|
Реферат: Резьба по дереву (Технология)
Содержание
Контурная и геометрическая резьба 2
Геометрическая или трёхгранновыемчатая резьба 4
Заоваленная резьба 5
Контурная и геометрическая резьба
Резные работы по дереву — национальный вид искусства у многих народов
России. Издавна русский крестьянин, справив избу и закончив полевые работы,
в бесконечные осенние и зимние вечера принимался за художества — резьбу по
дереву.
И сегодня, несмотря на множество созданных в последние годы полимеров,
дерево продолжает оставаться одним из основных материалов. Резными работами
по дереву с увлечением занимаются многие школьники. Эти занятия, где
сочетается труд мастера с искусством художника, создающего новые
декоративные образы, становятся одной из основ эстетического воспитания
детей, развивают мышление и вырабатывают вкус к искусству.
Начинать занятия в кружке нужно с освоения наиболее простых видов резьбы
по дереву: контурной и геометрической (трёхгранно-выемчатой). Эти виды
резных работ не требуют сложных инструментов и редких материалов. Резную
композицию практически можно выполнить одним косым ножом на любой из
лиственных пород, а в геометрической резьбе и на всех хвойных породах.
Несмотря на простоту исполнения контурный и геометрический виды резных
работ обладают высокими эстетическими качествами и позволяют приобрести
определённые умения и навыки.
Знания и навыки, полученные в течение первого года занятий, дают
возможность на втором году успешно справляться с более сложным видом работ:
заоваленной резьбой с подушечным и подобранным фоном, а на третьем году и с
рельефной резьбой.
В контурной резьбе узор передаётся углублёнными линиями различной
ширины, глубины и формы очертаний. Линии выполняются разными инструментами:
полукруглыми стамесками, штихелями, профильными резцами, косым ножом.
Внешне эта резьба кажется удивительно простой, однако выполнить её
качественно можно, лишь освоив ряд профессиональных приёмов. Контурная
резьба может сочетаться с другими видами плоскорельефной резьбы:
геометрической, ногтевидной, заоваленной, яворовской. В этой технике могут
быть выполнены геометрические и растительные орнаменты, анималистические
изображения. На ярославских прялках первой половины 19 века контурной
резьбой в сочетании с ногтевидными прорезками народные мастера передавали
даже бытовые и жанровые сценки: чаепитие, выезды, свидания, танцы.
Контурная резьба может быть выполнена как по светлой, так и по
тонированной древесине. В последние годы широкое распространение среди
школьников, занимающихся в кружках декоративно-прикладного искусства,
получила так называемая резьба по чёрному лаку. Это довольно эффектный вид
работы, когда на чёрном блестящем фоне углублёнными штрихами создаётся
изображение. Привлекает то, что сразу виден результат труда. Действительно,
чёрная блестящая поверхность от лёгкого движения резцом вдруг оживает и
преображается.
Но здесь подстерегает такая опасность: увлёкшись технологией вырезания,
забывают о художественной возможности этой техники. Нередко можно видеть,
как ребята перерисовывают с фотографий, а затем вырезают негативными
контурами портреты известных писателей, деятелей науки, искусства.
Встречаются вырезанные на чёрных досках графические пейзажи с попыткой
передать линейную и воздушную перспективу, светотеневые эффекты и даже
состояние природы. Это происходит потому, что резьбу по дереву из-за
некоторого технологического сходства отдельных приёмов путают с
линогравюрой.
Контурная резьба действительно несколько напоминает рисунок, но рисунок
не штриховой, а линейно-декоративный, контурный, очертание которого
заключают декоративные узоры. Чтобы уйти от подражания линогравюре,
рекомендуем следующее. Первое — работать не штихелями, а косым ножом и
полукруглыми стамесками (для передачи циркульных очертаний); второе —
искать сюжеты для перевода в технику контурной резьбы не в открытках и
фотографиях, а в иллюстрированных альбомах по народному декоративно-
прикладному искусству, в журналах "Декоративное искусство", сочинять
собственные композиции, соответствующие образному языку данного вида резных
работ.
Для контурной резьбы подходят лиственные породы древесины: липа, осина,
берёза, ольха. Хвойные породы здесь практически не применяются из-за
различной твёрдости составных частей годичного слоя.
Соответствующего размера без пороков древесину нужно подготовить под
резьбу. Для резьбы по светлой древесине её достаточно прострогать рубанком.
Если же задумана композиция на тёмном фоне, дощечку нужно затонировать.
Если предполагается блестящая поверхность, нужно её покрыть чёрным лаком, а
когда он высохнет, располировать политурой. Тёмную, равномерно
затонированную поверхность под резьбу можно подготовить и иначе:
выстроганную заготовку протереть жидким раствором столярного клея или клея
ПВА. После высыхания клея поверхность шлифуется мелкой наждачной бумагой и
вновь покрывается клеем. После повторной шлифовки поверхность дерева
оказывается достаточно загрунтованной, чтобы чёрная тушь равномерно легла
на неё. Просохшую тушь закрепляют лаком, который затем располировывают. Для
тонирования используют самые разные красители: тушь, гуашь, темперу,
акварель, анилиновые краски, различные морилки и протравы, марганцево-
кислый калий. поверхность можно оставить матовой, но можно и покрыть
светлым лаком (закрепить краску) и отполировать.
Подготовленную дощечку прочно закрепляют на поверхности верстака. Это
делают в зажимах верстака или с помощью державок — строганых планок с
прямоугольными или угловыми вырезами. В качестве державок можно
использовать четыре бруска, зажимающие заготовку со всех сторон.
Вырезая контурную канавку, инструмент ведут двумя руками. Нож зажимают в
кулаке, а пальцами другой руки направляют лезвие, поддерживая, помогая
движению или, наоборот, сдерживая его.
Процесс резьбы включает несколько этапов: выполнение рисунка резной
композиции, перевод его на заготовку, непосредственную резьбу, отделочные
операции.
Композиция составляется с учётом декоративных особенностей этого вида
резьбы и характера предмета, который декорируется. Контуры очертаний узоров
должны быть предельно ясными, чёткими.
Перевод рисунка на заготовку зависит от цвета её поверхности. Если
заготовка светлого цвета, то берётся чёрная или фиолетовая копировальная
бумага. Для чёрной дощечки копирка должна быть светлой: жёлтой, красной или
зелёной. Можно обойтись и без копирки, воспользовавшись шариковой ручкой со
стержнем без пасты. Если чуть посильнее придавить ручку, на деревянной
поверхности останутся углублённые канавки, хорошо видные при боковом свете.
По ним и ведётся работа.
Если в орнаменте задуманы детали с небольшими окружностями, их вырезают
полукруглой стамеской. Если же нет полукруглых стамесок, окружности
вырезают косым ножом. При этом следует помнить: чем меньше диаметр
окружности, тем острее должен быть угол заточки клинка (до 30 градусов).
Косым ножом можно резать во всех направлениях: на себя, от себя, наклонив
его вправо, влево, внутрь окружности, наружу.
Как уже говорилось, контурную резьбу нередко выполняют на затонированной
и отполированной поверхности. Если узор вырезается на светлой древесине, её
защищают от воздействия пыли, влаги и воздуха прозрачным лаковым покрытием.
Перед покрытием лаком резную поверхность шлифуют наждачной бумагой с мелким
зерном. Если поверхность строганая, шлифуют шкуркой, навёрнутой на
деревянный брусок. Шлифование выполняется вдоль волокон. Если поверхность
точёная, работу ведут в процессе вращения изделия в зажимах станка.
Древесную пыль тщательно удаляют из всех углублений резьбы. Здесь можно
воспользоваться одёжной щёткой.
В зависимости от назначения предмета наносят соответствующее покрытие.
Поверхность можно отлакировать до блеска или добиться матового покрытия,
протирая резьбу с помощью жёсткой кисти жидкоразведённым лаком. Если
потребуется, перед прзрачным покрытием поверхность резьбы после шлифования
можно затонировать, причём плотность тона может быть самой различной — от
лёгкой подкраски поверхности до глухого тёмного тона как сверху изделия,
так и в резных углублениях.
Геометрическая или трёхгранновыемчатая резьба
В литератуере встречаются другие её названия: клинообразная, клиновидная
и др.
Она состоит из целого ряда азбучных узоров, сочетание которых даёт
красивые, выразительные композиции (к разновидностям геометрической резьбы
иногда относят и контурную резьбу, если она имеет прямолинейные или
циркульные очертания).
Всё многообразие узоров геометрической резьбы практически состоит из
сочетания азбучных элементов: сколыша и треугольника, которые можно
рассмотреть в любой композиции. Любой, самый сложный геометрический узор
можно расчленить на составляющие его элементы, и они окажутся или
сколышами, или треугольниками.
В поисках декоративной композиции рекомендуется обращаться к
произведениям народного искусства. У мастеров в разных регионах страны в
искусстве геометрической резьбы наблюдаются свои предпочтения, несмотря на
то, что исходные элементы этой резьбы везде одинаковы.
Из сочетания треугольников и сколышков, сливающихся в производные узоры
(ромбы, цепочки, витейки и т.п.), можно создавать нескончаемое разнообразие
сочных, выразительных декоративных композиций на самых различных изделиях.
Для исполнения геометрической резьбы нужен надёжный нож. Это так
называемый косой или сапожный нож. Он должен быть прочным, крепко сидящим в
руке и очень остро отточенным. Хорошие ножи из обломков широких пил по
металлу (изготовляюмых из стали Р-18). Отдельные мастера выковывают себе
ножи из широких напильников, из старых автомобильных рессор, из внешней
обоймы крупных подшипников, вытачивают на электроточиле из обломков дисков
фрез по металлу. Хорошие ножи получаются из полотна, косы. Каждый
использует те возможности, какие у него есть. Самый простой, но надёжный
нож можно изготовить из обычной стамески шириной 20-30 мм. Его вытачивают
на наждачном круге.
Для косого ножа делают деревянную или пластмассовую ручку (или, приложив
с двух сторон полоски кожи или поролона, туго обматывают хлорвиниловой
изоляционной лентой).
При выполнении геометрической резьбы нож держат крепко в кулаке,
упираясь отставленным большим пальцем в ручку ножа. Пальцами другой руки
направляют кончик ножа, устанавливая его на линию рисунка.
Каждый из элементов резьбы легко выполняется после того, как освоено
вырезание сколышка и треугольника.
Поверхность с геометрической резьбой может быть дополнена различной
отделкой, повышающей декоративную выразительность вещи. Отделка деревянной
поверхности с геометрической резьбой может быть самой различной. Назовём
несколько видов, доступных для исполнения детьми.
Изделие с геометрической резьбой можно затонировать в серый цвет,
используя для этого акварель или жидкоразведённую чёрную тушь. После
высыхания поверхности (естественная сушка около суток) её шлифуют до
светлого дерева. Тёмно-серые геометрические узоры на светлом фоне дерева
очень выразительны. Серый цвет может иметь широкие цветовые градации от
серо-охристого до холодного серо-голубого. После вышлифовывания
тонированной поверхности возможно лёгкое (однослойное) покрытие её жидко
разведённым лаком.
Можно сделать резьбу в негативном варианте: заранее затонировать
подготовленное под резьбу изделие в темный цвет, например, серый или
коричневый. Дать ему высохнуть и по этому фону резать узоры. Светлые,
сочные узоры на тёмном фоне создают выразительный декоративный эффект.
На выставках прикладного искусства встречаются деревянные изделия,
тонированные в светло-фиолетовый цвет (как разведённые чернила) с
последующей светлой резьбой по этому фону.
Можно сделать и по заранее лакированной или полированной поверхности.
Если отлакировать изделие с естественным цветом дерева, то углублённые
узоры получаются матовыми и более светлыми, чем блестящая поверхность
предмета. Если же поверхность сначала тонируется, затем лакируется (или
полируется), а по ней уже режется узор, то декоративная выразительность
изделия значительно повышается.
Для тонирования дерева можно воспользоваться и марганцевокислым калием.
Концентрация раствора марганцевокислого калия может быть различной в
зависимости от того цвета, который хотят придать дереву. В сельских
условиях в качестве краски для тонирования дерева можно воспользоваться,
как это делалось раньше в деревнях, соком лесных ягод, вываркой шелухи от
лука, отваром измельчённой коры деревьев (дуба, ольхи, яблони), отваром
опилок древесины тёмных пород и др. Конечно, это хлопотное дело. Сейчас
предпочитают использовать готовые фабричные красители, но и эти приёмы надо
помнить. Геометрической резьбой покрывают как плоские поверхности, так и
долблёные изделия и поверхности тел вращения, полученные на токарных
станках.
Заоваленная резьба
В отличие от геометрической в заоваленной резьбе нет определённых
"азбучных" фигур. Композиция узора сочиняется в отличие от замысла автора.
Это могут быть как разнообразные орнаментальные гирлянды растительного
характера, так и анималистические композиции и даже изображения с
определённым сюжетно-тематическим содержанием.
Особенности заоваленной резьбы мы рассмотрим на примере одной из
наиболее выразительных — кудринской резьбе.
Кудринская резьба относится к плоскорельефным видам резьбы. В её
названии удивительным образом сочетаются наименование подмосковной деревни
Кудрино, где зародился этот вид резьбы, и характер её внешнего вида.
Непрерывность движения растительных побегов, текучесть гирлянд из листьев,
цветов, ветвей вызывает ощущение "кудрявости" узоров.
Основную декоративную роль в этом виде резьбы играют традиционные
гирлянды лепестков, с одной стороны заострённых, с другой — закруглённых.
Они сливаются в непрерывный, упругий поток, который определяет весь ритм и
строй композиции. Между гирляндами включены иные изобразительные элементы:
всадники, птицы, звери, ягоды, цветы.
Изображение птиц, зверей, рыб в окружении цветов и листьев — наиболее
частые мотивы у мастеров прошлого. Они встречаются на подносах, круглых
шкатулочках, стаканах для кистей, чернильных приборах, ларцах.
В дальнейшем традиции и мотивы кудринской резьбы стали богаче,
разнообразнее. Появились сюжетные композиции, связанные с тематикой защиты
Отечества, памятными датами в жизни нашей страны, показывающие мирный труд
нашей Родины. Но какие бы мотивы не рождались под резцами кудринских
мастеров, они всегда бывают окружены текучим потоком растительного узора,
как бы обволакивающим основное изображение, окаймляющим его драгоценной
оправой.
Подготовительный рисунок в данном виде резьбы выполняется в величину
будущего произведения с тоновой проработкой (карандашом, тушью,
акварельными или гуашевыми красками). Это поможет нагляднее представить
конечный результат работы.
Для первых заданий по освоению заоваленной резьбы рекомендуется главным
образом мягколиственные породы древесины: липа, ольха, осина. Для первых
работ лучше воспользоваться образцами, приводимыми в литературе по резьбе.
В дальнейшем, используя накопленный опыт, можно пробовать сочинять
самостоятельные композиции.
На подготовленную деревянную поверхность рисунок переводят с помощью
копирки. Сам процесс резания условно разделяется на несколько стадий:
накалывание, обработка фона и моделирование элементов.
При накалывании стамеску держат в кулаке лезвием вертикально вниз.
Вначале накалывают наиболее крутые завитки резьбы, затем более пологие.
Острая кромка стамески ставится на линию контура, с нажимом углубляется в
дерево на 3-4 мм и поворотом кисти прокручивается вокруг оси. Движение идёт
до тех пор, пока лезвие стамески движется по контуру, соответствующему
диаметру стамески.
Затем берут более пологую стамеску и, наставив её вплотную к прорези,
оставленной первой стамеской, делают наколку дальше. Прорезанная линия
должна плавно, без изломов и пропусков, переходить от дуги одного диаметра
к дуге другого. Переходы делаются плавно, подобно сопряжениям в черчении.
Наиболее пологие части узора прорезаются ножом-резаком.
Все линии прорези по отношению к плоскости должны быть вертикальны.
Глубина наколки не везде одинакова: в дуге закрученных завитков она
наиболее глубока, а там, где отдельные лепестки сходятся на общий стебель
растения, наколка выходит на поверхность. Наколку можно делать сразу по
всей резной поверхности, но можно и последовательно, по участкам, завершая
каждый из них окончательно.
Следующая стадия — освобождение узора от окружающего поля, то есть
срезание фона вокруг каждого наколотого элемента. Эта операция может
выполняться или ножом-резаком, или полукруглыми стамесками большего
диаметра, чем те, которыми производилась наколка узора. От края узора
отступают в сторону фона на 2-3 мм и под углом около 45 градусов с нажимом
углубляются в дерево по круговым контурам вокруг узоров. Ребро между
углублением и фоном убирается дополнительными, более плоскими срезами ножом-
резаком. Узор становится как бы мягко поднимающимися из фона.
Все заусеницы, все остатки, обрывы волокон должны быть срезаны и удалены
из всех закоулочков и узких мест вокруг узора. Он должен чётко и чисто
выступать из заглублённого фона.
Затем начинается проработка каждого из элементов узора: срезаются острые
рёбра, закругляются очертания. В конечном итоге вся резьба должна быть
мягко закруглена, не иметь резких границ. Все контуры должны быть как бы
мягко тающими. Проработка, удаление лишнего материала с элементов узора
выполняется полукруглыми стамесками (повёрнутыми жёлобом вниз) и ножом-
резаком.
Среди этих мягко закруглённых лепестков, листочков, завитков кудринские
мастера вводят для контраста некоторые элементы, чётко изрезанные
углубленными контурными штрихами — прочерченные крест-накрест сердцевинки
цветов и другие детали. Такая насечка — заключительная стадия отделки.
В кудринской резьбе фон можно оставить мягко закруглённым "подушечным",
находящимся на одном уровне с верхними точками узора. Но можно сделать так,
чтобы резьба оказалась приподнятой над фоном. В этом случае фон выбирается
вокруг узора на глубину наколки. Получается кудринская резьба с подобранным
фоном. Чтобы придать работе особую выразительность, красоту, фон
прочеканивают, придают ему матовую точечную фактуру. Проще всего это делать
с помощью большого гвоздя, заточенного на конус и отполированного. Для
зачеканивания больших плоскостей рекомендуется изготовить специальные
инструменты — пуансоны с насечкой на боевые части. Насечка должна быть в
достаточной степени глубокой и острой, чтобы оставлять на дереве чёткие,
равномерно углублённые следы.
К отделочным операциям относятся шлифование резной поверхности,
тонирование её красителями и нанесение прозрачного защитного покрытия. По
традиции кудринскую резьбу, материалом для которой служит главным образом
светлая липа, тонируют в тёмно-коричневый цвет, лакируют, а затем полируют
выпуклые места узоров и фона. Получается чудесное по красоте сверкание
узора с глубокими матовыми промежутками углублённого фона.
В зависимости от художественного замысла можно, однако, сохранить и
естественный цвет дерева. Чтобы защитить изделие от пыли и влаги, его
покрывают жидко разведённым лаком, который втирается в дерево жёсткой
щетинистой кистью. В этом случае лаковое покрытие не даёт блеска и
сохраняет цвет дерева.
Кудринские узоры одинаково великолепно смотрятся на точёных, долблёных и
на строганных поверхностях, дополняют и обогащают форму изделий.
Реферат на тему: Реконструкция основного оборудования отделения абсорбции
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект посвящён реконструкции основного оборудования отделения
абсорбции производства олеума. Замена морально устаревшего оборудования на
новое. В ходе проектирования предложено осуществить замену насадочного
олеумного абсорбера на скруббер Вентури более высокой производительности.
Спроектирован олеумный абсорбер, так же плёночный теплообменник.
В ходе проектирования выполнены технологические и прочностные расчеты
основного оборудования.
Разработаны мероприятия по охране труда и гражданской обороне. Выполнены
технологические и прочностные расчёты основного оборудования.
Разработаны мероприятия по охране труда и гражданской обороне. Выполнены
технико-экономические расчёты. В результате предложенных решений
предполагается получить годовый экономический эффект рублей в
год.
Введение
Производство серной кислоты - одно из важнейших и крупномасштабных
производств как в химической промышленности, так и в народном хозяйстве.
Это определяется той ролью, которую играет серная кислота во многих
отраслях народного хозяйства - в производстве практически всех видов
минеральных удобрений, которая является одним из наиболее крупных
потребителей серной кислоты (40%), в промышленности органического синтеза
(30%), в качестве электролита почти во всех процессах электролиза цветных
металлов, в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.
В большинстве производств серная кислота является основным компонентом.
Она самая дешёвая и самая сильная кислота.
Серная кислота является одним из основных продуктов химической
промышленности и широко применяется в различных отраслях народного
хозяйства. Трудно назвать какое-либо производство, в котором не
употреблялась бы серная кислота.
Серная кислота применяется в производстве минеральных удобрений,
разнообразных минеральных солей и кислот, всевозможных органических
продуктов, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ и т.д. Она
находит широкое применение в нефтяной, металлургической и
металлообрабатывающей промышленности, используется в качестве водо-
отнимающего и осушающего средства, применяется в процессах нейтрализации,
травления металлов и для многих других целей.
За последние годы в процесс производства серной кислоты внесены
существенные улучшения.
Мощность агрегатов, применяемых в производстве серной кислоты возросла
более чем в 30 раз, а само производство – в 5 раз. С дальнейшим развитием
сельского хозяйства в стране потребление минеральных удобрений с каждым
годом растёт, что ведёт к увеличению объёма производства серной кислоты.
Масштабы производства серной кислоты во всём мире также возрастают.
Одновременно с общим увеличением объёма производства серной кислоты
расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется
выпуск особо чистой кислоты, 100% серного ангидрида,
высококонцентрированных олеума и кислоты, а также увеличивается
производство новых продуктов на основе серного ангидрида.
Коренные усовершенствования внесены в производство контактной серной
кислоты. В настоящее время строятся мощные сернокислые заводы
производительностью для одной системы более 1000 тонн серной кислоты в
сутки, оснащенные современной аппаратурой и оборудованные приборами
автоматического контроля и регулирования технологического процесса. В
качестве катализаторов используется термически стойкая ванадиевая
контактная масса в виде гранул и колец , характеризующаяся пониженной
температурой зажигания. Основаны новые более простые способы очистки
обжигового газа и абсорбции серного ангидрида. Разработаны новые схемы
производства серной кислоты из серы, сероводорода, из отработанных кислот
различных производств; внедряются способы использования серы топочных и
других газов и т.д.
Важнейшей задачей сернокислотной промышленности является
непрерывное совершенствование производства путём использования новейших
достижений науки и техники, распространения передового опыта внедрения
новых приемов и методов работы.
1. Обзор литературных и производственных данных. Технико-экономическое
обоснование проекта
Химический состав серной кислоты выражается формулой H2SO4.
Относительная молекулярная масса серной кислоты 98,08. Молекула безводной
серной кислоты (моногидрит) представляет собой соединение одной молекулы
серного ангидрида с одной молекулой воды. Если в смеси на 1 моль SO3
приходится больше 1 моля воды, то такая смесь называется водным раствором
серной кислоты. Если на 1 моль воды приходится больше чем 1 моль SO3, то
такая смесь называется олеумом. Она содержит свободный серный ангидрид.
Безводная серная кислота содержит 100% H2SO4 или 81,63% SO3 – 18,37% H2O.
Это бесцветная маслянистая жидкость не имеющая запаха, с температурой
кристаллизации 10,37(С. Плотность при 20(С составляет 1,8305 [pic].
Исходным веществом для производства серной кислоты является сернистый
ангидрид, который образуется в результате сжигания серосодержащего сырья:
серы, колчедана, отходящих газов цветной металлургии /2/.
Составной частью серного колчедана является сульфид железа FeS2,
содержащий 53,5% S и 46,5% Fe. Плотность его около 5 г/см3
Флотационный колчедан, удовлетворяющий ГОСТу 444-51 по следующим
показателям :
1) Содержание серы в пересчёте на сухой колчедан в %% не менее 45
2) Содержание свинца и цинка (в сумме ) в %% , не более - 1.0
3) Содержание влаги в %% , не более - 3.5
Флотационный колчедан получается как отход при флотационном обогащении
сернистых руд содержащих медь. Главной составной частью серного колчедана
является двусернистое железо.
Переработка сернистого ангидрида в серную кислоту включает его окисление
и последующее присоединение воды:
SO2+[pic]O2+H2O=H2SO4
Скорость взаимодействия сернистого ангидрида с кислородом при обычных
условиях очень мала. Поэтому в промышленности эту реакцию проводят на
катализаторе (контактный метод производства серной кислоты) или с помощью
передатчиков кислорода (нитрозный метод). Сущность нитрозного метода
состоит в том, что обжиговый газ после очистки обрабатывается серной
кислотой, в которой растворены окислы азота – так называемые нитрозы.
Сернистый ангидрид из обжигового газа поглощается нитрозой, а затем
окисляется окислами азота:
SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO
Недостатки нитрозного метода:
. С его помощью невозможно получить олеум и затруднено получение кислоты
с концентрацией выше 75%;
. Кислота загрязнена окислами азота, которые резко изменяют её
коррозионные свойства;
. Из-за отсутствия системы очистки, кислота загрязнена окислами As и Se.
В нашей стране широко используют контактный метод получения серной
кислоты.
Суть контактного метода состоит в том, что газообразный сернистый ангидрид,
проходя вместе с воздухом через катализатор окисляется до серного ангидрида
по реакции:
SO2+[pic]O2=SO3+Q
Образовавшийся серный ангидрид далее поглощается водой с образованием
серной кислоты:
SO3+H2O=H2SO4
Горячий обжиговый газ после выделения пыли обрабатывают сравнительно
малоконцентрированной и холодной H2SO4. В этих условиях газ охлаждается и
основные нежелательные примеси(серный, мышьяковистый и сернистый ангидриды)
образуют туман который затем удаляется в специальных фильтрах. Полнота
очистки от тумана легко контролируется по прозрачности газа /2,4/.
После удаления вредных примесей газ освобождается от влаги в сушильных
башнях, далее подогревается и поступает в контактный аппарат, где сернистый
ангидрид окисляется в серный ангидрид. Выходящий из контактного аппарата
газ, обрабатывается серной кислотой, которая абсорбирует серный ангидрид.
Отходящие газы удаляются в атмосферу. Таким образом схема производства
контактной H2SO4 из колчедана включает в себя четыре основных стадии:
. Получение сернистого газа;
. Очистка газов от примесей;
. Окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;
. Абсорбция серного ангидрида.
Эту схему производства серной кислоты можно назвать классической.
Достоинства классической схемы производства контактной серной кислоты –
абсолютная надёжность.
Недостатки:
. Громозкость схемы;
. Большие материальные затраты на строительство в целом и очистного
отделения в частности.
На установках большой производительности невозможно достичь 100% степени
переработки сернистого ангидрида в серный. Это связано с тем, что
полученный серный ангидрид продолжает оставаться в зоне реакции, что
смещает равновесие реакции, окисление в сторону исходных веществ. В данном
проекте рассмотрено отделение абсорбции олеума. Это завершающая стадия
процесса получения серной кислоты. Для проведения процесса абсорбции
применяют абсорбционные установки, основным элементом которых являются
абсорбционные аппараты. Которые классифицируются в зависимости от
технологического назначения, давления и вида внутреннего устройства,
обеспечивающего контакт газа (пара) и жидкости.
По технологическому назначению абсорбционные аппараты подразделяются на
аппараты установок осушки, очистки газа, газораспределения и т.д. В
зависимости от внутреннего устройства различают тарельчатые, насадочные
аппараты, а так же появившиеся в последнее время скруббер Вентури.
В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на
вакуумные, атмосферные и работающие под давлением выше атмосферного. При
выборе аппарата следует учитывать технологические требования к процессу и
его экономические показатели.
Тарельчатые колонны используют для крупнотонажных производств при
относительно малых расходах жидкости, не достаточных для равномерного
смачивания насадки, а так же для процессов, сопровождающихся колебаниями
температуры, так как периодическое расширение и сжатие корпуса может
разрушить хрупкую насадку. На тарелках проще проще установить змеевики для
подвода и отвода теплоты. Тарельчатые колонны так же применяют при
обработки потоков с твёрдыми примесями /7, с.204/ или при выделении
твёрдого осадка.
Плёночные аппараты (к которым относятся так же абсорберы с регулярной
насадкой) незаменимы при проведении процесса в условиях разряжения,
поскольку их гидравлическое сопротивление самое низкое. Плёночные и
насадочные колонны предпочтительнее так же для обработки коррозионных сред
и пенящихся жидкостей.
В скруббере Вентури обеспечивается более интенсивное протекание
процесса. Степень очистки газа в скруббере Вентури очень высока, так как
улавливаются весьма тонкие частицы, продукты возгонки или тумана
образующиеся в производстве серной кислоты. При этом возможно удалить из
газа 99% загрязнений. Скруббер Вентури прост по устройству не имеет
движущихся частей, низкое гидравлическое сопротивление , возможность работы
с загрязнёнными газами, лёгкость осмотра, очистки и ремонта.
В качестве абсорбционного аппарата в производстве олеума примем
форсуночный скруббер Вентури с центральным вводом жидкости. Основным
преимуществом этого аппарата является простота конструкции, небольшие
габариты. Выбранный аппарат изготовим из стали 10Х17Н13М2Т ГОСТ 5632-72,
которая относится к стойким материалам. Сталь обладает хорошими
прочностными свойствами, хорошо сваривается и вальцуется, что говорит о её
технологичности. Недостатком этой стали является её высокая стоимость, что
не играет большой роли при небольших габаритах аппарата.
Технико-экономическое обоснование проекта
Серная кислота является одним из основных продуктов химической
промышленности. Мировое производство серной кислоты достигает примерно 130
млн.т. в год, из них 40 млн.т. в год в США, 28 млн.т. в СНГ и 62 млн.т. во
всех остальных странах. Серная кислота широко применяется в разных отраслях
народного хозяйства. Она широко используется в производстве различных солей
и кислот, всевозможных органических соединений, продуктов, красителей.
Особенно большое количество серной кислоты, используется в производстве
минеральных удобрений.
В настоящее время кислота производится двумя методами: контактным и
башенным.
В данном дипломном проекте отражён контактный метод, достоинством
которого является: высокая надёжность системы, высокая степень
контактирования, простота системы. Реконструкция осуществляется за счёт
замены аппарата на скруббер Вентури. Из-за этого идёт более полная очистка
газа от SO3 в атмосферу.
Процесс замены можно осуществить, изготовив аппарат на одном из заводов
нашего города, например на Химмаше, что окажется выгоднее покупки
аналогичного за рубежом или в другом городе, так как затраты на доставку из
своего города минимальны.
Вновь устанавливаемые аппараты отличаются простотой конструкции и
небольшими габаритами, их стоимость, а так же затраты на монтаж и доставку
будут невелики. Из-за небольших размеров вновь устанавливаемого
оборудования нет необходимости перестройки зданий.
Для проведения замены появятся затраты на демонтаж ликвидируемого
оборудования, но с учётом средств от его сдачи в лом, эти затраты частично
компенсируются. Ориентировочная оценка вышеуказанных капитальных вложений
для установки нового оборудования, взамен морально устаревшего, составит
около 15 млн.руб.
Для осуществления замены рассчитаем ожидаемый срок окупаемости
дополнительных капитальных вложений по формуле:
[pic]
, где К2 – 15млн.руб. – ориентировочные капитальные затраты на
реконструкцию; Сб – 419560 руб. себестоимость единицы продукции, Спр=417595
руб. себестоимость единицы продукции после (ориентировочная), реконструкции
годовой выпуск продукции ВП=2800т.
Тогда подставляя численные значения в формулу получим:
Так как срок окупаемости дополнительных капитальных вложений небольшой,
то осуществление замены устаревшего оборудования на новое – целесообразно.
Продукция олеум используется на заводах выпускающих оборонную продукцию.
2. Химическая технология и автоматизация технологического процесса
Схема производства серной кислоты из колчедана включает четыре основные
стадии:
• Получение сернистого газа;
• Очистка газа от примесей;
• Окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;
• Абсорбция серного ангидрида.
Обжиговый газ, полученный в печи, освобождается от пыли в сухом
электрофильтре 1 и при температуре ЗОО-400°С поступает в очистное отделение
для удаления примесей, снижающих активность контактной массы. В очистном
отделении газ охлаждается и промывается серной кислотой, последовательно
проходя промывные башни 2 и 3. Меньшая часть поступает в последующую
очистную аппаратуру - в мокрый электрофильтр 4, увлажнительную башню 5 и
далее во второй мокрый электрофильтр 4. Промывные и увлажнительные башни
орошают "на себя" (вытекающая из башни кислота вновь подаётся на их
орошение). В этих башнях обжиговый газ нагревает орошающую кислоту, поэтому
для её охлаждения предусмотрены оросительные холодильники 14. Охлаждённая
кислота снова возвращается на орошение соответствующей башни. Очищенный газ
поступает на осушку в башню 6 и пройдя брызгоуловитель 7, газодувкой 8
нагнетается через межтрубное пространство теплообменника 9 в контактный
аппарат 10. Кислота орошающая сушильную башню, охлаждается в трубчатом
холодильнике 15.
Газодувка расположена примерно в середине сернокислотной системы,
следовательно, вся аппаратура и коммуникации до газодувки (по ходу газа)
работают при разряжении, а аппараты и трубопроводы, установленные после
газодувки - под некоторым избыточным давлением.
В контактном аппарате при окислении SO2 выделяется большое количество
тепла, которое используется при нагревании в теплообменнике 9 газа,
поступающего на контактирование. Горячий газ из контактного аппарата
направляется в трубы теплообменника и нагревает очищенный обжиговый газ,
движущийся в межтрубном пространстве, а затем поступает в экономайзер 11
или ангидридный холодильник для дальнейшего охлаждения и использования
тепла газа. Охлаждённый в теплообменнике газ подаётся в абсорбционное
отделение, где проходит олеумный абсорбер 12 и моногидратный абсорбер 13.
При поглощении серного ангидрида в абсорберах и паров воды в сушильных
башнях выделяется тепло и орошающая кислота нагревается. Для поддержания
постоянной температуры орошения циркулирующая кислота охлаждается в
трубчатых холодильниках 15. В результате абсорбции серного ангидрида
концентрация кислоты повышается, поэтому для создания стабильной
концентрации орошающей кислоты моногидрат (H2SO4) разбавляют менее
концентрированной сушильной кислотой, а олеум - моногидратом, для чего
предусматриваются соответствующие кислотопроводы. Олеум из сборника 16
непрерывно передается на склад готовой продукции.
В результате поглощения сернокислотного тумана, концентрация кислоты,
орошающей оросительную башню, повышается. Чтобы концентрация орошающей
кислоты была постоянной, в сборник увлажнительной башни добавляют воду, а
избыток кислоты из второй промывной башни 3. Избыток же кислоты из второй
промывной башни поступает в сборник первой промывной башни 2, а избыток
разбавленной серной кислоты, накапливающийся в цикле первой промывной
башни, передаётся на склад готовой продукции. Таким образом, на контактных
сернокислых заводах обычно получают два вида продукции: олеум - из
олеумного абсорбера 12 и разбавленную серную кислоту из первой промывной
башни (после выделения из кислоты селена.
2.2. Автоматизация технологического процесса
2.2.1. Анализ технологического процесса и выбор контролируемых и
регулируемых параметров
Сушильное и абсорбционное отделение тесно связаны между собой, для
повышения концентрации сушильной кислоты используется моногидрат из
абсорбционного отделения Е7, избыток сушильной кислоты идёт в абсорбционное
отделение. На технологической совмещённой схеме рассмотрено только
абсорбционное отделение.
При подаче газа в абсорберы К1 и К2 необходимо замерить его температуру
и она не должна превышать 60(С, а также температуру кислоты подаваемой на
орошение, так как отклонение от заданного предела может привести к
изменению процесса.
Так же к контролируемым параметрам относится контроль температуры в
ёмкостях Е6 и Е7, она не должна превышать 40(С и сигнального уровня в баке.
Отклонение от заданных пределов может привести к росту гидравлического
сопротивления в трубопроводах, перегрев ведёт к росту давления.
Так же на схеме измеряется концентрация олеума выходящего из олеумного
абсорбера К1, она должна составлять 16-26% свободного SO3 . При большей
концентрации олеума необходима подача моногидрата для разбавления олеума.
Таким же образом измеряется концентрация моногидрата, после моногидратного
абсорбера К2. При увеличении концентрации моногидрата для его разбавления в
сборник моногидрата, добавляют купоросное масло. Измерение концентрации
необходимо для нормального протекания процесса.
Так же к контролируемым параметрам относится контроль закисленности
воды, охлаждающей в холодильниках Т4, Т5 олеум и моногидрат. Контроль
осуществляют для проверки аппарата, в том что в воду не прорывается
кислота, которая может нанести вред окружающей среде, а также вызвать
коррозию.
2.2.2. Разработка технологической совмещённой схемы и выбор основных
средств контроля и регулирования.
После сушильной башни серный ангидрид поступает в ангидридный
холодильник Т3, где охлаждается воздухом идущим от центробежного насоса Н8,
управление электродвигателем которого происходит по месту. При выходе
серного газа из холодильника его температура должна быть не более 120(С,
что регулирует первичный измерительный преобразователь термопара хромель-
аллюминевая и подаёт сигнал на щит управления. Пройдя через олеумный
абсорбер К1 газ направляют в моногидратные абсорберы К2, предварительно
измерив его температуру. Она также измеряется первичным преобразователем и
не должна превышать 60(С. Контроль температуры подаётся на вторичный
прибор, расположенный на щите управления. После моногидратных абсорберов
температура газа, идущего в бисульфитную башню, не должна превышать 60(С,
фиксируется первичным преобразователем 12 состоящим из хромель-аллюминиевой
термопары.
Температура кислоты регистрируется платиновыми термометрами
сопротивления, которые устанавливают перед вводом кислоты в абсорбер и
выводом олеума в сборник олеума Е6. Температура не должна превашать 40(С.
Данные регистраций температуры подаются на вторичный прибор. Также
температура кислоты измеряется перед орошением моногидратных абсорберов и
она не должна превышать 40(С. При выходе моногидрата из моногидратных
абсорберов, также измеряется температура кислоты, которая не должна
превышать 60(С. Все данные от первичных приборов – платиновых термометров
сопротивления регистрируются логометрами на щитке управления процессом.
Продукция выходит в виде 20% олеума из сборника олеума Е6, из которого
откачивается центробежным насосом при превышении уроня в сбонике более 1680
мм на склад. Сигнал о превашения уровня в сборнике идёт от первичного
уровнемера-сигнализатора верхнего уровня ВУ(15). Сигнал поступает на щит
управления, а затем, при необходимости подачи олеума на склад, на
управляющий клапан 3. Открытие клапана происходит на щите управления. Так
же происходит регулирование уровня в сборнике моногидрата. Поддерживают
уровень моногидрата с помощью первичного уровнемера. Если уровень ниже 1680
мм, то с помощь управляющего клапана 17 и 19 добавляют в систему олеума.
При достижении в сборнике моногидрата верхнего уровня подаётся сигнал на
щит управления и по месту открывают клапан 23 и моногидрат идёт в сборник
сушильной башни.
Так же на схеме измеряется концентрация олеума выходящего из олеумного
абсорбера. Она должна составлять 16-26% свободного SO3.
Измерение концентрации происходит первичным измерительным прибором -
датчиком концентратомеров, подающим сигнал на вторичный электроприбор,
находящийся на щите управления процессом. При большой концентрации олеума
подаётся сигнал на регулирующий клапан 5, который открывает трубопровод
для подачи моногидрата для разбавления олеума.
Таким же образом измеряется концентрация моногидрата после моногидратного
абсорбера. При увеличении концентрации моногидрата после абсорберов сигнал
подаётся на управляющий клапан и через который в сборник моногидрата Е7,
для его разбавления, поступает купоросное масло из мастерской №3. Так же на
схеме регистрируется зависимость воды, охлаждающей в холодильнике Т4, Т5
олеум и моногидрат. Сигнал о превышении закислённости подаётся от первичных
приборов на вторичные приборы на щите управления процессом.
2.2.3. Спецификация контрольно-измерительных и регулирующих приборов
Наименование, тип прибора, номинальное значение измерительного параметра
приведены в таблице 2.2
Таблица 2.2
Спецификация контрольно-измерительных и регулирующих приборов
|Измерительный |Пози |Наименование |Тип |Номи |Кол |Место |
|Или регулирующий |цион |и техническая |при- |наль |во |устано |
|Параметр |нное |характеристика |бора |ное | |вки |
| |обоз |прибора | |Ззач | | |
| |наче | | |ение | | |
| |ние | | |пара | | |
| | | | |метра | | |
|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |
|Управление |1а |Пусковая аппаратура|Магни | | |На |
| | |для управления |Тный | | |двига |
| | |электродвигате |Пуска |- |1 |Теле |
| | |Лем |Тель | | |По |
| | | | | | |Месту |
| | | |Кнопка| | | |
| | |Аппаратура | | | | |
| |1б |предназначенная для| |- |2 |По |
| |1в |ручного управления | | | |месту |
| | |(вкл и выкл | | | | |
| | |двигателя) | | | | |
| | | | | | | |
|Уровень |2а |Измерение уровня |ММН-24|0,6 |1 |По |
| | |однотрубный |0 | | |месту |
| | |чашечный манометр | | | |(на |
| | |дифманометр | | | |площадк|
| | | | | | |е) |
| |2б | |ДМ-6 |- |1 |На щите|
| | |регистрирующие | | | | |
| | |самопишущие электро| | | | |
| |2в |диф. Трансф. |0.4-МС|- |1 |По |
| | |Приборы |С-410 | | |месту |
| | |байпасная панель |(КСД) | | | |
| | |дистационного |БПВЩ-2| | | |
| | |управления | | | | |
| |2в | | |- |1 |На щите|
| | | | | | | |
| | | | | | | |
|Концентрация |3а |Датчики |КНЧ-1-|16-26% |1 |Кислото|
| | |концентратомеров |1 | | |провод |
| | |Вторичный | |- | |На щите|
| |3б |электроприбор |ЭПИД | |1 | |
| | |Байпасная панель | |- | |На щите|
| |3в |дистационного |БПДУ-А| |1 | |
| | |управления | | | | |
| | |Датчик | | | | |
| | |концентратомеров | |- | |По |
| |4а |Вторичный |КНЧ-1-| |1 |месту |
| | |элетроприбор |1 | | | |
| | |Байпасная панель | |- | |На щите|
| |4б |дистационного |ЭПИД | |1 | |
| | |управления | |- | |На щите|
| |4в |(управление |БПДУ-А| |1 | |
| | |клапаном) | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
|Температура |5а |Термометр |V.22 |50(C |1 |На |
| | |сопртивления | | | |труборо|
| | |платиновый | | | |вод |
| |5б |Термометр |V.22 |150(С |1 |На |
| | |сопротивления | | | |газоход|
| | |платиновый | | | |е |
| |5ж |Логометры |ППр-53|100(С |1 |На щите|
| | | | | | | |
| |5в |Термометр |V.22 |100(С |1 |На |
| | |сопротивления | | | |трубопр|
| | |платиновый | | | |оводе |
| | | | | | |На |
| |5г |Термометр |V.22 |100(С |1 |трубопр|
| | |сопротивления | | | |оводе |
| | |платиновый | | | |На |
| | | | | | |трубопр|
| |5д |Термометр |V.22 |100(С |1 |оводе |
| | |сопротивления | | | |На |
| | |платиновый | | | |трубопр|
| | | | | | |оводе |
| |5е |Термометр |V.22 |50(С |1 | |
| | |сопротивления | | | | |
| | |платиновый | | | | |
|Управление |6а |Пусковая аппаратура|Магнит|- |1 |На |
| | |электродвигателя |ный | | |двигате|
| | | |пускат| | |ле по |
| | | |ель | | |месту |
| | |Аппаратура для |Кнопка| | | |
| | |ручного | | | |По |
| |6б, |дистационного | |- |2 |месту |
| |6в |управления (вкл., | | | | |
| | |выкл.) | | | | |
|Уровень |7а |Однотрубный |ММН-24|0,6 |1 |По |
| | |чашечный манометр |0 | | |месту |
| | |Регистрирующий | | | | |
| |7б |самопишущий |0,4-МС|- |1 |На щите|
| | |манометр |С-410 | | | |
| | |Напорные трубки |ТН |- |1 |На щите|
| |8а |Регулирующий | | | | |
| | |самопишущий электро|0,4-МС| | | |
| |8б |диф. Трансф. Прибор|С-410 |- |1 |На щите|
| | | | | | | |
| | |Байпасная панель |БПДУ-А| | | |
| | |дистационног | | | | |
| |8г |управления | |- |1 |На щите|
| | |Сигнализаторы | | | | |
| | |электро проводности|СКУ-3 | | | |
| | |(закислённости | | | | |
| |9а |воды) | |0,2-0,0|1 |На |
| | |Вторичный | |8 | |трубопр|
| | |электроприбор |ЭПИД | | |оводе |
| | |Переключатель | | | | |
| | |электроцепей |Кнопка| | |На щите|
| |9б |управления клапаном| |- |1 | |
| | | | | | |На |
| |10а |Сигнализаторы | |- |1 |трубопр|
| | |заземлённости воды |СКУ-3 | | |оводе |
| | |(электропроводность| | | |На |
| | |) | | | |трубопр|
| |11а |Вторичный | |0,2-0,0|1 |оводе |
| | |электроприбор |ЭПИД |01 | | |
| | | | | | |На щите|
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| |11б | | |- |1 | |
|Управление |12а |Пусковая аппаратура|Магнит|- |1 |На |
| | |электродвигателя |ный | | |двигате|
| | | |пускат| | |ле |
| | | |ель | | | |
| | |Аппаратура для |Кнопка| | | |
| | |ручного | | | | |
| |12б, |дистационного | |- |2 |По |
| |12в |управления (вкл., | | | |месту |
| | |выкл.) | | | | |
| | | | | | | |
|Уровень |13а |Сигнализатор |7В-1 |- |1 | |
| | |верхнего уровня |МЭСУ-1| | | |
| | |Регистрирующий |13 | | | |
| |13б |самопишущий |0,4-ММ| | | |
| | |манометр |С-410 | | | |
|Управление |14а |Переключатель |Кнопка|- |1 |На |
| | |электрических цепей| | | |месте |
|Температура |15а |Термометр |V.22 |- |1 |Газоход|
| | |сопротивления | | | | |
| | |платиновый | | | | |
| |15б |Логометр |ЛПр-53|- |1 |На щите|
3. Технологический расчёт проектируемого оборудования
3.1. Расчёт олеумного абсорбера
1. Данные для расчёта:
Распад газа на входе: 20589,72 мм3/ч (29946,8 кг/ч)
Состав:
SO3 – 1616,04м3/ч (5771,4 кг/ч), 7,85%(об)
SO3 – 67,3 нм3/ч (192,4 кг/ч), 0,32%(об)
О2 – 1964,5 нм3/ч (2806,5 кг/ч), 9,54%(об)
N2 – 16939,78 нм3/ч (21174,8 кг/ч), 82,28%(об)
H2O – 2,14 нм3/ч (1,7 кг/ч), 0,01%(об)
2. Материальный баланс абсорбера
Олеумный абсорбер состоит из двух элементов; форсуночного скруббера Вентури
и плёночного теплообменника для отвода тепла абсорбции. Заданная степень
абсорбции в двух аппаратах: 80%. Степень абсорбции в абсорбере Вентури –
70% (см. рис. 1)
При степени абсорбции 80% из 5771,4 кг/ч SO3, подаваемой в установку,
абсорбируется:
В составе отходящих газов из абсорбера имеем:
или 323,2 нм3/час.
В скруббере Вентури улавливается:
В газах выходящих из скруббера Вентури содержится:
На орошение скруббера Вентури подаётся 98% серная кислота, которая содержит
80%(масс.) триоксида серы и 20% воды. Так как в результате абсорбции должен
образовываться 20% олеум, который содержит 85,3% SO3 и 14,7 H2O (масс.),
количество кислоты, подаваемой на орошение может быть расчитано из
уравнения:
[pic]=0,8 содержание триоксида серы в 98%-ой кислоте;
[pic]=0,853 содержание триоксида серы в 20%-ом олеуме.
Отсюда:
3. Размеры аппарата.
Основные размеры аппарата определяем следующим образом:
Начальная концентрация SO3 в газе
Gин – количество газа – инерта, кг/ч.
Концентрация SO3 в газе после скруббера Вентури:
Равновесным значением концентрации над серной кислотой можно пренебречь.
Парциальное давление SO3 над олеумом 9 мм.рт.ст.
Тогда y*=9/760=0,012
Мсм – молекулярная масса смеси:
Число единиц переноса в абсорбере:
C другой стороны для абсорберов Вентури:
где w0-скорость газа в горловине, м/с;
qуд-удельная плотность орошения, л/м3;
A, m, n – коэффициенты. Для системы SO3 – H2SO4:
A=0,375 ; m=0,49; n=0,54 [8]
(ж – плотность жидкости (кислоты), (ж=1830 кг/м3 [11]
Тогда скорость газа в горловине трубы Вентури:
сечение горловины:
Диаметр горловины:
Выбираем трубу Вентури с типоразмерами ТВПВ-0,100.
Основные размеры: [5]
d0=370 мм
hr=0,15d0=55,5 мм
D1=1,120 м
D2=1,000 м
H2=5,150 м
H3=1,480 м
Действительная скорость газа в горловине:
Тепловой баланс
Тепло абсорбции в абсорбере:
[pic]содержание воды в поступающей кислоте [9]
qол, q98% - теплота образования кислоты при температуре 55(С.
q98% = 1669ккал/кг H2O=6933,11кДж/кг H2O
qол = 2046ккал/кг H2O=8572,74кДж/кг H2O
Таким образом, в теплообменнике нужно будет отвести 1123,8 кВт теплоты.
Гидравлический расчёт
Массовая скорость жидкости к сечению горловины рассчитывается следующим
образом:
Для сухой трубы Вентури сопротивление находим по формуле [8].
(с = 0,2 – коэффициент сопротивления.
(Г – плотность газа в абсорбере, кг/м3.
Сопротивление орошаемого скруббера:
2. Расчёт абсорбера – теплообменника
За счёт выделившегося в ходе абсорбции тепла Q=1123,8 кВт орошающая кислота
разогревается.
Нагрев кислоты составит:
LH, LK – начальное и конечное количество жидкой фазы:
С98%, Сол – теплоёмкость 98% кислоты и образующегося 20% олеума.
С98%=0,342ккал/кг*град=1,433кДж/кг*К
Сол=0,340ккал/кг*град=1,425кДж/кг*К
За основу абсорбера – теплообменника принимаем кожухотрубчатый
теплообменник с диаметром кожуха 1 м, трубками 38х2,5 мм. Для шахматного
варианта разбивки трубного пучка принимаем нормализованный шаг.
Основные параметры решётки:
Количество трубок по диагонали шестиугольника:
Принимаем в=17.
Количество трубок на стороне шестиугольника:
А=(в+1)/2=(17+1)/2=9
Число трубок в зоне шестиугольника:
N=3a(a-1)+1=3*9(9-1)+1=217шт
Предварительная прорисовка трубной решётки показала, что на ней можно
разместить 317 трубок.
Смоченный периметр трубок
П=3.14*d*n=3,14*0,033*317=32,86м
Площадь сечения трубного пространства:
Минимальная плотность орошения в плёночном абсорбере для обеспечения
смоченности внутренней поверхности трубок:
(Ж=10,4мПа – вязкость олеума при 60С
(=70 мН/м – поверхностное натяжение олеума [9]
Тогда, количество жидкости, необходимой для орошения теплообменника:
Таким образом, необходимо дополнительно подать не менее Lдоп=64514-
16846=47668кг/ч
Общая температура олеума на входе в абсорбер – теплообменник, за счёт
смещения с дополнительным количеством олеума, подаваемого при 30С из
уравнения:
Пусть охлаждающая вода в теплообменнике нагревается с 20С до 25С. Тогда
средняя разность температур:
65,3 25 (tб=40,3С
[pic]
30 20 (tм=10С
Примем предварительно значение коэффициента теплопередачи в абсорбере –
теплообменнике К=750 Вт/м2К. Тогда необходимая поверхность теплообмена
составит:
Тогда длина трубки теплообменника предварительно:
Принимаем l=2м.
Количество газа в аппарате при его средней температуре:
V0=20589,72-0,8-1616,04=19296,8 нм3/ч
Объёмный расход газа в теплообменнике.
Скорость газа в трубках теплообменника:
Плотность орошения трубного пространства (объёмная):
(ж=1880 кг/м3 – плотность олеума при 40С [9]
Критерий плёнки жидкости:
Критерий Рейнольдса газа:
где (Г=0,021*10-3Па*с – вязкость газа
(Г-плотность газа 19296,8/11597,5=1,7 кг/м3
Критерий Прандтля плёнки при t=40С:
где СОЛ=1425 Дж/кгК - теплоёмкость олеума.
(Ж=15,4*10-3Па*с – вязкость олеума при 40С
(Ж=0,3ккал/м*ч*град=0,349Вт/м*град.
Критерий Нуссельта модифицированный:
Коэффициент теплоотдачи:
где (=(Ж/(Ж=15,4*10-3/1840=8,37*10-6 м2/с
Количество охлаждающей воды:
VВ=0,054 м3/с
Диаметр штуцера при w=1,5 м/с принимаем dу=200мм
Проход по межтрубному пространству при размещении перегородок с шагом 0,3
м:
Критерий Нуссельта для межтрубного пространства [11]
((=0,6 – коэффициент учитывающий угол атаки.
PrВ=(CB(B)/(B=6,5 – критерий Прандтля для охлаждающей воды при её средней
температуре 22,5 С.
Prcт=5,3 – критерий Прандтля при средней температуре стенки.
Коэффициент тепло | |
