Швед М. П.

Сортировать по умолчанию названию
  • Дослідження розчинності полімерів спінювальними агентами

    Пошук альтернативних спінювальних агентів, які можуть ефективно використовуватись у промисловості, є однією із основних задач виготовлення спінених полімерів [1]. Найбільш поширеними спінювальними агентами при промисловому виготовлені пінополімерів є низкокиплячі рідини –– аліфатичні вуглеводні, їх галогенопохідні та ароматичні вуглеводні, спирти, прості ефіри, кетони і т.д. Спінювання відбувається пароутворенням при підвищенні температури або(і) при знижені тиску в системі (композиції). Існує значна кількість робіт, присвячених визначенню ефективності використання того чи іншого спінювального агента. Автори [2] відзначають, що найкращими, з точки зору якості отриманої структури спінених полімерів, є ті спінювальні агенти, які здатні розчиняти полімер-основу. Також, відзначено, що зазвичай процес розчинення полімеру спіненим агентом супроводжується тепловиділеннями. Для оцінки можливості розчинення полімеру низькомолекулярними рідинами існує ряд теорій, серед яких: Гільдебранда-Смолла та Аскадського. При розрахунках процесу екструзії полімеру із спінювальним агентом, необхідно враховувати теплоту розчинення полімеру спінювальним агентом, окрім дисипативних тепловідділень та теплоти фазових перетворень. Для числового моделювання процесу екструзіі, теплоту розчинення можна визначити згідно теорії Гільдебрандта-Смолла, що дозволяє враховувати теплові витрати для різних полімерів та розчинників [3]. Розрахунок розчинності полімерів за Гільдебрандом–Смоллом базується на тому, що при розчиненні високомолекулярної сполуки повинні бути розірвані зв’язки між однорідними молекулами і утворені нові зв’язки між полімером і розчинником. Таким чином, ентальпія змішування ΔHзм є алгебраїчною сумою виділеного і поглинутого при розчиненні тепла та визначається за рівнянням Гільдебранда –Скетчарда. Параметри розчинності полімерів (поліетилен низької густини (ПЕНГ); полістирол) промисловими спінювальними агентами за умов переробки у екструдері (340К, 10 МПа) показав, що при переробці відбувається розчинення полімеру (Δ = δр - δп<0). Результат теоретичного аналізу здатності типових спінювачів до розчинення виявив, що за заданих умов найкращим є i-бутан (для полістиролу Δ =-4,51; для ПЕНГ Δ=-4,313), недоліком якого при застосуванні у якості спінювального агенту є горючість. Аліфатичні вуглеводні (хладони) теж виявляють задовільну здатність до розчинення (для полістиролу Δ=-2,39; для ПЕНГ Δ=-3,247), проте є нерекомендованими до промислового застосування з точки зору охорони навколишнього середовища, через високий руйнівний фактор озонового шару. Такий підхід, дозволяє здійснювати теоретичний аналіз при пошуку нових спінювачів, які будуть задовольняти всім умовам промислових застосувань: технологічним, економічним, екологічним.

    Переглянути
  • НАВАНТАЖЕННЯ, ДІЮЧІ НА ВАЛ ТА ШЕСТЕРНІ НАСОСА

    Останнім часом шестеренні насоси все частіше використовуються для перекачування високов’язких полімерних розплавів. Такі насоси здатні створювати тиск до 70 МПа. Тобто вали та шестерні насосу піддаються великим навантаженням, що зумовлює приділяти особливу увагу їх розрахунку і встановлювати жорсткі умови до геометричних розмірів та точності виготовлення[1]. Під дією навантажень можливі руйнування деталей, що призводить до зупинки виробництва та витрат на ремонтні роботи. Найчастіше руйнуванню піддаються шестерні та вали. Вихід з ладу шестерні може бути спричинений руйнуванням головок зубів(рис. 1 - а), появою тріщин в основі зубів(рис. 1 - б), тріщин у місці шпонкового паза(рис. 1 - в). Вихід з ладу вала може бути спричинений його скручуванням(рис. 2). або появою тріщин у місці шпонкового паза. При проектуванні шестеренного насоса проводяться наступні розрахунки: робочі поверхні зубів шестерень на довговічність по контактним напруженням, зубів на витривалість по напруженню згину, вал на прогин та скручування, розрахунок навантажень діючих на опори(підшипники) валів, шпонки на зріз[2]. Для запобігання виходу з ладу таких важливих деталей як вал 5(рис.3) та шестерень 2 необхідно розраховувати шпонку 7 на менші допустимі навантаження, що призведе до її руйнуванні при критичних навантаженнях. Заміна шпонки не призведе до простою обладнання та значно дешевша за заміну вала чи шестерні насоса[3].

    Переглянути
  • Дослідження процесу спінювання екструдованих пінополімерів

    Однією з важливих задач при проектуванні екструзійного обладнання для виготовлення спінених пінополімерів є визначення профілю отвору формувального пристрою, від геометрії якого залежить форма погонажного виробу. Оскільки процес спінювання, який починається при різкому зниженні тиску на виході з формувального пристрою екструдера, призводить до суттєвої зміни форми виробу, то завданням проектування є визначення необхідної конфігурації вихідного отвору, буде відповідати заданому перетину профіля [1]. На процес спінювання найбільшим чином впливають такі фактори як: концентрація спінювального агента, здатність агента до розширення, міцність полімеру у в’язкоплинному стані, температура сировини, тиск на виході з екструдера. Для визначення ступеню спінювання у залежності від концентрації спінювального агенту, температури та тиску на виході з екструдера, авторами [2] запропоновано ряд залежностей які дозволяють врахувати властивості полімера- основи. Ці залежності дозволяють оцінити лише ступінь збільшення площі перетину при спінюванні, проте не відповідають умовам визначення конфігурації та геометрії профілю. Наразі ця задача визначається майстерністю та досвідом проектувальника і, зазвичай, потребує доробки оснащення після ряду експериментальних випробувнь Оскільки сучасна промисловість зацікавлена у виготовленні спінених профілів різного перетину (багети, кутники, круг, квадрат, фасонний профіль), то задача визначення геометрії вихідного отвору формувального пристрою є актуальною. Для розв’язання такої задачі запропоновано новий підхід, що базується на ідеї поступової зміни геометрії перетину від перетину вихідного отвору до круглого перетину, тобто умови ідеального спінювання. Умова ідеального спінювання передбачає, що перетин будь-якої конфігурації при необмеженому спінюванні має набувати форми круга (рисунок 1). При цьому вводимо припущення, що спінювання відбувається рівномірно від центру мас розглядуваного перетину. Умовою закінчення процесу формування є момент, коли розглядуваний перетин має площу, що відповідає можливому ступеню спінювання визначеному для певних умов (концентрація агента, сировина) [2]. Для розв’язку вказаної моделі запропоновано двовимірну декартову систему координат, для якої задається геометрія перетину (растровий об’єкт). Для визначення центра мас довільної фігури використано метод визначення статичних моментів маси у перегляді на плоску фігуру: поверхневу густину, тобто масу одиниці площі поверхні, будемо вважати постійною і рівною δ для всіх частин фігури. За прямими, що рівномірно відходять із центра мас визначають однакову кількість проміжків n від границі заданої растрової фігури (відповідає геометрії вихідного отвору 0) до кола максимально можливого спінювання (умови ідеального спінювання), що дозволяє визначити зміну профілю. Профіль, який утвориться в результаті спінювання, відповідатиме тій із обчислених профілів, у якого площа збігатиметься із обчисленою за умовами спінювання. У програмі запропоновано метод поступових наближень: якщо розрахована для наступного перетину площа стає більшою за кінцеву, проте не відповідає збігу із заданою точністю – кількість проміжків n зменшується і розрахунок починається з попереднього кроку. Програмна реалізація дозволяє проводити багатоваріантні розрахунки з метою визначення необхідної конфігурації вихідного отвору для заданого профілю.

    Переглянути
  • КАСКАДНА ЕКСТРУЗІЯ ПОЛІМЕРІВ

    Все зростаючі обсяги виробництва та переробки полімерних матеріалів вимагають від галузі полімерного машинобудування ширшого використання ресурсозберігаючих технологій. На сьогоднішній день у процесах екструзії найпоширенішим обладнанням є одночерв´ячний екструдер, на якому базується більшість технологічних ліній. В одночерв´ячному екструдері такі операції як живлення, стискання, розплавлення, гомогенізація, створення тиску та дозування полімеру виконуються одним робочим органом – черв´яком, і зміна якихось параметрів одного з процесів з метою оптимізації, призводить до зміни всіх інших процесів, які тісно пов’язані між собою [1]. Саме тому все ширшого поширення набувають каскадні схеми екструзії. Апаратурне оформлення каскадів залежить від конкретного призначення екструдера. Необхідно зазначити, що на першій стадії в якості розплавлювача- гомогенізатора доцільно використовувати дисковий екструдер, який має високу змішувальну здатність, короткий час переробки (10-12 с), просту конструкцію та низькі питомі показники. Але дискові екструдери не створюють достатнього тиску екструзії, і в чистому вигляді знаходять досить обмежене застосування. З метою покращення параметрів екструзії на кафедрі машин та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв НТУУ «КПІ» створений каскадний дисково-шестеренний екструдер [1], схема якого зображена на рисунку 1. У цьому екструдері виділені в окремі автономно незалежні слідуючі стадії: – дозування сипучого матеріалу; – живлення, попереднє стискання, плавлення та перемішування розплаву; – створення кінцевого тиску та дозування розплаву. Для виконання цих операцій використовуються: на першій стадії – шнековий дозатор 1; на другій стадії – дисковий екструдер 2, який працює в «голодному режимі»; на третій стадії – дозуючий шестеренний насос 3. Особливістю такого екструдера є те, що дисковий розплавлювач- гомогенізатор забезпечує регульоване термомеханічне навантаження на полімер, за рахунок можливості зміни частоти обертання черв´ячно- дискової частини та робочого зазору дискового екструдера при незмінній продуктивності, яка забезпечується шнековим дозатором. Створення фізичної та математичної моделей, а на їх основі алгоритму розрахунку каскадної дисково-шестеренної екструзії, є важливою задачею при проектуванні каскадних екструдерів.

    Переглянути
  • Модернізація дискового екструдера лінії для грануляції поліетилену

    Використання упаковок, тари та виробів з полімерних матеріалів призводить до появи великої кількості відходів, що негативно впливає на екологічну ситуацію в світі. Одним із розповсюджених методів утилізації відходів з полімерних матеріалів є регрануляція, що дозволяє використовувати їх у вторинному застосуванні. Основним елементом лінії для вторинної переробки полімеру є екструдер. Високі швидкості зсуву при відносно низьких тисках забезпечують дискові екструдери, які не тільки розплавляють полімер, а й створюють необхідну гомогенізацію та стабілізацію його властивостей. Через це даний вид устаткування є перспективним для використання, вдосконалення та розробка якого актуальна і в даний час. Екструдер працює в такий спосіб. Матеріал подають у завантажувальній отвір 2, після чого він захоплюється гвинтовою нарізкою 5 циліндричної втулки 4 і надходить у проміжок між корпусом 1 і диском 7, плавиться і у вигляді розплаву виходить крізь розвантажувальний отвір 3. Виникнення при цьому в кільцевому проміжку між сполучними поверхнями 8 і 9 циліндричної втулки 4 та диска 7 нормальних напружень в розплаві (ефекту Вайссенберга) сприяє руху матеріалу не в порожнину циліндричної втулки 4, а в дисковий проміжок, утворений диском 7 і корпусом 1 екструдера. За необхідності зміни величини гідравлічного опору зазначеного кільцевого проміжку або (та) умов переробки полімеру в проміжку між диском 7 і корпусом 1 регулюють взаємне положення циліндричної втулки 4 і диска7. Мета даної роботи – вдосконалити дисковий екструдер, в якому нове виконання робочих органів унеможливлює проникнення перероблюваного матеріалу в проміжок між конічними ділянками циліндричної втулки та диска, а отже і значно підвищує надійність екструдера. Запропонована модель суттєво покращує якість розплаву під час ефективного перероблення найрізноманітніших термопластичних матеріалів.

    Переглянути
  • Дослідження лінії для виробництва листів із композитних термопластів

    Лінія для виробництва листів із композиційних термопластів, призначена для виробництва листів. Основною сировиною служать гранули і відходи поліетилена високого і низького тиску, поліпропілену; наповнювачами – дерев`яна стружка, відходи рисового, цукрового, льняного виробництв, інші органічні і неорганічні домішки. Листи із композиційних матеріалів термопластів успішно використовуються в будівництві. В якості красивого і зносостійкого матеріалу широко використовуються для облицювання приміщень, меблів, легкових автомобілів і автобусів, тролейбусів, літаків. Область використання продукції лінії постійно розширюється, тому необхідно дослідити можливість модернізації черв’ячного екструдера, який являється основним із апаратів даної лінії. На рис.1 представлена схема для виробництва листів із композиційних термопластів, яка включає в себе розплавлювач ЧР63х18 (1) з установленим на ньому бункером (2) для гранул полімеру, прес двохчерв’ячний ЧПВ2Сп90х15 (3) з приєднаним до пресу обладнанням вакуум-насосу; дозатор з нагрівачем повітря, формуючу головку (4).Далі в технологічній на направляючих рейках розташовується обладнання для виробництва листів, яке включає: каландр гладильний (5) зі станцією регулювання температури і вузлом підготовки теплоносія; рольганги (6) і (7); охолоджуючий пристрій (8), змонтований на 2-ох секціях рольганга; пристрій тягнучий (9); різка поперечна (10) і пристрій гальмівний (11). Фізична і математична моделі процесу, що протікає в екструдері описані за методиками: Сівецького, Радченка, Лукача – з допомогою реологічних рівнянь. Але так як в нашому випадку використовується матеріал із різними домішками, то реологічні рівняння будуть дещо змінені. Знаходження впливу домішок на реологічні рівняння – буде метою даної роботи.

    Переглянути
  • Модернізація лінії для виробництва тришарових труб з розробкою черв’ячного преса

    Метою роботи є розробка і модернізація лінії для виробництва тришарових полімерних труб на базі черв’ячного преса ЧП 63х30. В останні роки значного поширення набули полімерні труби, які застосовуються в магістральних трубопроводах і дозволяють замінювати металеві труби. Сучасне устаткування і технології виробництва напірних труб з полімерів дозволяє одержати при будівництві зовнішніх мереж ряд переваг у порівнянні з трубами з чавуна і сталі, а саме висока механічна та хімічна стійкість, стійкість до гідравлічного удару, висока стійкість до зношування, стійкість до корозії, пластичність, висока еластичність труби дозволяє будувати водопроводи в більшості випадків без компенсаторів, незмінна пропускна спроможність у процесі експлуатації, ідеально гладка внутрішня поверхня труби дає незначний опір руху води, зручність і швидкість при веденні монтажних і ремонтно-будівельних робіт, мала маса, низька вартість (з монтажем виграш у ціні складає 30-40% у порівнянні з аналогічними трубами з металу), тощо. Тому подальші теоретичні і експериментальні розробки нових, і вдосконалення існуючих методів виробництва тришарових полімерних труб є актуальною задачею. На рисунку 1 представлена схема лінії трубної ЛТ 63-12/110, яка призначена для виробництва труб із поліетилену низького і високого тиску, а також поліпропілену, зовнішнім діаметром від 12 – 110 мм з одночасним нанесенням адгезійного підшару і зовнішнього антиадгезійного шару екструзійним методом. Гранульований поліетилен чи поліпропілен подається в преси ЧП 63х30 (1), ЧП 45х25 та ЧП 32х25 (8). В прес ЧП 63х30 подається матеріал для труби, а в преси ЧП 32х25 та ЧП 45х25 – матеріал для адгезійного підшару та антиадгезійного шару. Основним робочим органом пресів є товстостінний циліндричний корпус, в якому обертається черв’як (шнек). Під час обертання черв’яка матеріал транспортується по гвинтовому каналу, утвореному внутрішньою поверхнею циліндра і нарізкою черв’яка. В циліндрах пресів матеріал розплавляється, гомогенізується та через відповідні канали подається в головку трубну(7), звідки видавлюється через формувальні отвори у вигляді гладкої трубчатої заготівки. Із формуючої головки заготівка труби поступає в калібр, де калібрується по зовнішньому діаметру і попередньо охолоджується до утворення на зовнішній поверхні труби твердої кірки. Протягування труби через калібр та вакуумні ванни охолодження (2) провадиться тягнучою машиною (5), яка потім подає трубу на пристрій відрізний (3), де труби ріжуться на відрізки номінальною довжиною труби від 2–х до 6–ти метрів, і поступають проходячи крізь приймальне обладнання (4) на машину намотувальну (6). Оскільки якість кінцевого продукту являється основним факторів виготовлення полімерних труб, то дуже важливим є поліпшення якості продукту за рахунок підвищення ефективності перемішування. З цією метою встановлюється змішувальний елемент, який дозволить зменшити зусилля зсуву, що діють на перероблюваний матеріал в процесі переробки. Також якість кінцевого продукту можна забезпечити неперервною очисткою полімерного розплаву від механічних забруднень перед дегазацією, завдяки встановленню на шнеку, в зоні дегазації, стрейнера, виконаного у вигляді перфорованого циліндра, на якому будуть затримуватися механічні домішки, які в свою чергу будуть видалятися з його стінок скребковим елементом виконаного у вигляді спіральної стрічки на внутрішній поверхні корпусу.

    Переглянути
  • Виготовлення біо- і фоторозкладуваних полімерних плівок

    Галузь переробки полімерів у вироби розвивається швидкими темпами, при цьому тривалий час основна увага приділялася питанням підвищення продуктивності устаткування та якості одержуваних виробів. Останнім же часом чи не найактуальнішою проблемою обігу полімерних виробів, що втратили свої споживчі властивості, стає їх утилізація. Існує багато методів утилізації полімерних відходів, одним з яких є їх захоронення на спеціальних полігонах. Але такий підхід лише перекладає вирішення існуючої проблеми на майбутнє, оскільки для повного розкладання в природних умовах традиційні полімери зазвичай потребують сотні років. Тому провідні організації розробляють новий клас біо- і фоторозкладуваних полімерів для упаковки, які руйнуються під дією природних факторів протягом декількох місяців. До таких матеріалів належать матеріали на основі крохмалю, модифікованої целюлози, поліефірів, поліефірамідів і високомолекулярних спиртів [1]. Їхня вартість ще досить велика, а властивості поки поступаються звичайним полімерам, але зрозуміло, що сьогодні вони є найбільш прийнятними матеріалами для одноразової упаковки. Подальше удосконалення таких полімерів, відпрацювання технології їх переробки, а також звільнення від відрахувань на утилізацію, які у розвинених країнах у два рази більші за вартість самого полімеру, надасть змогу їх широкого застосування. Кафедрою машин та апаратів хімічних і нафтопереробних виробництв НТУУ «КПІ» проводяться дослідження виробництва плівки з такими якостями на основі методу екструзії рукава з роздуванням за схемою «знизу – нагору». Екструзійна установка розроблена на основі високоефективного та універсального каскадного екструдера, що складається з дискового розплавлювача й черв’ячного екструдера-домішувача. Вихідний гранульований поліетилен і необхідні добавки шнековими дозаторами подаються в бункер дискового екструдера. Змішування, усереднення і фарбування в масі здійснюється в дисковому екструдері і далі в черв’ячному пресі, сполученими послідовно, під час руху полімерної маси від завантажувальної воронки до формувальної головки екструдера. У міру просування вздовж циліндрів, під дією механічної енергії обертання диска і черв’яка, а також теплової енергії електро- нагрівачів, розташованих на корпусах дискового й черв’ячного екструдерів, гранули ущільнюються, розплавляються, після чого одержаний розплав гомогенізуються. Підготовлений у такий спосіб розплав, у вигляді однорідної в’язкої маси, продавлюється крізь пакет сіток шиберного фільтра й кільцеву щілину формувальної головки. Рукав, що виходить з головки за допомогою щік складається і заправляється в проміжок між гумованими валками тягнучого пристрою. Одночасно крізь дорн кільцевої головки усередину рукава подається повітря для його роздування й набуття ним трубчастої форми. Охолодження рукава відбувається за рахунок зовнішнього обдування повітрям. Далі плівка подається на верстат-маніпулятор, де намотується в рулон у вигляді рукава, напіврукава або полотна. За вищенаведеною технологією можна одержувати найрізноманітніші екологічно безпечні плівки, які стануть у пригоді як виробнику, так споживачу, і в першу чергу – торгівлі. При цьому традиційні пакувальні матеріали неперервно удосконалюються, завдяки чому стають більш якісними, широко застосовуються нові наукові та технологічні досягнення з покращення властивостей матеріалів, що дозволяє зменшити товщину та вагу упаковки, створюються нові види тари багаторазового використання [2]. При цьому широке застосування біо- і фоторозкладуваних полімерів і плівок на їхній основі має суттєво поліпшити ситуацію з необхідністю утилізації або знешкодження відповідних відходів.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ОТРИМАННЯ КОНЦЕНТРОВАНОЇ АЗОТНОЇ КИСЛОТИ

    Для одержання азотної кислоти з аміаку в промисловості донедавна використовували три схеми: 1) під атмосферним тиском; 2) під підвищеним тиском і 3) комбіновані, у яких окислення аміаку відбувається під атмосферним тиском, а окислення оксиду азоту й абсорбція NO2 водою - під підвищеним тиском.[1] Незважаючи на менші витрати платини, системи виробництва кислоти під атмосферним тиском у даний час застосовуються все рідше через низьку продуктивність, громіздкість апаратури і значні капіталовкладення. Сучасні енергоощадні установки, що працюють під підвищеним тиском (від 0,2 до 1 МПа), і комбіновані розроблені за принципом енерготехнологічних схем, де передбачено більш повне використання низькопотенційної теплоти. Атмосферне повітря після відповідного очищення надходить у компресор 3, який приводиться в рух газовою турбіною 4. У компресорі повітря стискається до тиску 0,73 МПа, нагріваючись при цьому до 135°С, і надходить далі в підігрівач повітря 5, де його температура підвищується до 250 °С за рахунок теплоти нітрозних газів, які виходять з окислювача 10. У змішувачі 7 повітря змішується з газоподібним аміаком, яке надходить сюди з випарника аміаку 6. Аміачно-повітряна суміш, що утворилася, далі надходить у контактний апарат 8, де при температурі близько 900 С на Pt-Rh-Pd-каталізаторі відбувається окислення аміаку. Нітрозні гази, що містять 9,0- 9,5% окису азоту, надходять у казан- утилізатор 9, де відбувається охолодження газів до необхідної температури з утворення пари. Далі гази надходять в окислювач 10, у якому окислюються до діоксиду азоту. Охолоджені в підігрівачі повітря 5, підігрівачі хвостових газів 13 і холодильнику-конденсаторі 12 до температури близько 45 °С нітрозні гази надходять в абсорбційну колону 11, яка зрошується протипотоковим струменем води. Оскільки абсорбція NO2 водою екзотермічна, абсорбційні тарілки мають змієвидні холодильники. Отримана азотна кислота надходить в обдувну колону 12, де за допомогою гарячого повітря з готової азотної кислоти відбираються обдуванням розчинені у ній нітрозні гази, що подаються в абсорбційну колону. Хвостові гази, пройшовши систему каталітичного очищення викидаються в атмосферу. В установках такого типу ступінь перетворення аміаку в азотну кислоту досягає 98-99%, а концентрація кислоти - 60-62% Приведена схема дозволяє одержати лише розведену азотну кислоту. Для виробництва вибухових речовин, деяких пластичних мас, барвників потрібна концентрована (98%) кислота, яку можна одержати або концентруванням розведеної азотної кислоти або прямим синтезом. Відгоном води з розведеної азотної кислоти можна одержати лише 68%-ний розчин, оскільки саме така концентрація відповідає азеотропній суміші HNO3—Н2О. Подальше концентрування проводять із застосуванням водовіднімаючих засобів, таких, наприклад, як 92-94%-на концентрована сірчана кислота. У якості водозабираючого засобу може використовуватися також нітрат магнію. В даний час значне застосування знаходить прямий синтез концентрованої азотної кислоти.Поглинання димера діоксиду здійснюється розведеною азотною кислотою, що містить близько 45% води. Ця операція здійснюється в автоклаві при 90 °С і 5 МПа. В автоклаві виходить так званий нітроолеум HNO3* nNO2, що містить до 25% NO2. Після обдувки диоксиду азоту і виходить 97-98%-на азотна кислота. Таким чином удосконалення процесу отримання азотної кислоти йде по шляху зниження витрати платини на каталізатори та більш повне використанання низькопотенційної теплоти окремих стадій.

    Переглянути
  • КОКСУВАННЯ В ХІМІЧНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

    В останні роки людство зацікавлене у впровадженні технологій, які змогли б максимально наблизити сучасну промисловість до безвідходного виробництва. Цей фактор повинен враховувати кожен хто має відношення до розвитку сучасного народного господарства, оскільки на сьогоднішній день екологічна ситуація нашої планети перебуває в критичному стані. Значний сегмент хімічної сировини дає коксохімічна галузь, яка, перш за все, має пряме відношення до чорної металургії. Другорядним продуктом коксування є прямий коксовий газ, який до недавнього часу в більшості випадків використовувався як паливо. Сучасні методи коксування дають змогу розділити коксовий газ на складові, які є цінними продуктами для багатьох виробництв. Існує декілька типових схем переробки прямого коксового газу [1,2,3], одна з яких зображена на рисунку 1 (схема [4]). Окрім водню, метану, оксидів вуглецю, до складу прямого коксового газу входять пари кам’яно-вугільної смоли, бензол, аміак, сірководень та ін. Їхнє відсоткове співвідношення залежить від температури коксування. Газ виходить з коксової печі при температурі 700°С. Процес розділення прямого коксового газу починається в газозбирачі (1). Тут газ охолоджується, і з нього частково конденсується смола та одночасно видаляються частинки вугілля. Для конденсації смоли необхідно охолодити газ до температури 20-30°С (холодильник (2)); також тут конденсуються пари води, відбувається часткове поглинання аміаку водою що сконденсувалась. Так утворюється надсмольна вода. Смола та надсмольна вода збираються в резервуар (3), де розділяються по густині. Смоляний туман видаляється за допомогою електрофільтра (4). Для транспортування газу через апаратуру встановлюють турбогазодувку (5). Аміак, що залишився, вловлюється в сатураторі (7). Перед потраплянням у сатуратор газ підігрівають підігрівачем (6) для ефективнішого вловлювання. Потім його охолоджують в холодильнику (8) для очищення від сирого бензолу в скруберах (9). Таким чином більш глибока переробка коксового газу дає змогу отримувати цінні продукти для хімічної промисловості, знімаючи деяке навантаження з нафтохімічної галузі де ці компоненти отримують шляхом глибокої переробки нафти.

    Переглянути
  • КАСКАДНА ЕКСТРУЗІЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

    З кожним днем використання шестеренних насосів в лініях для екструзії полімерів стає дедалі популярнішим. Це пов’язано не тільки з тим, що шестеренні насоси дають можливість отримувати кінцевий продукти вищої якості, але й з тим, що вони використовуються як загальновизнаний інструмент для покращення ефективності та зручності в використанні всієї екструзійної лінії. Працюючи з екструдером як єдина система шестеренні насоси поєднали в собі такі ключові характеристики, без яких сьогодні неможливо було б відповідати постійно зростаючим вимогам до якості продукції та економічності. Шестеренні насоси можна використовувати не лише в нових екструзійних лініях, але й при модифікуванні вже існуючих. Але в обох випадках присутня єдина мета – вивести етап виробництва на якісно новий рівень, досягти більшої точності та якості при виготовленні продукції й збільшити керованість процесу. Шестеренні насоси, як дозатори, використовуються при виготовленні моноволокон, багатошарових матеріалів, орієнтованої плівки, труб, листів, композиційних матеріалів, профільно-погонажних виробів, резини і таке інше [1]. Шестеренний насос в процесах екструзії виконує функцію подачі потоку розплаву до екструзійної головки постійного тиску і швидкості. Завдяки тому, що шестеренний насос не просто перекачує розплав полімеру, а й створює необхідний тиск для проходження через головку екструдера, то робота самого екструдера тепер спрямована тільки на розплавлення та гомогенізацію полімеру, що безумовно є перевагою каскадних схем екструзії. Шестеренні насоси дозволяють зменшити затрати матеріалу та енергії на його розплавлення, знизити середню температуру розплаву полімеру та підвищити точність виготовлення кінцевого продукту. Таким чином використання шестеренних насосів зменшує загальні витрати на виробництво, обслуговування і ремонт. На рисунку 2 приведене порівняння залежності температури й тиску з використанням шестеренних насосів і без них при екструзії полімерів [3]. В результаті дослідження використання шестеренних насосів в каскадних схемах екструзії вдалося зменшити затрати матеріалу та енергії на його розплавлення на 10-15%, знизити середню температуру розплаву полімеру на 15–20С (внаслідок чого з’являється можливість підвищити гомогенізуючу та диспергуючу здатність самого екструдера) та підвищити точність виготовлення кінцевого продукту за рахунок зменшення допуску на товщину. Подальші дослідження спрямовані на вдосконалення системи подачі вихідної сировини для оптимізації енергоспоживання, а також модернізацію існуючої конструкції шестеренного насосу.

    Переглянути
  • НАВАНТАЖЕННЯ, ДІЮЧІ НА ШЕСТЕРНІ НАСОСА

    Одним з найкращих способів отримати стабільну продуктивність екструдера є використання шестеренного насоса на виході. Конструкція шестеренного насоса дуже проста: в потік розплаву полімеру поміщаються дві шестерні з повним зачепленням. Шестеренні насоси для дозування розплавів полімерів працюють в складних умовах: - великий перепад тисків; - велика в’язкість перекачуваної речовини; - значні температури розплаву. Сучасні шестеренні насоси здатні створювати тиск до 70 МПа з температурою розплаву до 320°С та продуктивністю до 2000 кг/год. Тобто вали та шестерні насосу піддаються великим навантаженням, що зумовлює приділяти особливу увагу їх розрахунку та встановлювати жорсткі умови до точності виготовлення[1]. Для визначення сил, діючих на шестерні насоса, розглянемо розрахункову схему, зображену на рисунку 1. На рисунку представлена епюра зміни різниці тисків , діючої на ведучу шестерню. Вісь О1х направлена в бік центра веденої шестерні, а вісь О1у – в бік камери низького тиску[2]. На шестерні насоса діють значні по величині сили, розтискаючи їх у різні боки вздовж осі, яка проходить через центри шестерень О1 О2. Визначення цих сил є важливою задачею при конструюванні шестеренних насосів[2].

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ ВТРАТ ПРОДУКТИВНОСТІ В ДИСКОВО- ШЕСТЕРЕННОМУ ЕКСТРУДЕРІ

    З метою покращення точності дозування в лініях для переробки полімерів все частіше використовують шестеренні насоси [1,2,3], які встановлюються між екструдером-розплавлювачем і формуючою головкою. Схема такого насосу представлена на рис. 1. В реальних умовах шестеренний насос або стримує надлишок розплаву, вирівнюючи пульсації продуктивності, або ж видає заданий об’ємний видаток відповідно до обертів. Це можливо при наявності компенсатора об’єму, який встановлюється між екструдером- розплавлювачем і шестеренним насосом. Перша складова формули (1) характеризує об’ємний видаток згідно теорії евольвентного зачеплення, друга і третя складові характеризують втрати продуктивності через зазори в насосі, які пов’язані з перепадом тисків на вході та виході з насосу, та рухом шестерень відносно нерухомих пластин, відповідно. З цих залежностей видно, що втрати продуктивності через зазори при низьких обертах складають 13%, а при високих – 5% від фактично розрахованої продуктивності. Аналіз втрат в різних зонах зазорів представлений на рис. 3 показує, що втрати в насосі залежать від розмірів насосу, а відповідно і від розмірів зазорів. Для другої і третьої зони зазорів, де градієнт тиску і вектор швидкості співпадають, зі зростанням числа обертів шестерень втрати продуктивності зростають. Для першої, четвертої та п’ятої зон зазорів, де ці вектори мають протилежну направленість, зі зростанням числа обертів шестерень втрати продуктивності зменшуються. Тому максимальні втрати будуть через другу і третю зони торцевих зазорів. Оскільки, з одного боку втрати продуктивності через зазор є небажаними, а з іншого, необхідно змащувати поверхні тертя, то величина зазорів h повинна становити 10–40 мкм, а частота обертів шестерень вибирається таким чином, щоб забезпечити гарантоване заповнення міжзубного простору в зоні низького тиску. Як правило, такі оберти для високов’язких розплавів полімерів не перевищують 60 об/хв. Таким чином, втрати продуктивності в шестеренному насосі залежать від розмірів насосу, від величини зазору та від частоти обертання шестерень. Один і той же насос дає нижчу точність дозування при низьких обертах, та більш точну при високих обертах шестерень. Таким чином розміри насосу повинні чітко вибиратись в залежності від заданого діапазону продуктивностей.

    Переглянути
  • ЕНЕРГОЕФЕКТИВНА ЕКСТРУЗІЯ ТЕРМОПЛАСТІВ

    На сьогоднішній день в процесах екструзії найпоширенішим обладнанням є одночерв’ячні екструдери, на яких базується більшість технологічних ліній. У випадках, коли необхідна підвищена пластикація, введення домішок, фарбування, спінення, наповнення, переробка композиційних матеріалів чи вакуумування розплаву одночерв’ячні екструдери не завжди можуть забезпечити достатньо високий рівень переробки, із-за тісного взаємозв’язку процесів, які протікають в циліндрі екструдера, і неможливості їх оптимізації. З цією метою все частіше використовують каскадні екструдери, в основу конструкції яких закладений принцип розділення технологічного процесу на основні окремі операції з можливістю автономного керування ними. Це дозволяє встановлювати раціональні режими роботи виділених операцій при якісному веденні всього технологічного процесу. Під каскадом екструдерів як правило розуміють поєднання двох і більше екструдерів у різній послідовності. Слід зазначити, що у зв’язку з наростаючими вимогами до якості розплаву, його температурної та механічної гомогенності однією із важливих характеристик екструдера є його змішувальна здатність. Тому на першій стадії встановлюється розплавлювач-гомогенізатор (одно-, двочерв’ячний або дисковий екструдер), який відповідає даній вимозі, а на другій – дозуючий насос. Все частіше в цій якості використовується шестеренний насос, який має дві основні переваги у порівнянні з традиційним черв’ячним екструдером: • По-перше він згладжує пульсації потоку розплаву, викликані нерегулярними процесами в зонах живлення та плавлення, що дає можливість зменшити допуски на товщину, і таким чином економити матеріал та енергію на його перероблення. • По-друге комбінація шестеренного насосу і розплавлювача- гомогенізатора дає змогу зменшити сумарні витрати на переробку полімеру за рахунок зниження тиску в екструдері, внаслідок чого зменшується генерація надлишкового тепла [1]. Потужність приводу шестеренного насосу, який призначений для перекачування високов’язких розплавів полімерів витрачається на створення тиску та на подолання сил тертя. В нашому випадку сили тертя в зазорах досягають значних величин, тому при визначенні потужності необхідно враховувати вплив цих сил. Для визначення потужності, що витрачається на подолання сил тертя в насосі використаємо плоско-паралельну модель руху рідини в каналах шестеренного насосу. При цьому в плоских зазорах насосу рух рідини одно направлений,а в міжзубних впадинах шестерень відбувається циркуляція рідини. Для аналізу потужності в міжзубних впадинах необхідно розглянути компоненти швидкості по Vy та Vz . Якщо прийняти наступні припущення: - рідина вважається однорідною, нестисливою, ізотермічною та ізотропною; - течія вважається сталою та повільною, тому членами, які виражають прискорення можна знехтувати; - в’язкість є функцією температури та швидкості зсуву; - ширина каналу значно більше за його висоту; Таким чином запропонована залежність дозволяє визначати потужність в залежності від продуктивності, з врахуванням гідравлічної потужності, втрат на тертя у всіх групах зазорів та на циркуляцію розплаву у міжзубному просторі шестерень насосу.

    Переглянути
  • ГОРИЗОНТАЛЬНИЙ КОЖУХОТРУБНИЙ ТЕПЛООБМІННИК ДЛЯ ПІДІГРІВУ ВОДИ УСТАНОВКИ ФЕРМЕНТАТИВНОГО РОЗРІДЖЕННЯ КРОХМАЛЮ

    Серед сучасних харчових добавок значне місце займають модифіковані (розріджені) крохмали, які в порівнянні з природним крохмалем проявляють в харчових продуктах нові властивості. Їх застосовують для виробництва харчових концентратів швидкого приготування та при консервуванні [1]. Для проведення ферментативного розрідження крохмалю використовують змішування з нагрітою парою, а частіше парову інжекцію. Технологічна схема виробництва модифікованого крохмалю представлена на рисунку 1.1, у якій використовується двостадійне розрідження крохмалу з використанням звичайної бактеріальної α−амілази. Для підготовки до ферментативного гідролізу суспензія крохмалу надходить в проміжний збірник 1, звідки насосом 18 перекачується у збірник 2, куди подається вода для доведення концентрації до 35% сухих речовин. Підготовлена таким чином крохмальна суспензія подається в витратний збірник 3, а потім у міксер 4, де змішується з частково розрідженим крохмалем (рециркулятом). Після чого суміш надходить у інжектор 5 з парою при тиску 400 −500кПа. Після такої обробки продукт подається на першу стадію розрідження. При вдуванні пари в інжектор продукт нагрівається до 130−140К і витримується біля 5 хвилин в колонах 6, після чого охолоджується в випарнику вакуумного типу 9 при різкому зниженні в’язкості. Далі продукт з випарника подається в збірник 10, потім на другу стадію розрідження, яка виконується в колоні 11, без перемішуючого пристрою. На другу стадію розрідження α − амілаза дозується з того ж збірника, що і в першу стадію. Для отримання продукту високої якості в процесі розрідження необхідно підтримувати високу стабільність температури, постійну концентрацію крохмальної суспензії, стійкий рівень кислотності, концентрацію іонів Ca та α − амілази. Зміна цих параметрів негативно впливає на послідуючий процес оцукрування крохмалу та фільтрування гідролізату, тому розробка високоефективного теплообмінного обладнання є актуальною задачею в процесах виробництва модифікованого крохмалу.

    Переглянути
  • ТЕПЛООБМІННИК ДЛЯ НАГРІВАННЯ МОНОЕТАНОЛАМІНУ ДІЛЯНКИ ДЕСОРБЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

    Водень є одним із найважливіших вихідних компонентів великої кількості хіміко-технологічних процесів. Тому розроблення нового і модернізація діючого зокрема, теплообмінного, обладнення є актуальною задачею. Це екологічно чистий енергоносій, до того ж практично невичерпний. Відповідно до розрахунків, із 1 літру води можна отримати приблизно 1234,44 л водню [1]. Дуже перспективним напрямком є використання водню як палива для двигунів, а також як засобу акумулювання, транспортування та зберігання енергіі, зокрема непостійних джерел. Водень використовуюється при синтезі аміаку NH3, хлороводню HCl, метанолу СН3ОН, при гідрокрекінзі (крекінг у атмосфері водню) природних вуглеводнів, як відновлювач при отриманні деяких металів. Гідруванням природних рослинних олій отримують твердий жир - маргарин. Рідкий водень застосовується як ракетне паливо та як охолоджувач, оскільки має найвищу теплопровідність з усіх газів. Суміш кисню з воднем використовують при зварюванні. Водень практично весь знаходиться у вигляді сполук, тому для його отримання застосовують хімічні методи. Зокрема, можуть бути використані реакції розкладу. Одним із способів отримання водню служить реакція розкладання води електричним струмом. Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процессом, який застосовується на Казенному заводі порошкової металургії в м. Бровари. Технологічний процес одержання водню на цьому підприємстві складається з декількох ділянок: ділянки конверсії окису вуглецю, ділянки охолодження газового конденсату, ділянки десорбції розчину МЕА, ділянки холодильної машини, ділянки глибокої осушки водню, ділянки збору парового конденсату та ділянки зберігання азоту. Розглянемо ділянку десорбції розчину МЕА (рис.1), бо від якості його регенерації залежатиме ефективність роботи схеми в цілому. Із ємності 1 розчин МЕА надходить в теплообмінник 2, де нагрівається до температури 100˚С за рахунок тепла регенерованого МЕА, а потім подається у верхню частину десорбера 3. Остаточна десорбція розчину відбувається при кип’ятінні його у виносному кип’ятильнику 4. З метою очищення розчину МЕА від продуктів розпаду та неорганічних домішок передбачена його розгонка у смоловідокремлювачі 5. Після цього розчин МЕА знову подається в робочий цикл. Метою роботи є проектний вибір і модернізація теплообмінника, для нагрівання насиченого розчину моноетаноламіна після адсорбера до 100˚С за рахунок тепла регенерованого МЕА. Основними вимогами при конструюванні теплообмінного апарата є: забезпечення інтенсивного теплообміну при оптимальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень [2]. Перелік посилань

    Переглянути
  • ТЕПЛООБМІННИК ДЛЯ ПІДІГРІВУ СТИРОЛУ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОТРИМАННЯ ПОЛІСТИРОЛУ

    Процеси теплообміну мають велике значення в хімічній, нафтопереробній, металургійній, харчовій та інших галузях промисловості. Питома вага теплообмінного обладнання на підприємствах хімічної промисловості складає в середньому 15 – 18%, в нафтохімії – 50%. Стирол〖 C〗_6 H_5-CH=CH_2 найширше використовується у виробництві мо-номерів для синтезу високомолекулярних речовин. По хімічному складу він являє собою одночасно ароматичні і ненасичені вуглеводні і є похідним бензолу – вініл бензолу, в якому один з атомів водню заміщений на ненасичений вугле-водневий радикал CH=CH_2. Більшу частину стиролу (близько 85%) отримують дегідруванням етил-бензолу при температурі 600-650°С, атмосферному тиску і розведенні перегрітою водяною парою в 3 - 10 разів, використанням оксидних залізо- хромових ката лізаторів з добавкою карбонату калію.[1] Промисловими методами полімеризації стиролу є блочний, емульсійний, суспензійний і полімеризація в розчині. При блочному методі полімеризація відбувається в масі мономеру і відзначається тим, що до реагуючої маси не додаються добавки, а отже полімер одержують в найбільш чистому вигляді порівняно з іншими методами. Блочна полімеризація здійснюється за методом повної або неповної конверсії і найширше використовується для отримання полістиролу. Технологічна схема процесу безперервної полімеризації стиролу в масі з неповною конверсією передбачає, що стирол з чистотою не нижче 99,6% (масових) безперервно надходить у теплообмінник 1, де підігрівається до 1000С і після змішування зі зворотним потоком стиролу надходить в реактор-форполімеризатор 2, в якому відбувається полімеризація до степені конверсії 35% (Рис. 1.1).[2] Закінчується процес в двох реакторах 3 і 4, які мають різні перемішуючі пристрої і являють собою апарати з кислотостійкої сталі об’ємом 40 м3 з обичайками в яких циркулює високотемпературний масляний теплоносій. Реакція в них ведеться в атмосфері інертного газу - азоту. Після реакторів маса надходить у вакуум-камеру 6, де нагрівається дифенільною сумішшю до температури 260-2800С для зменшення в’язкості і поліпшення виділення парів стиролу, які не прореагували. Переміщення реагуючої маси здійснюється шесте-ренними насосами 5. Розплав стиролу після вакуум-камери надходить в екструдер 7, який здійснює його перемішування і продавлює через стренгову головку. Стренги (прутки) діаметром 3-4 мм охолоджуються в ванні 8 і ріжуться дисковим ножем 9 на гранули, які після сушіння є готовим продуктом. Пари стиролу після вакуум-камери надходять в водяний теплообмінник- конденсатор 10, де конденсуються і конденсат повертається в цикл. Основними вимогами до теплообмінного обладнання, яке використовується у вищеприведенній схемі є: забезпечення інтенсивного теплообміну при опти-мальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень.

    Переглянути
  • ТЕПЛООБМІННИК ОХОЛОДЖЕННЯ КОНДЕНСАТУ ДІЛЯНКИ ДЕСОРБЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

    Водень є одним із найважливіших вихідних компонентів великої кількості хіміко-технологічних процесів. Проте його виробництво потребує значних затрат енергії, вартість якої протягом останніх 10 років зросла більше ніж у 10 разів [1]. Отже розроблення нового і модернізація діючого зокрема, теплообмінного, обладнання є актуальною задачею. Оскільки водень є екологічним видом палива, його використання у якості пального не викликає парникового ефекту (при згорянні виділяється вода, а не вуглекислий газ). Даний вид палива є практично невичерпним. Водень можна одержувати і без застосування вуглецевих джерел, або генерувати із вуглецево нейтральних джерел або з викопного палива з уловлюванням нейтрального двоокису вуглецю. Саме тому використання водню може усунути парниковий ефект від енергетичного сектору. Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процесом. Цей метод застосовується також на Казенному заводі порошкової металургії в м. Бровари. Схема лінії виробництва водню наведена на рисунку 1.1. Принципова технологічна послідовність процесу отримання водню наступна. Виготовлення водню з конвертованого газу проходить перетворенням конвертованого газу в двоокис вуглецю (СО_2) шляхом конверсії з водяною парою по реакції: СО + Н_2О = СО_2 + Н_2 Конверсія СО прийнята по двоступінчатій схемі: 1 ступінь – на середньотемпературному каталізаторі (СТК); 2 ступінь – на низькотемпературному каталізаторі (НТК). Подача пари перед конвертором І ступеня проходить в дві точки – перед підігрівачем конверторного газу і після нього та підтримується регулятором. Після конвертора СО ΙΙ – ступеня газ із температурою 495 К направляється в скрубер 1. Гарячий конденсат із температурою 343 К поступає на насоси. Насосом конденсат подається на холодильник 2, де охолоджується до температури 313 К. Для повернення газового конденсату в котельню для повторного використання проходить його очистка від розчинених в ньому газів у відпарній колоні 3. Конденсат на очистку поступає у дві точки відпарної колони – у верхню частину холодний конденсат після холодильника 2, в середню частину – гарячий конденсат після збірника газового конденсату. Попадаючи на глуху тарілку, конденсат зливається в кип'ятильник 4, де при температурі 402 К утворюється паро-газоводяна суміш, яка потрапляє під глуху тарілку. При цьому для забезпечення якісної роботи необхідно дотримуватись вказаних температурних режимів. Тому розробка холодильника є важливою задачею для організації ефективної роботи технологічної схеми. Основними вимогами при конструюванні теплообмінного апарата є: забезпечення інтенсивного теплообміну при оптимальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень [2].

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА ПІДІГРІВУ ВОДИ ДЛЯ ФЕРМЕНТАТИВНОГО РОЗРІДЖЕННЯ КРОХМАЛУ

    Серед сучасних харчових добавок значне місце займають модифіковані (розріджені) крохмалі, які в порівнянні з природним крохмалем проявляють в харчових продуктах нові властивості. Ці крохмалі застосовують для виробництва харчових концентратів швидкого приготування та при консервуванні [1]. Функціональні властивості модифікованих крохмалів залежать від типу крохмалю, його кількості в продукті від різноманітних факторів. Використання модифікованих крохмалів в якості харчових добавок дозволяє не тільки змінювати структуру продуктів, їхні фізико-хімічні та органолептичні властивості але й знизити кількість жиру та цукру в продуктах, підвищити вміст вуглеводів. Галузі використання: модифіковані крохмалі застосовують для виробництва харчових концентратів швидкого приготування, харчових консервів. Проведено дослідження фізико-хімічних та структурно- механічних властивостей модифікованих крохмалів. Модифіковані крохмалі підвищують гідрофільні властивості тіста, укріплюють клейковину, інтенсифікують окисно-відновні процеси. Наприклад при переробленні борошна з високою автолітичною активністю покращується стан м'якушки хліба, хліб довше зберігає свіжість. Для проведення ферментативного розрідження крохмалю існує два методи нагрівання: гострою парою та глухою. У технологічній схемі важливе значення відіграє процес нагрівання хімічно очищеної води від до за допомогою насиченої водяної пари, яка буде конденсуватись в між трубному просторі. Коефіцієнт тепловіддачі від пари до стінки в декілька разів більший ніж в трубному просторі. З метою підвищення інтенсивності теплопередачі необхідно підвищити коефіцієнт тепловіддачі з боку води. Тобто, можна використати багатоходовий теплообмінник. В цьому випадку в кришки апарату необхідно встановлювати роз’єднуючі перегородки. З метою надійності ущільнення проведена модернізація кришок апарату, в основу якої покладено зміну U-подібного профілю, який виконаний з відгином на та має заокруглені відгини на кінцях.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ХОЛОДИЛЬНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

    Теплообмінні апарати є великогабаритним, металоємким, дорогим і наукоємким устаткуванням, що в значній мірі визначає компоновку, ефективність і надійність роботи лінії виробництва водню в цілому. Більшість теплообмінних апаратів в схемі синтезу водню мають кожухотрубну конструкцію. Критеріями оцінки сучасного рівня розробок теплообмінних апаратів з точки зору їх надійності і довговічності прийнято рахувати наступні показники : - встановлений термін служби - не менше 30 років; - міжремонтний період (між капітальними ремонтами) - не менше 50 000 ч.; - середнє напрацювання на відмову - не менше 16 000 ч.; - коефіцієнт готовності - не менше 0,99; - високий ККД. В основу модернізації покладено завдання підвищення ефективності роботи холодильника, за допомогою підвищення ККД , шляхом модернізації холодильника, або підбору апарата іншої конструкції, що дозволить збільшити коефіцієнт теплопередачі і, відповідно, підвищує інтенсивність тепловіддачі [2]. Пластинчасті теплообмінні апарати, як правило, мають наступні переваги (порівняно з кожухотрубними): 1. Вищий (у 3-5 разів) коефіцієнт теплопередачі, що, природно, повинно зумовлювати менші массогабаритні характеристики апаратів. 2. Вищу надійність апаратів. 3. Простоту експлуатації і обслуговування. Нижче представлений аналіз цих чинників, у тому числі з позицій можливості вживання пластинчастих теплообмінних апаратів в схемах. Досягнення високих значень коефіцієнтів теплопередачі в пластинчастих теплообміних апаратах цілком можливо. Це визначається особливостями їх (апаратів) конструкцією, зокрема - малими розмірами каналів (1,5 - 5,0 мм), а також їх профілізацією (гофрируванням), що в сукупності зумовлює високу міру турбулізації теплоносіїв. Але гідравлічні втрати в пластинчастих апаратах, які за даними [3] істотно (у рази) вище, ніж в аналогічних кожухотрубних апаратів. Це цілком природно у вузьких каналах з штучною шорсткістю при високій мірі турбулізації теплоносіїв. Надійність роботи устаткування є в даний час однією з основних вимог як при розробці (проектуванні), так і при його експлуатації (в т.ч. при модернізації устаткування). Пластинчасті апарати, як правило, в порівнянні з кожухотрубними, мають вищу корозійну стійкість, бо виготовляються з корозійностійких матеріалів: неіржавіюча сталь, титан, нікелеві сплави і тому подібне. Між тим відомо [1], що сучасні кожухотрубні теплообмінні апарати, трубні системи яких(в окремих випадках і корпуси) виготовляються з аналогічних матеріалів (сплавів), мають показники надійності що значно перевищують показники надійності апаратів, що раніше виготовляються. Порівнюючи показники надійності пластинчатих і кожухотрубних апаратів необхідно також мати на увазі, що за даними [4] пластинчаті теплообмінники дуже чутливі до гідро- і термоударам, а також до механічних дій із з боку приєднувальних трубопроводів. Кожухотрубні ж апарати сучасних конструкцій цього недоліку не мають. Враховуючи все переваги і недоліки даних апаратів приймаємо, що доцільніше модернізувати даний кожухотрубний холодильник .

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА В СХЕМІ ВИРОБНИЦТВА ПОЛІСТИРОЛУ

    На сьогоднішній день в Україні постала необхідність у виробництві якісних синтетичних розчинників і сировини для виробництва полімерних матеріалів. Одним з таких матеріалів є стирол. Стирол – це агресивна безбарвна рідина зі специфічним запахом, майже нерозчинна у воді, але гарно розчиняється в органічних розчинниках, його густина , а в’язкість . Кипить при температурі 145˚С. Стирол використовують для виробництва різних полімерів: від еластичної піни до високоякісних технічних пластмас, але в основному він витрачається на виробництво полістиролу, який є відносно дешевим полімером і набув широкого використання в народному господарстві.[1] У технологічній схемі виготовлення полістиролу (Рис.1) велике значення має теплообмінник 1, робота якого визначає температуру стиролу, що подається в реактори для полімеризації та дозволяє стабілізувати процеси полімеризації в реакторі і значно підвищити якість отримуваного продукту. [2] Нагрівання стиролу в теплообміннику відбувається від 353 К до 373 К, тому в якості гріючого агенту вибираємо гріючу пару. Оскільки стирол більше забруднює стінки апарату, а труби набагато легше чистити ніж міжтрубний простір, то стирол пускаємо у трубний простір, а пару – в міжтрубний простір. В основу модернізації покладено завдання підвищення ефективності процесу нагрівання, за допомогою підвищення коефіцієнта теплопередачі. Враховуючи високий коефіцієнт в’язкості стиролу, а відповідно і високий гідравлічний опір, доцільно було б використати для нагрівання інший тип теплообмінника з більш інтенсивним процесом нагрівання та меншим гідравлічним опором. Наприклад спіральний теплообмінник. Ці теплообмінники мають невисокий гідравлічний опір, високий коефіцієнт теплопередачі, неметалоємні прості в експлуатації. Тому заміна кожухотрубного теплообмінника спіральним забезпечить кращі техніко – економічні показники і дасть змогу отримати значний економічний ефект і покращити показники собівартості виробництва полістиролу.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ХОЛОДИЛЬНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

    Теплообмінні апарати є великогабаритним, металоємким, дорогим і наукоємким устаткуванням, що в значній мірі визначає компоновку, ефективність і надійність роботи лінії виробництва водню в цілому. Більшість теплообмінних апаратів в схемі синтезу водню мають кожухотрубну конструкцію. Критеріями оцінки сучасного рівня розробок теплообмінних апаратів з точки зору їх надійності і довговічності прийнято рахувати наступні показники : - встановлений термін служби - не менше 30 років; - міжремонтний період (між капітальними ремонтами) - не менше 50 000 ч.; - середнє напрацювання на відмову - не менше 16 000 ч.; - коефіцієнт готовності - не менше 0,99; -високий ККД [1]. В основу модернізації покладено завдання підвищення ефективності роботи холодильника, за допомогою підвищення ККД , шляхом модернізації холодильника, або підбору апарата іншої конструкції, що дозволить збільшити коефіцієнт теплопередачі і, відповідно, підвищує інтенсивність тепловіддачі [2]. Пластинчасті теплообмінні апарати, як правило, мають наступні переваги (порівняно з кожухотрубними): 1. Вищий (у 3-5 разів) коефіцієнт теплопередачі, що, природно, повинно зумовлювати менші массогабаритні характеристики апаратів. 2. Вищу надійність апаратів. 3. Простоту експлуатації і обслуговування. Нижче представлений аналіз цих чинників, у тому числі з позицій можливості вживання пластинчастих теплообмінних апаратів в схемах. Досягнення високих значень коефіцієнтів теплопередачі в пластинчастих теплообміних апаратах цілком можливо. Це визначається особливостями їх (апаратів) конструкцією, зокрема - малими розмірами каналів (1,5 - 5,0 мм), а також їх профілізацією (гофрируванням), що в сукупності зумовлює високу міру турбулізації теплоносіїв. Але гідравлічні втрати в пластинчастих апаратах, які за даними [2] істотно (у рази) вище, ніж в аналогічних кожухотрубних апаратів. Допустимий тиск у вузьких каналах з штучною шорсткістю при високій мірі турбулізації теплоносіїв. Надійність роботи устаткування є в даний час однією з основних вимог як при розробці (проектуванні), так і при його експлуатації (в т.ч. при модернізації устаткування). Пластинчасті апарати, як правило, в порівнянні з кожухотрубними, мають вищу корозійну стійкість, бо виготовляються з корозійностійких матеріалів: неіржавіюча сталь, титан, нікелеві сплави і тому подібне. Технічна характеристику холодильника : продуктивність по технічній воді 9,49 кг/с; початкова температура технічної води 295 К; кінцева температура технічної води 323 К; тиск технічної води 0,3 МПа; витрата конденсату 8,68 кг/с;початкова температура конденсату 343 К;кінцева температура конденсату313 К;тиск 0,3 МПа, Враховуючи переваги і недоліки даних апаратів, а також технічну характеристику холодильника, приймаємо, що доцільніше модернізувати даний кожухотрубний холодильник .

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ДІЛЯНКИ ДЕСОРБЦІЇ РОЗЧИНУ МОНОЕТИЛАМІНУ (МЕА) ПРИ ОТРИМАННІ ВОДНЮ З КОНВЕРТОВАНОГО ГАЗУ

    Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процесом, який застосовується на виробництвах. Технологічний процес одержання водню складається із наступних ділянок: конверсії окису вуглецю, охолодження газового конденсату, десорбції розчину МЕА (рис.1), ділянки холодильної машини, глибокої осушки водню, збору парового конденсату та ділянки зберігання азоту. Теплові процеси в даному виробництві мають ключове значення в плані економії та збереження теплової енергії. На поверхню теплообміну і на віднесену до неї частку капітальних витрат, а також на вартість експлуатації впливає недорекуперація теплоти. Чим менше величина недорекупераціі теплоти, тобто чим менша різниця температур гарячого теплоносія на вході і теплоносія, що нагрівається на виході при протитечії, тим менші експлуатаційні витрати. У теплообміннику 2, відбувається підігрівання розчину МЕА від 70 ºС до 110 ºС гріючою парою. Через те, що розчин МЕА має відносно високу в’язкість (коефіцієнт динамічної в’язкості становить 19 . 10–3 Па. с) раціонально було б замість кожухотрубного теплообмінника використовувати теплообмінник з вищою інтенсивністю теплопередачі та меншим гідравлічним опором, наприклад спіральний [1]. Ці теплообмінники компактні, площа поперечних перерізів каналів по всій довжині лишається незмінною, потік не зазнає різких змін напрямку, через що забруднення поверхні спіральних теплообмінників і гідравлічний опір менший, ніж у теплообмінних апаратів інших типів. Конструкція апарата дозволяє проводити порівняно легке очищення каналів. Один кубічний метр спірального теплообмінника вміщує до 82 квадратних метрів поверхні теплообміну на відміну від кожухотрубного, який вміщує до 64 [2], що значно зменшує площу, яку займає апарат. Основними складовими ефективності використання теплообмінного апарату є його поверхня, гідравлічний опір та вартість матеріалів, з яких він виготовлений. Через те, що інтенсивність теплопередачі, гідравлічний опір та металоємність спіральних теплообмінників кращі чим в кожухотрубному апараті, а також враховуючи те, що вартість одиниці поверхні теплообміну з листового матеріалу значно нижче вартості одиниці поверхні теплообміну, що утворюються з труб, цілком можливо отримати значний економічний ефект при заміні кожухотрубного теплообмінника спіральним.

    Переглянути
  • ГАЗОФРАКЦІОНУЮЧА УСТАНОВКА АБСОРБЦІОННО- РЕКТИФІКАЦІЙНОГО ТИПУ З ОБРАХУНКОМ І УДОСКОНАЛЕННЯМ ТЕПЛООБМІННИКА

    На сьогоднішній день, однією з головних проблем в Україні є процес газофракіонування, який призначений для отримання індивідуальних легких вуглеводнів або вуглеводневих фракцій високої чистоти з нафтозаводських газів. Тому модернізація установки газофракціювання є актуальною. Джерелом вуглеводневих газів на нафтопереробних заводах є гази, розчинені в нафті і які виділяються при первинній перегонці на установках АТ і АВТ, і гази, що виходять в процесі деструктивної переробки нафти. В залежності від складу розрізняють граничні і неграничні гази. Гази складаються з вуглеводнів метанового ряду. Газ з установки каталітичного крекінгу надходить на очистку моноетаноламіном в абсорбер 2 (Рисунок 1). Очищений газ стискається компрессором з 0,6 до 1,4МПа, охолоджується і подається під фракціоніруючий абсорбер 8, під 22-гу тарілку. На цю ж тарілку подається конденсат з сепаратора 7. В абсорбер вводиться також нестабільний бензин, який є основним абсорбентом. З верху абсорбера 8 йде сухий газ, що містить вуглеводні С1-С2, а знизу разом з абсорбентом відводяться вуглеводні С3-С4. Для більш повної абсорбціі бензинових фракцій, які винесені з сухим газом у верхню частину 8, подається стабільний бензин. Температура абсорбційної частини підтримується проміжним охолодженням абсорбенту. Насичений і деетанізований абсорбент з колони 8 потрапляє в стабілізатор 9, верхнім продуктом якого є «головка» стабілізації, а нижнім - стабільний бензин. «Головка» стабілізації надходить на блок очистки 10, де очищується від сірчистих сполук розчином моноетаноламіна і лугом. Потім з очищеної «головки» в пропановій колоні 11 виділяється пропан-пропіленова фракція. Кубовий продукт колони 11 в бутановії колоні 12 розділятися на бутан-бутиленову фракцію і залишок, який об'єднується зі стабільним бензином. В колоні 4 проводитися очистка моноетаноламіна від сірководню. В даній роботі пропонується використати теплообмінник типу ТТАІ – це унікальний за своїми техніко-економічними характеристиками теплообмінник. Надвисока компактність якого поєднується з можливістю самоочищення від накипу та високими показниками надійності. Економічно доцільний. Конструктивно ТТАІ є кожухотрубний теплообмінний апарат. Але при цьому товщина стінок трубок, виконаних з нержавіючої сталі або титану, становить всього 0,2 міліметра, а діаметр трубок - 8 міліметрів. Трубний пучок з нерегулярною розбивкою, з великою щільністю набору трубок. Швидкість руху теплоносія в теплообміннику досягає 4-5 м / с. Основні переваги: легкий і компактний завдяки трубному пучку з тонкостінних трубок; висока ефективність експлуатації: високий коефіцієнт тепловіддачі і знижений гідравлічний опір; надійний завдяки використанню корозійностійкої сталі або титанових сплавів і спеціальної полімерної трубної решітки; невимогливий до обслуговування завдяки самоочищення; повна відповідність потребам замовника завдяки індивідуальному виконанню ТТАІ; ціна нижче інших теплообмінників аналогічних по потужності.

    Переглянути