Решение задач на тему: Примере пилотной установки гидрогенизации со стационарным катализатором

Введение

Большинство научных теоретических разработок прикладного характера требует своей проверки и подтверждения на практике. Исследования проводят с цепью усовершенствования технологии получения целевого продукта, его анализа, испытания и выдачи данных для проектирования промышленной установки: реакторов, машин, вспомогательных аппаратов, КИПа и автоматики. Это важное промежуточное звено исследований между теоретическими изысканиями и их промышленным оформлением осуществляется на опытных (лабораторных) установках.

Опытные установки классифицируют по назначению на лабораторные, опытные (пилотные), полузаводские, опытно-промышленные; по рабочему давлению - на установки низкого (до 0,7 МПа), среднего (0,7-10 МПа) и высокого (10 и более МПа) давления. В установках могут применяться как инертные среды, так и едкие, ядовитые, пожароопасные и взрывоопасные вещества.

Опытные установки, на которых проводятся исследования при давлениях до 1 МПа, изготавливают в основном из стекла. Эти установки компактны, изящны, монтаж их прост, они не требуют много места и специальных приспособлений, обеспечивающих безопасность их обслуживания. С увеличением рабочего давления в системе установки, все ее детали изготавливаются из металла, повышение давления увеличивает металлоемкость установок.

В дальнейшем будут рассматриваться опытные установки, работающие под высоким давлением, которые предназначены для определения основных условий протекания реакций, вновь создаваемых процессов; проведения различных аналитических работ и моделирования новых и совершенствуемых процессов; получения данных для оценки процесса и составления регламента для проектирования промышленных установок; для получения небольших партий основных и побочных продуктов исследуемых процессов.

Эти установки чрезвычайно разнообразны, поскольку различны задачи, для решения которых они предназначены.

Установки представляют собой комплекс различной аппаратуры, которые по своему характеру могут быть разделены на несколько определенных типов: аппараты, в которых проводятся основные реакции - реакторы; вспомогательные аппараты: сепараторы, фильтры, смазкоотделители, приемники продукта, рессиверы, газгольдеры и т. д.; машины для создания высокого давления - компрессоры, насосы, мультипликаторы; арматура и трубопроводы; КИП и автоматика.

Эти установки должны иметь минимально возможные размеры, быть максимально маневренными по основным параметрам процесса; давлению, температуре, концентрации исходных веществ, времени пребывания реакционной смеси в реакционном аппарате, степени перемешивания и др. Технологическая схема должна быть максимально проста и легко изменяема для изучения различных аспектов процесса; вспомогательные операции должны использовать ранее освоенные с достаточной надежностью аппараты для нагрева, очистки, разделения и др.; установка должна быть максимально обеспечена современными контрольно-измерительными приборами и, по возможности, автоматизирована, особенно ее отдельные узлы, наиболее ответственные.

Перед началом работ и выбором установки, необходимо установить, какой процесс на ней будет осуществляться - периодический или непрерывный. Преимущество того или другого зависит от большого числа как технических, так и экономических факторов. В промышленности есть процессы непрерывные, есть периодические.

Непрерывные процессы более выгодны для производства крупного масштаба, они быстро окупаются, и качество продукта часто выше, чем при периодическом, что обусловлено лучшим регулированием оптимальных условий реакции. Периодический процесс может быть использован при получении небольших партий продукта. При поисковых работах в лабораториях и на опытных установках чаще применяются установки периодического действия. В остальных случаях - непрерывные.

Решающими в выборе масштаба установки, особенно реакционных аппаратов, являются такие характеристики, как время пребывания в них сырья и продуктов, объемные скорости потоков, массообмен, гидродинамические показатели (вводы сырья, соотношение диаметра к длине, общий объем, линейные скорости среды и т. д.). Вся установка, работающая под высоким давлением, должна быть абсолютно герметична, особенно при работе с ядовитыми или огнеопасными и взрывоопасными веществами; при изготовлении аппаратуры, арматуры и машин, должны применяться материалы в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. Таким образом, при выполнении всех перечисленных выше условий, может быть создана установка высокого давления, позволяющая получать воспроизводимые и достоверные экспериментальные данные, что позволит ускорить проведение научно-исследовательских работ при планировании экспериментов и использовании для обработки результатов экспериментов математических методов.

Оглавление

- Описание технологии

- Общие требования к проектированию

- Особенности проектирования