Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Оборудование и материалы для производств неорганических веществ

Покупка
Артикул: 789613.01.99
Доступ онлайн
500 ₽
В корзину
Рассмотрены вопросы классификации оборудования. Перечислены требования, предъявляемые к оборудованию. Основное внимание уделено вопросам надежности аппаратов и технологических линий, а также материалам для изготовления оборудования, их разрушению и способам защиты конструкций от коррозии. Изложены методы исследования коррозионной стойкости металлических конструкционных материалов. Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 18.03.01 «Химическая технология» по профилям подготовки «Технология неорганических веществ» и «Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов». Подготовлено на кафедре технологии неорганических веществ и материалов.
Нажарова, Л. Н. Оборудование и материалы для производств неорганических веществ : учебно-методическое пособие / Л. Н. Нажарова. - Казань : КНИТУ, 2020. - 88 с. - ISBN 978-5-7882-2815-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1899808 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Казанский национальный исследовательский 
технологический университет» 

Л. Н. Нажарова 

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ 
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВ  
НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 

Учебно-методическое пособие 

Казань 
Издательство КНИТУ 
2020 

УДК 661.2/.6.002.5(075) 
ББК 35.20/46я7

Н18

Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 

Рецензенты: 
д-р техн. наук А. В. Корнилов 
канд. техн. наук Р. А. Ибрагимов 

Н18 

Нажарова Л. Н. 
Оборудование и материалы для производств неорганических 
веществ : учебно-методическое пособие / Л. Н. Нажарова; 
Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : 
Изд-во КНИТУ, 2020. – 88 с. 

ISBN 978-5-7882-2815-0

Рассмотрены вопросы классификации оборудования. Перечислены требования, 
предъявляемые к оборудованию. Основное внимание уделено вопросам 
надежности аппаратов и технологических линий, а также материалам для изготовления 
оборудования, их разрушению и способам защиты конструкций от 
коррозии. Изложены методы исследования коррозионной стойкости металлических 
конструкционных материалов.  
Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 18.03.01 
«Химическая технология» по профилям подготовки «Технология неорганических 
веществ» и «Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов».  

Подготовлено на кафедре технологии неорганических веществ и материалов. 


ISBN 978-5-7882-2815-0
© Нажарова Л. Н., 2020
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2020

УДК 661.2/.6.002.5(075) 
ББК 35.20/46я7

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ..................................................................................................................... 4 

1. Основные требования, предъявляемые к оборудованию ................. 5 

2. Классификация оборудования ...................................................................... 8 

3. Смесители ........................................................................................................... 17 

4. Надежность аппаратов и технологических линий ............................ 23 

5. Материалы для изготовления оборудования производств
неорганических веществ ................................................................................... 29 

Лабораторные работы  ....................................................................................... 52 

Лабораторная работа 1. Коррозионная стойкость 
металлов в растворах электролитов .................................................. 52 

Лабораторная работа 2. Исследование электрохимической 
коррозии металлов объемным методом ........................................... 58 

Лабораторная работа 3. Жаростойкость металлов 
и сплавов ........................................................................................................ 64 

Лабораторная работа 4. Электрохимическая защита 
оборудования ............................................................................................... 72 

Лабораторная работа 5. Пассивность металлов ........................... 76 

Лабораторная работа 6. Защита от коррозии 
ингибиторами ............................................................................................... 81 

Список использованных источников ........................................................... 84 

Литература для подготовки к защите лабораторных работ ............... 86 

Приложение ............................................................................................................ 87 

ВВЕДЕНИЕ 

Химическое предприятие представляет собой сложный комплекс 
технологического оборудования. Технологическое оборудование, 
в соответствии с ГОСТ 31109-82, – это «средства технологического 
оснащения, в которых для выполнения определенной части техно-
логического процесса размещают материалы или заготовки, средства 
воздействия на них, а также технологическая оснастка». В приложе-
нии к химической технологии химическим оборудованием можно 
назвать сложный комплекс взаимосвязанных узлов, деталей машин и 
аппаратов, предназначенных для обеспечения технологического про-
цесса переработки или получения химических веществ и материалов. 
Для производств неорганических веществ используют огромное коли-
чество различных машин и аппаратов, для изготовления которых 
предусмотрено широкое использование различных видов конструкци-
онных материалов с высокими прочностными и антикоррозионными 
характеристиками. 
Сегодня актуальной задачей промышленности является проек-
тирование, изготовление и использование новых машин и аппаратов, 
способных удовлетворять требованиям современных химических про-
изводств и повышение их надежности. 
Данное учебное пособие предназначено для  бакалавров, обуча-
ющихся по направлению 18.03.01 «Химическая технология». В его ос-
нову положены некоторые разделы курса лекций по дисциплине 
«Оборудование и основы проектирования» для студентов, обучаю-
щихся в ФГБОУ ВО «КНИТУ» по профилям подготовки «Технология 
неорганических веществ» и «Технология тугоплавких неметалличе-
ских и силикатных материалов». Представленные материалы будут 
полезны также при подготовке магистров, обучающихся по направле-
нию 18.04.01. 
В пособии рассмотрены вопросы классификации оборудования, 
перечислены требования, предъявляемые к оборудованию, основное 
внимание уделено вопросам надежности аппаратов и технологических 
линий, конструкции смесителей и материалам для изготовления обо-
рудования, их разрушению и способам защиты конструкций от корро-
зии. В заключительном разделе изложены методы исследования кор-
розионной стойкости металлических конструкционных материалов и 
оценки эффективности защиты металлов от коррозии.  

1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К ОБОРУДОВАНИЮ 

Список неорганических веществ, выпускаемых сегодня про-
мышленностью, огромен. Можно сказать, что он бесконечен. Техно-
логии их получения сложны, разнообразны и состоят из большого 
числа операций, для выполнения которых используют различное обо-
рудование. Любой технологический процесс имеет собственное аппаратурное 
оформление, производство качественных материалов и веществ 
с заданными характеристиками и в требуемом количестве возможно 
лишь при правильном подборе аппаратов. 
Аппараты для получения неорганических веществ и материалов 
очень разнообразны, они различаются по назначению, конструкции, 
масштабам производства, выполняются из различных конструкционных 
материалов. Но любое оборудование должно удовлетворять определенным 
требованиям, основные из которых приводятся в данном 
разделе. Аппараты должны быть механически надежными, обладать 
высокими эксплуатационными характеристиками, быть конструктивно 
совершенными, безопасными, унифицированными и экологичными. 
Механическая надежность. Механическая надежность оборудования 
характеризуется такими понятиями, как прочность, долговечность, 
герметичность аппарата.  
Прочность – это способность материалов или конструкций выдерживать 
механические нагрузки без деформаций и разрушения. При 
проектировании оборудования необходимо выполнять расчеты на 
прочность наиболее ответственных узлов и деталей конструкции по 
известным нормативным методикам. 
Долговечность – это срок эксплуатации оборудования. Различают 
действительную долговечность и расчетную. Расчетная долговечность – 
величина условная, она задается отраслью и используется 
при расчете амортизации, для многих видов химического оборудования 
составляет 10–12 лет. Действительная – реальный срок службы 
аппарата. На практике действительная долговечность превышает расчетную. 

Герметичность – это способность аппарата работать без потери 
вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии. Особенно 
важным это требование становится при эксплуатации оборудования, 
в котором перерабатываются агрессивные, токсичные, летучие, пожа-

ро- и взрывоопасные вещества. Герметичность связана с требованиями 
безопасности и экологичности оборудования.  
Высокие эксплуатационные характеристики. К эксплуатационным 
характеристикам оборудования относятся большая мощность аппарата, 
высокая производительность и КПД – коэффициент полезного 
действия, низкое энергопотребление, значительная поверхность тепло-
и массообмена и другие, причем эти показатели должны повышаться 
не за счет увеличения габаритных размеров оборудования, а за счет 
проектирования и производства более совершенных конструкций.  
Конструктивное совершенство. Конструктивное совершенство 
определяется технологичностью, эксплуатационными достоинствами, 
ремонтопригодностью, безопасностью, транспортабельностью аппарата.  
Высокая технологичность аппарата определяется простотой его 
изготовления на машиностроительных заводах-изготовителях, а эксплуатационные 
достоинства – простотой его обслуживания при эксплуатации 
на химическом предприятии. 
Ремонтопригодность оборудования подразумевает возможность 
устранения неполадок, возникающих в процессе его работы, замены 
отказавших узлов и деталей, проведения ремонта, а транспортабельность – 
возможность его перевозки от предприятия-изготовителя 
до места его эксплуатации, соответствие нормативам перевозки 
грузов по габаритам, массе и другим показателям. 
Безопасность оборудования призвана гарантировать соблюдение 
Федерального закона «О промышленной безопасности опасных 
производственных объектов» и сохранность здоровья обслуживающе-
го персонала в процессе его эксплуатации. 
Унификация подразумевает максимально возможное использо-
вание при проектировании оборудования унифицированных узлов и 
деталей, руководство нормативными документами, регламентирую-
щими типы, параметры и основные размеры химической аппаратуры. 
Например, разработаны ГОСТы на детали конструкции реактора: 
– ГОСТ 6533-78 Днища эллиптические отбортованные стальные
для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры. 

– ГОСТ 12820-80 Фланцы стальные плоские. 
– ГОСТ 26296-84 Лапы опорные подвесных вертикальных сосу-

дов и аппаратов. 
Некоторые конструкции, относящиеся к универсальному обору-
дованию, выпускаемые в большом количестве и используемые прак-

тически во всех областях народного хозяйства, также изготавливаются 
в соответствии с ГОСТами, например: 

– ГОСТ 20680-2002 Аппараты с механическими перемешиваю-

щими  устройствами. Общие технические условия. 
– ГОСТ 34347-2017 Сосуды и аппараты стальные сварные. Об-
щие технические условия. 

– ГОСТ Р 54805-2011 (ИСО 5199:2002) Насосы центробежные.

Технические требования. Класс II. 
Нормализованные и стандартизованные детали и конструкции 
прошли многократные и длительные испытания, гарантированно яв-
ляются самыми надежными и расчетами не проверяются. 
Экологичность. Это требование к оборудованию, которое гаран-
тирует соблюдение Закона «Об охране окружающей среды» при про-
изводстве аппарата и в процессе его эксплуатации. Экологичность 
взаимосвязана с надежностью оборудования и его безопасностью.  
Критериями, характеризующими степень совершенства обору-
дования, являются технико-экономические показатели, такие как: 
– удельная производительность, количество продукта получае-
мого с 1 м2 или 1 кг массы оборудования за единицу времени (1 ч); 
– стоимость аппарата, единовременные вложения на его приоб-
ретение; 
– расходы на содержание и эксплуатацию, включающие аморти-
зационные отчисления, затраты на текущий и капитальный ремонт, 
замену малоценных или изношенных деталей и приспособлений, пла-
тежи по страхованию оборудования и другие расходы. Чаще бывает 
выгодно приобрести более дорогое оборудование, чем нести огромные 
расходы на содержание и эксплуатацию дешевого аппарата.  
Универсальным и наиболее объективным критерием является 
себестоимость продукта, для производства которого предназначено 
оборудование. При сравнении более совершенным является аппарат 
(или технологическая линия), при использовании которого получают 
продукцию с меньшей себестоимостью. 

2. КЛАССИФИКАЦИЯ  ОБОРУДОВАНИЯ

Существует много вариантов классификации химического обо-
рудования. В их основе лежат различные признаки. 
По принципу действия все оборудование можно разделить на 
две большие группы: машины и аппараты. К группе машин относится 
оборудование, которое предназначено для совершения работы и в ко-
тором происходит преобразование энергии в работу. К машинам могут 
быть отнесены, например, дробилки, насосы, компрессоры. К аппара-
там относят оборудование, в котором совершаются химические пре-
вращения или физико-химические процессы. Например, к этой группе 
относят реакторы, кристаллизаторы, адсорберы, теплообменники, пе-
чи, сушилки и другие аппараты. На химических предприятиях исполь-
зуют как машины, так и аппараты, четкой границы между ними нет. 
Чаще аппаратами называют устройства, относящиеся к основному 
оборудованию, а машинами – устройства, относящиеся к вспомога-
тельному оборудованию. 
На основное и вспомогательное оборудование разделяют по ро-
ли в технологическом процессе. Главные, основополагающие химиче-
ские или физико-химические процессы, в результате которых образу-
ются целевые продукты и полупродукты, осуществляют в аппаратах, 
относящихся к основному оборудованию. Их размеры, производи-
тельность, режим работы определяют весь технологический процесс. 
Их поломка или остановка также приводят к нарушению режима всего 
технологического процесса. К вспомогательному оборудованию 
обычно относят устройства, обеспечивающие работу основных аппа-
ратов, их производительность не определяет производительность от-
деления или цеха. 
По режиму протекающих процессов оборудование делится на 
аппараты: 
– периодического действия;
– непрерывного действия.
По масштабам производства и областям применения аппаратов
их разделяют на три группы: 
– универсальные;
– специализированные;
– специальные.

Универсальное оборудование используется практически в лю-
бом производстве, не только химическом, и даже в быту, например 
насосы, трубопроводы, центрифуги, аппараты с перемешивающим 
устройством, дробилки и др. Выпускают такие конструкции заводы-
изготовители в большом количестве, заказываются они по каталогам. 
Специализированное оборудование по сравнению с универсальным 
распространено несколько в меньшем масштабе и используется в 
близких по типу процессах. Например, это кристаллизаторы, колонны, 
печи, сушилки. 
Специальное оборудование проектируется и создается для одного 
процесса и может быть названо единственным или уникальным, например 
колонна карбонизации в производстве соды, печь кипящего слоя  
для обжига серного колчедана в производстве серной кислоты, аппарат 
ИТН (использования тепла нейтрализации) в производстве аммонийной 
селитры, печи для варки стекломассы и некоторые другие. 
По назначению оборудование химических предприятий делится 
на следующие основные группы: 
– транспортное оборудование;
– смесители (реакторы);
– грануляторы, прессы, формовочные машины;
– дробильно-размольное оборудование;
– классификаторы;
– дозаторы (питатели);
– аппараты разделения неоднородных систем (для разделения
суспензий, для разделения и очистки газов); 
– термотехнологическое оборудование;
– машины для растаривания и упаковки.
К транспортному оборудованию предприятий относят машины
для перемещения и транспортирования жидких, газообразных и твер-
дых веществ. Все транспортное оборудование по территориальному 
признаку подразделяют на две группы – внешнезаводской транспорт и 
внутризводской транспорт. По агрегатному состоянию транспортиру-
емого вещества оно разделяется на транспорт для перемещения жид-
ких, газообразных и твердых веществ. 
Внешнезаводской транспорт применяется для обеспечения 
предприятия сырьем, материалами, оборудованием, вывоза готового 
продукта, отходов, а также перевозки работников предприятия. Для 
этих целей используют железнодорожный, водный, автомобильный, 
конвейерный, трубопроводный транспорт. 

Внутризаводской транспорт предназначен для обеспечения бес-
перебойной работы машин и аппаратов, установленных в производ-
ственных цехах и перемещения веществ и материалов между ними, а 
также для транспортировки сырья или продуктов на склад.  
Жидкие и газообразные вещества перемещают в трубопроводах. 
По назначению трубопроводы классифицируют: 
– на материальные (предназначены для транспорта исходных
веществ, продуктов, полупродуктов); 
– водопроводы;
– паропроводы;
– конденсатопроводы;
– вакуумные системы;
– газопроводы;
– производственную канализацию.
Для создания напора или разряжения жидкости в трубопроводах
используют насосы. Напоры воздуха или газов создают вентиляторы, 
газодувки, компрессоры. 
Для перемещения твердых кусковых, зернистых и порошкооб-
разных материалов, а также  штучных изделий на предприятиях ис-
пользуют конвейеры. Конвейеры классифицируют по типу грузоне-
сущего органа и тягового органа. Различают конвейеры: 
– с тяговым органом: ленточные, цепные, канатные;
– без тягового органа: винтовые, инерционные, вибрационные,
роликовые. 
По типу грузонесущего органа конвейеры бывают ленточные, 
пластинчатые, скребковые, тележечные. Перечисленные аппараты пе-
ремещают грузы по горизонтали. Для вертикального или круто-
наклонного перемещения веществ используют элеваторы.  
Для перемещения твердых высокодисперсных частиц при по-
мощи энергии сжатого воздуха используют пневмотранспортные 
установки, для перемещения частиц при помощи напора жидкости 
предназначены гидравлические транспортные установки.  
Смесители (или аппараты с мешалкой) – это устройства для по-
лучения однородных систем путем их механического перемешивания. 
Однородными считаются системы, имеющие равные значения показа-
телей во всех точках своего объема. В технологии неорганических ве-
ществ требуется получение систем, однородных по химическому со-
ставу, концентрации, температуре, рН, распределению твердых частиц 
(или газа) в объеме жидкой фазы. В технологии силикатных материа-

лов создают многокомпонентные системы, однородные по минерало-
гическому, зерновому составу, по влажности. Смесители используют 
при получении практически всех продуктов химической технологии, 
они увеличивают скорость процессов связанных с массо- и теплооб-
меном. Выбор конструкции смесителя зависит от назначения процесса 
перемешивания, агрегатного состояния веществ, вязкости системы. 
Более детально эти аппараты будут рассмотрены в разд. 3 данного 
учебного пособия. 
Грануляторы применяют для увеличения размеров и придания 
формы твердым пылевидным частицам преимущественно за счет их 
слипания, а также получения гранул из расплавов и растворов. 
Прессы и формовочные машины в химической промышленности 
используют для придания формы пластичным массам под давлением. 
Сферические частицы  из порошкообразных материалов получают 
в грануляторных барабанах, тарельчатых и шнековых грануляторах, 
а также используют валковые грануляторы и таблеточные машины. 
Например, грануляционные башни используют в производстве силика-
геля, карбамида для получения сферических частиц диаметром от 1 до 
50 мм из расплавов. Для гранулирования паст используют экструдеры.  
Прессы используют в технологии керамических изделий для 
формования кирпичей, блоков и изделий других геометрических форм 
из пластичных масс с содержанием воды от 16–25 до 4–8 %. При пла-
стичном способе формования применяют главным образом шнековые 
прессы, которые выпускают с возможностью вакуумирования форму-
емой массы и без вакуума. 
Для масс с содержанием воды 35–40 % применяют формовочное 
литье. Для этих целей используют формовочные машины, которые 
также применяют в технологии стекла. 
Дробильно-размольное оборудование – это устройства, предна-
значенные для уменьшения размеров твердых кусков материалов от 
начальных до заданных.  
Методы измельчения делятся на механические и немеханиче-
ские. В основе конструкций промышленных аппаратов преобладают 
механические методы, к которым относятся: 
– раздавливание;
– раскалывание;
– удар;
– истирание;
– резание.

Доступ онлайн
500 ₽
В корзину