюються, а разом з ними і обладнання. Основними напрямками модернізації таких ліній стали енергоефективність, якість перемішування, точність геометричних розмірів виробу, точність дозування компонентів. Крім того, сучасні лінії мають можливість ламінувати композитний лист безпосередньо на основному каландрі. Вітчизняна лінія виробництва листів з композитних матеріалів - ЛДПЛ- 1000 [2] має продуктивність до 400 кг/год та ширина виготовляємого листа – 1000 мм, товщина – до 5 мм, що значно менше за світові зразки. Ступінь наповнення композиту – до 50% по вазі, що також поступається закордонним зразкам (Рисунок 1). Висновок: модернізація лінії доцільна, проектування обладнання, що входить до її складу актуальне.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ КАЛАНДРА З РОЗРОБКОЮ ПРИСТРОЮ ДЛЯ ЗНІМАННЯ ЛИСТА З ОСТАННЬОГО ВАЛА

    Каландрування – процес обробки матеріалів на каландрі з метою підвищення гладкості, щільності, лоску, а також вирівнювання товщини листа. Модернізація каландра, що пропонується, належить до галузі переробки полімерних матеріалів, а саме: виробництва дерево-полімерних композитних листів. Каландр складається з валів, приводу для їх обертання, механізму притискання, системи термостатування валів. Питомий тиск, що утворюється у міжвалковому зазорі досягає 20 МПа [1]. За такого тиску розплав композиції потрапляє у мікротріщини гарячого вала, що створює складність виконання операції знімання листа з вала, тому метою модернізації каландра стало полегшення знімання листа з останнього вала каландра. Традиційно лист знімався за допомогою ножів, які встановлено на відстані від поверхні валу (для запобігання пошкодження полірованої поверхні валу). Такий спосіб у сучасних умовах неприпустим, тому що поверхня листа пошкоджується ножем (дряпається). Пропонується новий пристрій до каландру, що забезпечить знімання листа без пошкодження його поверхні [2]. Пристрій містить два додаткових валки, які тиснуть на композитний лист, який необхідно зняти з останнього валка каландру, по краях, рисунок 1. Додаткові вали мають діаметр, менший від діаметру вала, з якого знімається композитний лист. При натисканні композитний лист деформується, прогинаючись у напрямку валу з меншим діаметром, таким чином краї листа відстають від валу каландру і тягнуть за собою центральну частину листа (Рисунок 1). Додаткові валки контактують з листовою заготовкою по краях, які потім відрізаються і перетворюються у зворотні відходи, таким чином товарна поверхня листів не псується. Пристрій кріпиться на каландрі і крім притискаючих валків має механізм притискання, що створює силу тиску та регулює положення валків пристрою для зміни форми листовій заготовці – вона має стати пласкою, або має збільшитись радіус згину. Висновок: модернізація каландру дозволить покращити якість композитного листа, тому є доцільною, а розробка креслень нового пристрою є актуальним.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА БІОЕТАНОЛУ

    Біоетанол який отримують у процесі переробки рослинної сировини, широко застосовується як біопаливо або як паливна добавка. Біоетанол, на відміну від нафти, є однією з форм відновлюваних джерел енергії. В зв’язку з цим виробництво біоетанолу зростає. Його отримують з сільськогосподарської сировини: коренеплодів, зернових, цукрової тростини, кукурудзи, меляси. Технологічна схема виділення біоетанолу наведено на рис. 1. Сировина подається на бункер 7, після чого відбувається подрібнення на валковій дробарці 8,після чого теплообмінник підігріває суміш перед подачею на колону розварника 12. Потім до охолодженої суміші додається солодове молоко в оцукрювачі 13. Після оцукрення суміш потрапляє до бродильного чану 15 куди подаються дріжджі. Пари біоетанолу потрапляють до абсорберу 21, абсорбуються водою і потрапляють до ректифікаційної колони 23, після колони пари етанолу з водою конденсуються у дефлегматорі 22, майже чистий етанол через бак 24 частково повертається до ректифікаційної колони, частково в бак 25, як кінцевий продукт. Наведена технологічна схема є модернізованою, і відрізняється від сучасних модернізацій тим, що бродіння відбувається за атмосферного тиску, але вміст спирту у бродильній масі зменшено за рахунок її барботажу СО2, який десорбує етанол, очищується від нього і повертається на барботаж. Таким чином, малий вміст етанолу у бродильній масі запобігає гальмуванню бродіння, також отримані з барди сухі дріжджі більш калорійні, а ректифікація менш енерговитратна. Сучасні технології передбачають перемішування бродильної маси стиснутим сухим СО2, а конструкції спиртових пасток, – отримання водо – спиртової суміші з концентрацією етанолу до 5% об'ємних [1]. Аналіз вмісту газів, що виходять з бродильної маси, табл. 1 дозволяє стверджувати, що ефективне винесення етанолу з бродильної маси за рахунок барботажу СО2 відбувається і при малих значеннях (1 об. %) вмісту етанолу (порівняно з кубовим залишком при традиційній схемі отримання спирту 0,015 об. %).  Висновок: модернізація актуальна, проектування нової спиртової пастки доцільне.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ЛІНІЇ ВИДІЛЕННЯ МЕТАНОЛУ З БЕНЗОЛ–МЕТАНОЛОВОЇ ФРАКЦІЇ

    Метанол широко застосовується в газовій промисловості, органічному синтезі для отримання формальдегідів, а також для отримання біодизеля. В зв’язку з цим виробництво метанолу зростає. В процесі виділення дихлоретану з косового газу побічним продуктом є суміш бензолу та метанолу, тому їх доцільно розділити. Для розділення використовується метод ректифікації, процес проходить при тиску 1,0 МПа. Зі збірника бензол–метанолу 2 суміш подається на теплообмінник 3, що підігріває суміш до температури кипіння перед подачею на ректифікаційну колону 4 де й проходить розділення на метанол та бензол. Пари метанолу відводяться через верхню частину колони потрапляє до дефлегматора 5 після чого пар з рідиною розділяється пар йде на конденсатор 7, а рідина на омивання колони. Після конденсатора рідина подається для охолодження на холодильник 9, а потім в збірник для метанолу11. В свою чергу частина бензолу з нижньої частини колони подається на парогенератор 6, а інша на холодильник 8 і в збірник для бензолу 10. Модернізація технологічної схеми полягає в тому, що вода з холодильника метанолу 9 подається на конденсатор 7 де догрівається і використовується для підігріву суміші перед ректифікаційною колоною у теплообміннику 12. Перевагою такої модернізації є зменшення витрати води для охолодження, недоліком – збільшення розмірів конденсатора, через підвищення температури води, яка охолоджує пари метанолу. Висновок: запропонована модернізація покращує енергоефективність схеми виробництва, тому актуальна, а проектування нового конденсатора метанолу, відповідно до модернізації є доцільним. Модернізація полягає в тому що, ми зриваємо плівку конденсату з труби за рахунок місцевої зміни форми труби тим самим збільшуємо ефективність використання поверхні труб.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ УСТАНОВКИ АЗОТНОЇ КИСЛОТИ З РОЗРОБКОЮ ПЛАСТИЧАСТОГО ТЕПЛООБМІННИКА, ВИПАРНИКА ТА ДЕСОРБЦІЙНОЇ КОЛОНИ

    Виробництво азотної кислоти АК-72. Азотна кислота за об'ємом виробництва займає серед інших кислот друге місце після сірчаної кислоти [1]. Все зростаючий обсяг виробництва HNO3 пояснюється величезним значенням азотної кислоти і її солей для народного господарства. Усі промислові способи отримання азотної кислоти основані на контактному окисленні аміаку киснем повітря з подальшою переробкою оксидів азоту в слабку азотну кислоту шляхом поглинання їх водою. Зараз зростання виробництва відбувається за рахунок вдосконалення і оновлення технології, а також організації випуску азотної кислоти в країнах, що розвиваються. Технологічна схема виробництва розбавленої азотної кислоти з двома ступенями тиску(комбінована схема) являєтся найбільш сучасною [2]. В її основу закладено замкнутий енерготехнологічний цикл с двухступінчастою конверсією аміака і охолодженням нітрозних газів (1 стадія) під тиском 0.42 МПа і переробкою нітрозних газів (2 стадія) під тиском 0.108 МПа. В цій схемі забезпечується найбільш оптимальні умови кожної з стадій виробництва – окиснення аміака і переробки нитрозних газів . Установка використовується для отримання азотної кислоти. В схемі передбачені: - випуск продукції у вигляді 60% азотної кислоти ; - ретельна очистка аміака та повітря ; - охолодження нітроз них газів з промивкою їх від нітрита і нітрата амонія; - каталітичне очищення димових газів; - використання вторинних енергетичних ресурсів (теплоти нітрозних газів для нагріву аміаку).

    Переглянути
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ТЕПЛООБМІНУ У БЛОЧНОМУ ТЕПЛООБМІННИКУ

    Метою досліджень є створення методики перевірочного розрахунку блочних теплообмінників (БТО) та визначення оптимальних гідродинамічних параметрів їх експлуатації. Гідравлічний опір БТО складається з гідравлічних опорів всіх елементів, через які послідовно циркулює теплоносій [1]. Місцеві опори згідно рисунок 1 наступні: у впускних кришках 2 та випускних 1 відбувається раптове розширення потоку F1/F2=0,16, 1=5,146Re-0,19 , раптове звуження F1/F2=0,16, 2=11,18Re-0,42 (критерій Re розраховується для меншого перетину); - два коліна з кутом 90 3=1,1. Приймаємо розміри рекомендовані [2]: А=350 мм – висота блока, В=515 мм – довжина блока, H=350 мм – ширина блока, діаметри отворів 12 мм, горизонтальних 180 шт, вертикальних 252 шт. Визначаємо діаметри штуцерів з умови що площа їх перетину дорівнює площі перетину всіх отворів dштуц=0,16м. Скоротивши рівняння (1), прийнявши теплоносієм воду за температури 20С отримаємо загальну залежність, Па. Теплова потужність теплообмінника з основного рівняння теплопередачі визначається як Q=СK (С - константа), коефіцієнт теплопередачі у блочних теплообмінниках лімітується процесом теплопровідності у блоці через значну товщину стінок між каналами. Висновок: підвищення теплової потужності БТО за рахунок збільшення масової витрати теплоносіїв має бути економічно обґрунтованим, що вимагає створення методики розрахунку теплової потужності БТО в залежності від потужності встановлених насосів, що дозволить обрати оптимальний гідродинамічний режим експлуатації БТО.

    Переглянути
  • МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ ВИРОБІВ З СПІНЕНОГО ПОЛІСТИРОЛУ

    Процес формування виробів з спіненого полістиролу (XPS) відбувається у формуючій головці, де розплаву надається форма кільця. Особливість формування полягає у необхідності підтримання мінімального гідростатичного тиску в розплаві, з метою запобігання його спінення у головці, для чого форма каналу проектується з звуженням, та конусоподібною, крім того формуючий інструмент має систему термостабілізації (отвори для циркуляції масла), яка має забезпечити зниження температури поверхні інструмента (рисунок 1). Метою роботи є створення методики перевірочного розрахунку формуючого інструменту, а саме - розрахунку тиску у формуючому інструменті. Математична модель течії розплаву у каналі передбачає формулювання рівнянь збереження, граничних та початкових умов. Обираємо циліндричну систему координат, відокремлюємо елементи каналу (рисунок 2). Початкова температура розплаву визначається як температура розплаву після екструдера, тиск на вході до формуючого інструмента необхідно знайти шляхом вирішення системи рівнянь. Температура на поверхні каналу визначається як температура стінок каналу, процес вважається стаціонарним, а течія - ламінарною, крім того, у зв'язку з симетричною геометрією форми каналу вважаємо, що потоки у кільцевому направленні відсутні. Вирішення рівнянь методом скінчених різниць вимагає геометричної розбивки каналу течії на елементи сіткою (рисунок 2, 3). Висновок: вирішення математичної моделі течії розплаву дозволить встановити залежності тиску у формуючому інструменті від основних геометричних параметрів каналу, залежності розподілу температури у розплаві.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЕКСТРУЗІЇ ТРУБ ДІАМЕТРОМ БІЛЬШЕ 560 мм

    Екструзія труб великих діаметрів з поліетилену актуальна для виробництва попередньо теплоізольованих спіненим поліуретаном трубопроводів для мереж гарячого водопостачання та теплових мереж [1]. Єдиним виробником труб діаметром до 1200 мм є підприємство "Сервіс ТІП-5" (колишній завод сантехнічних заготовок) м. Київ. Виробництво труб з полімерних матеріалів припускає утворення відходів, з яких частина вважається повертаними, а частина - безповоротними. Норми ЄС припускають кількість відходів - 5% від маси вироблених труб. Ці 5% включають безповоротні і умовно повертані відходи. До безповоротних відходів відносяться утворені летючі сполуки (угар) - 0,5% і усушка/утруска при транспортуванні 0,3%. На практиці встановлено, що угар дещо більше - близько 0,5-1,5%. До усушки/утряски відносяться порвані при транспортуванні мішки і великі літники, які не можуть бути передроблені. В даний час при виробництві полімерних труб для ізоляції сталевих труб [1] одним з основних критеріїв якості труби є результати механічних випробувань. Добавки подроблених повертаємих відходів можливо за умови відповідності труби до вимог механічних випробувань. Стабільність механічних характеристик полімерних труб напряму залежить від рівномірності розподілу дефектних мас полімеру (перепалені відходи, результат сепарації при течії полімеру в каналі низьков’язких компонентів). Такі компоненти ще називають воском, через зовнішню схожість мають низьку механічну міцність, і при розташуванні впоперек стінки труби значно зменшують її загальну міцність (стійкість при внутрішньому гідростатичному тиску). Вітчизняні трубні головки прямоточні (кошиковий тип - за імпортним), тобто розплав з екструдера, (рис.1) потрапляє в головку, де розділяється на декілька потоків, що огинають дорнотримач, після чого потоки замикаються в кільцевої канал і виходять з головки у вигляді трубної заготовки розплаву. Нову конструкцію формуючої трубної головки наведено на рис.2[2], вона передбачає рух полімеру вздовж гвинтового каналу, при цьому полімерний воск, що утворюється, або сепарується на стінках металу розподіляється у стінці труби по спіралі, що запобігає ослабленню самої труби. Висновок: з метою забезпечення стабільної якості полімерних труб по механічним випробуванням доцільно використовувати головки з гвинтовим розподілом розплаву.

    Переглянути
  • ОБГРУНТУВАННЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РЕКУПЕРАТОРИ ТЕПЛА ПОВІТРЯ

    Згідно [1] мінімальні питомі витрати вентиляційного повітря для приміщень житлових будівель має бути не менше 3 0,01_ ì V ñ ëþ ä   . Порушення цих норм призводить до накопичення СО2 в приміщенні, та шкодить здоров'ю. У зимовий період втрати тепла за рахунок вентиляції при температурі назовні –10С, в приміщенні +20С складають:Витрати тепла при вентиляції збільшують загальні витрати тепла в навколишнє середовище, тому використовують рекупераційні теплообмінники. Відпрацьоване тепле повітря з приміщення, рис. 1, проходячи через теплообмінник віддає тепло свіжому, холодному повітрю зовні, таким чином відбувається утилізація тепла повітря, що вентилюється. У більшості конструкцій використовується пластинчастий теплообмінник з перехресним ходом, ефективність таких рекуператорів досягає 77% [2]. Встановлення кількох блоків дозволяє збільшити ефективність до 92% [3]. Крім того використовуються конструкції регенераторів, їх недоліком є наявність рухомих елементів (клапана), та періодичність роботи. Незважаючи на велику кількість наукових робіт, присвячених пластинчастим теплообмінникам даний процес рекуперації має особливості та недостатньо вивчений. Основна особливість полягає у малій інтенсивності процесу, що пов’язано з властивостями повітря (низька густина і теплопровідність), та використанням вентиляторів динамічного типу, ККД яких стрімко падає при підвищенні гідравлічного опору апарату. Метою досліджень є створення методики розрахунку оптимальних параметрів пластинчастого теплообмінника повітря–повітря. До критеріїв оптимізації має бути включені: гідравлічний опір теплообмінника, маса рекуператора, ефективність процесу переносу тепла. Створення нової методики дозволить впровадити сучасні промислові зразки енергозберігаючого обладнання.Висновок: дослідження процесу переносу тепла у рекупераційних теплообмінниках систем вентиляції пластинчастого типу є актуальним, та важливим.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС КАЛІБРУВАННЯ ТРУБ З ПОЛІПРОПІЛЕНУ

    Фізична модель описує процес калібрування труби.В основу фізичної моделі покладені граничні умови першого і четвертого роду, початкова умова – температура розплаву. Розв'язання моделі, рисунок 1, дозволяє отримати товщину плівки, затверділого розплаву, як функцію довжини калібру. Кристалізація полімеру викликає усадку  і плівка зменшується в розмірі. Для компенсації деформації існує тиск, P x( )  , який запобігає деформації плівки, рисунок 2. На трубну заготовку діє: атмосферний тиск з середини труби, зовнішній тиск зі сторони калібратора, тиск викликаний усадкою полімеру, що кристалізується, рисунок 3. Результуюча тисків притискає трубну заготовку до стінки калібру, що викликає силу тертя, рисунок 4. Математичну модель сформульовано в систему 1, результатом розв'язання є ( ) P x êàë³áð . Якщо перевищення тиску зі сторони калібру (малий вакуум), викличе відрив трубної заготовки від стінки калібру, розплавлення плівки та обрив. Зменшення тиску зі сторони калібру (великий вакуум) збільшить силу тертя і закристалізованої плівка порветься, якщо вона не достатньо груба.

    Переглянути