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33套换热器及反应设备工作原理动画看个够

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发表于 2019-2-13 18:27:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
  单段绝热反应器结构简单,生产能力大。但缺点是反应过程中温度变化较大。适用于反应热效应不大的放热反应,反应过程允许温度有较宽变动范围的反应;热效应较大的,但对反应温度不很敏感或是反应速率非常快的过程也可适用。

  根据段间反应气体的冷却或加热方式,多段绝热床又分为间接换热式和冷激式(直接换热式)。前者催化剂床层的温度波动小,但结构较复杂,催化剂装卸较困难,多适用于放热反应;后者反应器结构简单,便于装卸催化剂,催化剂床层的温度波动小,但对操作要求较高,多适用于放热反应,能做成大型催化反应器。

  热管是一种具有高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。此缺点可以通过在前部安装一套陶瓷换热器来予以解决,陶瓷换热器较好地解决了耐高温、耐腐蚀的难题。
  目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中,作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备,取得了显著的经济效益。

  以同心套管中的内管作为传热元件的换热器。两种不同直径的管子套在一起组成同心套管,每一段套管称为“一程“,程的内管(传热管)借U形肘管,而外管用短管依次连接成排,固定于支架上(图中a)。热量通过内管管壁由一种流体传递给另一种流体。通常,热流体(A流体)由上部引入,而冷流体(B流体)则由下部引入。套管中外管的两端与内管用焊接或法兰连接。内管与U形肘管多用法兰连接,便于传热管的清洗和增减。每程传热管的有效长度取4~7米。这种换热器传热面积最高达18平方米,故适用于小容量换热。

  这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上,热流体在管内流动,冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。

  列管式换热器(tubular exchanger)是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ,可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。
  在进行换热时,一种流体由封头的连结管处进入,在管流动,从封头另一端的出口管流出,这称之管程;另-种流体由壳体的接管进入,从壳体上的另一接管处流出,这称为壳程列管式换热器。

  由挡板、补偿圈和放热嘴构成的换热器。当流体为高温换热时,由于壳体与管束因温度相差太大,引起不同的热膨胀率,补偿圈就是为了消除这种热应力。

  此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,热补偿性能好;管程为双管程,流程较长,流速较高,传热性能较好;承压能力强;管束可从壳体内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜。但管内清洗不便,管束中间部分的管子难以更换,又因最内层管子弯曲半径不能太小,在管板中心部分布管不紧凑,所以管子数不能太多,且管束中心部分存在间隙,使壳程流体易于短路而影响壳程换热。

  沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。这是一种古老的换热设备。它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现代仍得到广泛应用。但蛇管式换热器的体积大、笨重;单位传热面积金属耗量多,传热效能低。根据管外流体冷却方式的不同,蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
  这种换热器多以金属管子绕成,或制成各种与容器相适应的情况,并沉浸在容器内的液体中。

  夹套式换热器是间壁式换热器的一种,在容器外壁安装夹套制成,结构简单;但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高。为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数。为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管。夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却

  新型浮头式换热器浮头端结构,它包括圆筒、外头盖侧法兰、浮头管板、钩圈、浮头盖、外头盖及丝孔、钢圈等组成,其特征是:在外头盖侧法兰内侧面设凹型或梯型密封面,并在靠近密封面外侧钻孔并套丝或焊设多个螺杆均布,浮头处取消钩圈及相关零部件,浮头管板密封槽为原凹型槽并另在同一端面开一个以该管板中心为圆心,半径稍大于管束外径的梯型凹槽,且管板分程凹槽只与梯型凹槽相连通,而不与凹型槽相连通。

  螺旋板换热器(spiral heat exchanger),是由两张平行的金属板卷制成两个螺旋形通道,冷热流体之间通过螺旋板壁进行换热的换热器。螺旋板换热器有可拆的和不可拆的两种型式。

  UASB反应器包括以下几个部分:进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。UASB反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部,污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气,引起了内部的循环,这对于颗粒污泥的形成和维持有利。

  再生器的壳体是钢制的大型筒体,壳体内的上部为稀相区,下部为密相区。密相区的有效藏量由烧焦负荷及烧焦强度确定,根据密相区的有效藏量和固体密度可决定密相风的容积。为了避免过多地带出催化剂及增大催化剂的损耗,稀相区的气速不能太高,从密相区向上到一级旋风分离器入口之间的稀相空间高度应大于TDH。即使如此,稀相空间仍有一定的催化剂浓度,为了减少催化剂的损耗,再生器内装有两级串联的旋风分离器,旋风分离器的直径不能过大,在烧焦负荷大的再生器内装有几组旋风分离器,它们的升气管连接到一个集气室将烟气导出再生器。
  铜液吸收气体中的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢后,从他底部流出,经减压阀减压后,送至回流塔底部,喷淋而下于再生器解吸出来的再生器逆流相遇。铜液由回流塔出来从下加热器的底部进入列管内,被关键的热铜液间接加热,沿升列管向上,进入中间还原器再进入上加热器。


  水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室,在燃烧室中进行复杂的气化反应,生成的煤气(称为合成气) 和熔渣经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却,冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔,熔碴落入激冷室底部冷却、固化,定期排出。

  径向固定床反应器中气体在垂直于反应器轴的各个横截面上沿半径方向流动。气体流道短,流速低,可大幅度地降低催化床压降,为使用小颗粒催化剂提供了条件。其设计关键是合理设计流道使各个横截面上的气体流量均等,对分布流道的制造要求较高,且要求催化剂有较高的机械强度,以免催化剂破损而堵塞分布小孔,破坏流体的均匀分布。

  列管式换热器传热面积大,传热效果好,易控制催化剂床层温度,反应速率快,选择性高,但缺点是结构较复杂,设备费用高,能适用于热效应大的反应。
  多管并联结构的管式反应器一般用于气固相反应,如气相HCl和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制氯乙烯。

  文丘里吸收器结构简单、设备小、占空间少、气速高、处理量大、气液接触好、传质较容易,特别适用于捕集气流中的微小颗粒物。但因气液并流,气液接触时间短,不适合难溶或反应速度慢的气液吸收,而且压力损失大(800~9000h),能耗高。

  有机废气经过滤器除去固体颗粒物质,由上而下进入吸附罐,有机物被活性炭捕集、吸附并浓缩,净化的空气从罐体下部经主风机排入大气。

  废气由风管进入方型立式吸附器,经过填料层,废气与吸附剂充分接触吸收后,得到净化气,由风机排入大气。

  对于移动床吸附器这类吸附器,新鲜吸附剂由塔顶加进,添加速度的大小以保持气、固相有一定的接触高度为原则;塔底有一装置连续地排除已饱和的吸附剂,送到另一容器再生,再生后回到塔顶。被处理的气体从塔底进入,向上通过吸附床流向塔顶。塔底设有支承格栅。
  有下流式移动填料塔和板式塔两种型式。适用于要求吸附剂气体比率高的场合,较少用于控制污染。优点是处理气体量大,吸附剂可循环使用。吸附剂的磨损和消耗是一个很大的管理问题,要求有耐磨能力强的吸附剂。

  流化床吸附器是近年来发展的一种吸附器型式。在流化床吸附器中,分置在筛孔板上的吸附剂颗粒,在高速气流的作用下,强烈搅动,上下浮沉。吸附剂内传质传热速率快,床层温度均匀,操作稳定。缺点是吸附剂磨损严重。另外,气流与床层颗粒返混,所有吸附剂颗粒都与出口气保持平衡,无“吸附波”存在,因此,所有吸附剂都保持在相对低的饱和度下,否则出口气体中污染物浓度不易达到排放标准,因而较少用于废气净化。

  其特点是,在离心力场中先进行充分混合,促使溶质的转移,再进行两相液体的分离和排出。轻相液体从靠近转鼓壁处进料,重液相则从转鼓中心进料。在转鼓内形成两相分散的逆流接触。最终两相达到转鼓的另一端时轻重液相分别浓缩在转鼓中心和内壁处排出。 利用管式、多室式和碟片式离心机结构制成离心萃取机,充分地发挥了管式离心机分离因数高、轴向长度大,适于处理密度差较小的两相液体,室式和碟片式离心机对两相液体分散度高,接触面积大,停留时间长等特点,有利于萃取过程先使两相流分散接触,再使两相流分别浓缩的工艺要求。

  按照煤气发生炉内气化过程进行的程序,可以将发生炉内部分为六层(见混合煤气发生炉结构示意图):
  6)空层;其中氧化层和还原层又统称为反应层,干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。


  煤气发生炉是将煤炭转化为可燃性气体煤气(主要成分为CO、H2、CH4等)的生产设备。工作原理为:将符合气化工艺指标的煤炭筛选后,由加煤机加入到煤气炉内,从炉底鼓入自产蒸汽与空气混合气体做为气化剂。煤炭在炉内经物理、化学反应,生成可燃性气体,上段煤气经过旋风除油器、电捕器过滤焦油.下段煤气经过旋风除尘器清除灰尘,经过混合后输送到用户使用。

  混合流体进入三相分离器后,在反射锥的阻挡作用下折向两边,由于气体上升过程中气泡不断凝并,形成气泡较大,导致上升的速度较快,水流速度相比较慢,因此气泡上升过程中逐渐脱离泥水混合液,进入集气室,而泥水混合液则进入沉降区。由于消除了气泡的提升作用,在沉降区的水流流态为层流,在上升过程中流速逐渐降低,使污泥沉降,并沿着锥体表面滑回反应区。

  生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤鸺,也称生物接触氧化池。其基本流程包括:初次沉淀池生物接触氧化池二次沉淀池。
  生物接触氧化池内设置填料,填料淹没在废水中,填料上长满生物膜,废水与生物膜接触过程中,水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜,随水流到二沉池后被去除,废水得到净化。在接触氧化池中,微生物所需要的氧气来自水中,而废水则自鼓人的空气不断补充失去的溶解氧。空气是通过设在池底的布气系统供给。

  立式热解焚烧炉是一种对环境友好的焚烧炉型,属于第三代焚烧炉,同往复式排炉和流化床焚烧炉相比,它具有焚毁效率高、尾气排放量少、粉尘排放量少,热灼减量低等特点。立式热解焚烧炉可用于处理城市生活垃圾、医院特种垃圾、机场特种垃圾和部分工业固体废物。适用于我国低热值、高水分的垃圾处理。
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