ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
Требования к химической аппаратуре
В химической технологии перерабатывается большое количество органических и неорганических продуктов, осуществляются синтез и разделение полученных смесей на компоненты. Эта переработка проводится в широком диапазоне температур — примерно от —200 до +2500° С, при давлениях от 101,3 до 600 мПа, иногда в сильно агрессивных средах. Для проведения химических реакций и последующей переработки полученных смесей используется различная аппаратура, которая должна удовлетворять ряду требований. Основными из них являются механическая надежность, долговечность, конструктивное совершенство, простота изготовления, удобство транспортирования и монтажа, удобство эксплуатации.
Механическая надежность характеризуется прочностью, жесткостью, устойчивостью, герметичностью. Оборудование должно быть выполнено для определенных условий работы и не быть чрезмерно прочным. Напряжения в деталях конструкций должны быть лишь немного ниже допускаемых, иначе масса и стоимость конструкций будут неоправданно велики. Конструкцию в целом, как правило, делают равнопрочной, хотя этот принцип иногда сознательно нарушают. Например, в конструкции дробилок предусматривается одна легко заменяемая деталь, прочность которой гораздо меньше прочности остальных деталей. При попадании в дробилку особо прочного материала, на измельчение которого машина не рассчитана, ломается именно эта деталь. В результате ремонт сложной машины сводится к замене только одной простой детали. Другим примером подобной конструкции могут служить взрывные мембраны, предохраняющие аппараты и трубопроводы от разрушения, когда давление в них превысит допустимые пределы.
|
|
Для деталей аппаратов, подверженных сжимающим нагрузкам, весьма важна их жесткость, т. е. способность сохранения первоначальной формы, устойчивости конструкции и др.
Особенно важным качеством химической аппаратуры является ее герметичность. Это обязательное условие для аппаратов и трубопроводов, работающих под избыточным давлением или под вакуумом. При возникновении неплотностей в аппаратах, работающих под давлением, часть продуктов переработки теряется,.вследствие чего снижается выход. Кроме, того, химические продукты, попадающие в окружающую среду, загрязняют атмосферу, создают антисанитарные условия труда. Чаще всего неплотности появляются в разъемных соединениях: фланцах аппаратов и трубопроводов, саль-
16
никах, лабиринтных уплотнениях. Эти конструктивные узлы распространены в химической аппаратуре, поэтому на их герметичность следует обращать особое внимание.
|
|
Долговечность аппаратуры зависит от ряда факторов и для отдельных производств определяется соответствующими министерствами и ведомствами. Для большинства типов оборудования химических заводов установлена длительность эксплуатации 7—10 лет. Эти цифры принимают за основу для подсчета амортизационных отчислений. Действительные сроки долговечности могут быть меньше или больше. В первом случае оборудование проходит капитально-восстановительные ремонты. Излишняя долговечность также не может быть оправдана, так как оборудование морально устаревает и по этой причине требует замены.
Конструктивное совершенство характеризуется простотой устройства, малой массой и габаритами, небольшими затратами дорогих и дефицитных материалов, технологичностью изготовления. Под технологичностью изготовления следует понимать доступность всех узлов аппарата, удобство обработки и сборки, возможность обработки в определенной последовательности (например; вальцовка, сварка, затем токарная обработка и т. д.). При конструировании аппаратов должно быть учтено требование удобства монтажа и обеспечены их прочность и жесткость при сборке, ремонте, подъеме кранами и установке на опорных конструкциях.
|
|
Химические продукты в большинстве случаев вызывают коррозию материала аппаратуры, поэтому при проектировании промышленных установок помимо механических и тепловых свойств необходимо учитывать коррозионную стойкость конструкционных материалов. Коррозионная стойкость — важное свойство, определяющее пригодность материала для работы в агрессивных средах. В основном для изготовления аппаратуры и трубопроводов применяют различные металлы и их сплавы, хотя находят применение и неметаллические материалы.
Коррозионная стойкость металлических материалов характеризуется скоростью коррозии и глубинным показателем коррозии. Скорость коррозии выражается уменьшением массы образца, отнесенным к единице поверхности образца при заданной продолжительности испытания, и выражается в г/(м2-ч). Глубинный показатель характеризует скорость коррозии в единицах линейного размера, отнесенных к единице времени, и выражается в мм/год.
Коррозионную стойкость материалов оценивают по десятибалльной шкале (ГОСТ 13819—68). На основании ГОСТа для изготовления химического оборудования используют материалы Iи IIгрупп, как совершенно стойкие и весьма стойкие, соответственно с глубинными показателями коррозии менее 0,001 и 0,01 мм/год. Если применяются менее стойкие материалы, то в этом случае следует учитывать, что перерабатываемые продукты могут загрязняться продуктами коррозии.
|
|
Коррозия металлов вызывается различными причинами и появляется под влиянием химического, электрохимического и меха-
17
«шческого взаимодействия, называемого эрозией./Последняя при
чина разрушения наиболее часто встречается в л/ашинах, предназ
наченных для измельчения материалов. /
Коррозия начинается с поверхности метал-ла и распространяется вглубь, вызывая изменение состава металла и его свойств. При этом металл частично растворяется или образуются продукты взаимодействия, например ржавчина при коррозии железа. Как правило, процессы коррозии протекают значительно быстрее, если кроме -основного реагента присутствует влага. Так, 100%-ная H2S04практически не действует на торговые сорта железа (СтЗ и др.), тогда как серная кислота 20%-ной концентрации растворяет его чрезвычайно быстро. Такое же воздействие влага оказывает в присутствии СЬ, S02и других агентов.
Химическая аппаратура должна удовлетворять основным эксплуатационным показателям: обеспечивать заданную производительность, заданные расходные коэффициенты по сырью, минимальные эксплуатационные расходы, удобство обслуживания, надежность и безопасность в работе. Правильный выбор материала в значительной степени влияет на эти показатели.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 645; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!