پاورپوینت تجهیزات صنایع شیمیایی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

تجهیزات صنایع شیمیایی

هدف کلی درس : آشنایی با ساختار کلی، اجزای سازنده و عملکرد برخی تجهیزات رایج در صنایع شیمیایی و یا به دست آوردن تجربه عملی در مواجهه با آن ها

اسلاید 3 :

فهرست مطالب
رآکتورهای شیمیایی
بلورساز (کریستالیزور)ها
دستگاه های دانه بندی
خشک کن ها
برج های جداسازی (تقطیر، جذب و استخراج)
سنگ شکن ها، خرد کن ها و آسیاب ها
دیگ های بخار
صافی های صنعتی و سانتریفیوژ ها
مبدل های حرارتی
سامانه های رطوب زنی هوا و دستگاه های هواساز
منبع: کتاب کارخانه و برآورد اقتصادی برای مهندسان شیمی
پیترز تایمر هوس وست
دکتر جلال الدین شایگان مهندس محمود ثنائی زاده

اسلاید 4 :

خشک کن ها
یکی از استفاده های خشک کن ها در صنایع غذایی است:
خشک کردن یکی از روش های نگهداری مواد غذایی میباشد که با استفاده از دستگاه هایی به نام دستگاه خشک کن صورت می پذیرد. کاهش و حذف میکروارگانیسم های بیماریزا و افزایش طول عمر مواد غذایی، از عمده دلایل خشک کردن محصولات غذایی است، چراکه محیط های آبی و مرطوب زمینه ی مناسب را برای رشد و گسترش انواع الودگی ها فراهم می کنند.

خشک کردن( Drying) یک فرایند انتقال جرم است که طی آن آب یا هر حلال دیگری از ماده مورد نظر (معمولاً جامد) تبخیر شده و خارج می شود.این عمل به روش های مختلف و متناسب با ماده مورد نظر و همچنین نوع حلال صورت می پذیرد.عملیات خشک کردن معمولاً در مراحل پایانی و پس از دیگر عملیات ها صورت می گیرد و منجر به تولید محصول نهایی می شود.

اسلاید 5 :

جداسازی به کمک خشک کردن
خشک کردن جامدات مستلزم دو فرآیند اصلی و همزمان است که در آن ها انتقال حرارت برای تبخیر مایع و انتقال مایع و بخار داخل جامد و بخار از قسمت سطح انجام می گیرد.
عوامل حاکم بر سرعت های این دو فرآیند، نرخ خشک کردن را تعیین می کند.

روش انتقال حرارت در خشک کن های تجاری می تواند جابجایی، هدایت، تشعشع یا ترکیبی از این سه مکانیزم باشد.
انتقال جرم در جامد به علت گرادیان غلظت حاصل از فرآیند خشک کردن صورت می گیرد که آن هم بستگی به مشخصات جامد دارد. تخلیه بخار از سطح بر اثر شرایط جریان فعلی انجام می شود که توسط خشک کن ها فرآهم شده است.

اسلاید 6 :

ارزیابی فرآیند خشک کردن ممکن است بر اساس مکانیسم های داخلی جریان مایع و بخار یا بر حسب تأثیر شرایط خارجی دما، رطوبت، شدت جریان گاز، حالت فرعی جامد و . بر نرخ خشک کردن جامد تعیین گردد. اگر چه روش دوم بنیان ضعیف تری دارد ولی به دلیل کاربرد بیشتر آن در طراحی و انتخاب تجهیزات، معمولا از آن استفاده می شود.

اسلاید 7 :

انتخاب تجهیزات برای خشک کردن جامدات
عوامل اصلی و مورد توجه در انتخاب اولیه خشک کن ها عبارتند از:

خواص موادی که قرار است خشک شوند
مشخصات خشک کردن مواد
مقدار جریان و شدت جریان
کیفیت محصول
امکان بازیابی حلال و گرد و غبار

مهندس طراح باید خشک کن هایی را انتخاب کند که برای حمل مواد مرطوب و محصول خشک و تولید محصولی با خواص فیزیکی مطلوب بسیار مناسب باشند.
به دنبال انتخاب اولیه خشک کن های مناسب، برای حذف تجهیزات فاقد صرفه اقتصادی باید اندازه و قیمت هر کدام را سریع تعیین کرد.

اسلاید 8 :

خشک کن های تونلی (Tunnel dryer)
مواد مرطوب روی سینی ها یا تسمه نقاله، از داخل تونلی که در آن گاز داغ در گردش است عبور می کنند. جریان گاز داغ می تواند متقابل یا هم جهت باشد. از این نوع خشک کن معمولاً وقتی مواد مرطوب جریان آزاد ندارد استفاده می شود.

اسلاید 9 :

خشک کن های تونلی (Tunnel dryer)

اسلاید 10 :

خشک کن های دوار (Rotary dryer)

یک پوسته استوانه ای است که در جهت پایین و مستقیم نصب شده و به آرامی می چرخد. مواد مرطب در بالاترین نقطه انتهایی پوسته دوار وارد می شود و به آرامی در اثر نیروی ثقل به طرف پایین جریان می یابد. جریان گاز داغ که به طور متقابل یا هم جهت جریان دارد منبع حرارتی لازم برای تبخیر مایع را فراهم می کند. معمولاً وقتی مواد مرطوب جریان آزاد دارند از خشک کن دوار برای خشک کردن آن ها استفاده می شود. با انجام اصلاحات مناسب در این خشک کن ها می توان آن ها را برای جامدات بسیار معمولی به کار برد. ظرفیت بالا، انعطاف پذیری و راندمان خوب، این تجهیزات را برای خشک کردن بسیاری از جامدات مناسب ساخته است.
خشک کن های دوار تحت خلأ فقط برای مواد غیر چسبناک به کار می روند.
خشک کن های دوار تحت خلأ
خشک کن های دوار تحت خلأ فقط برای مواد غیر چسبناک به کار می روند.

اسلاید 11 :

خشک کن های دوار (Rotary dryer)

اسلاید 12 :

خشک کن های دوار تحت خلأ

این نوع خشک کن ها دارای فرایند پیچیده ای برای خشک کردن مواد هستند و بیشتر برای خشک کردن موادی که به گرما حساس هستند کاربرد دارد. دلیل این امر مکانیزم این دستگاه است. در ابتدا محصولی که در محفظه هست در شرایط خلا قرار گرفته و دما به وسیله هوای گرم کم فشار و پرفشار گرم می شود. زمان و دما در این دستگاه نسبت به سایر روش ها پایین تر است و محصول دارای کیفیت بالاتری می باشد. از این نوع خشک کن علاوه بر خشک کردن مواد غذایی، برای خشک کردن کلیه مواد حساس به گرما استفاده می شود.

اسلاید 13 :

برج های تماس دهنده

برج های تماس دهنده عمودی شبیه به ستون های تقطیر مایع/بخار معمولی هستند، ولی از لحاظ مکانیکی بسیار پیچیده تر می باشند. در همزن ها و پاک کن ها لازم است همان طور که جامدات به آهستگی سینی به سینی به سمت پایین ستون حرکت می کنند آن ها را مخلوط کرده و انتقال داد. ظرفیت این تجهیزات به دلیل محدودیت های مکانیکی و سازه ای محدود است. مشکل دیگر آن گران قیمت بودن دستگاه است.

اسلاید 14 :

نقاله های ارتعاشی

نقاله های ارتعاشی به کمک تماس دهنده های مکانیکی و همزن ها تماس گاز/ جامد را ایجاد می کنند. در این دستگاه جریان گاز داغ به کمک ارتعاش مکانیکی، ذرات جامد را مخلوط کرده و به صورت سیال معلق در می آورد. به این وسیله راندمان تماس بستر سیالات جامدی که معمولاً نمی توانند در بستر سیال معمولی خشک شوند، افزایش پیدا می کند.

اسلاید 15 :

خشک کن مخزنی (Drum dryer)

از یک مخزن دوار که داخل آن گرم می شود به عنوان منبع گرما استفاده می کند. مخزنی که نسبتا غوطه ور است در حالی که در میان مسیری از مایع دوران می کند لایه ای روی آن تشکیل شده که به شکل جامد در می آید. جامد حاصل به وسیله یک تیغه از مخزن جدا می شود. خشک کن های مخزنی برای دوغاب ها یا خمیرهای جریان آزاد مناسب هستند ولی توان عملیاتی آن ها نسبتاً پایین است.

اسلاید 16 :

بسترهای سیال

بسترهای سیال برای خشک کردن جامداتی که نیاز به مشخصاتی نظیر تماس داخلی جامد- گاز، ظرفیت بالا، ساده بودن از لحاظ مکانیکی، هزینه پایین و دمای یکنواخت داخلی دارند به کار می روند. در این خشک کن که سیال به صورت فعال در می آید، با جریان متقابل گاز و جامداتی که به طور دقیق تقسیم شده اند می توان راندمان را افزایش داد. مواد صمغی به ندرت و فقط بعد از آنکه ابتدا به شکل خاصی در آمده باشند، توسط این تجهیزات خشک می شوند. به دلیل هم خوردن سیال با سرعت زیاد، معمولا مواد ترد و شکننده تولید گرد می کنند که باید آن را به وسیله سیکلون، فیلتر، یا شستشو دهنده ها خارج کرد، در نتیجه از خشک کردن این نوع مواد با این تجهیزات باید اجتناب کرد.

اسلاید 17 :

مکانیزمی بسیار جدید که در آن ذرات ماده در جریان هوای گرم معلق شده تا کاملا خشک شود. ذرات با سیال شدن در جریان هوای گرم کاملا معلق شده و جابه جا می شود که این امر موجب خشک شدن یکسان تمام سطوح ذرات ماده می شود. اصلی ترین عامل محدود کننده این فرایند اندازه ذرات است چرا که اندازه ذرات باید در کوچکترین حد ممکن باشد تا با مقداری هوای کمتری بتوان آن را معلق نمود.

بسترهای سیال

اسلاید 18 :

خشک کن بستر فورانی (Spouted bed)

اساساً ترکیبی از بستر سیال و تماس دهنده ثقلی است. در این دستگاه، جامد به وسیله سرعت زیاد فواره گاز، در یک ستون عمودی بالا می رود و سپس به طور ثقلی دوباره از اطراف فضای خالی لوله ای شکل به داخل ستون بر می گردد.خشک کن بستر فورانی مکملی برای خشک کن بستر سیال است و در مواقعی استفاده می شود که اندازه جامدات برای سیال شدن کامل بسیار بزرگ هستند. این خشک کن ها اغلب برای خشک کردن جامدات دانه ای یکنواخت به کار می روند.

اسلاید 19 :

تماس دهنده نقاله ای بادی

در تماس دهنده نقاله ای بادی که به ان تماس دهنده لحظه ای نیز می گویند، جریان گاز با سرعت زیاد ذرات بسیار ریز جامد شبیه به گرد و غبار را با خود حمل می کند. نظیر بستر سیال در اینجا نیز تماس جامد و گاز به خوبی انجام می شود. البته بر خلاف بستر سیال، گاز و جامد در طی فرآیند کنار یکدیگر باقی می مانند به دلیل محدودیت اندازه تجهیزات, زمان تماس در حد ثانیه یا کمتر است. بنابراین باید از موادی که به سرعت خشک می شوند استفاده کرد. اگر نیاز به زمان بیشتری برای فرآیند باشد، می توانیم بخشی از محصول خشک شده را به دستگاه برگردانیم تا سرعت خشک کردن بهبود یابد.

اسلاید 20 :

خشک کن پاششی

در خشک کن پاششی مایع یا دوغاب به صورت قطرات ریز در داخل جریان گاز داغ پاشیده می شود. در این فرآیند باید به این نکته توجه داشت که مایع یا دوغاب باید تحمل فشار لازم برای تشکیل قطره را داشته باشند. معمولاً محصول این خشک کن به صورت ذرات سبک و متخلخل است. از آنجا که تبخیر مایع در این دستگاه سریع صورت می گیرد، دمای محصول حتی در حضور گاز داغ پایین می ماند. به همین دلیل این خشک کن برای محصولاتی که به تجزیه حرارتی حساس هستند انتخاب مناسبی است.